PL98031B3 - Sposob oddzielania nierozpuszczalnego materialu od produktu uplynniania wegla - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania nierozpuszczalnego materialu od produktu uplyn¬ niania wegla, a zwlaszcza sposób odpopielainia pro¬ duktu uplynniania wegla, stanowiacy ulepszenie sposobu wedlug patentu nr 941,25. Jak wiadomo wegiel mozna przeprowadzic w cenne produkty przez poddanie go ekstrakcji rozpuszczalnikami, ewentualnie z dodatkiem wodoru, z wytworzeniem mieszaniny ekstraktu weglowego i niierozpuszczal- * nej pozostalosci weglowej, zawierajacej nierozpu- szczony, ekstrahcwalny material weglowy, fuzyt oraz substancje mineralne lub popiól. Drobny ma¬ terial mineralny lub popiól oraz nieprzereagcwainy wegiel nalezy oddzielic od ekstraktu weglowego, przy czym ten etap stanowi glówny problem w ekstrakcji wegla. Male rozmiary czasteczek wyste¬ pujacych w procesach rozpuszczania wegla stwa¬ rzaja szereg trudnosci przy stosowaniu klasycznych metod oddzielania, takich jak filtracja, wirowanie lub osadzanie.

Wysilki zmierzajace w kierunku wykorzystania techniki filtracji nie zostaly uwienczone powodze¬ niem na skutek zatykania sie porów filtra weglem oraz kosztów zwiazanych z zabezpieczeniem wy¬ maganej powierzchni filtracji.

Technika osadzania grawitacyjnego miala ogra¬ niezoine powodzenie, glównie z powodu malej szyb¬ kosci osadzania i malo skutecznego usuwania po¬ piolu. Technike wirowania stosowano równiez bez wiekszego powodzenia ze wzgledu na wysokie ko- S2ty i trudnosci zwiazane z oddzielaniem lekkie¬ go lub drobnego materialu.

Ulepszony sposób oddzielania drobnego, nieroz- puszczonego materialu od produktu uplynniania wegla, który nie wymagal stosowania filtracji po¬ dano w opisie patentowym PRL nr 94,105. Sposób te;n polega na tym, ze produkt uplynniania wegla otrzymany z surowca weglowego w wyniku ek¬ strakcji rozpuszczalnikami, prowadzonej ewentu¬ alnie w obecnosci wodoru, zlozony z ekstraktu we¬ glowego i nierospuszczonego ekstranowalnego ma¬ terialu weglowego, fuzytu oraz substancji mine¬ ralnych lub popiolu rozdziela sie metoda osadza¬ nia grawitacyjnego na produkt wolny od mate¬ rialu nieirozpiuszezomego praz produkt zawieraja¬ cy material nierozpuszczalny. W sposobie tym do strefy osadzania grawitacyjnego wprowadza sie produkt uplynniania wegla wraz z cieklym akty¬ watorem osadzania. Jako aktywator stosuje sie ciecz weglowodorowa, której 5% objetosciowych destyluje w temperaturze co najmniej li2.0°C i 95°/o objetosciowych destyluje w temperaturze co naj¬ mniej okolo 175°C, ale nie przekraczajacej okolo 400°C, która ma charakterystyczny wspólczynnik K wynoszacy co najmniej 9,75, korzystnie co naj¬ mniej 11, i0.

Stosuje sie aktywator ciekly o wspólczynniku cha¬ rakterystycznym wyzszym od wspólczynnika cha¬ rakterystycznego rozpuszczalnika uplynniania we¬ gla, w ilosci wystarczajacej do zapoczatkowania i 98 0313 podtrzymania grawitacyjnego osadzania materia¬ lu nierozpuszczonego, na ogól w ilosci - odpowia¬ dajacej stosunkowi wagowemu cieklego aktywa¬ tora do roztworu weglowego 0,2 : 1—3,0 : 1.

Sposób wedlug wynalazku stanowi ulepszenie powyzszego sposobu i ma na celu unikniecia strat cennego produktu weglowego.

Wedlug wynalazku produkt uplynnienia wegla, skladajacy sie z cieklego wyciagu substancji we¬ glowej rozpuszczonej w rozpuszczalniku uplynnia¬ nia oraz materialu nierozpuszczonego to jest po¬ piolu i nieprzereagawanego wegla, wprowadza sie do strefy odpopielania, w której wytwarza sie stru¬ mien w zasadzie wolny od substancji stalych oraz strumien zawierajacy czesci stale, z zawartoscia popiolu co najmniej 6% wagowych do co najwy¬ zej 18°/o wagowych po czym strumien zawierajacy czesci stale uwalnia sie od skladników wrzacych w temperaturze do okolo 485°C, uzyskujac ta dro¬ ga strumien materialu stalego o zmniejszonej za¬ wartosci cieklych skladników palnych. Stwierdzo¬ no, ze przez zwiekszenie zawartosci popiolu w strumieniu netto zawierajacym material staly i otrzymanym ze strefy odpopielania przy jednoczes¬ nym zabezpieczeniu takiej zawartosci popiolu, ze Otrzymuje sie majacy zdolnosc plyniecia strumien czastek materialu stalego, mozna obnizyc ilosc pal¬ nych skladników cieklych obecnych w zubozonym w skladniki ciekle strumieniu materialu stalego.

