DE3043769A1

DE3043769A1 - Verfahren zur abtrennung des extraktes von mineralsubstanzen und nicht umgesetzter steinkohle bei der steinkohlenverfluessigung

Info

Publication number: DE3043769A1
Application number: DE19803043769
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Hulisz; Prof. Dr.-Ing. Zygmunt Lisicki; Wieslaw Dr.-Ing. Majewski; Prof. Dr.-Ing. Jozef Obloj; Dr.habil.-Ing. Emanuel Rusin; Waldemar Dipl.-Ing. Warszawa Rybinski; Prof. Dr.habil.-Ing. Roman Katowice Zahaczewski
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Chemii Przemyslowej
Current assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Chemii Przemyslowej
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1981-08-27
Also published as: PL122657B1; PL219734A1; GB2063906A

Description

ZELLENTI N

ZWEIBRÜCKENSTR. 15~^"
OOOO MÜNCHEN 2

20.November 198O Wa/fr

Verfahren zur Abtrennung des Extraktes von Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle bei der Steinkohlenverflüssigung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abtrennung des Extraktes von Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle bei der Steinkohlenverflüssigung durch Extraktion mit Protonendonor-Lösungsmitteln. Der in diesem Prozeß erhaltene Extrakt ist ein hochsiedendes Gemisch von hochmolekularen polyaromatischen Kohlenwasserstoffen, das anschliessend der Hydrierung oder dem Hydrokracken unterworfer* wird. Es ist ein Verfahren zur Kohlenverflüssigung durch Extraktion mit flüssigen Protonendonor*Ü5sungsmittein, z.B. mit Tetralin oder mit hydriertem Anthracenöl bekannt. Ein Hauptproblem in diesem Verfahren ist die Abtrennung des Lösungsmittels und Extraktes von der Mineralsubstanz und nicht umgesetzter Steinkohle. Das am'meisten angewendete Verfahren ist die Filtration, wie z.B. in folgenden Patentschriften beschrieben wurde: DE-PS 25 20 200, BE-PS 823 129 und PL-PS 72 912. Diese* Verfahren ist mit großen technologischen Schwierigkeiten verbunden und deshalb werden immer noch neue Typen von Filtern sowie neue verbesserte Filtrierverfahren erforscht. So wird z.B. in der US-PS 37 48 254 beschrieben, daß das Produkt der Lösungsmittelextraktion der Steinkohle in eine Drehtrommel eingeführt wird, wo die festen suspendierten Teilchen agglomeriert werden, wodurch ihre Abtrennung durch Filtration erleichtert wird. Im Bergius-Pier-Verfahren

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ORIGINAL INSPECTED

wird eine Abtrennungsmethöd·· angewendet, die auf der Abdestillierung des Extraktes und des Lösungsmittels von der Mineralsubstanz und nicht umgesetzter Steinkohle beruht. Zu Nachteilen dieser Methode gehört die Notwendigkeit der Anwendung von hohen Temperaturen, das einen hohen Energieverbrauch, die Möglichkeit der Verkokung, Zersetzung und Degradation des Extraktes sowie den Verlust der niedrigsten Fraktionen des Extraktes zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein neues Verfahren zur Abtrennung des Extraktes von Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle bei der Steinkohlenverflüssigung durch Extraktion mit Protonendonor-Lösungsmitteln zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Suspension der Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle im Extrakt unter überkritischen Bedingungen mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch aus organischen Verbindungen oder anorganischem Gas mit einer kritischen Temperatur von mehr als 31°C und einem kritischen Druck von weniger als 100 Atm versetzt wird und das von den festen Bestandteilen abgetrennte gasförmige Gemisch einer weiteren Trennung unterworfen wird.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß eine leichte Abtrennung der Mineralsubstanzen sowie der nicht umgesetzten Steinkohle vom Lösungsmittel und Extrakt unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren beruht darauf, daß das Rohprodukt der Lösungsmittelextraktion in der Form eines Gemisches mit Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle der Einwirkung von Dämpfen eines Lösungsmittels oder eines Lösungsmittelgemisches unter überkritischen Bedingungen des Drucks und der Temperatur unterworfen wird.

