PL124978B1 - Method of coal liquefaction - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozpuszczalni¬ kowego uplynniania wegli, takich lak wegle bitumiczne i wegle podbitumiczne albo lignity.Jakkolwiek najbardziej pozadanymi produktami pro¬ cesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla sa ciekle produkty uplynnienia I gazy weglowodorowe, procesy takie .sprzyjaja jednak zazwyczaj powstawaniu z dtrza wydajnoscia normalnie stalego produktu uplynnienia.Normalnie staly produkt uplynnienia 1est "ze wzgledów ^kgnomicznych mniej wartosciowy od cieklego pro- *Luktu uplynnienia 1 gazów weglowodorowych, 'gdyz ma on postac ciala stalego, a zawartosc* siarki i innych j^nleczyszczen jest w nim na ogS! wyzsza.Ponadto, ze wzgledu na ,£aktJ ze normalnie 'Staly jprodukt uplynnienia odprowadza sie ze strefy uplyn¬ niania w postaci szlamu zawierajacego zawiesine po¬ zostalosci mineralnej, konieczna lest jego przeróbka w etapie rozdzielania substancji stalych i cieczy, flroga mp* filtracji Jub osadzania.Poniewaz czastki tworzacej zawiesine pozostalosci mineralne? sa bardzo male, zabieg rozdzielania sub¬ stancji stalych i cieczy fest trudny tlo przeprowadzenia, jracfi uplynniania.W procesie rozpum^amikowego trplynnSania wejjla mozna korzystnie uniknac etapu rozSaselanla "substancji starych I cieczy, prowadzic destylacje prófariowa. pro¬ duktu ze strefy uj&ynnieriia*, w tein uzyskaflia proflmflgtu ze strefy uplynnienia w postaci szlamu "Zjrwiera^acego normalnie staly produkt npiynsfanSa i pozostalosc 10 20 25 mineralna, a nastepnie 'wprowadzajac ten srfam do generatora gazu dfa przeprowadzenia weajlowodorow zawartych w szlamie w wodór i gaz syntezowy, które wykorzystuje sie w procesie. Szlam stanowiajcy pro- tlukt zawiera cala iiosC normalnie stalego p*o£n*?fii uplynniania powstalego w strefie TiplyufftaBMb przy czym korzystnie nie "zawiera on wrsadnicio cieklego produktu irprjrariefifm i gazów we$owwi*cowy«eh, lako ze ciekly produkt nplyrmierria i ga*y ¦weglowodorowe powstajace w strerte trplynnienia tftanowia paliwa wy¬ sokiej jakosci, nie wymagajace ifailsiej przeróbki. SfSam ten moze bytfi zasathrlczo jedynym wsadem n^ajlo- wodorowym do strery Tgazowaina sprzezonej 9ic -sutsta uprynniania i "zasadniczo w strefie zgazowaffta ifcedue *jest "stosowanie innego waaóhi we^Lowudoiowego.Stwierdzono, ze sprawnosc cieplna polajewnego T*©- cesn ntska, gdy wyfctjnosc w ytwarzansa nornaiBie mali?go produktu nplynBfteifla $est wysoka, wie aaj sprawnosc ciepfea mozna 7rwlfc/kvzy€ sfcosiMkowio nacsaie 'fcajcc wytls^nosc normatnie stalego prambba uplyn¬ nienia tak, aby droga zgazowania tego pwftokfot wfcay- ms£ wodór S *gaz syntezowy w wofce* wfafiwt wysfcac-cza- *acej im pokrycie "zapotrzebowatwi na nie w fiMffie. 1w*y&8JTro$6 aoraamie strugo ptuAutaii uffryuftaaia mozna w polajceonym piutesU w&.ytm&mkk i aaamwy- warfa wegla U»uyau*e wbnifewS* uawtacafa* cala ttasc szlanru zawierajaoego nwrmalofce Maly pmukfc tclyn- nienia i pozostalosc wwftctaftaa., •Ktoi.fSo *s*e ^do viiety igiajuwafiia. ISawraoaafce 124478124 978 ;3 pod wieloma wzgledami korzystnie na proces rozpusz¬ czalnikowego uplynniania wegla. Po pierwsze, zawra¬ canie w stanowiacym produkt szlamie normalnie sta¬ lego produktu uplynniania stwarza sposobnosc prze" prowadzania tego materialu w bardziej wartosciowe ciekle paliwa lub gazy weglowodorowe. Po drugie, pozostalosc mineralna zawarta w szlamie stanowi kata¬ lizator reakcji zapoczatkowywanych w strefie podgrze¬ wania i biegnacych nadal w strefie uplynniania (w reak¬ torze)* co sprzyja powstawaniu cieklego produktu uplynniania. Wreszcie, poniewaz cala ilosc powstajacego w strefie uplynnienia normalnie stalego produktu uplynnienia zawraca sie lub zgazowuje, w procesie nie otrzymuje sie nadwyzki normalnie stalego produktu Uplynnienia, a zatem mozna pominac trudny etap Rozdzielania^ substancji stalych i cieczy, a sprawnosc OTowuwjrwta.^ lJ *L wyzej podanych przyczyn polaczony proces uplyn¬ niania i zgazowywania wegla prowadzony z zawracaniem szlamu uplynnienia mogacego stanowic wsad do gene¬ ratora gazu, zachodzi przy sprawnosci cieplne) znacznie wyzszej niz w przypadku polaczonego procesu uplyn¬ niania i zgazowywania wegla, w którym nie zawraca sie szlamu.W celu uzyskania wysokiej sprawnosci cieplnej polaczonej operacji uplynniania i zgazowywania wegla konieczne jest, aby cala ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia uzyskanego w strefie uplynniania wpro¬ wadzac do strefy zgazowywania oraz by ten normalnie staly produkt uplynnienia stanowil zasadniczo jedyny wsad weglowodorowy w strefie zgazowania.Sprzezenie stref uplynniania i zgazowywania w celu osiagniecia wysokiej sprawnosci cieplnej wymaga, aby ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia, z którego usunieto zasadniczo cala ilosc cieklego produktu uplyn¬ nienia i gazów weglowodorowych, byla wystarczajaca akurat na to, by umozliwic wytwarzanie w strefie zgazowania calkowitej ilosci wodoru technologicznego oraz gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej zapo¬ trzebowanie na paliwo w procesie w 5—100%.Jesli we wsadzie do generatora gazu znajdzie sie jakis inny produkt ze strefy uplynniania, np. ciekly produkt uplynnienia lub gazy weglowodorowe, lub tez jesli w strefie uplynniania powstanie normalnie staly produkt uplynnienia w ilosci wiekszej od nie¬ zbednej dla wytworzenia w strefie zgazowywania te¬ chnologicznego wodoru i stanowiacego paliwo gazu syntezowego, to wówczas sprawnosc cieplna polaczo¬ nego procesu uplynniania i zgazowywania wegla ulegnie zmniejszeniu.W polaczonym procesie uplynniania i zgazowywania wegla konieczne jest zawracanie strumienia szlamu w celu zmniejszenia nadwyzki normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia do poziomu wystarczajaco niskiego na, to, by zapewnic wysoka sprawnosc cieplna polaczo¬ nego procesu.Jak stwierdzono powyzej, strumien obiegowy sprzyja zmniejszeniu wydajnosci normalnie stalego produktu uplynnienia ze wzgledu na zwiekszona zawartosc dzia¬ lajacych katalitycznie substancji, stalych i wydluzony czas przeróbki normalnie stalego produktu uplynnienia.W przypadku wsadów weglowych, z których pow¬ staje znaczna ilosc pozostalosci mineralnej, stezenie substancji stalych w szlamie obiegowym, a tym samym w mieszalniku wsadu weglowego, moze stac sie tak 4 wysokie, ze moga wystapic trudnosci w przepompowy¬ waniu strumienia Opuszczajacego mieszalnik wsadu* Duzemu stezeniu stalych substancji w mieszalniku zapobiega sie zazwyczaj zwiekszajac predkosc zawra- 5 cania szlamu przy danej predkosci podawania wsadu weglowego, gdyz' zwiekszanie predkosci zawracania szlamu wywoluje efekt rozcienczajacy. Jednak w przy* padku wegli wysokopopiolowych, to jest zawierajacych powyzej 15—20% wagowych nieorganicznej substancji 10 mineralnej w przeliczeniu na sucha mase, dla zmniej¬ szenia zawartosci substancji stalych w mieszalniku wsadu nalezy predkosc zawracania szlamu zwiekszyc tak znacznie, ze koszt operacji staje sie nadmierny ze wzgledu na koszty przepompowywania szlamu i roz- 15 miary podgrzewacza. Przy danej wielkosci instalacji taka sytuacja moze pociagnac za soba koniecznosc drastycznego zmniejszenia predkosci zasilania niewzbo- gaconym sortowanym weglem stanowiacym wsad.Sposób wedlug wynalazku umozliwia unikniecie tych 20 trudnosci dzieki zmniejszeniu ilosci zawracanych sub¬ stancji stalych przy jednoczesnym utrzymaniu odpo¬ wiedniej aktywnosci katalitycznej. Dodatkowo, przy danej predkosci zawracania substancji stalych aktyw¬ nosc katalityczna mozna zwiekszyc. Efekty te uzyskuje 25 sie segregujac substancje stale w szlamie stanowiacym produkt tak, ze zarówno w szlamie bedacym wsadem do generatora gazu, jak i w szlamie obiegowym za¬ wartosc substancji stalych rózni sie proporcjonalnie od zawartosci tych substancji w szlamie stanowiacym 30 produkt, przy czym substancje stale w szlamie obiego¬ wym maja stosunkowo mniejsze srednie rozmiary od substancji stalych we wsadzie do generatora gazu i sa aktywniejsze katalitycznie.Zgodnie z wynalazkiem szlam obiegowy proporcjo- 35 nalnie zawiera wagowo mniej substancji stalych, a szlam stanowiacy wsad do generatora gazu proporcjonalnie zawiera wagowo wiecej substancji stalych niz szlam stanowiacy produkt ze strefy uplynnienia jako calosc* Zgodnie z wynalazkiem proces uplynniania wegla 40 prowadzi sie w ten sposób, ze zawierajacy substancje mineralna wsad weglowy, wodór, obiegowy uplynniony ciekly rozpuszczalnik, obiegowy normalnie staly pro¬ dukt uplynniania oraz obiegowa pozostalosc mineralna wprowadza sie do strefy uplynniania wegla nie zawiera- 45 jacej stalego zloza katalizatora, powodujac uplynnianie substancji weglowodorowych i wytwarzanie mieszaniny zawierajacej gazy weglowodorowe, ciekly produkt uplyn¬ niania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej, przy czym strumien odcieku 50 ze strefy uplynniania prowadzi sie przez urzadzenie do rozdzielania oparów i cieczy, powodujac oddzielanie wodoru, gazów weglowodorowych i ciezkiej benzyny tworzacych produkt górny, od szlamu resztkowego- zawierajacego ciekly produkt uplynniania, normalnie 55 staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej i nastepnie jedna porcje tego szlamu reszt¬ kowego zawraca sie do strefy uplynniania, a druga jego- porcje wprowadza sie do urzadzenia do rozdzielania produktów. Cecha tego sposobu jest to, ze oddziela 60 sie trzecia porcje szlamu resztkowego i prowadzi ja przez hydrocyklon, którego górny' strumien .szlamu^ zawierajacy ciekly produkt uplynniania, normalnie- staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej zlozonej z czastek o srednicach, których. 