Wedlug wynalazku dla uzyskania majacych zdol¬ nosc plyniecia strumieni zawierajacych, material staly pozbawiony czesci plynnych, formuje sie strumien, który zawiera co najmniej 35% skladni¬ ków rozpuszczalnych w benzenie (skladniki roz¬ puszczalne w benzenie okresla sie jako 100 minus skladniki nierozpuszczalne w benzenie, pirzy czym skladniki nierozpuszczalne w benzenie dogodnie jest oznaczac wedlug normy ASTM 0-367-67). Jak na- , lezalo oczekiwac, ilosc skladników rozpuszczalnych w benzenie, obecnych w pozbawionym skladników plynnych strumieniu czastek stalych jest wprost proporcjonalna do ilosci cieczy palnej i zgodnie z tym górna granica skladników rozpuszczalnych w benzenie wyznaczana jest przez wymóg zmniejsze¬ nia cieklych skladników palnych w zubozonym w skladniki plynne strumieniu czastek stalych.

W ogólnosci zawartosc rozpuszczalnych w ben¬ zenie skladników zubozanego strumienia materialu stalego wynosi mniej niz okolo 70% wagowych, na ogól 40—60% wagowych. Pozadane byloby zmniej¬ szenie zawartosci skladników rozpuszczalnych w benzenie do mniej niz 35% wagowych w celu ob¬ nizenia do minimum ilosci cieklych skladników palnych w zubozonym w skladniki plynne strumie¬ niu czastek stalych. Jednak koniecznosc utrzyma¬ nia strumieni o zdolnosci plyniecia nie pozwala na dalsze obnizenie zawartosci skladników rozpu¬ szczalnych w benzenie. Zatem zgodnie z wynalaz¬ kiem zawartosc popiolu' w strumieniu materialu stalego jest regulowana, co zabezpiecza zubozony strumien materialu stalego, w którym' zawartosc skladników rozpuszczalnych w benzenie jest obni¬ zona do minimum, lecz nie nizsza niz 35%, ze utrzy- 4 muje sie strumien plynacy zawierajacy material staly, zubozony w .skladniki plynne.

W ogólnosci zawartosc popiolu w strumieniu za¬ wierajacym material staly, doprowadzanym do stre¬ fy odpedzania skladników plynnych wynosi 6—18%, zwlaszcza 8—16%, a najkorzystniej 9^130/o wago¬ wych.

Korzystnie dla oddzielenia materialu stalego . od produktu uplynniania wegla droga osadzania gra¬ witacyjnego w obecnosci cieczy przyspieszajacej osiadanie, w celu uzyskania produktu ze strumie¬ nia górnego netto, w zasadzie wolnego od ma¬ terialu stalego, oraz strumienia dolnego zawiera- jaeego material staly o zawartosci popiolu co naj¬ mniej 6% wagowych, strefa osadzania grawitacyj¬ nego winna skladac sie z jednego-, dwóch lub wie¬ cej osadników, dajac w wyniku dolny strumien netto o wymaganej zawartosci popiolu, przy czym strumien dolny jednego osadnika stanowi stru¬ mien zasilajacy dla osadnika nastepnego.

Strefa osadzania grawitacyjnego moze .skladac sie z jednego, dwóch lub wiekszej liczby osadników grawitacyjnych i pracuje w ten sposób, ze osadza- nie przeprowadza sie w temperaturze 150°C—320°, zwlaszcza 175°C—260°C i przy cisnieniu okolo 0— 20kG/cm2. Na ogól konieczny do osadzania czas przebywania wynosi 0,1 do 8 godzin, a zwlaszcza 0,2^4 godzin. W korzystnym sposobie realizacji wynalazku, w którym stosuje sie 2 osadniki gra¬ witacyjne, drugi osadnik pracuje zwykle przy niz¬ szej szybkosci przeplywu niz osadnik pierwszy, tj. osadnik drugi pracuje przy 1/5—4/5 szybkosci prze¬ plywu cieczy w osadniku pierwszym. Charaktery- styczna szybkosc przeplywu w kazdym z osadni¬ ków jest czesciowo okreslona przez rozklad wiel¬ kosci czastek ciala stalego, przy czym obecnosc czastek drobniejszych wymaga mniejszych szybko¬ sci przeplywu, jezeli ma sie uzyskac strumien gór- 40 ny w zasadzie wolny od materialu stalego.

Mniejsza czesc strumieniia zasilajacego osadnika pierwszego odprowadzana jest jako strumien dol¬ ny, tj. mniej niz 50% na ogól 5^30% wagowych, 45 i niniejsza czesc strumienia zasilajacego osadnika drugiego odprowadzana jest jako strumien górny, • tj. mniej niz 50%, na ogól 15—30% wagowych. Na¬ lezy jednak miec na uwadze, ze podane warun¬ ki maja jedynie charakter grawitacyjny i dobór 50 warunków optymalnych zalezy od prowadzacego proces na podstawie posiadajacych danych. Jak podano osadzanie grawitacyjne przeprowadza sie w obecnosci cieklego aktywatora to jest przyspie¬ szajacej osadzanie w celu zwiekszenia efektywno- 55 sci, i przyspieszania procesu oddzielania nierozpu¬ szczalnego materialu oraz w celu uzyskania gór¬ nego strumienia cieczy w zasadzie wolnego od nie¬ rozpuszczalnego materialu.

Ciecz stosowana dla zwiekszenia efektywnosci 60 i przyspieszenia oddzielania nierozpuszczalnego materialu od produktu uplynnienia wegla na ogól stanowi plynny weglowodór o wspólczynniku cha¬ rakterystycznym K co najmniej okolo 9,75, a zwla¬ szcza co najmniej okolo 11,0, przy czym wspólczyn- 65 nik charakterystyczny K oblicza sie ze wzoru: .98031 w którym TB oznacza srednia molowa temperatu¬ re wrzenia cieczy (° Ramkina), a G oznacza ciezar wlasciwy cieczy lr6°C/ll6°C.

