SU1058508A3 - Способ получени углеводородов из угл и установка дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ получени  углеводородов из угл , включающий стадии компримировани  сухого порошкообразного или кускового угл , подаваемого посредством герметичного загрузочного устройства, в подготовительной камере е фрикционными элементами, нагрева и каталитической гидрогенизации в присутствии водорода при повышенном давлении с последующим разделением в гор чем состо нии полученных продуктов , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  технологии процесса, стадии компримировани  и нагрева угл  провод т в подготовительной камере при переводе его в пластичное состо ние за счет теплоты трени  угл  с фрикционными элементами и стадию гидрогенизации провод т при 400-535°С, давлении 356-530 атм. и интенсивном движении, вызывающим распределение и разбивку пластичного СО угл , полученного на стадии компримировани  и нагрева, с одновременной подачей водорода.

Description

2. Установка дл  получени  угле-. водородов из угл , включаквда  загрузочную воронку, подготовительную камеру с фрикционн1)Ми элементами, установленшоми на валу, и камеру гидрогенизации с соплами дл  подачи водорода , соединенными с источником давле НИН, отл-ичающа с   тем, что с целью упрощени  установки, подготовительна  камера подсоединена непос--: редственно к камере гидрогенизации и расположена с ней в однси 1 корпусе, камера гидрогенизации снабжена ротором с лопаст ми, расположенным по ее оси, запираюшим клапаном, расположенным на ее выходном конце, и теплообменной рубашкой, сопла дл  подачи водорода снабжены обратными клапанами и расположены радиально и аксиально между лопаст ми ротора.

. 3, Установка поп.2, отлич аю щ а   с   тем, :что лопасти ротора выполне ны прерывистыми и расположены по .

4. Установка по п.2, отличающа с  тем, что камера гидрогенизации имеет внутренний диаметр вдво больше внутреннего диаметра подготовительной камеры.

5.Установка по. п. 2, о т л и ч аю щ а   с   тем, что подготовительна  iKcUnepa и камера гидрогенизации имеют одинаковый диаметр и диаметр вала ротора вдвое меньше диаметра вала фрикционных элементов.

6.Установка по п. 2, отличают а   с   тем, что вал фрикционных элементов и ротор имеют индивидуальные приводы.

7.Установка По п. 2, отличающа с  тем, что рассто ние

,между перегородками фрикционных элементов и угол тих наклона к вертикали выполнены У1 1еньшающимис  в направлении к камере гидрогенизации.

8.Установка по п, 2, отличающа с  тем, чтЬ на внутренней стенке подготовительной камеры со стороны, противоположной камере гидрогенизации , выполнены гопизонтальные или спиралеобразные канавки.