6< przecietna wartosc jest mniejsza ód przecietnej wartosci124 978 5 srednic w pierwszej porcji szlamu resztkowego, za¬ wraca ten górny strumien szlamu do strefy uplynniania, w celu zmniejszenia przecietnej wartosci srednic czastek zawracanych w postaci zawiesiny do tej strefy uplyn¬ niania* a dolny strumien, szlamu odplywajacy z hydro- cyklonu* zawierajacy ciekly produkt uplynniania* nor¬ malnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozosta¬ losci mineralnej* zlozonej z czastek o srednicach* których przecietna wartosc jest wieksza od przecietnej wartosci irednic czastek we wspomnianej pierwszej porcji szlamu resztkowego* wprowadza sie do urzadzenia do rozdzielania produktów.Normalnie ciekly produkt uplynnienia stanowi wstep¬ ny produkt niniejszego procesu. Normalnie ciekly produkt uplynnienia znany jest tu ,*cieklym destylatem" i „cieklym produktem uplynnienia"* przy czym oba okreslenia oznaczaja produkt uplynnienia* który w tem¬ peraturze pokojowej jest normalnie ciekly* w tym takze produkt znany czasem rozpuszczalnikiem stanowiacym donor wodoru technologicznego.W strefie uplynniania otrzymuje sie stezony szlam zawierajacy jedynie material 454 °C + . Stezony szlam zawiera calkowita ilosc nieorganicznej substancji mi¬ neralnej i calkowita ilosc nierozpuszczonej substancji organicznej (UOM) obecnej we wsadzie weglowym* zwanych wspólnie **pozostaloscia mineralna". Ilosc UOM stanowi zawsze ponizej 10—15 % wagowych wsadu weglowego. Stezony szlam zawiera takze produkt uplynnienia' 454°C+, który w temperaturze pokojowej jest normalnie staly i który zwany jest tu „normalnie stalym produktem uplynnienia".Gaz syntezowy wytworzony w strefie zgazowywania poddaje sie reakcji konwersji tlenku wegla* w celu przeprowadzenia go w wodór i dwutlenek wegla. Dwu¬ tlenek wegla wespól z siarkowodorem usuwa sie na¬ stepnie w ukladzie usuwania gazów kwasnych. Zasadni¬ czo caly uzyskany w ten sposób strumien gazu bogatego w wodór zuzywa sie w procesie uplynniania. Korzystnie wytwarza sie wiecej gazu syntezowego niz jest to ko¬ nieczne dla pokrycia zapotrzebowania na wodór te¬ chnologiczny.Aby sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplyn¬ niania i zgazowania wegla byla wysoka* co najmniej 60* 70 lub 90 i az do 100% molowych tej nadmiarowej ilosci gazu syntezowego powinno sie spalic jako paliwo w procesie. Nadmiar gazu syntezowego nie nalezy poddawac przed jego spaleniem w procesie ani meta- nizacji* ani innym zuzywajacym wodór reakcjom. Gdy operacja zgazowywania jest w pelni sprzezona z ope¬ racja uplynniania* tak ze zasadniczo caly wsad weglo¬ wodorowy do strefy zgazowania pochodzi ze strefy uplynniania i zasadniczo cala ilosc gazowego produktu ze strefy zgazowania zuzywa sie w strefie uplynniania jako stanowiacy reagent wodór lub jako stanowiacy paliwo gaz syntezowy* to wówczas, sprawnosc cieplna polaczonego procesu staje sie niespodziewanie wysoka, Podwyzszona sprawnosc cieplna osiagalna w pola¬ czonym procesie uplynniania i zgazowywania wegla ilustruje fig. 1 rysunku, która obrazuje zaleznosc spraw¬ nosci cieplnej polaczonego procesu uplynniania i zga¬ zowywania wegla wydajnosci normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia* to jest produktu uplynnienia 454 °G -h * fetory w temperaturze pokojowej ma postac ciala stalego.W polaczonym procesie przedstawionym na fig. 1 nie stosuje sie zgodnej z niniejszym wynalazkiem metody 6 segregacji substancji stalych i figura ta jest raczej ilu¬ stracja potrzeby stosowania takiej metody. W procesie zobrazowanym fig. 1 stanowiacy produkt szlam za¬ wraca sie w strefie uplynniania i nadwyzke szlamu 5 454 °C+ ze strefy uplynniania wprowadza sie do strefy zgazowywania. Gdy zmienia sie ilosc produktu uplyn¬ nienia 454°C+ wytworzonego i wprowadzanego do strefy zgazowania* automatycznie zmienia sie sklad i ilosc szlamu obiegowego w strefie uplynniania. Punkt 10 A na krzywej odpowiada ogólnemu obszarowi maksy¬ malnej sprawnosci cieplnej polaczonego procesu.Z fig. 1 wynika* ze sprawnosc cieplna polaczonego procesu jest bardzo niska gdy wydajnosc produktu uplynnienia 454 °C+ przewyzsza 35 lub 40%. Figura 1 15 wskazuje na fakt* ze w przypadku braku obiegowej pozostalosci mineralnej wydajnosc produktu uplyn¬ nienia 454°G+ wynosi 60% w przeliczeniu na wsad weglowy* natomiast gdy zawraca sie pozostalosc mi¬ neralna* wydajnosc produktu uplynnienia 454 °G + 20 zmniejsza sie do 20—25%* co odpowiada zakresowi maksymalnej sprawnosci cieplnej i polaczonego procesu.Krzywa sprawnosci cieplnej z fig. 1 omówiono szcze¬ gólowo w wyzej wspomnianym opisie patentowym.Zmniejszenie wydajnosci normalnie stalego produktu 25 uplynnienia w polaczonym procesie uplynnienia i zga¬ zowania do poziomu na tyle niskiego by mozliwe stalo sie uzyskanie sprawnosci odpowiadajacej optymalnemu obszarowi A czesto jest trudne. Jedna z metod prze¬ zwyciezania tych trudnosci jest zwiekszenie zawartosci so substancji stalych w strumieniu szlamu obiegowego droga zmniejszenia ilosci zawartego w tym szlamie normalnie cieklego produktu uplynnienia.W praktyce jednak zastosowanie tej metody jest ograniczone* a czynnik ograniczajacy stanowi zawartosc 35 substancji stalych w mieszalniku wsadu weglowego.W polaczonym procesie uplynniania i zgazowania wegla* w którym stosuje sie sposób wedlug wynalazku, wydajnosc normalnie stalego produktu uplynnienia 454 °G+ obnizona jest do poziomu umozliwiajacego 40 osiagniecie optymalnej sprawnosci cieplnej A* czesciowo dzieki wykorzystaniu drugiego strumienia obiegowego.Drugim strumieniem obiegowym jest strumien od¬ bierany u szczytu hydrocyklonu* jak to opisano ponizej.Strefa uplynniania w omawianym procesie sklada 45 sie ze strefy podgrzewania i strefy reakcji uplynniania* usytuowanych szeregowo. Strefa uplynniania moze pracowac niezaleznie lub moze byc sprzezona ze strefa zgazowywania* jak to opisano powyzej. Temperatura reagentów stopniowo rosnie w miare ich przeprowa- 50 dzania przez wezownice podgrzewacza tak* ze u wylotu z podgrzewacza temperatura wynosi zazwyczaj 360— —438 °C, korzystnie 371—404 °C.Ogólnie* roztwarzanie wegla zachodzi w najwiekszym stopniu w strefie podgrzewania i egzotermiczne reakcje 55 uwodorniania i hydrokrakowania rozpoczynaja sie przy maksymalnej temperaturze w strefie podgrzewania.Podgrzany szlam wprowadza sie nastepnie do reaktora uplynniania czyli do strefy reakcji* w której reakcje uwodorniania i hydrokrakowania zachodza nadal 60 W strefie reakcji uplynniania wystepuje na ogól intensywnie mieszanie wsteczne i panuje w niej sto¬ sunkowo równomierna temperatura.Cieplo wytworzone w wyniku egzotermicznych reakcji w strefie reakcji uplynniania powoduje wzrost «5 temperatury w tej strefie da 427—482°C» korzystnie124 978 7 do 339—466°C. Czas przebywania szlamu w strefie reakcji uplynniania jest dluzszy od czasu przebywania w strefie podgrzewania. Ze wzgledu na egzotermiczne reakcje zachodzace w strefie reakcji uplynniania tem¬ peratura w tej strefie moze byc o co najmniej 11, 27, 55 lub nawet 111 °C wyzsza od temperatury u wylotu z podgrzewacza. Strefa reakcji uplynniania nie zawiera zadnego stalego zloza katalizatora, ani nieruchomego, ani wrzacego, totez w strefie tej we wnetrzu reaktora nie istnieje ani rzeczywisty poziom ani pozorny poziom zloza katalizatora.Jedynym katalizatorem sa substancje mineralne tworzace zawiesine w szlamie technologicznym, wpro¬ wadzane do reaktora uplynniania i odprowadzane zen w postaci zawiesiny w szlamie technologicznym. Oczy¬ wiscie, zatrzymanie niewielkiej ilosci substancji stalych wewnatrz reaktora jest mozliwe, lecz zasadniczo wszyst¬ kie czastki sa ostatecznie z reaktora usuwane.Cisnienie wodoru w strefie podgrzewania i w strefie reakcji uplynniania wynosi 6,86—27,4, korzystnie 10,3— :—17,0 MPa. Zazwyczaj, wodór wprowadza sie do szlamu w wiecej niz jednym punkcie. Co najmniej czesc wodoru dodaje sie do szlamu przed wylotem strefy podgrzewania. Dodatkowa ilosc wodoru mozna wprowadzic miedzy strefa podgrzewania i strefa