Wspólczynnik charakterystyczny jest wskazni¬ kiem airomatyczinosei/pairafinowosci weglowodorów i frakcji rapy naftowej. Wedlug Watsona i Nelso¬ na, Ind. Eng. Cheim. 25,, 880 (1033), przy czym ma¬ terialy o wiekszej zawartosci parafin charaktery¬ zuja sie wyzszymi wartosciami wspólczynnika cha¬ rakterystycznego.

Jako ciecz przyspieszajaca osiadanie stosuje sie taka ciecz, która posiada wspólczynnik charakte¬ rystyczny K powyzej 9,75, a takze jest w mniej¬ szym stopniu aromatyczna niz rozpuszczalnik uplynniajacy, tj. wspólczynnik charakterystyczny K cieczy przyspieszajacej osiadanie posiada war¬ tosc co najmniej 0,25, wyzsza niz wspólczynnik charakterystyczny rozpuszczalnika uplynniajacego.

W nizej podanej tabeli zestawiano przykladowe wspólczynniki charakterystyczne K dla róznych materialów: Tabela Antracen Naftalen Erakcja smoly weglowej 215^2©0°C Erakcja smoly weglowej 2a5^485°-C Erakcja smoly weglowej 315—485 °C Erakcja smoly weglowej 205-^236° Benzen Caterowodoranaftalen o-Ksylen Dziesieciowodoro- naftalen Cykloheksan Frakcja naftowa 216—260°C in^dodecylobeinzen Oligomery propylenu {pentamer) Ceten Tiridekan n-Heksan Heksadekam luib cetan 8,3 8,4 8,8 9,1 9,0 9,4 9,8 9,8 ,3 ii 0,6 ai,6 (11,9 '12,0, !12,2 12,8 12fl . il2,9 ¦13,0 Aktywator ciekly charakteryzuje sie dalej tym, ze jego 5% objetosciowych ma temperature prze¬ destylowania co najmniej okolo 120°C, oraz 95% objetosciowych ma temperature przedestylowania wynoszaca przynajmniej okolo 175°C i nie wyzsza niz okolo 40t)°C. Ciecz przyspieszajaca osiadanie posiada na ogól temperature przedestylowania 5% objetosciowych co najmniej okolo 155°C, a zwlasz¬ cza co najmniej okolo 205°C. Temperatura prze¬ destylowania 95% objetosciowych przewaznie nie jest wyzsza niz okolo 315°C. 40 50 65 Najkorzystniejszy ciekly aktywator osadzania posiada temperature przedestylowania 5°/o objeto¬ sciowych nie wyzisza niz okolo 260°C. Ciecz przy¬ spieszajaca osadzanie moze stanowic pojedynczy weglowodór, np. czterowodoironaftalen, w którym to przypadku temperatury przedestylowania 5 i 95% objetosciowych sa takie same, tj. weglowodór posiada stala temperature wrzenia. W takim przy¬ padku temperatura wrzenia weglowodoru musi wy¬ nosic co najmniej okolo 175°C jezeli ma spelnic wymagania temperatury przedestylowania 5% ob¬ jetosciowych przynajmniej okolo 120°C i tempera¬ ture przedestylowania 95% objetosciowych przy¬ najmniej okolo 175°C. Na ogól jednak ciecz przy¬ spieszajaca osadzanie stanowi zazwyczaj mieszani¬ ne weglowodorów, dla której temperatury przede¬ stylowania 5 i 95% objetosciowych nie sa takie same.

Temperatury przedestylowania 5 i 95% objetos¬ ciowych mczaa dogodnie oznaczyc wedlug norm amerykanskich ASTM Nr D 86-67 lub Nr D 1160, przy czym norma pierwsza jest zalecana dla tych cieczy, dla których temperatura przedestylowania 95% objetosciowych wynosi ponizej 315°C, a na¬ stepna norma dla temperatur przedestylowania 95% objetosciowych powyzej 315°C.

Jako przyklady charakterystyczne takich cieczy mozna wymienic nafte lub frakcje naftowe z para¬ finowej lub mieszanej ropy naftowej, oleje srednie, lekkie oleje gazowe i frakcje oleju gazowego z ro¬ py naftowej parafinowanej lub mieszanej, alkilo- benzemy z lancuchami bocznymi zawierajacymi 10 lub wiecej atomów wegla, weglowodory parafino¬ we zawierajace wiecej niz 12 atomów wegla, ole- N je parafinowe lub frakcje oleju parafinowego . o- trzymane z ropy naftowej, oleiny alfa zawierajace wiecej niz 12 atomów wegla, calkowicie uwodor¬ nione naftaleny i podstawione naftaleny, oligomery, propylenu (pentamer i wyzsze), czterowodoronaf- talen, ciezkie frakcje naftowe, itp. Najkorzystniej¬ szymi cieczami sa frakcje naftowe, oleje parafino¬ we, calkowicie uwodornione naftaleny i podstawio¬ ne naftaleny oraz czterowodoroinaftalen.

Ilosc cieczy zwiekszajacej efektywnosc i szyb¬ kosc oddzielania skladników nierozpuszczalnych od produktu uplynnienia wegla zmienia sie w za¬ leznosci od rodzaju cieczy, rozpuszczalnika do up¬ lynnienia wegla, wegla stosowanego jako material s wyjsciowy oraz od sposobu prowadzenia procesu uplynnienia. Ilosc cieczy zwiekszajacej szybkosc osadzania powinna byc jak najmniejsza dla zmniej¬ szenia ogólnych, kosztów procesu. Stwierdzono, ze stosujac ciecz o regulowanej aromatycznosci-wyma¬ gane oddzielenie nierozpuszczalnych substancji osiaga sie za pomoca umiarkowanych ilosci cieczy przyspieszajacej osadzanie. W ogólnosci, stosunek wagowy cieczy przyspieszajacej do roztworu weglo¬ wego moze zmieniac sie w zakresie 0,2 : li — 3,0 : 1, a zwlaszcza 0,3 : 1 — 2,0 :1, najkorzystniej 0,3 : 1 — — 1,5:1.