Изобретение относитс  к способу иустройству дл  получени  углеводородов из угл  и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и углехимической област х промышленности. Известен способ получени  углеводородов из угл , в котором сухие угольные частицы размером 40-50 мкм инжектируютс  в камеру, где в течение 10-50 мС обрабатываетс  уголь гор чим водородом при температуре в камере равной Щ Известно также устройство -дл  получени  углеводородов из угл , включающее камеру гидрогенизации с инжекторной системой дл  подачи угл  1 . . Недостатками известных способа и устройства  вл ютс  сложность процес са и ненадежна  работа устройства. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ получени  углеводородов из угл , включающий стадии ком примировани  сухого порошкообразного иликускового угл , подаваемого посредством герметичного загрузочного устройства, в подготовительной камере с фрикционными элементами, нагрева и каталитической гидрогенизации в присутствии водорода при повышенном д 1влении с последующим разделением в гор чем состо нии полученных продуктов и . .Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  установка дл  получени  углеводородов из угл , включающа  загрузочн:/ю воронку, подготовительную камеру с фрикционнь -ш элементами, установленными , на валу, и камеру гидрогенизации с соплами дл  подачи водорода , соединенны1.1и с источником давлени  И . Недостатками данных способа и усгтановки  вл етс  сложность технологии получени  углеводородов и установки, так как процесс осуществл етс  в четырех последовательно соединенных с помощью клапанов экструдераху работающих при ступенчатом росте давлени . Цель изобретени  - упрощение технологии процесса и установки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  углеводородов из угл , включающему стадии компримировани  сухого порошкообразного или кускового угл , подаваемого посредством ге  иетичного загрузочного устройства, в подготовительной камере с фрикционными элементами, нагрева и каталитической гидрогенизации в присутствий водорода при повышенном давлении с последукхцим разделением в гор чем состо нии полученных продуктов , стадии компримировани  и нагрева угл  провод т в подготовительной камере при переводе его в пластичное состо ние за счет теплоты трени  угл  с фрикционными элементам и стс1Дию гидрогенизации провод т при 400-535®С, давлении 356-530 атм и интенсивном движении, выэивающш « распределение и разбивку пластичного угл , полученного на стадии компримировани  и нагрева, с одновременной подачей водорода. В установке ДЛЯ осуществлени  способа получени  углеводородов из угл , включающей загрузочную воронку подготовительную камеру с фрикционны ми элементами, установленными на вал и камеру гидрогенизации с соплами дл  подачц водорода, соединенными с источником дав/1ени , подготовительна  камера подсоединена непосрёдственно к камере гидрогенизации, и рас положена с ней в одном корпусе, каме ра гидрогенизации снабжена ротором с лопаст ми, расположенным по ее оси, запирающим клапаном, расположенным на ее выходном конце, и теплообменной рубашкой, сопла дл  подачи водорода снабжены обратными клапанами и расположенырадиально и аксиально между лопаст ми ротора. Лопасти ротора выполнены прерывис тыми и расположены по спирали. Камера гидрогенизации имеет внутренний диаметр вдвое больше внутреннего диаметра подготовительной камеры . Подготовительна  камера и камера гидрогенизации имеют одинаковый диаметр и. диаметр вала ротора вдвое меньше диаметра вала фрикционных эле ментов . Вал фрикционных элементов и ротор имеют индивидуальные приводы. Рассто ние ме;кду перегородками фрикционных элементов и угол их нак-г лона к. вертикали выполнены- уменьшающимис  в направлении к камере гидрогенизации . На внутренней стенке подготовительной Кс1меры со стороны, противо-, положной камере гидрогенизации, выполнены горизонтальные или спиралеобразные канавки. Количество введенной в уголь теплоты трени  зависит от мс дности привода , котора  через вращающиес  фрикционные элементы вводитс  в массу угл . Чем быстрее вращаетс  вал с фрикционными элементами, тем быстрее частицы угл  перевод тс  в пластичное состо ние и транспортируютс  в камеру гидрогенизации. Одновременно при возрастающем числе оборотов, св занного с валом фрикционных элементов ротора, в камере гидрогенизации происходит ин тенсивное перемешивание и завихрение угл  поданным водородом, благодар  чему процесс гидрогенизации протекает быстро и равномерно во всем объеме камеры гидрогенизации. Отсюда следует высока  производительность установки и тем.