reakcji uplynniania i/lub w postaci chlodziwa wodorowego w samej strefie reakcji uplynniania. Chlodziwo wodoro¬ we wtryskuje sie w razie potrzeby w róznych punktach strefy reakcji uplynnienia w celu utrzymania zadanej temperatury reakcji, co zapobiega zachodzeniu w zbyt znacznym stopniu reakcji koksowania. Stosunek calko¬ witej ilosci wodoru do niewzbogaconego sortowanego wegla stanowiacego wsad wynosi 0,62—2,48, korzystnie 0,93—1,86 m3/kg.W procesie uplynniania wytwarza sie na sprzedaz znaczna ilosc zarówno cieklego produktu uplynnienia, jak i gazów weglowodorowych. Gdy proces uplynniania prowadzi sie bez stosowania strefy zgazowania, mozna uzyskac na sprzedaz równiez pewna ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia. Jednak w przypadku braku strefy zgazowania korzystne jest zawracanie normalnie stalego produktu uplynnienia do wyczerpa¬ nia, dzieki czemu uzyskuje sie z wyzsza wydajnoscia ciekly produkt uplynnienia i gazy weglowodorowe.W procesie uplynniania prowadzonym bez sprzezonej strefy zgazowania, w którym powstaje nadwyzka nor¬ malnie stalego produktu uplynnienia, czesc szlamu technologicznego mozna poddac filtracji w celu otrzy¬ mania normalnie stalego produktu uplynnienia wolnego od substancji stalych. Normalnie staly produkt uplyn¬ nienia wolny od substancji stalych mozna zawracac do wyczerpania lub odzyskiwac jako produkt.Gdy operacja uplynniania jest sprzezona z operacja zgazowania, ogólna sprawnosc cieplna procesu ulega zwiekszeniu dzieki zastosowaniu warunków procesu dobranych tak, by otrzymac znaczne ilosci gazów weglo¬ wodorowych i cieklych paliw, w przeciwienstwie do warunków procesu dobranych tak, by wymusic pow¬ stawanie wylacznie gazowych lub cieklych weglowo¬ dorów.W sprzezonej operacji uplynniania i zgazowania w strefie uplynniania powinno powstawac co najmniej -8—10% wagowych paliw zlozonych ze zwiazków o 1—4 atomach wegla i co najmniej 15—20% wagowych cieklego paliwa destylacyjnego 193—454 °C, w przeli- 8 czeniu na suchy wsad weglowy. Mieszaninie metanu i etanu odzyskuje sie i sprzedaje jako gaz miejski.Mieszanine propanu i butanu sprzedaje sie po odzys¬ kaniu jako gazol. Oba te produkty stanowia paliwa 5 ulepszone. Olej opalowy o temperaturze wrzenia 193— —454°C odzyskiwany w procesie stanowi ulepszony olej opalowy, który jest zasadniczo wolny od substancji mineralnej i zawiera ponizej okolo 0,4 lub 0,5% wago¬ wego siarki. Siarkowodór odzyskuje sie ze strumienia: io odprowadzanego z ukladu usuwania gazów kwasnych i poddaje przemianie w siarke elementarna.Szlam odplywajacy ze strefy reakcji uplynniania przeprowadza sie przez urzadzenie do rozdzielania oparów i cieczy w celu oddzielenia oparów zawieraja- 15 cych wodór, gazy weglowodorowe, benzyne ciezka; i ewentualnie pewna ilosc cieklego destylatu, od szlamu resztkowego zawierajacego ciekly produkt uplynnienia o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, normalnie staly produkt uplynnienia i tworzaca zawiesine po- 20 zostalosc mineralna. Zasadniczo cala ilosc wodoru i zasadniczo cala ilosc weglowodorów o temperaturze wrzenia nizszej od temperatury wrzenia cieklego pro¬ duktu stanowiacego rozpuszczalnik, w tym równiez gazów weglowodorowych i benzyny ciezkiej, usuwa 25 sie jako produkt górny z urzadzen do rozdzielania oparów i cieczy. Niewielka ilosc cieklego produktu o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika usuwa sie w produkcie górnym, a w resztkowym szlamie w urza¬ dzeniach do rozdzielania pozostaje niewielka ilosc 30 benzyny ciezkiej.Szlam resztkowy uzyskany po destylacji rzutowe) mozna rozdzielic na trzy czesci na nizej podanej za¬ sadzie. Pierwsza porcje szlamu resztkowego po desty¬ lacji rzutowej, stanowiaca okolo 10—75% wagowych 35 calkowitej ilosci szlamu resztkowego po destylacji rzutowej, zawraca sie bezposrednio do mieszalnika wsadu, nie wprowadzajac jej do hydrocyklonu wedlug wynalazku. Cieplo wyczuwalne szlamu resztkowego pd destylacji rzutowej ogrzewa wsad weglowy w mieszal- 40 niku i sprzyja wysychaniu wegla jesli jest on mokry.Druga porcje szlamu resztkowego po destylacji rzuto¬ wej, stanowiaca okolo 15—40% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego wprowadza sie bezposrednia do ukladu rozdzielania produktów obejmujacego urza- 45 dzenia do destylacji atmosferycznej i prózniowej, w celu oddestylowania cieklych produktów uplynnienia o tem¬ peraturze wrzenia 193—454°C od stezonego szlamu zawierajacego normalnie staly produkt uplynnienia 454 °C+ i pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine; 50 Trzecia porcje szlamu resztkowego po destylacji rzuto¬ wej, stanowiaca 10—75% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego przeprowadza sie wedlug wyna¬ lazku przed hydrocyklon.Szlam resztkowy po destylacji rzutowejj którego 55 pierwsza, druga i trzecia porcja stanowia czesci pod^ wielokrotne, zawiera okolo 5—40% wagowych sub-r stancji stalych. Z hydrocyklonu odbiera sie strumien- górny i strumien dolny. Górny strumien zawiera wa¬ gowo mniej niz podwielokrotna czesc substancji sta~ 60 lych obecnych w hydrocyklonie, podczas gdy dolny strumien zawiera wagowo wiecej niz podwielokrotna czesc substancji stalych obecnych w hydrocykloniei Strumien górny z hydrocyklonu, ubogi w substancje stale, stanowi zazwyczaj okolo 40—80% wagowych 65 strumienia doprowadzonego do hydrocyklonu i za-124 978 9 ie wiera okolo 0,2—20% wagowych substancji stalych.Srednia srednica czastek substancji stalych w górnym strumieniu z hydrocyklonu jest mniejsza od srednic czastek w dolnym strumieniu z hydrocyklonu i wynosi okolo 0,5—5 mikrometrów (calkowity zakres wartosci srednic czastek wynosi okolo Orl—10 mikrometrów).Strumien górny z hydrocyklonu zawraca sie do mie¬ szalnika wsadu weglowego albo sam, albo w postaci mieszaniny z pierwsza porcja szlamu resztkowego po destylacji rzutowej.Dolny strumien z hydrocyklonu stanowi okolo 20— —60% wagowych strumienia bedacego wsadem do hydrocyklonu i zawiera okolo 10—50% wagowych substancji stalych. Dolny strumien wprowadza sie do ukladu rozdzielania produktów albo sam, albo w postaci mieszaniny z druga porcja szlamu resztkowego po destylacji rzutowej.Hydrocyklon jest wyposazony w usytuowany stycz¬ nie przewód wlotowy, nadajacy przeplywajacemu prze¬ zen strumieniowi ruch wirowy. Do hydrocyklonu nie "wprowadza sie zasadniczo weglowodorów majacych vr warunkach normalnych postac gazów, a takze nie wprowadza sie benzyny ciezkiej lub wprowadzona jej ilosc; jest niewielka. W hydrocyklonie nie nastepuje oddzielenie ani zatezanie wprowadzonych don sklad¬ ników weglowodorowych. Dlatego tez, z wyjatkiem zawartosci substancji stalych, strumien górny i stru¬ mien dolny sa do siebie podobne i maja prawie taki sam sklad i zakres temperatur wrzenia, przy czym kazdy z tych strumieni zawiera takie samo stezenie cieklego produktu uplynnienia i normalnie stalego produktu uplynnienia jak szlam resztkowy po desyt- lacji rzutowej.Obecny w obiegowej pierwszej porcji szlamu reszt¬ kowego i obiegowym górnym strumieniu z hydro¬ cyklonu ciekly produkt uplynnienia 193—454 °C za¬ wiera weglowodory bedace donorami wodoru i stanowi rozpuszczalnik stosowany w procesie uplynniania. 15 jacy hydrocyklon) strumien obiegowy zawiera na ogól okolo 5—40% wagowych, zazwyczaj okolo 20% wago¬ wych substancji stalych, to drugi (wyplywajacy u szczy¬ tu hydrocyklonu) strumien obiegowy zawiera na ogól 5 0,2—20%, zazwyczaj jedynie okolo 0,5^1% wago¬ wego substancji stalych. Srednia wartosc srednicy czastek w pierwszym strumieniu obiegowym wynosi okolo 1—10 mikrometrów (calkowity zakres wartosci srednic czastek wynosi 0,1—40 mikrometrów), podczas 10 gdy srednia wartosc srednic czastek w drugim stru¬ mieniu obiegowym jest mniejsza i wynosi okolo 0,5—5 mikrometrów. Stosunek wagowy drugiego strumienia obiegowego do pierwszego strumienia obiegowego wynosic moze okolo 0,1—3 i mozna go okresowo lub w sposób ciagly regulowac w celu kontrolowania pro¬ porcji stosunkowo malych stalych czastek i calkowitej ilosci zawracanych stalych czastek. Zazwyczaj predkosc zawracania pierwszego strumienia obiegowego odpo¬ wiada 0,2—4 czesciom wagowym szlamu na czesc wagowa niewzbogacona sortowanego wegla stanowia* cego wsad i predkosc zawracania drugiego strumienia obiegowego odpowiada 0,2—4 czesciom szlamu na czesc niewzbogaconego sortowanego wegla stanowia¬ cego wsad.Uwaza sie, ze glównym czynnikiem katalizujacym w obiegowej pozostalosci mineralnej sa siarczki zelaza (piryt,' pirotyn). Zawracanie tego materialu polepsza konwersje normalnie stalego produktu uplynnienia do M cieklego produktu uplynnienia i gazów weglowodoro¬ wych. Zawracanie pozostalosci mineralnej jest ograni¬ czone, gdyz powoduje ono wzrost lepkosci ograniczajacy mozliwosc przepompowywania szlamu stanowiacego wsad. 35 Zgodnie z niniejszym wynalazkiem uzyskuje