Stosujac ciecz, która jest frakcja naftowa o tem¬ peraturze przedestylowania 5 i 95% objetoscio¬ wych odpowiednio 2,15°C i 2oO°C, szczególnie ko¬ rzystny stosunek wagowy cieczy przyspieszajacej do roztworu weglowego jest rzedu 0,4:1 — 0,6:1.98031 8 Mozna stosowac równiez wieksze ilosci cieczy przy¬ spieszajacej, co jest jednak nieekonomiczne. Po¬ nadto uzycie nadmiaru cieczy przyspieszajacej mo¬ ze spowodowac wytracenie lub oddzielenie z wy¬ ciagu weglowego nadmiernej ilosci zadanych pro¬ duktów pochodnych wegla. Scislej mówiac, ze wzrostem ilosci stosowanej cieczy przyspieszaja¬ cej rosnie ilosc materialu stalego oddzielonego od roztworu weglowego. Intensyfikacji oddzielania popiolu towarzyszy zwiekszone oddzielanie z roztworu weglowego zadanych produktów — po¬ chodnych wegla. Dzieki zastosowaniu opisanych tu cieczy przyspieszajacych stosuje sie nie tylko umiarkowane ilosci rozpuszczalnika, lecz mozna ponadto skutecznie oddzielic popiól od roztworu weglowego, np. w ilosci powyzej 90°/o, bez nad¬ miernych strat pozadanych produktów — pochod¬ nych wegla. fSitrumien dolny netto ze strefy osadzania gra¬ witacyjnego o zawartosci popiolu co^ajmniej 6% wagowych, na ogól 8—ili6'°/o wagowych wyprowadza sie z kolei do strefy odpedzania w celu oddziele¬ nia od niego cennych skladników, tj. frakcji wrzacej w temperaturze do okolo 485°C. Strefa .odpedzania moze skladac sie z jednego lub wiekszej ilosci róznych aparatów odpedowych. Odpedzanie przeprowadza sie przewaznie w wiezy prózniowej pracujacej na zasadzie destylacji rzutowej w tem¬ peraturze 26,0—48>5°C i przy cisnieniu od okolo mm Hg do okolo 760 mm Hg. Nalezy miec na uwadze, ze .podane warunki odpedzania maja je¬ dynie charakter ilustracyjny i nie ograniczaja za¬ kresu wynalazku. Dobór odpowiednich warunków odpedzania w celu odzyskania cennych skladni¬ ków ze strumienia dolnego zalezy od prowadzace¬ go proces, W procesie uplynniania wegla potencjalne stra¬ ty czystego produktu ocenia sie w przyblizeniu na podstawie zawartosci materialu palnego w odpe¬ dzonym strumieniu dolnym, przy czym material palny obejmuje ciezki olej weglowy oraz nie prze- reagowany wegiel i /lub' towarzyszace skladniki petrograficzne. Zawartosc ciezkiego oleju w od¬ pedzonym strumieniu dolnym, tworzaca czesc ma¬ terialu palnego, dogodnie jest mierzyc w podany juz sposób oznaczajac skladniki rozpuszczalne w benzenie'. Wedlug wynalazku ilosc skladników pal¬ nych obecnych w odpedzonym strumieniu mate¬ rialu stalego (dogodnie zmierzona jako stosunek , ilosci skladników palnych do ilosci popiolu) zmienia sie w zaleznosci od zawartosci stalych skladników palnych (nieprzereagowanego wegla i/ lub towa¬ rzyszacych skladników petrograficznych) w weglu stosowanym jako' material zasilajacy. Zatem np. dla wegla o niskiej zawartosci popiolu i wysokiej zawartosci niereaktywnego wegla elementarnego stosunek czesci palnej do popiolu w odpedzonym strumieniu dolnym moze byc rzedu 4,0—5,0 nato¬ miast dla wegla o wysokiej zawartosci popiolu i niskiej zawairtosci niereaktywnego wegla pierwia¬ stkowego stosunek tein moze byc rzedu 2,5 lub mniejszy.

Postepujac jednak zgodnie z wynalazkiem za¬ wartosc oleju weglowego ciezkiego w 'odpedzonym strumieniu dolnym jest obnizona do minimum przy zachowaniu zdolnosci plyniecia dzieki czemu dla danego zródla wegla stosunek czesci palnej do po¬ piolu w odpedzonym strumieniu dolnym jest takze obnizony do minimum. Jak juz wspomniano za- wartosc popiolu w strumieniu dolnym zasilaja¬ cym strefe odpedzania jest zwiekszona do maksy- mum, przy jednoczesnym utrzymaniu jej przy war¬ tosci pozwalajacej na uzyskanie plynnego odpe¬ dzonego dolnego strumienia materialu stalego, przez co' mozna uzyskac odpedzony plynny stru¬ mien dolny z minimalna iloscia ciezkiego oleju we¬ glowego, .tj. minimalna iloscia skladników rozpu¬ szczalnych w benzenie, pczy czym dla zabezpiecze- ¦ nia plynnego strumienia poziom skladników rozpu- szczalnych w benzenie wynosi przynajmniej*okolo 3i5'°/o.