самым экономичное проведение процесса гидрогенизации. Необходимое дл  гидрогенизации давление создаетс  в начале подготовительной камеры, тогда как основной нагрев производитс  в конце подготовительной камеры. На фиг. 1 изображена предлагаема  установка, общий вид; на фиг. 2 подготовительна  камера и камера гидрогенизации, имеющие разный внутренний диаметр, продольный разрез; на фиг. 3 - сопла дл  подачи водорода , продольный разрез; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 подготовительна  камера, продольный разрезана фиг. б - установка с вертикапьной камерой гидрогениза-; ции обгций видена фиг, 7 - подготовительна  камера и камера гидрогенизации , имеющие одинаковый внутренний диаметр, продольный разрез. Установка-включает загрузочную воронку 1, подготовительную камеру 2 с фрикционными элементами 3, установленными на валу 4, и камеру 5 гидрогенизации с соплами 6 дл  подачи водорода, соединенными с источником 7давлени . Камера 5 гидрогенизации снабжена ротором 8 с лопаст ми 9, запирающим клапаном 10, расположенным на ее выходном конце, теплообмённой рубашкой 11. Сопла 6 дл  подачи водорода в камеру 5 гидрогенизации снабжены Обратными клапанами 12 и расположены радиаль-но и аксиально между лопаст ми 9 ротора 8 (фиг. З) . , На внутренней стенке подготовительной камеры 2 со стороны, противоположной камере 5 гидрогенизации, выполнены горизонтальные или спиралеобразные канавки 13 и 14 соответст венно . Вал и ротор 8 могут приводитьс  во вращение от индивидуального привода 15. Установка дл  осуществлени  предлагаемого способа работает следующим образом.. Порошкообразный или кусковой уголь Загружают в загрузочную воронку 1. 8загрузочной воронке 1 закрывают клапан 16 и создают давление. Затем уголь в виде порошка или кусков при помощи  чейкового секторного затвора 17 подаетс  в подготовительную камеру 2. Необходимо, -чтобы кусковой или порошкообразный уголь не образовывал в загрузочной воронке 1 никаких мостиков и тем самым не вызывал помех в работе. Дл  этой цели в загрузочной воронке 1 расположены перемешивающие элементы, позвол ющие осуществл ть посто нное движение угл  в загрузочной воронке. Дл  обеспечени  возможности непрерывной работы можно предусмотреть вторую загрузочную воронку 1, клапан которой и подача в подготовительную камеру 2 переключаютс , если перва  емкость опорожнилась. Ячейковый секторный затвор 17 поз вол ет осуществить дозированную подачу угл  в под отовительную камеру Одновременно  чейковый секторный зат вор 17 обеспечивает герметичность подготовительной камеры 2. В подготовительной камере 2, котора  разделена на две зоны, а именно на зону 18 создани  давлени  и фрикционную зону 19, уголь перемещаетс  .при помощи вращающегос  вала 4 с фрикционными элементами 3 в направ лении к камере 5 гидрогенизации. Благодар  тому, что рассто ние между перегородками фрикционных элементов 3 и угол их.шаклона к вертикали выполнены уменьшакщимис  в направлен НИИ к камере 5 гидрогенизации, материал претерпевает посто нное компримирование . За счет вращательного движени  вала 4 с фрикционными элементами кусочки угл  транспортируютс  в направлении.