sie wysoka wydajnosc cieklego produktu uplynniania bez nadmiernego zawracania pozostalosci mineralnej dzieki zawracaniu górnego strumienia z hydrocyklonu ofrok pierwszego czyli typowego obiegowego strumienia 25 formalnie staly produkt uplynniania 454°C+ za- 4o szlamu. Srednia wartosc srednic czastek w górnym ¦warty w tych strumieniach obiegowych tak samo moze spelniac pewne funkcje rozpuszczalnika. Zazwyczaj pierwsza porcja szlamu resztkowego i górny strumien z hydrocyklonu zawieraja cala ilosc rozpuszczalnika ^konieczna w procesie i stosowanie niezaleznego obie¬ gowego strumienia rozpuszczalnika jest zbedne. Nie¬ zalezny obiegowy strumien rozpuszczalnika mozna jednak zastosowac jesli zachodzi taka potrzeba. Za¬ sadniczo cala ilosc cieczy wrzacych ponizej temperatury ¦wrzenia rozpuszczalnika nalezy usunac w produkcie Sórnym z rozdzielaczy oparów i cieczy by zapobiec ich zawracaniu i towarzyszacemu mu nadmiernemu krakowaniu. Zawracanie weglowodorów wrzacych po¬ nizej temperatury wrzenia rozpuszczalnika pogarsza gospodarke wodorem, selektywnosc i wykorzystanie przestrzeni reaktora.Wyzej wspomniana pierwsza porcja szlamu resztko¬ wego, zwana tu jest pierwszym strumieniem obiegowym, zas górny strumien z hydrocyklonu drugim strumieniem •obiegowym, jako ze stanowi on uzupelnienie pierwszego czyli glównego strumienia obiegowego. Zarówno pierw¬ szy, jak i drugi strumien obiegowy maja podwyzszona temperature, co sprzyja dostarczaniu ciepla do wsadu ¦weglowego w mieszalniku i usuwaniu wszelkich po¬ zostalosci wilgoci w tym wsadzie. O ile pierwszy (omija- strumieniu z hydrocyklonu jest mniejsza, a zatem czastki te sa aktywniejsze katalitycznie od substancji stalych zawartych w pierwszym strumieniu obiegowym.Ponizsze przyklady wykazuja, ze strumien górny z hy- 45 drocyklonu funkcjonuje w sposób wysoce niezalezny w stosunku do pierwszego czyli glównego strumienia obiegowego.Przyklad I. Próby przedstawione ponizej do- 50 tycza wprowadzania pirytu i zgorzeliny walcowniczej do procesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla prowadzonego bez zawracania szlamu. W próbach proces rozpuszczalnikowego uplynniania wegla bez zawracania szlamu prowadzono zarówno bez stosowania 55 dodatków, jak i dodajac stosunkowo duze ilosci sprosz¬ kowanego pirytu (FeS2) otrzymanego przez wymywanie woda niewzbogaconego sortowanego wegla oraz sto¬ sunkowo duze ilosci zgorzeliny walcowniczej (Fe304).Zgorzelina walcownicza powstaje na powierzchni zelaza W podczas walcowania na goraco. Tlenki zelaza maja sklonnosc do przechodzenia w trakcie procesu w siarczki w wyniku reakcji z siarkowodorem. Warunki oraz wyniki prób przedstawiono w tablicy \* ,.-,.....Dane zawarte w tablicy 1 opublikowano w SOfeVENT K REFINED COAL (SRC) PROCESS, Mpethly Re-124978 11 Tablica 1 Warunki procesu 12 Tablica 2 Wegiel cisnienie Temperatura Stosunek wagowy rozpuszczalnik Nominalny czas przebywania szlamu w reaktorze Natcieme przeplywu wodotu w przeliczeniu na wsad Pofclad Pittsburgh, plukany 13,2 ACPa 450°C 1,56 26,6 minut 1,05 Nm3/kg Dane wydajnosciowe Dodatek Calkowita ilosc dodatku, % wagowe w przelicze¬ niu na suchy wegiel Calkowita zawartosc ze¬ laza (Fe) w stanowiacym wsad szlamie (Fe w szla¬ mie i dodatku lacznie), % wagowe w przeliczeniu na suchy wegiel Wydajnosc, % wagowe w przeliczeniu na suchy wegiel Zwiazki o 1—4 atomach wegla Calkowita ilosc oleju, C5 — 454 °C Normalnie staly produkt uplynnienia 454°C+ Nierozpuszczalna sub- | stancja organiczna tasowano Nie 81 0,0 0,9 4,9 17,7 62,0 6,4 Piryt 3,0 2,1 4,8 17,8 62,9 6,3 Piryt 7,5 3,9 5,0 18,4 62,4 6,7 Zgorz | wnicz 4,25 3,9 4,5 13,6 65,5 7,8 port for the Period February 1978, The Pittsburgh and Midway Coal Mining Co., wydano w marcu 1978 r., United States Department of Energy, Contract No.EX-76-C-01-496, FE/496-147 UC-90d, strona 14.Dane z tablicy 1 wskazuja na fakt, ze wprowadzenie stosunkowo duzych ilosci sproszkowanego pirytu lub sproszkowanej zgorzeliny odlewniczej do procesu roz¬ puszczalnikowego uplynniania wegla prowadzonego bez zawracania szlamu nie powoduje wzrostu wydajnosci procesu. Wprowadzenie pirytu nie daje widocznego efektu, podczas gdy dodanie zgorzeliny odlewniczej powoduje zmniejszenie wydajnosci cieklego oleju i gazu weglowodorowego, czemu towarzyszy wzrost wydajnosci normalnie stalego produktu uplynnienia.Przyklad II. Przeprowadzono próby ilustrujace efekt wprowadzenia do procesu uplynnienia wegla prowadzonego z zawracaniem szlamu sproszkowanego pirytu otrzymanego przez wymywanie woda niewzbo- gaconego sortowanego wegla. Warunki i wyniki prób podano w tablicy 2.K 15 20 25 30 40 45 50 55 60 65 Wsad weglowy Nominalny czas prze¬ bywania, godziny Natezenie przeplywu wsadu weglowego, kg/godzine/m3 SMad szlamu {w mie¬ szalniku wsadu), % wagowe Wegiel Szlam obiegowy (z rozpuszczalnikiem) Dodatek (piryt) Skladniki szlamu (w mieszalniku wsadu), % wagowe Wegiel Ciekly rozpuszczalnik (193—454 °C) Staly produkt uplyn¬ nienia (454 °C + ) Popiól (ze szlamu obiegowego) Nierozpuszczona sub¬ stancja organiczna (ze szlamu obiegowe¬ go) Dodatek (piryt)*) Natezenie przeplywu wodoru % wagowe w przeliczeniu na szlam normalna m3/l kg wegla Normalna tempera¬ tura w reaktorze uplynniania, °C Cisnienie, MPa Wydajnosci, % wagowe w przeli¬ czeniu na suchy wegiel H20 CO, C02, H2Sy NH3 Zwiazki o 1—4 ato¬ mach wegla Benzyna ciezka (C5— 193°C) Destylat sredni (193—249 QC) Destylat ciezki (po¬ wyzej 249 °C) Calkowita ilosc oleju (C5 — destylat ciez¬ ki) Staly prcdukt uplyn¬ nienia (454 °C + ) Nierozpuszczona sub¬ stancja organiczna Popiól Poklad Pittsburgh (plukany) 0,49 339,2 29,3 , 68,5 2,2 29,3 23,8 26,4 12,4 5,9 2,2 4,61 1,84 455 15,4 6,8 4,5a 17,6 IM 7,8 25,5 44,7 23,5 5,2 6,2b 0,99 344 29,7 69,4 0,9 29,7 20,9 32,7 9,6 6,2 0,9 4,62 1,68 455 15,4 6,0 3,8* 17,2 9,4 7,9 23,6 40,9 27,5 5,2 6,1* i wuj 340,8 1 30,0 | 70,0 J 0,0 j 30,0 I 21,5 I 34,3 j 7,4 6,8 0,0 4,71 180 455 15,4 5,8 3,2 16,6 7,3 6,8 23,4 37,5 [ 29,8 5,9 6,4124 978 13 cd. tabl. 2 Wsad weglowy 1 Ogólem Przereagowany wodór (bilans gazu) Konwersja w prze¬ liczeniu na wegiel suchy i bez popiolu 1 % Poklad Pittsburgh (plukany) 108,5C 5,8 94,5 106,8C 5,8 94,4 105,2 . 5,2 93,7 | 10 a) Z uwzglednieniem H2S powstalego z dodanego pirytu b) Z poprawka na popiól pochodzacy z dodanego 15 pirytu c) Suma nie jest równa 100 + %H2 ze wzgledu na dodany piryt *) Piryt z wymywania wegla, 85% pirytu, 15% skaly, przechodzi w 100% przez sito o oczkach 0,070 mm Dane zawarte w tablicy 2 opublikowano w SQLVENT REFINED COAL (SRC)PROCESS, Monthly Re¬ port for the Period Morch 1978, The Pittsburgh and Midway Coal Mining Co., wydano w kwietniu 1978 r.United States Department of Energy, Contract No.EX-76-C-01-496. FE/496-148 UC-90d, strona 13.Dane z tablicy 2 wskazuja na fakt, ze wprowadzenie pirytu otrzymanego przez wymywanie wegla do procesu uplynniania wegla prowadzonego z zawracaniem sta¬ nowiacego produkt szlamu ma znaczny wplyw na ten proces. Z danych wynika, ze przy dodaniu odpowiednio 0,0, 0,9 i 2,2% wagowych pirytu uzyskano niskie wy- 20 25 30 35 14 dajnosci normalnie stalego produktu uplynnienia wy¬ noszace odpowiednio 29,8, 27,5 i 23,5% wagowych, natomiast wydajnosc cennego destylatu C5+ wynosila odpowiednio 37,5 40,9 i 44,7% wagowych. Tak wiec wprowadzenie pirytu ma znaczny korzystny wplyw na proces rozpuszczalnikowego uplynniania wegla prowadzony z zawracaniem szlamu, w przeciwienstwie do procesu, w którym nie zawraca sie szlamu, gdyz jak wynika z tablicy 1 nawet dodawanie wiekszych ilosci pirytu nie wplywa w widoczny sposób na taki proces.Tak wiec z danych przedstawionych w tablicy 1 i tablicy 2 wynika, ze zastosowanie obiegowego stru¬ mienia szlamu nadaje pirytowi aktywnosc katalityczna* podczas gdy piryt nie wykazuje aktywnosci katalitycz¬ nej, nawet uzyty w wiekszych ilosciach, gdy szlam nie jest zawracany.Przyklad IU. Zebrano dane dla okreslenia roz¬ kladu rozmiarów czastek, wyrazonych jako zmierzona w mikronach srednica czastki pirytu lub zgorzeliny odlewniczej wprowadzanych do procesu uplynniania wegla w próbach opisanych w przykladach I i II. Ze¬ brano takze dane dotyczace ciezaru wlasciwego i roz¬ kladu rozmiarów czastek substancji mineralnej (czastki pozostalosci mineralnej zlozonej z substancji mineralnej i nierozpuszczonej substancji organicznej) uzyskiwanych z wsadu weglowego w dwóch typowych procesach uplynniania wegla prowadzonych bez zawracania szla¬ mu. Zebrano wreszcie dane okazujace rozklad roz¬ miarów czastek i ciezar wlasciwy czastek pozostalosci mineralnej uzyskanej z wsadu weglowego i zawartej W odcieku pochodzacym z typowego procesu uplyn¬ niania wegla prowadzonego z zawracaniem szlamu.Wyniki prób przedstawiono w tablicy 3.Tablica 3 Wskazane rozmiary — srednica w mikronach 1 0,5 1 2 3 4 5 8 10 20 30 I Sredni ciezar wlasciwy czastek w kg/m3 w tempe- | raturze 