.Fonadito produkt weglowy netto to jest wyek¬ strahowany material weglowy bez cieczy przyspie¬ szajacej, rozpuszczalnika uplynniania i gazu, na- zywainy tu produktem weglowym, zawiera mniej niz okolo 0,5i%> wagowych nierozpuszczonego ma¬ terialu. Dopuszczalna ilosc nierozpuszczalnego ma¬ terialu w produkcie weglowym zalezy od norm na produikjt, a odpopielanie reguluje sie celem sprosta- nia wymaganiom. W odniesieniu do wegla z Illinois wytwarzanie produktu weglowego, zawierajacego mniej niz 0,5'°/o wagowych nierozpuszczalnego ma¬ terialu, wiaze sie z 99,8°/o^owym odpopieleniem w celu zabezpieczenia produktu weglowego o wyma- ganym minimum, przy czym ilosc nierozpuszczal¬ nego materialu zalezy od poczatkowej zawartosci popiolu w weglu. Zatem zgodnie z wynalazkiem do roztworu weglowego dodaje sie ciecz przyspie¬ szajaca osadzanie w podanej wyzej ilosci w celu uzyskania takiego produktu weglowego, w którym nierozpuszczalny material obecny jest w ilosci po¬ nizej okolo 0„05*Vo wagowych, oraz w celu uzyska¬ nia plynnego strumienia dolnego, pozbawionego skladników lotnych, o minimalnej zawartosci 40 skladników rozpuszczalnych w benzenie, która jest przynajmniej rzedu 35*Vo.

Ciecz przyspieszajaca osiadanie mozna przygoto¬ wac przez zmieszanie materialu o wspólczynniku charakterystycznym ponizej 9,75 z materialem o 45 wspólczynniku charakterystycznym powyzej 9,75, r>od warunkiem, ze gotowa mieszanina bedzie po¬ siadala wspólczynnik charakterystyczny powyzej 9,75 i podane wyzej temperatury wrzenia. Zasto¬ sowanie mieszanin materialów jest dogodnym spo- 50 sobem regulowania wspólczynnika charakterysty¬ cznego.

Wynalazek zostal blizej omówiony w nawiaza¬ niu do zalaczonego rysunku.

Jak pokazano na rysunku, zmielony lub spro- 55 szkowany wegiel, np. bitumiczny, subJbitumiezny lub lignit, a zwlaszcza wegiel bitumiczny, z przewodu 10 doprowadza sie do strefy rozpuszczania i zawiesza¬ nia 11 jednoczesnie z rozpuszczalnikami uplyniania wegla z przewodu 12. Rozpuszczalnik do 60 uplynniania wegla jest jednym z powszechnie sto¬ sowanych, wlacznie z rozpuszczalnikami protono¬ wymi, niepiroitonowymi i ich mieszaninami. Roz¬ puszczalniki te sa dobrze znane i ich szczególowy opis nie jest konieczny dla pelnego zrozumienia 65 wynalazku. Jak juz opisano szczególowo rozpusz-9 czalnik do uplynniania wegla jest rozpuszczalni¬ kiem o temperaturze wrzenia 315^485°C, który odzyskuje sie z produktu uplynniania wegla i któ¬ ry nie byl poddany uwodornieniu. Rozpuszczalnik dodaje sie do wegla w ilosci dostatecznej do 5 przeprowadzenia .wymaganego'uplynnienia, na ogól w ilosci zabezpieczajacej stosunek wagowy rozpu¬ szczalnika do wegla na poziomie 1:1—20:1, a zwlaszcza 1,5 : 1 —'5:1. iPaste weglowa ze strefy 11 doprowadza sie prze- 10 wodem 13 do strefy uplynniania wegla 14, w któ¬ rej wegiel przeprowadza sie w produkty plynne.

Strefa uplynniania 14 pracuje w znany sposób z katalizatorami lub bez i w obecnosci lub nieobec¬ nosci wodoru. Uwodornianie przeprowadza sie w 15 nieruchoimym zlozu katalitycznym, fluidalnym zlo¬ zu katalitycznym oraz w zlozu rozpreznym lub ru¬ chomym. Szczególy etapu uplynniania wegla nie stanowia o istocie wynalazku. Jak juz szczególo¬ wo opisano uplynnianie wegla przeprowadza sie 20 ewentualnie w obecnosci dodanego wodoru. Uwo- dorniaime, znane dobrze w technice, zwiekisza od¬ zyskanie produktów weglowych i zmniejsza za¬ wartosc siarki i azotu w odzyskanym cieklym pro¬ dukcie weglowym. Uplynnianie przeprowadza sie 25 zwykle w zlozu ruchomym z przeplywem w kie¬ runku do góry, w sposób znany w technice, np. jak opisano ' w patencie St. Zjednoczonych Nr 2987465. W strefie uplynniania wegla stosuje sie srodki do odzyskiwania róznych produktów ga- 30 zowych.

Produkt uplynniania wegla, skladajacy sie z, plynnego wyciagu weglowego i rozpuszczonego ma¬ terialu weglowego w rozpuszczalniku do uplynnia¬ nia wegla,, oraz nierozpuszczalny material (popiól 35 i nierozpus.zczony wegiel) ze strefy uplynniania 14 wprowadza sie przewodem 15 do strefy 16, w któ¬ rej od produktu uplynniania wegla rozdziela sie co najmniej te materialy, które posiadaja tempe¬ rature przedestylowania 95% objetosciowych cieczy 40 do przyspieszania i zwiekszania efektywnosci od¬ dzielania nierozpuszczalnego materialu. Strefa od¬ dzielania 16 moze posiadac komore lub wieze do destylacji rzutowej pod cisnieniem atmosferycz¬ nym lub zmniejszonym, która jak juz omówiono 45 przeznaczona jest do oddzielania skladników wrzacych do temperatury okolo 315°C.