камеры 5 гидрогенизации . Частииы угл  претерпевают сдвигающее перемещение, за счет чего создаетс  теплота трени  и час тички угл  агломерируютс  в возраста ющей мере, Такигл образом, частички угл  из его кускового или порошкообразного состо ни  переход т в агломе ратное состо ние и из него снова за счет возрастающей нагрузки сдвига в пластичное состо ние. Дл  того, чтоб ускорить, процесс гидрогенизации можно в конце подгото вительной камеры 2 подавать водо род в ставший пластичным уголь, кото рый имеет температуру 400-С и давлен ние 400. бар. Водород подают посредством сопел 6, соединенных трубопроводом 20 с источником 7 давлени  (компрессором) и источником 21 водорода . Доведенный в подготовительной камере до высокой температуры пластичный и уже. обогащенный водородом уголь попадает за счет транспортирую щего движени  фрикционных элементов .3 в камеру 5 гидрогенизации, в которой он благодар  лопаст м 9 ротора 8 и расположенным между ними статичесКИМ смесительным соплом 6 подвергает с  интенсивному перемешивающему и сдвигающему воздействию. Доведенный компресс9Ром 7 до дав- лени  процесса водород вдуваетс  одновременно через все смесительные сопла 6 в камеру 5 гидрогенизации. Благодар  тому, что смесительные сопла 6 расположены в камере 5 гидро генизации радиально и акисально, во,дород вдуваетс  во многих местах одновременно и почти по центру, за счет чего достигаетс  интенсивное равномерное перемешивание и растирание пластичного угл  во всем объеме камеры 5 гидрогенизации. Следствием  вл етс  исключительно интенсивна  и быстра  гидрогенизаци . За счет растирани  существенно ускор етс  расщепление агломерированных частиц угл  и тем самым процесс гидрогенизации. Разбивка или соскребание содержимого камеры 5 гидрогенизации происходит первично на внутренней стенке камеры. Так как камера 5 гидрогенизации также охвачена проход щей в радигшьном или осевом направлении теплообменвой рубашкой 11, становитс  возможным дополнительный подвод тепла снаружи Б: фазе запуска установки. Так как реакци  гидрогенизации в камере 5 гидрогенизации протекает экзотермически, то теплообменна  рубашка .11 после периода запуска установки переключаетс  и примен етс  ка.к, охлаждающа  камера с циркулирую-;, щим хладагентом дл  отвода тепла. В подготовительной камере 2 и в камере 5 гидрогенизации создаетс  очень высокое давление до 500 бар. Поэтому необходимо, чтобы выходное отверстие из камеры 5 гидрогенизации было выполнено герметически закрываемым при помощи клапана 10, открывающегос  при превышении заранее выбранного давлени . Продукты гидрогенизации; после того, как они пройдут клапан,10, попадают в гор чий отделитель 22, который раздел ет твердые и жидкие продукты гидрогенизации через клапаны 23 и 24. После этого продукты гидрогенизации перерабатываютс  дальше известным образом . На фиг. 2 представлена установка с вертикально расположенной камерой 5 гидрогенизации. При расположении камеры 5 гидрогенизации вертикально в подготовительной камере 2 вал 4 фрикционного элемента 3 через угловую преедачу 25 приводит во вращение расположенный в камере 5 гидрогенизации ротор 8. Притаком расположе НИИ ротор 8 с обеих сторон установлен в подшипниках 26 и 27. Подобное расположение камеры 5 гидрогенизации и подготовительной камеры 2 требует мало места и поэтому в определенных случа х предпочтительно. Пример. Установку нагревают до . Затем привод т в-, движение фрикционные элементы и ротор с помощью узла привода и через отверсти   чейкового загрузочного шлюза подают в установку размельченный на зерна величиной 0,1 мм каменный уголь вместе с катализатором, предварительно смешанным с каменным углем. Катализатор состоит из 1,5% сульфата железа и 2% массы Байера состо щей из %: FejO - 48; 20; SiOj - 0,2; TtOj, а также оки Мп, Са, Мд, Na, К. 6. Подготовительна  камера имеет прогрессивно возрастающую темпера от 250 до 450°С. За счёт вращательного движени  фрикционного элемента уголь пласт цируетс  и давление на выходе под товительной камеры составл ет 398 Затем пластифицированный таким способом уголь непрерывно подают камеру гидрировани  и через непод ные смесительные сопла обрабатыва водородом. в камере гидрировани  давление создаетс  356 атм и в результате экзотермически протекающей реакци устанавливаетс  температура в пре делах 4рО-430°С. Выход щую из кам смесь улавливают в отделителе. Ан лиз продуктов отделител  дает сле щие величины. Выход, .