30°C Ciezar wlasciwy badanej cieczy w kg/m3 w tempe- 1 raturze 30°C Zgorzelina odlewnicza jako dodatek (sproszkowana) w% 0,5 1,5 7,5 15 23 31 52,5 65 94 99 5380 1080 1 Piryt jako ' dodatek (sproszkowany) w% 7 1 11 16,5 22 26 29 38 42 58 70 4170 1080 | | % wagowy czastek przy wskazanych rozmiarach pozostalosc mineralna pochodzaca z wsadu weglowego w procesach bez zawracania szlamu w% A 1,5 7,5 25 43 55 63 72 73 77 79 2480 1080 1 1 B 2,5 8,5 26 40 50 56 64 67 72 77 2660 1080 | pozostalosc mineralna pochodzaca z wsadu weglowego w procesie z zawracaniem szlamu w % 7 15 36 56 70 80 93 96 99 100 1900 112fr "|124 978 15 16 Z danych tablicy 3 wynika, ze rozmiary czastek zgo¬ rzeliny odlewniczej w chwili jej wprowadzenia do pro¬ cesu uplynnienia wegla w próbach opisanych^ w tabli¬ cach 1 i 2 sa nieco wieksze, a rozmiary czastek dodanego pirytu sa umiarkowanie wieksze od typowych rozmiarów 5 czastek pozostalosci mineralnej powstajacej z wsadu weglowego w procesie uplynniania wegla prowadzonym bez zawracania szlamu.Z tablicy 3 wynika ponadto, ze czastki pozostalosci mineralnej pochodzacej z wsadu weglowego w procesie 10 uplynniania wegla prowadzonym z zawracaniem szlamu i zawartej w odcieku z tego procesu sa mniejsze od czastek pozostalosci mineralnej pochodzacej z wsadu weglowego w procesach prowadzonych bez zawracania szlamu. 15 Z danych w tablicy 3 wynika wreszcie, ze najwieksza róznica miedzy srednim ciezarem wlasciwym czastek i ciezarem wlasciwym badanej cieczy (który zblizony jest do ciezaru wlasciwego cieklego produktu uplyn¬ niania polaczonego zwykle z czastkami) wystepuje 20 w przypadku dodawania zgorzeliny odlewniczej i pirytu, mniejsza róznica miedzy tymi wartosciami ciezaru wlasciwego wystepuje w przypadku pozostalosci mine¬ ralnej pochodzacej z wsadu weglowego w procesie uplynniania wegla prowadzonym bez zawracania szlamu, 25 a najmniejsza róznica wartosci ciezaru wlasciwego wystepuje w przypadku procesu uplynniania wegla prowadzonego z zawracaniem szlamu.Podczas pracy hydrocyklonu, w którym nastepuje rozdzielanie malych i duzych czastek, najwieksza sila 30 rozdzielania wystepuje wtedy, gdy male czastki, których ciezar wlasciwy rózni sie niewiele od ciezaru wlasciwego cieczy zawierajacej te czastki, oddziela sie od duzych czastek o ciezarze wlasciwym rózniacym sie znacznie.Wyniki z tablicy 3 wskazuja na fakt, ze w procesie 85 uplynniania prowadzonym z zawracaniem szlamu pow¬ staja czastki o mniejszych rozmiarach i mniej rózniace sie ciezarem wlasciwym, w porównaniu z procesem realizowanym z pominieciem etapu zawracania szlamu.Tak wiec z danych w tablicy 3 wynika, ze dodane 40 zwiazki zelaza wykazuja aktywnosc katalityczna w pró¬ bach z przykladu U, a nie wykazuja jej w próbach z przy¬ kladu I, gdyz operacja zawracania zmniejsza rozmiary dodanych substancji stalych.Najwyrazniej, operacja zawracania wzmaga reakcje 45 chemiczne zachodzace miedzy nieorganicznymi sub¬ stancjami mineralnymi i siarkowodorem, wodorem lub innymi substancjami w srodowisku reakcji, sprzyjajac zmianie rozmiarów, gestosci i skladu tworzacych za¬ wiesine potencjonalnie aktywnych katalitycznych czastek. 50 Podstawa wynalazku jest odkrycie, ze wprowadzone czastki potencjalnie aktywnych katalitycznie substancji, takich jak siarczki zelaza, które nie dzialaja katalitycznie lub dzialaja slabo katalitycznie, ulegaja zmniejszeniu pod wzgledem rozmiarów i/lub ciezaru wlasciwego 5S albo ulegaja konwersji do chemicznego stanu aktywniej¬ szego katalitycznie pod wplywem powtarzanej operacji zawracania i osiagaja stan wysokiej aktywnosci .kata¬ litycznej. Aktywnosc katalityczna stalego katalizatora wzrasta wraz ze wzrostem pola powierzchni czastki, 80 przy czym pole powierzchni zewnetrznej rosnie gdy maleje srednica czastki.W procesie uplynniania wegla, realizowanym jako pojedyncza ciagla operacja, czastki wprowadzonego pirytu lub wprowadzonej zgorzeliny odlewniczej maja M najwyrazniej takie rozmiary jak w chwili wprowadzania, a wiec zbyt duze dla osiagniecia aktywnosci katalitycznej.Pod wplywem powtarzajacej sie operacji zawracania w próbach opisanych w tablicy 2 czastki wprowadzonego pirytu ulegaja widocznie zmniejszeniu pod wzgledem rozmiarów i gestosci oraz przemianie w postac chemicz¬ na, w której sa równie aktywne katalitycznie jak po¬ chodzaca z wsadu weglowego pozostalosc mineralna lub nawet aktywniejsza.Zgodnie z wynalazkiem wykorzystuje sie wiec hydro- cyklon dla zwiekszenia wplywu zawracania na rozmiary i ciezar wlasciwy zawracanych katalitycznie czastek.Katalityczne czastki moga pochodzic z wsadu weglo¬ wego lub mozna je wprowadzac. W hydrocyklonie nastepuje korzystne zawrócenie stosunkowo malych czastek, zwlaszcza czastek o niewielkiej róznicy cieza¬ rów wlasciwych, co zwieksza stezenie tych czastek w procesie.Wplyw, jaki strumien obiegowy wywiera w procesie uplynniania wegla przedstawionym w tablicy 3 na wprowadzane lub powstajace in aitu czastki, umozliwia zwiekszanie plynacych z tego korzysci. Zgodnie z wy¬ nalazkiem hydrocyklon pracuje równolegle do glównego obiegowego strumienia szlamu, a strumien górny z hy¬ drocyklonu zawraca sie równolegle do glównego stru¬ mienia obiegowego lub w postaci mieszaniny z tym strumieniem. W górnym strumieniu z hydrocyklonu wystepuja w zwiekszonym stezeniu selektywnie od¬ dzielone w celu zawrócenia stosunkowo male czastki dodatku lub pozostalosci mineralnej majace niska gestosc, natomiast w strumieniu tym nie wystepuja selektywnie oddzielone czastki o wiekszych rozmiarach i wiekszej gestosci pochodzace ze strefy uplynniania wegla. Tak wiec górny strumien z hydrocyklonu po¬ woduje selektywny wzrost proporcji stosunkowo ma¬ lych czastek do calkowitej zawartosci substancji stalych w calym szlamie obiegowym i w strefie uplynniania, a zatem zmniejsza sie srednia wartosc srednic czastek w szlamie obiegowym.Niezaleznie od tego czy katalityczne substancje stale stanowia dodane katalityczne substancje mineralne, czy pozostalosc mineralna pochodzaca z wsadu weglo¬ wego, czy oba te materialy, w opisywanym procesie wykorzystuje sie odkrycie dotyczace wplywu zmniej¬ szajacego srednie wymiary czastek tych substancji stalych i zwieksza sie ten wplyw dla polepszenia ich aktywnosci katalitycznej.Efekt zmniejszania rozmiarów czastek ulega wzmoc¬ nieniu dzieki wspólzaleznemu zawracaniu glównego obiegowego strumienia szlamu i obiegowego strumienia szlamu stanowiacego górny strumien z hydrocyklonu.Testrumienie obiegowe plyna równolegle i na zewnatrz strefy uplynniania. Aby te dwa strumienie obiegowe mogly wspólzaleznie zwiekszac efekt zmniejszania roz¬ miarów przerabianych substancji stalych, czastki tych substancji stalych musza byc dostatecznie male na to, aby mozliwe bylo ick zatrzymywanie i transportowanie w szlamach tworzacych te strumienie i by zasadniczo nie wystepowalo stale gromadzenie sie substancji stalych w reaktorze. Stale gromadzenie sie czyli zale¬ ganie substancji stalych w reaktorze (np. stale zloze katalizatora) powodowaloby obnizajace wydajnosc zaj¬ mowanie przestrzeni reaktora przez stosunkowo duze czastki, których niezdolnosc do wyplyniecia z reaktora124 978 17 uniemozliwilaby korzystne ich wykorzystanie zgodne z niniejszym wynalazkiem.Ponadto, rozmiary stosunkowo duzych czastek po¬ zostajacych stale w reaktorze moga zwiekszac sie w wy¬ niku osadzania sie na tych czastkach mniejszych czastek pozostajacych w obiegu, a wiec zatrzymywanie sie substancji stalych w reaktorze moze na rozmiary czastek wywierac wplyw wrecz przeciwny niz zgodny z wyna- lazkiem wplyw zmniejszajacy rozmiary czastek.Wspólzalezne zawracanie glównego obiegowego stru¬ mienia szlamu i obiegowego strumienia szlamu sta¬ nowiacego strumien górny z hydrocyklonu zmniejsza srednia wartosc srednic czastek substancji stalych, dzieki czemu w procesie wzrasta aktywnosc katalityczna przy danej predkosci zawracania calej ilosci substancji stalych. Wzrost aktywnosci katalitycznej sprzyja wzros¬ towi wydajnosci cieklego produktu uplynniania przy danej predkosci zawracania calej ilosci substancji stalych.Wynalazek mozna takze realizowac pozwalajac czast¬ kom o zmniejszonych srednicach na zachowanie stalej aktywnosci katalitycznej w procesie przez zmniejszenie predkosci zawracania substancji stalych. Wariant ten pozwala przy danym ograniczonym poziomie substancji stalych w mieszalniku wsadu weglowego na zwieksze¬ nie predkosci zasilania wsadem, co zwieksza przepusto¬ wosc instalacji.Aby zawracanie substancji mineralnych moglo wy¬ wrzec w pelni wplyw na proces uplynniania, substancje mineralne trzeba zawracac zarówno przez strefe pod¬ grzewania, jak i przez strefe reakcji uplynniania w pro¬ cesie uplynniania. Proces uplynniania wegla rozpoczyna sie w strefie podgrzewania i kontynuowany jest w stre¬ fie reakcji uplynniania. Uplynnienie wsadu weglowego zachodzi