Produkt uplynnienia wegla, wolny od skladników wrzacych w temperaturze do okolo 31i5°C, po ode¬ braniu przewodem 17 ze strefy rozdzielania 16, 50 miesza sie z ciecza przyspieszajaca oddzielanie z przewodu 41 o kontrolowanej aromatycznosci.

Wspólczynnik charakterystyczny cieczy przyspie¬ szajacej osiadanie posiada na ogól wartosc o 0,25 jednostki wieksza niz wspólczynnik charakterysty- 55 czny rozpuszczalnika do uplynniania wegla. Ja1* opisano, jako ciecz przyspieszajaca osiadanie sto¬ suje sie frakcje naftowa destylatu naftowego lub parafinowego, dla której temperatury przedesty¬ lowania 5 i 95% objetosciowych wynosza okolo 60 210^2fiO°C.

Polaczony strumien produktu uplynniania wegla i cieczy przyspieszajacej przewodem 22 wprowa¬ dza sie do strefy osadzania grawitacyjnego, zazna¬ czonej ogólnie, jako 23, która jak pokazano sklada 65 sie z osadnika — rozdzielacza 24 i 25. Osadniki te pracuja w wyzej opisany sposób z wytworzeniem strumienia dolnego netto z osadnika 25, o zawar¬ tosci popiolu co najmniej okolo 6°/o, przy czym strumien dolny z osadnika 24 zasila osadnik 25.

Strumienie górne, w zasadzie wolne od materialu stalego, wyprowadza sie z osadników przewodami 26 i 27, po czym polaczony strumien górny wpro¬ wadza sie przewodem 28 do strefy 29, w której cdzyskuje sie ciecz przyspieszajaca i rózne frakcje wyciagu weglowego.

Strefa odzyskiwania 29 mcze skladac sie z jed¬ nego lub wiekszej liczby urzadzen do destylacji róznych frakcji z produktu. Jak juz opisano szcze¬ gólowo;, w strefie odzyskiwania uzyskuje sie pier¬ wsza frakcje o temperaturze przedestylowania 5 i 95% objetosciowych 215—2ft0oC, która wykorzys¬ tuje sie pózniej jako ciecz przyspieszajaca oddzie¬ lenie materialu stalego od produktu uplynniania wegla, frakcje druga (315~485°C), której .czesc mozna wykorzystac jako rozpuszczalnik do uplyn¬ nienia wegla w przewodzie 12, a dalsza jej czesc — odzyskac jako produkt, oraz produkt resztkowy (+485°C) o niskiej zawartosci popiolu i zmiejszo- nej zawartosci siarki. Ciecz przyspieszajaca uzy¬ skana ze strefy odzyskiwania miesza sie z pro¬ duktem uplynnienia w przewodzie 17, natomiast ciecz uzupelniajaca mozna doprowadzic przewo¬ dem 41.

Dolny strumien netto zawierajacy rozproszony material nierozpuszczalny (o zawartosci popiolu co najmniej 6%) odbiera sie ze strefy oddzielania gra¬ witacyjnego 23 i wprowadza do strefy odpedzania 52, w której odpedza sie z niego material wrzacy ponizej okolo 485°C, a naistepnie wprowadza przez przewód 53 do strefy odzyskiwania. ^Jak juz opi¬ sano wyzej pozostalosci podestylacyjne ze strefy oidjpedzania zawieraja minimalne ilosci skladni¬ ków rozpuszczalnych w benzenie, w ilosci co naj¬ mniej okolo 35% dla zachowania plynnosci stru¬ mienia. Pozostalosci denne z przewodu 24 mozna nastepnie poddac prazeniu lub spiekaniu. Alterna¬ tywnie, czesc pozostalosci dennych mozna wyko¬ rzystac jako material zasilajacy w procesie czes¬ ciowego utleniania przy produkcji wodoru. W in¬ nym rozwiazaniu czesc pozostalosci dennych moz¬ na wykorzystac jajco paliwo. Wedlug wynalazku produkt weglowy to jest produkt otrzymany ze strefy 16 i 19 bez rozpuszczalnika do uplynniania oraz cieczy przyspieszajacej zawiera mniej niz 0,05% wagowych nierozpuszczalnego materialu.

Wynalazek zilustrowano nastepujacymi przykla¬ dami.

Przyklad I. Paste weglowa skladajaca sie z 40% wagowych wegla z Illinois i 60% wagowych oleju na bazie destylatu smoly weglowej miesza sie z wodorem i w sposób ciagly doprowadza przez podgrzewacz na spód reaktora z 25 mm rozprez¬ nym zlozem o przeplywie w * kierunku . do góry, pracujacym w warunkach podanych nizej w tabe¬ li 1. W podgrzewaczu temperatura mieszaniny pa- ~ sta weglowa/wodór podnosi sie do okolo 355°C.

Opuszczajacy reaktor produkt z zawartoscia po¬ piolu ochlodza sie do temperatury 150°C i zbiera w jednym z dwu zamiennych, polaczonych równo-11 98031 12 Tabela 1 Katalizator Sposób kontaktowania j Szybkosc doprowadzania pasty wegloweji Litry/go¬ dzine, 68°C Ogólna szybkosc dopro¬ wadzania gazu, Nm3/go- dzine Godzinowy przeplyw objetosciowy cieczy 68°C, godzina _1 Cisnienie robocze kG/cm2 Cisnienie czastkowe wodoru w reaktorze na wylocie, kG/cm2 Temperatura robocza °C Molibdenian kobaltu ina kulkach z tlenku glinowego (wielkosc 8—12 mesh) Zloze rozprezone z przeplywem w kie¬ runku do góry 11,35 85 1,5 98 84 425 ±15 legie separatorów gazu pod wysokiem cisnieniem i cieczy. Gdy separator pierwszy napelni sie w okolo 80*/o cieklym produktem, do pracy zosta¬ je wlaczony separator drugi, przy czym zawartosc separatora pierwszego przenosi sie do niskocisnie- niowego odbieralnika cieklego produktu, a nastep¬ nie przepompowuje do zbiornika z parowym pla¬ szczem grzejnym.