кг на 100 кг угл : Пек31,6 Газ12,7 Легкое масло 18,3 Среднее масло 5,8 Выход очищенных продуктов, кг 100 кг угл : . Анилин0,012 Ароматические растворители3 ,01 Основани 1,2 Хинолины0,03 Метилнафталины 0,59 Нафталин0,42 Нейтральное легкое масло 12,0 Высококип щие углеводороды 220-280°С 2,43 Высококип щие углеводороды вшпе 3,52 Низкокип щие углеводороды1 ,44 Фенол0,28 Крезол1,21 Низкокип щие фенолЪ 1,31 м-Фенолы1,12 Высококип щие фенолы 6,33 Толуидины0,032 - Ксилидины0,21 Тетралин0,14 I Пример2. Установка подог ваетс  до температуры . Зате фрикционный элемент с расположенн на нем ротором приводитс  в движе при помощи приводного агрегата и даетс  в камеру с помощью шлюзово затвора каменный уголь, измельчен до размера зерен 0,5 мм, вместе с катализатором, предварительно сме ным с каменным углем. Катализатор состоит из коглпонё тов, аналогичных примеру. 1. AI Подготовительна  камера имеет прогрессивно нарастающую температуру от 290° С до . В результате вращательного движени  фрикционного элемента уголь подвергаетс  пластификации и на выходе из камеры давление равн етс  450 атм. Затем пластифицированный таким образом уголь непрерывно подаетс  в камеру гидрогенизации и через статические смесительные сопла подаетс  водород. В камере гидрогенизации создаетс  давление 480 атм и в результате экзотермически протекающего процесса реакции устанавливаетс  температура 450 и . Выход ща  из каттеры смесь улавливаетс  в отделителе. .Анализ продуктов отделител  дает следующие результаты. Выход, кг на каждые 10Р кг угл ; Пек31,6 Газ12,7 Легкое масло 25,6 Среднее масло 7,2 Выход очищенных, продуктов (кг на 100 кг угл ) равен в основном выходу продуктов по примеру 1. П р и м е р 3. Установка .подогреваетс  до 480С. Затем приводитс  в движение фрикционный элемент с расположенным на Ием ротором при помощи приводного агрегата и с помощью шлюзового затвора подаетс  в установку каменный уголь, измельченный до размера зерен 6,1 мм, вместе с катализатором , предварительно смешанным с каменным -углем. Катализатор состоит из компонентов , аналогичных примеру 1. Подготовительна  камера имеет прогрессивно нарастающую температуру от 320 до 510°С. В результате вращательного движени  фрикционного элемента уголь подвергаетс  пластификации и на выходе из камеры давление равно 460 атм. Затем пластифицированный таким образом уголь непрерывно подаетс  в камеру гидрогенизации, а через статические смесительные сопла подаетс водород . В камере гидрогенизации создаетс  давление 502 атм и в результате 31кзотермически протекающего процесса реакции устанавливаетс  температура .между 480 и . Выход ща  из камеры смесь улавливаетс  в отделителе. Анализ продуктов отделител  дает следующие результаты. Выход, кг на 100 кг угл : Пек31,6 Газ 12,7 Легкое масло 26,3 Среднее масло 8,2 Выход очищенных продуктов (кг на 100 кг угл ) равен в основном выходу продуктов по примеру 1. П р и м е р 4, Установка подогреваетс  до температуры около . Затем приводитс  в движение фрикционный элемент с расположенньал на нем ротором при помощи приводного агрега та и с помощью шлюзового затвора подаетс  в установку каменный уголь измельченшлй; до размера зерен )0,1 мм, вместе с катализатором, пред варительно смешанным с каменным угле Катализатор состоит из компоненто аналогичных примеру 1. Подготовительна  камера имеет прогрессивно нарастающую температуру от 300 да 55.0°С. В результате вращательного движени  фрикционного элемента уголь подвергаетс  пластификации и на выходе из камеры давление равно 470 атм. Затем пластифицированный таким образом уголь непрерывно подаетс  в камеру гидрогенизации-, а черезстатические смесительные сопла пода етс  водород. В камере гидрогениза1ции создаетс  давление 530 атм и в результате экз термически протекающего процесса реакции устанавливаетс  температура между 490 и 535°С., Выход ща  из камеры смесь улавли ваетс  в отделителе. Анализ продуктов отделител  дает следуюмие величины. .Выход, кг на 100 кг угл : Пек31,6