w najwiekszym stopniu w strefie podgrzewa¬ nia. Wolne rodniki powstaja i lacza sie z wodorem w strefie podgrzewania ze wzgledu na zachodzace w niej reakcje depolimeryzacji.Normalnie staly produkt uplynniania ulega hydro- krakowaniu z wytworzeniem cieklego produktu uplyn¬ niania i gazów weglowodorowych w strefie reakcji uplynniania. Poniewaz roztwarzanie niewzbogaconego sortowanego wegla zachodzi w glównym stopniu w stre¬ fie podgrzewania, wiekszosc czastek pozostalosci mine¬ ralnej uwalniania jest z podloza weglowego w tej wlasnie strefie, podczas gdy w strefie reakcji uplynniania czastki pozostalosci mineralnej katalizuja hydrokrakowanie pow¬ stalego w strefie podgrzewania normalnie stalego produktu uplynnienia do cieklego produktu uplynnienia i gazów weglowodorowych.Przyklad IV. Podane ponizej denc wskazuja na fakt, ze obliczona w mikrometrach srednica czastek pozostalosci mineralnej uwolnionej z pedloza weglo¬ wego w procesie uplynniania wegla stanowi czesciowo charakterystyke wsadu weglowego, niezalezna od wply¬ wu wywieranego przez obiegowy strumien wsadu.Dane z tablicy 4 dotycza rozkladu rozmiarów czastek pozostalosci mineralnej powstajacej podczas rozpusz¬ czalnikowego uplynniania wegla z pokladu Pittsburgh i wegla Kantucky, w dwóch niezaleznych procesach, prowadzonych bez zawracania szlamu.Dane te zaczerpnieto z wykresu opublikowanego przez Electric Power Research Institute w SRC QUA- TERLY REPORT No, I, Analysis of Operationns Ruus 62-72, 1 stycznia — 31 marca 1976 r., Sohreht 18 Refined Coal Pilot Plant, opublikowano 25 czerwca 1976 r., str. 122.Tablica 4 5 % objetosciowy czastek o wskazanych rozmiarach Wskazany rozmiar- -srednica w mikro¬ metrach 2 3 4 5 6 10 15 : 20 Wegiel Kantucky % objetosciowy 9 40 71 88 93 98 99 99,3 Wegiel z- Pokladu Pittsburg % objetosciowy 5,5 12 18 25 30 51 70 82 1 Z danych przedstawionych w tablicy 4 wynika, ze w przypadku wegla Kantucky procent objetosciowy czastek o srednicy ponizej 5 mikrometrów jest okolo 5,5 raza wyzszy od w przypadku wegla z Pokladu 25 Pittsbuigh. Jest rzecza ogólnie wiadoma, ze produkt rozpuszczalnikowego uplynniania wegla Kentucky za7 wiera wiecej cieklego produktu uplynnienia w sto¬ sunku do normalnie stalego produktu uplynnienia w po¬ równaniu z produktem rozpuszczalnikowego uplynnie- 30 nia wegla z Pokladu Pittsburgh.Zgodnie z innym wariantem wynalazku do procesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla wprowadza sie z zewnatrz stala substancje lub stale substancje o dzia¬ laniu katalitycznym, przy czym srednia wartosc sred- 35 nio ich czastek w chwili wprowadzania jest mniejsza od sredniej wartosci srednic czastek powstajacych in situ w wyniku ich uwolnienia z podloza weglowego w pojedynczej ciaglej operacji prowadzonej bez za¬ wracania szlamu. 40 Odpowiednim dodawanym z zewnatrz katalizatorem jest piryt otrzymywany droga . wymywania wsadu weglowego stosowanego w procesie lub wymywania wegla pochodzacego z innej kopalni. Wegiel poddaje sie czesto plukaniu woda w celu obnizenia zawartosci 45 siarki, jako ze w wyniku wymywania woda wegiel traci siarke w postaci pirytu.Jakkolwiek tendencje do dzialania katalitycznego wykazuja substancje zawierajace zelazo, stosowac mozna takze inne dodatki aktywne katalitycznie, zawierajace 50 metale z grupy VI lub grupy VIII ukladu okresowego pierwiastków. Srednia wartosc srednic czastek takich wprowadzanych z zewnatrz katalizatorów w chwili ich wprowadzania wynosi korzystnie ponizej 3 mikro¬ metrów, zwlaszcza ponizej 1—2 mikrometrów, a. szcze- 55 golnie korzystnie ponizej 2 mikrometrów, przy czym moze wynosic okolo 0,1—1 mikrometra. Stosunkowo male rozmiary doprowadzanych z zewnatrz czastek umozliwiaja ich wyodrebnienie w górnym strumieniu z hydrocyklonu w proporcji wagowej przewyzszajacej 60 podwielokrotna proporcje wagowa tych czastek w chwiji ich wprowadzania do pozostalosci mineralnej pocho¬ dzacej z wsadu weglowego. Tak wiec istnieje wspól¬ zaleznosc miedzy stosunkowo malymi rozmiarami czastek wprowadzanych z zewnatrz katalitycznych, sub- 65 stancji stalych i dzialaniem hydrocyklonu. •..¦:•..:.. :124978 19 Rozmiary czastek wprowadzanych z zewnatrz sub¬ stancji stalych mozna regulowac przed ich wprowa¬ dzeniem do procesu droga zabiegów mechanicznych, takich jak proszkowanie lub mielenie, albo droga za¬ biegów chemicznych, takich jak roztwarzanie lub stracanie.Wprowadzane z zewnatrz substancje stale mozna dobrac tak, by podczas powtarzajacego sie zawracania w warunkach procesu rozpadaly sie one na czastki, dla których srednia wartosc srednic jest równie mala jak srednia wartosc srednic czastek zawracanych po¬ chodzacych z wsadu weglowego, jakkolwiek moze byc ona takze mniejsza lub taka sama.W procesie moze zachodzic wiele reakcji powoduja¬ cych rozpadanie sie wprowadzonych z zewnatrz sub¬ stancji stalych na czastki w trakcie powtarzajacego sie zawracania. Przykladowo, wprowadzony z zewnatrz piryt moze rozpasc sie w trakcie zawracania w wyniku teakcji redukcji, FeS2 ? H2 FeS + H2S. Za¬ chodzic moga równiez inne reakcje powodujace rozpad pirytu lub innych dodatków.Tlenki zelaza moga w trakcie powtarzajacego ste zawracania ulegac np. powodujacej rozpad reakcji przemiany w siarczki z wytworzeniem siarczku zelazo¬ wego, a nastepnie powodujacej rozpad reakcji redukcji do siarczku zelazawego.Przyklad V. Dane z tablicy 2 wskazuja na fakt, ze w procesie uplynniania wegla prowadzonym z za¬ wracaniem szlamu wprowadzanie pirytu w róznych ilosciach lub stanowiace dzialanie ekwiwalentne za¬ wracanie ze zmiennymi predkosciami górnego stru¬ mienia z hydrocyklonu, zawierajacego male czastki bioracej udzial w procesie pozostalosci mineralnej, wplywa na zmniejszenie ilosci normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia w mieszalniku wsadu. Poniewaz normalnie staly produkt uplynnienia obecny w mieszal¬ niku wsadu pochodzi bezposrednio ze szlamu obiego¬ wego 1 poniewaz nie zawracana czesc tego szlamu obiegowego stanowi wsad weglowodorowy do strefy zgazowania sprzezonej ze strefa uplynnienia w wyzej opisany sposób, zmniejszone stezenie normalnie stalego produktu uplynnienia w mieszalniku wsadu wiaze sie ze zmniejszeniem ilosci normalnie stalego produktu uplynnienia zasilajacego generator gazu. Takie zmniej¬ szenie ilosci wsadu do generatora gazu jest wysoce korzystne gdyz, jak podano powyzej, wysoka sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplynnienia i zgazowywa¬ nta wegla jest zwiazana z niska wydajnoscia normalnie stalego produktu uplynnienia, która mozna czasem osiagnac w procesie uplynnienia wegla prowadzac ten proces w warunkach ograniczonej przepompowalnosci szlamu.Tak wiec z danych z tablicy 2 wynika, ze wynalazek mozna stosowac w polaczonym procesie uplynniania i zgazowania wegla z duza korzyscia* gdy w procesie tym pewna czesc stanowiacego szlam normalnie sta¬ lego produktu uplynnienia zawraca sie, a pozostala czesc szlamu stosuje jako wsad do generatora gazu.Zgodnie ze znanymi sposobami rozklad rozmiarów czastek zawartych w szlamie obiegowym i w szlamie stanowiacym wsad do generatora gazu odpowiadal wartosciom podwielokrotnym. Zgodnie jednak z. wy¬ nalazkiem co najmniej; czesc czastek tworzacych za- wiesine w normalnie stalym produkcie uplynnienia stanowiacym szlam ulega segregacji pod wzgledem 20 rozmiarów, przy czym zawracana czesc szlamu jest stosunkowo bogatsza w czastki mniejsze, a czesc szlamu stanowiaca wsad do generatora gazu jest stosunkowo bogatsza w czastki wieksze, w stosunku do rozkladu 5 rozmiarów czastek w nierozdzielonym szlamie stano¬ wiacym produkt.Segregacja pod wzgledem rozmiarów czastek szlamu nadaje kontroli polaczonego procesu uplynniania i zga¬ zowania wegla nowy stopien swobody, pozwalajacy na io zmniejszenie wydajnosci normalnie stalego produktu uplynnienia w procesie realizowanym z ograniczeniem wynikajacym z przepompowalnosci substancji stalych* Figura 2 przedstawia schemat polaczonego procesu uplynniania i zgazowania wegla realizowanego zgodnie 15 z opisanymi tu zasadami. Jak to przedstawiono na fig. 2, sproszkowany wilgotny niewzbogacony sortowany wegiel wprowadza sie przewodem 1 do strefy wstepnego osu¬ szania 2 wegla. W razie potrzeby, sproszkowany wil¬ gotny niewzbogacony sortowany wegiel, z którego 20 w wyniku uplynniania powstaje pozostalosc mineralna o stosunkowo malych czastkach, mozna takze dodawac przewodem 112. Cieplo doprowadza £ie Uo strefy wstepnego osuszania 2 przewodem 3, a pare wodne wytworzona w wyniku suszenia wegla odprowadza sia 25 przewodem 4. Czesciowo wysuszony wsad weglowy wprowadza sie przewodem 5 do mieszalnika 6, w którym mieszanie odbywa cie za pomoca mieszadla 7. W razie potrzeby mozna do mieszalnika 6 wprowadzac prze¬ wodem 114 katalityczne dodatki, takie jak piryt, które 30 maja czastki o sredniej wartosci srednic mniejszej od