Po wymieszaniu, przygotowany roztwór weglowy z zawartoscia popiolu przepompowuje1 sie po¬ przez elektrycznie ogrzewana wezownice do ciag¬ lej jednostki do destylacji równowagowej. Komo¬ ra do destylacji rzutowej pracowala w tempera¬ turze 3H5±5°C pod cisnieniem atmosferycznym.

Szybkosc zasilania wynosila okolo 19 litrów na godzine, przy czym stosowano dodatkowe roz¬ pryskiwanie azotem z szybkoscia 21 Nm3/godzine.

Opary ze szczytu kolumny do destylacji rzutowej skraplano i zbierano do bebnów o pojemnosci 210 litrów, a pozostaly produkt zbierano w odbieralni¬ ku, z którego przepompowano go nastepnie do zbiornika z parowym plaszczem grzejnym, o po¬ jemnosci 1900 litrów. Po zmieszaniu polaczony pro¬ dukt resztkowy zawieral okolo 4,4% wagowych po¬ piolu, posiadal temperature poczatku wrzenia oko¬ lo 305°C, a okolo 25% wagowych roztworu posia¬ dalo temperature wrzenia powyzej 485°C skorygo¬ wana na cisnienie 760 mm Hg. 1200- g produktu resztkowego zaladowano do czystej 2-litrowej bomby ze stali nierdzewnej, ogrzewanej elektrycznie. Zawartosc bomby ogrzano wstrzasajac do temperatury 205°C, po czym do¬ dano 60 g frakcji naftowej o temperaturze wrze¬ nia 220—p$0°C i wspólczynniku charakterystycz¬ nym 111,9, a nastepnie wstrzasajac podniesiono tem¬ perature mieszaniny do 260±5°C. Z kolei bombe umieszczono w polozeniu poziomym i zawartosc pozostawiono do sedymentacji na okres 4 godzin.

Przez zawór w dnie bomby odprowadzono 385 g dolnego strumienia bogatego w popiól, a reszte zebrano w oddzielnym naczyniu. Zawartosc popio¬ lu w strumieniu dolnym i górnym oznaczono, a da¬ ne, analityczne zebrano w tabeli 2.

Próbke ze strumienia dolnego zawierajacego po¬ piól poddano destylacji prózniowej w laborato¬ rium az do pojawienia sie frakcji o temperaturze wrzenia 470—485°C, skorygowanej na cisnienie at¬ mosferyczne. Próznie w kolbie destylacyjnej prze¬ rywano za pomoca azotu, a pozostalosc usunieto.

Pozostalosc po destylacji prózniowej, która dalej bedzie okreslana jako „odpedzony strumien dol¬ ny" zanalizowano na plynnosc w temperaturze 550°C w wiskozymetrze Brookfielda z plukaniem azotem. Próbki czesciowe odpedzonego strumienia dolnego analizowano takze na zawartosc skladni¬ ków rozpuszczalnych w benzenie oraz na zawartosc popiolu. Dane doswiadczalne i analityczne poda¬ no w tablicy 2.

Przyklad II. Postepowano analogicznie jak w przykladzie I z tym, ze z bomby odebrano 490 g substancji ze strumienia dolnego bogatego w po¬ piól, zamiast 385 g. Dane analityczne podano w ta¬ blicy 2.

Przyklad III. Postepowano analogicznie jak w przykladzie I z tym wyjatkiem, ze zamiast 385 g pobrano ze strumienia dolnego bogatego w po¬ piól 650 g. Dane o procesie i dane analityczne po¬ dano w tablicy 2.

Przyklad IV. Przyklad ten jest analogiczny do przykladu I z tym wyjatkiem, ze zamiast 385 g z bomby pobrano 730 g strumienia dolnego boga¬ tego w popiól.

Powyzsze przyklady wskazuja, ze przez podwyz¬ szenie zawartosci popiolu w strumieniu dolnym, stosowanym jako strumien zasilajacy aparatu od- pedowego, mozna obnizyc stosunek wagowy sklad¬ ników palnych do popiolu w odpedzonym strumie¬ niu.

Nastepny przyklad V ilustruje efekt osadzania dwustopniowego na zwiekszenie zawartosci popiolu w strumieniu zasilajacym strefe odpedzania, przez co zmniejsza sie stosunek wagowy skladników palnych do popiolu w odpedzonym strumieniu dolnym.

Przyklad V. 350 g substancji pobranej ze strumienia dolnego bogatego w popiól, przygoto¬ wanego wedlug przykladu IV zaladowano do elek¬ trycznie ogrzewanej bomby ze stali nierdzewnej, o pojemnosci 500 cm3, zaopatrzonej w wewnetrzna termopare, zawór denny i dwa laczniki boczne.

Wszystkie laczniki przemyto goraca woda. Za¬ wartosc bomby ogrzano do 260±5°C i poddawano sedymentacji przez 3 godziny w tej samej tempe¬ raturze. Otwarto górny lacznik boczny i pobrano 100 gv próbki strumienia górnego ubogiego w po¬ piól. Pozostala bogata w popiól Czesc strumienia dolnego odprowadzono przez zawór denny.