У7//////////У///////////)/А

/////////////////Y/ j / / Газ . 12,7 Легкое масло 28/2 Среднее масло 9,0 Выход очищенных продуктов (кг на 100 кг угл } равен и в этом случае выходу продуктов ПО примеру 1. Таким образом, предлагаемые способ и установка позвол ют упростить технологию и используемое, оборудование. Выполнение камеры гидрогенизации и подготовительной камеры с одинаковым диаметром- имеет то преимущество , что может .быть изготовлен один проход щий ЦИЛИНДР, что проще с точки зрени  техники изготовлени  и требует меньших затрат. Выполнение внутреннего диа1-1етра камеры гидрогенизации вдвое больше, чем внутренний диаметр подготовительной камеры имеет то преимущество, . что объем в камере гидрировани  также увеличен до четырехкратного и тем самыг в одинаковое врем  может быть достигнута также учетверенна  производительность гидрировани . В случае, когда диаметры подготовительной камеры и камеры гнцрогенизации одинаковы, то целесообразно соответственно уменьшить диаметр вала ротора дл  того, чтобы иметь в распор жении больше объема дл  проведени  процесса гидрогенизации, В предпочтительной форме исполнени  в ; подобном случае диаметр вала ротора выбираетс  вдвое меньше, чем диаметр вала фрикционных элементов.

/2

(Put.3

(рагЛ

22

Claims (8)

1. Способ получения углеводородов из угля, включающий стадии компримирования сухого порошкообразного или кускового угля, подаваемого пос редством герметичного загрузочного устройства, в подготовительной камере с фрикционными элементами, нагрева и каталитической гидрогенизации в присутствии водорода при повышенном давлении с последующим разделением в горячем состоянии полученных продуктов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, стадии компримирования и нагрева угля проводят в подготовительной камере при переводе его в пластичное состояние за счет Теплоты трения угля с фрикционными элементами и стадию гидрогенизации проводят при 400-535°С, давлении 356-530 атм и интенсивном движении, вызывающим распределение и разбивку пластичного угля, полученного на стадии компримирования и нагрева, с одновременной подачей водорода.

СО с фиг.1

2. Установка для получения угле-. водородов из угля, включающая загрузочную воронку, подготовительную камеру с фрикционными элементами, установленными на валу, и камеру гидрогенизации с соплами для подачи водоро* да, соединенными с источником давле? ния, отличающаяс я тем, что, с целью упрощения установки, подготовительная камера подсоединена непос->: редственно к камере гидрогенизации и расположена с ней в одном корпусе, камера гидрогенизации снабжена ротором с лопастями, расположенным по ее оси, запирающим клапаном, расположенным на ее выходном конце, и теплообменной рубашкой, сопла для подачи водорода снабжены обратными клапанами и расположены радиально и аксиально между лопастями ротора.

3. Установка поп. 2, отлич аю щ а яся тем, ,-что лопасти ротора выполнены прерывистыми и расположены по спивали.

4. Установка по п. '2, отличающаяся тем, что камера гидроге низации имеет внутренний диаметр вдвое больше внутреннего дйаметра подготовительной камеры.

5. Установка по. п. 2, отличающаяся тем, что подготовительная камера и камера гидрогенизации имеют‘ одинаковый диаметр и диаметр вала ротора вдвое меньше диаметра вала фрикционных элементов.

6. Установка по п. 2, отличающая с я тем, что вал фрикционных элементов и ротор имеют индивидуальные приводы.

7. Установка поп. 2, отличающаяся тем, что расстояние ,между перегородками фрикционных элементов и угол их наклона к вертикали выполнены уменьшающимися в направлении к камере гидрогенизации.

8. Установка по п. 2, отличающаяся тем, чтС на внутренней стенке подготовительной камеры со стороны, противоположной камере гидрогенизации, выполнены горизонтальные или спиралеобразные канавки.