czastek pozostalosci mineralnej pochodzacej z jednego lub obu wegli tworzacych wsad weglowy lub których czastki ulegaja przemianie w tak male czastki. W mie¬ szalniku 6 utrzymuje sie cisnienie okolo 7,6 cm H20 »5 i temperature okolo 150—260 °C. Do mieszalnika 6 doprowadza sie cieplo ze posrednictwem goracego szlamu obiegowego zawierajacego rozpuszczalnik, do¬ plywajacego przewodem 14. Szlam obiegowy w prze¬ wodzie 14 nie zawiera zasadniczo weglowodorów o tem- 40 peraturze wrzenia nizszej od temperatury panujacej w mieszalniku 6. W mieszalniku 6 nastepuje zasadniczo calkowite wysuszenie wsadu weglowego. Pare wodna powstajaca w wyniku osuszania wsadu weglowego i inne gazy odprowadza sie przewodem 8 do strefy 45 odzyskiwania ciepla 9. W strefie 9 cieplo odzyskuje sie za posrednictwem cieczy chlodzacej, np. wody kierowanej do kotla plynacej przewodem 10. Skropliny odprowadza sie ze strefy 9 przewodem 11, a siarkowodór i wszelkie obecne w niej gazy weglowodorowe prze- 50 wodem 12.Do mieszalnika 6 wprowadza sie przewodem 14 okolo 1,5—4 czesci wagowych szlamu obiegowego na 1 czesc suchego wsadu weglowego. Szlam wyplywajacy z mieszalnika przewodem 16 nie zawiera zasadniczo 55 wody, przy czym ograniczenie dla jego przeplywu sta¬ nowi zawartosc substancji stalych . w mieszalniku.Szlam w przewodzie 16 przepompowuje sie za pomoca pompy tlokowej 18 i miesza z wodorem obiegowym doprowadzanym przewodem 20 oraz wodorem goto- so wym doprowadzanym przewodem 92, a nastepnie przeprowadza przez, rurowy piec 22 do ogrzewania wstepnego i przewodem 24 wprowadza do strefy reakcji uplynniania 26.Temperatura reagentów u wylotu 24 z podgrzewacza 15 wynosi okolo 371—4Q4°C W tej temperaturze wegiel124 978 2t jest czesciowo rozpuszczony w rozpuszczalniku obie¬ gowym, czastki pozostalosci mineralnej zostaja uwol¬ nione z podloza weglowego i wlasnie rozpoczynaja sie egzotermiczne reakcje uwodorniania i hydrokrakowa- nia. Podczas gdy wzdluz orurowania podgrzewacza 22 temperatura szlamu stopniowo wzrasta, w calej strefie reakcji uplynniania 26 temperatura szlamu jest na ogól równomierna. Cieplo wyzwalane podczas reakcji hydrokrakowania i uwodornienia zachodzacych w stre¬ fie reakcji uplynniania 26 podwyzsza temperature reagentów do 339—466°C. Chlccl.-iwo wodorowe do¬ prowadzane przewodem 28 wtryskuje sie w róznych punktach strefy reakcji uplynniania 26 dla regulowania temperatury reakcji i zlagodzenia wplywu reakcji egzotermicznych. Stosunek ilosci wodoru do suchego wsadu weglowego wynosi okolo 1,24 m3/kg.Odciek ze strefy reakcji uplynniania wprowadza sie przewodem 29 do ukladu 30 rozdzielania oparów i cieczy. Strumien goracych oparów stanowiacy pro¬ dukt górny z rozdzielaczy chlodzi sie w ustawionych .szeregowo wymiennikach ciepla i dodatkowych roz¬ dzielaczach oparów i cieczy, a nastepnie usuwa z ukladu przewodem 32. Ciekly destylat z rozdzielaczy 30 kie¬ ruje sie przewodem 34 do atmosferycznej wiezy frak¬ cjonujacej 36.Nieskroplony gaz w przewodzie 32 sklada sie z nie- przereagowanego wodoru, metanu i innych lekkich weglowodorów oraz H2S i C02. Odzyskany siarko¬ wodór przeprowadza sie w elementarna siarke usuwana z procesu przewodem 40. Czesc oczyszczonego gazu kieruje sie przewodem 42 do dalszej przeróbki w urza¬ dzeniu kriogenicznym 44 dla usuniecia wiekrzosci metanu i etanu jako gazu miejskiego odprowadzanego przewodem 46 oraz usuniecia propanu i butanu jako gazolu odprowadzanego przewodem 48. Oczyszczony wodór (o czystosci 90%) miesza sie w przewodzie 50 z gazem z etapu obróbki gazu kwasnego doprowadza¬ nym przewodem 52 i mieszanina ta stanowi w procesie wodór obiegowy.Szlam resztkowy z rozdzielaczy 30 oparów i cieczy plynacy przewodem 55 rozdziela sie na strumienie 56 i 57. Strumien 56 stanowi glówny strumien szlamu obiegowego zawierajacy rozpuszczalnik normalnie staly produkt uplynnienia i katalityczna pozostalosc mineral¬ na. Strumien 56 zawiera okolo 5—40% wagowych pozostalosci mineralnej. Srednia wartosc srednic czastek pozostalosci mineralnej w strumieniu 56 wynosi okolo 1—10 mikronów. Na 1 czesc wagowa suchego wsadu weglowego przypada okolo 0,2—4 czesci wagowych strumienia 56. Czesc nie zawracanego szlamu plynacego przewodem 57 kieruje sie przewodem 58 do atmosferycz¬ nej wiezy frakcjonujacej 35 dla oddzielenia glównych produktów. Druga porcje nie zawracanego szlamu, plynaca przewodem 59, wprowadza sie stycznie do hydrocyklonu 60, w którym ulega ona rozdzieleniu na ubogi w substancje stale strumien górny odprowadzany przewodem 61 i bogaty w substancje stale strumien dolny odprowadzany przewodem 62. Ubogi w sub¬ stancje stale strumien górny zawiera okolo 0,2—10% wagowych pozostalosci mineralnej, przy czym srednia wartosc srednic jej czastek wynosi okolo 0,5—5 mi¬ kronów. Na jedna czesc wagowa suchego wsadu weglo¬ wego przypada okolo 0,2—4 czesci wagowych stru¬ mienia 61. Strumienie plynace przewodami 56 i 61 mozna albo laczyc, jak to pokazano, w przewodzie 14 22 i zawracac do mieszalnika 6 wsadu weglowego, albo zawracac je do mieszalnika 6 niezaleznie.Temperatura strumieni w przewodach 56 i 61 prze¬ wyzsza temperature w mieszalniku 6 totez ogrzewaja 5 one wegiel w mieszalniku 6 i powoduja usuniecie zen zasadniczo calej ilosci wody.Strumienie plynace przewodami 57 i 62 laczy sie i wprowadza przewodem 58 do atmosferycznej wiezy frakcjonujacej 36. W wiezy frakcjonujacej 36 szlam io destyluje sie pod cisnieniem atmosferycznym, usuwajac przewodem 63 stanowiacy produkt górny strumien benzyny ciezkiej, przewodem 64 strumien destylatu karbolowego i przewodem 66 strumien produktów dolnych. Strumien produktów dolnych wprowadza sie 15 przewodem 65 do prózniowej wiezy destylacyjnej 68.Mieszanka oleju opalowego odprowadzanego z wiezy atmosferycznej przewodem 64 i destylatu karbolowego odprowadzanego z wiezy prózniowej przewodem 70 stanowi glówny produkt procesu w postaci oleju opalo- 20 wego usuwanego przewodem 72.Produkt dolny z wiezy prózniowej, zawierajacy cala ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia, nierozpuszczona substancje organiczna i nieorganiczna substancje mineralna, a nie zawierajacy zasadniczo 25 cieklego destylatu 193—454°C (ani gazów weglo¬ wodorowych), kieruje sie przewodem 74 bezposrednio do strefy zgazowania 76, w której zgazowanie zachoclzi droga niepelnego utleniania. Wolny od azotu tlen wy¬ korzystywany w generatorze 76 gazu wytwarza sie 30 w tlenowni 78 i kieruje do generatora przewodem 80.Pare wodna dostarcza sie do generatora przewodem 82.Cala ilosc substancji mineralnej zawartej w dostarcza¬ nych przewodami 1 i 112 weglach tworzacych wsad weglowy oraz piryt dostarczany przewodem 114 cli- 35 minuje sie z procesu w postaci obojetnego zuzla od¬ prowadzanego przewodem 84 u dna generatora 76 gazu. W generatorze 76 powstaje gaz syntezowy, któ¬ rego czesc wprowadza sie przewodem 86 do strefy reaktora 88 konwersji tlenku wegla, w którym pare 40 wodna i CO konwertuje sie do H2 i C02, a nastepnie do strefy 89 usuwania gazów kwasnych dla usuniecia H2S i C02. Oczyszczony wodór (czystosc 90—100%) spreza sie do cisnienia procesu za pomoca sprezarki 90, a nastepnie przewodem 92 doprowadza jako wodór 45 gotowy do strefy 22 ogrzewania wstepnego i strefy reakcji uplynniania 26.Sprawnosc procesu ulega polepszeniu gdy ilosc gazu syntezowego wyprodukowanego w generatorze 76 gazu jest wystarczajaca nie tylko* na calkowite pokrycie 50 zapotrzebowania na wodór czasteczkowy stosowany w procesie, lecz takze na pokrycie, bez prowadzenia metanizacji lub innego etapu konwersji, 5—100% calkowitego zapotrzebowania na cieplo i energie w pro¬ cesie. W tym celu czesc gazu syntezowego, której nie 55 kieruje sie do reaktora konwersji tlenku wegla, wprowa¬ dza sie przewodem 94 do urzadzenia 96 do usuwania gazów kwasnych, w którym z gazu usuwa sie C02 i H2S. Usuniecie H2S pozwala uzyskac paliwo zgodne z normami dotyczacymi ochrony srodowiska naturalnego, w a usuniecie C02 zwieksza entalpie gazu syntezowego tak, ze mozliwe staje sie uzyskanie wyzszego ciepla spalania. Strumien oczyszczonego gazu syntezowego wprowadza sie przewodem 98 do kotla 100.Kociol 100 jest wyposazony tak, ze mozna w nim 5 jako paliwo spalac gaz syntezowy. Do kotla 100 prze-124 978 23 wodem 102 wplywa woda, która przeprowadza sie w pata wodna odprowadzana przewodem 104 dla zasilania procesu w energie, np. dla napedzania pompy tlokowe) 1^* Oddzielny strumien gazu syntezowego z urzadzenia 96 do usuwania gazów kwasnych wprowa¬ dza sie przewodem 106 do podgrzewacza 22, w którym gaz ten spelnia role paliwa* Gaz syntezowy mozna tez podobnie wykorzystac w dowolnych punktach procesu* w których potrzebne Jest paliwo. Jesli gaz syntezowy nie pokrywa calkowicie zapotrzebowania na paliwo w procesie, pozostala czesc paliwa i energii niezbedna w procesie mozna uzyskac wykorzystujac dowolny strumien