Zawartosc popiolu wtórnego strumienia górne¬ go i dolnego, otrzymywanego w tym przykladzie, oceniono na 0b01 i 10,0% wagowych. Pozostala czesc wtórnego . strumienia dolnego poddano destylacji prózniowej w laboratorium, az do pojawienia sie frakcji o temperaturze wrzenia okolo 470°C, sko¬ rygowanej na cisnienie absolutne 760 mm Hg. Te pozostalosc podestylacyjna analizowano na plyn- 33 40 45 50 55 6013 Tablica 2 Dane doswiadczalne uzyskane przy odpopielaniu na skale laboratoryjna roztworu weglowego przy¬ gotowanego w przykladzie Ii II.

Przyklad Ciezar pobranego strumienia dolnego, g Procent pobranego strumienia dolnego, % wagowe Zawartosc popiolu w strumieniu dolnym, % wagowe Zawartosc popiolu w strumieniu gór¬ nym, °/o wagowe • I 385 21,39 13,64 0,01 tfl ' 490 27,22 ,84 0,01 an 650 36,11 8,04 0,01 IV 730 40,56 0,01 Dane analityczne odpedzonego strumienia dolnego Zawartosc popiolu (A), % wagowe Benzein (B.I.), % wagowe Plynnosc w wiskozy¬ metrze Brookfielda Skladniki rozpusz¬ czalne w benzenie Skladniki palne/po¬ piól (stosunek wagowy) 38,61 67,4 bjrak plyn¬ nosci 32,6 1,59 31,61 56,1 plyn¬ ny 43,9 2,16 29,62 54,1 45,9 2,38 28,17 53,6 46,4 4,55 nosc w temperaturze 285°C w wiskozymetrze Brookfielda z przeplukiwaniem azotem. Dodatko¬ wo oznaczono równiez zawartosc popiolu i sklad¬ ników rozpuszczalnych w benzenie. Pozostalosc podestylacyjna lub odpedzony wtórny strumien dolny wykazywaly zawartosc popiolu 30,6% wago¬ wych: Zawartosc skladników nierozpuszczalnych w benzenie 55,4'°/o wagowych stanowily ciecz w tem¬ peraturze 285°C. Alternatywnie zawartosc sklad¬ ników rozpuszczalnych w benzenie wynosila 44,6% wagowych, a stosunek skladników palnych do po¬ piolu w odpedzonym wtórnym strumieniu dolnym wynosil 2,27.

Podwyzszajac zatem zawartosc popiolu w stru¬ mieniu dolnym zasilajacym aparat odpedowy od okolo 7% (przyklad IV) do okolo 10% (przyklad V) stosunek wagowy skladników palnych do po- 14 piolu w odpedzonym strumieniu dolnym obniza1 sie od 2,55 (przyklad IV) do 2,27 (przyklad V).

Szczególna zaleta wynalazku jest to, ze nieroz¬ puszczalne materialy mozna oddzielic od produktu uplynniania wegla bez koniecznosci filtracji. Po¬ nadto zmaksymalizowane jest oddzielenie nieroz¬ puszczalnego materialu przy jednoczesnym zmini¬ malizowaniu strat cennych produktów.

Claims (5)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób oddzielania nierozpuszczonego mate¬ rialu od produktu uplynniania wegla, na drodze osadzania grawitacyjnego czastek stalych,' w obec¬ nosci cieklego aktywatora osadzania stanowiacego ciecz weglowodorowa o wspólczynniku charakte¬ rystycznym K równym co najmniej 9,75, wyliczo¬ nym ze wzoru w którym TB oznacza srednia molowa temperatu- 25 re wrzenia w ° Rankina a G oznacza ciezar wla¬ sciwy (16°C/16°C), o wspólczynniku charaktery¬ stycznym wiekszym od wspólczynnika charaktery¬ stycznego rozpuszczalnika stosowanego do uplyn¬ niania wegla, wedlug patentu nr 94125, znamien- 30 ny tym, ze produkt uplynniania • wegla, z dodat¬ kiem cieklego aktywatora osadzania, rozdziela sie na strumien przelewowy w zasadzie nie zawiera¬ jacy cial stalych oraz na majacy zdolnosc plynie¬ cia, zawierajacy ciala stale, strumien dolny, w 35 którym zawartosc popiolu wynosi 6—18% wago¬ wych, przy czym ze strumienia dolnego odpedza sie skladniki wrzace w temperaturach do 485°C w celu zredukowania zawartosci cial palnych.

2. sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 40 oddziela sie strumien dolny o zawartosci popiolu 8—16% wagowych, korzystnie 9—13% wagowych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odpedzaniu poddaje sie strumien zawierajacy cia¬ la stale, w którym stosunek wagowy substancji 45 palnych do popiolu wynosi 1,5—2,3.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odpedzaniu poddaje sie strumien dolny netto, w którym zawartosc skladników rozpuszczalnych w benzenie wynosi co najmniej 35%, na ogól. 40— 50 6G% wagowych.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze osadzanie przeprowadza sie w strefie osadzania grawitacyjnego, w której sklad wchodza dwa csadniki, przy czyiri strumien dolny netto odbie- 53 ra sie z drugiego osadnika grawitacyjnego, nato¬ miast strumien dolny z pierwszego osadnika gra¬ witacyjnego wprowadza sie jako strumien zasila¬ jacy do osadnika drugiego.&8031 12- ciecz uzupelniajaca 41- do 3^50C 13 1 -p 42 15 Uplynnianie 17 flozdz Lianie 14 16 22 26 28 ' RozdzieLacr • grawitacyjny 21 24 L-27 Odzyskiwanie Pazdzielacz grawitacyjny 51- 52' 25 \ 29 \—si Odpedzanie -54 -12 315-485°C +485°C zam. 337/7S Cena 45 zl