nieulepszonego paliwa Otrzymywanego bezposrednio w strefie uplynniania.Jesli jest to korzystniejsze ze wzgledów ekonomicznych, Cietc lub cala ilosc energii potrzebnej w procesie, a nie Uzyskanej z gazu syntezowego, mozna doprowadzic ze zródla znajdujacego sie poza procesem, nie pokazanego na schemacie, np. z elektrowni.Zastrzezenia patentowe L Sposób uplynniania wegla* w którym zawierajacy substancje mineralna wsad weglowy, wodór, obiegowy uplynniony aekly rozpuszczalnik, obiegowy normalnie staly produkt Uplynniania oraz obiegowa pozostalosc mineralna wprowadza sie do strefy uplynniania wegla nit zawierajacej stalego zloza dodanego katalizatora, powodujac uplynnianie substancji weglowodorowych t wytwarzanie mieszaniny zawierajacej gazy weglo¬ wodorowe* ciekly produkt uplynniania, normalnie Staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej* przy czym strumien odcieku ze strefy uplynniania prowadzi sie przez urzadzenie do roz¬ dzielania oparów i cieczy, powodujac oddzielenie wo¬ doru, gazów weglowodorowych i ciezkiej benzyny, tworzacych produkt górny, od szlamu fesatkowego zawierajacego ciekly produkt uplynniania, normalnie Staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej i nastepnie jedna porcje tego szlamu reszt¬ kowego zawraca sie do strefy uplynniania* a druga jego pottje wprowadza sie do urzadzenia do rozdzielania produktów, znamienny tym, ze trzecia porcje szlamu resztkowego prowadzi sie przez hydrocyklon, odpro¬ wadza z hydrocyklonu górny strumien szlamu zawieraja¬ cy ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej zlo¬ zonej 2 czastek o srednicach, których srednia wartosc Jest mniejsza od sredniej wartosci srednic czastek W pierwszej porcji szlamu resztkowego* zawraca sie górny strumien szlamu do strefy uplynniania, w celu zmniejszenia sredniej wartosci srednic czastek zawra¬ canych w postaci zawiesiny do tej strefy uplynniania, U odprowadza z hydtocyklonu dolny strumien szlamu zawierajacy ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralne) zlozonej 2 czastek o srednicach* których * srednia wartosc jest wieksza od sredniej wartosci srednic czastek we wspomnianej pierwszej porcji szlamu reszt¬ kowego i wprowadza dolny strumien szlamu do urza¬ dzenia do rozdzielania produktów. 2. Sposób wedlug zastrz. i, znamienny tym, ze 10 do strefy uplynniania zawraca sie pierwsza porcje szlamu resztkowego, w której srednia wartosc srednic czastek pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine wynosi 1—10 mikrometrów oraz górny strumien szlamu z hydrocyklonu o sredniej wartosci srednic czastek 15 pozostalosci mineralnej tworzace) zawiesine w tym strumieniu szlamu mniejszej i wynoszacej 0,5-*$ mi¬ krometrów. 3. Sposób Wedlug zastrz. 1, znamienny tym, Ze z hydtocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu, 20 który proporcjonalnie zawiera wagowo mniej niz pod- wielokrotna ilosc substancji stalych oraz dolny strumien szlamu, który proporcjonalnie zawiera wagowo wiecej niz podwielokrotna ilosc substancji stalych W porówna¬ niu z wagowa proporcja substancji stafytfc W tritetej ** porcji szlamu resztkowego. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym* ze produkty rozdziela sie przez destylacje prózniowa. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te druga porcje szlamu resztkowego filtruja slc w Celu 30 usuniecia z niej substancji stalych, po czym odfiltro¬ wany normalnie staly produkt uplynnienia zawraca ete do wyczerpania. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te przez hydrocyklon prowadzi sie tr2ecia porcje szlamu 35 resztkowego stanowiaca okolo 10—75% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te szlam resztkowy oddziela sie od oparów i cieczy do zawartosci okolo 5—40% wagowych substancji eta- 40 lych. 8. Sposób wedlug 2astrz. 1, znamienny tym, te z hydrocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu zawierajacy okolo 0,2—20% wagowych substancji stalych. 45 9. Sposób wedlug zastr2. 1, znamienny tym, te stosuje sie wsad weglowy Zawierajacy w przeliczeniu na sucha mase co najmniej 15% wagowych nieorganicz¬ nej substancji mineralnej. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te 50 stosuje sie wsad weglowy zawierajacy w przeliczeniu na sucha mase co najmniej 20% wagowych nieorganicz¬ nej substancji mineralnej.124 978 75 ,- 70 65 55 FIG. zawracam*. teozosiatoscL xmcnenaLnej.Wydajnosc procesu uptynncanCa bez zawracania pozostalosci nitneratnei y _L 50 40 30 23 Wydajnosc produktu UptynncanCa 454°C * n % nagonych ^ n stosunku do wsadu weg/onego FIG. 2 PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe L Sposób uplynniania wegla* w którym zawierajacy substancje mineralna wsad weglowy, wodór, obiegowy uplynniony aekly rozpuszczalnik, obiegowy normalnie staly produkt Uplynniania oraz obiegowa pozostalosc mineralna wprowadza sie do strefy uplynniania wegla nit zawierajacej stalego zloza dodanego katalizatora, powodujac uplynnianie substancji weglowodorowych t wytwarzanie mieszaniny zawierajacej gazy weglo¬ wodorowe* ciekly produkt uplynniania, normalnie Staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej* przy czym strumien odcieku ze strefy uplynniania prowadzi sie przez urzadzenie do roz¬ dzielania oparów i cieczy, powodujac oddzielenie wo¬ doru, gazów weglowodorowych i ciezkiej benzyny, tworzacych produkt górny, od szlamu fesatkowego zawierajacego ciekly produkt uplynniania, normalnie Staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej i nastepnie jedna porcje tego szlamu reszt¬ kowego zawraca sie do strefy uplynniania* a druga jego pottje wprowadza sie do urzadzenia do rozdzielania produktów, znamienny tym, ze trzecia porcje szlamu resztkowego prowadzi sie przez hydrocyklon, odpro¬ wadza z hydrocyklonu górny strumien szlamu zawieraja¬ cy ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej zlo¬ zonej 2 czastek o srednicach, których srednia wartosc Jest mniejsza od sredniej wartosci srednic czastek W pierwszej porcji szlamu resztkowego* zawraca sie górny strumien szlamu do strefy uplynniania, w celu zmniejszenia sredniej wartosci srednic czastek zawra¬ canych w postaci zawiesiny do tej strefy uplynniania, U odprowadza z hydtocyklonu dolny strumien szlamu zawierajacy ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralne) zlozonej 2 czastek o srednicach* których * srednia wartosc jest wieksza od sredniej wartosci srednic czastek we wspomnianej pierwszej porcji szlamu reszt¬ kowego i wprowadza dolny strumien szlamu do urza¬ dzenia do rozdzielania produktów.

2. Sposób wedlug zastrz. i, znamienny tym, ze 10 do strefy uplynniania zawraca sie pierwsza porcje szlamu resztkowego, w której srednia wartosc srednic czastek pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine wynosi 1—10 mikrometrów oraz górny strumien szlamu z hydrocyklonu o sredniej wartosci srednic czastek 15 pozostalosci mineralnej tworzace) zawiesine w tym strumieniu szlamu mniejszej i wynoszacej 0,5-*$ mi¬ krometrów.

3. Sposób Wedlug zastrz. 1, znamienny tym, Ze z hydtocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu, 20 który proporcjonalnie zawiera wagowo mniej niz pod- wielokrotna ilosc substancji stalych oraz dolny strumien szlamu, który proporcjonalnie zawiera wagowo wiecej niz podwielokrotna ilosc substancji stalych W porówna¬ niu z wagowa proporcja substancji stafytfc W tritetej ** porcji szlamu resztkowego.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym* ze produkty rozdziela sie przez destylacje prózniowa.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te druga porcje szlamu resztkowego filtruja slc w Celu 30 usuniecia z niej substancji stalych, po czym odfiltro¬ wany normalnie staly produkt uplynnienia zawraca ete do wyczerpania.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te przez hydrocyklon prowadzi sie tr2ecia porcje szlamu 35 resztkowego stanowiaca okolo 10—75% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te szlam resztkowy oddziela sie od oparów i cieczy do zawartosci okolo 5—40% wagowych substancji eta- 40 lych.

8. Sposób wedlug 2astrz. 1, znamienny tym, te z hydrocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu zawierajacy okolo 0,2—20% wagowych substancji stalych. 45

9. Sposób wedlug zastr2. 1, znamienny tym, te stosuje sie wsad weglowy Zawierajacy w przeliczeniu na sucha mase co najmniej 15% wagowych nieorganicz¬ nej substancji mineralnej.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, te 50 stosuje sie wsad weglowy zawierajacy w przeliczeniu na sucha mase co najmniej 20% wagowych nieorganicz¬ nej substancji mineralnej.124 978 75 ,- 70 65 55 FIG. zawracam*. teozosiatoscL xmcnenaLnej. Wydajnosc procesu uptynncanCa bez zawracania pozostalosci nitneratnei y _L 50 40 30 23 Wydajnosc produktu UptynncanCa 454°C * n % nagonych ^ n stosunku do wsadu weg/onego FIG. 2 PL