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AIs überkritische Lösungsmittel werden organische Verbindungen und anorganische Gase mit einer kritischen Temperatur von über 31°C und einem kritischen Druck von weniger als 100 Atm angewendet. Unter diesen Bedingungen wird das in der Extraktion der Steinkohle verwendete flüssige Lösungsmittel sowie der Extrakt verflüchtigt. Es folgt eine leichte Abtrennung beider Phasen, der Gasphase und der Festphase, welche aus nicht umgesetzter Steinkohle und Mineralbes;.andteilen besteht.

In dem danach folgenden Verfahrensschritt wird die Gasphase gekühlt und eine dreistufige Minderung des Druckes und der Temperatur durchgeführt. In der ersten Stufe der Reduktion bei einer Temperatur von 100 - 350⁰C und unter einem Druck von 25 - 75 Atm werden die schwersten, in "überkritischem" Gas gelösten Bestandteile abgeschieden, darunter auch das Produkt der Lösungsmittelextraktion der Steinkohle. In der zweiten Stufe der Reduktion bei einer Temperatur von 100 - 150⁰C und unter einem Druck von 1-5 Atm wird das in der Extraktion verwendete Lösungsmittel verflüssigt. Dieses Lösungsmittel wird in den Prozeß zurückgeführt. Das nach der zweiten Stufe der Reduktion in Dampfphase anfallende überkritische Lösungsmittel wird kondensiert und in den Prozeß zurückgeführt.

Angesicht der Tatsache, daß der in der ersten Stufe abgeschiedene Extrakt, ebenso wie im Falle des Verfahrens ohne Anwendung des überkritischen Lösungsmittels, ein hochsiedendes Gemisch der hochmolekularen Kohlenwasserstoffe ist, ist eine weitere Verarbeitung dieses Extraktes, z.B. durch Hydrierung oder Hydrokracken, unentbehrlich. Der Rückstand nach dem Verfahren der überkritischen

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Extraktion ist ein poröser Halbkoks, welcher entweder als hochwertiges Brennmaterial verwendet oder der Vergasung zum Synthesegas, das weiter zum Ersatz des Erdgases oder Wasserstoffes verarbeitet wird, unterworfen wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Abtrennung der Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle von dem flüssigem Produkt der Extraktion weist den Vorteil auf, daß es die lästige Filtration eliminiert und die Destillation des flüssigen hochsiedenden Lösungsmittels ersetzt. Darüber hinaus ist der erhaltene Extrakt ganz frei von Asche und von Teilchen nicht umgesetzter Steinkohle, wodurch die Lebensdauer der Katalysatoren für Hydrierung und Hydrokracken wesentlich verlängert wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit folgenden Beispielen sowie anhand des technologischen Schemas in der Abbildung geschildert.

Beispiel I.

Steinkohle wird nach Vermischen mit hydriertem Anthracenöl im Behälter 1 einer typischen Extraktion mit Lösungsmittel unterworfen. Das Gemisch nach der Reaktion wird mit Pumpe 3 zum Extraktor ?. gefördert, in welchem es der überkritischen Extraktion mit Toluoldämpfen bei einer Temperatur von 400 C und unter einem Druck von 100 Atm unterworfen wird. Unter diesen Bedingungen werden Mineralsubstanzen und nicht umgesetzte Steinkohle vom Anthracenöl und Extrakt abgetrennt und die beiden letzten Bestandteile verlassen zusammen mit dem überkritischen Lösungsmittel den Extraktor 2 in Gasform. -Der Rückstand nach überkritischer Extraktion ist ein Nebenprodukt und wird im Strom 10 weiterer Verarbeitung zugeleitet. Die

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Gasphase wird nach Kühlung im Wärmeaustauscher 4 zum Behälter 5 geführt, in welchem die erste Stufe der Reduktion des Druckes zu 50 Atm und der Temperatur zu 35O°C stattfindet. Unter diesen Bedingungen kondensieren aus der Gasphase die schwersten in ihr gelösten Bestandteile, darunter auch das Produkt der Extraktion der Steinkohle mit Anthracenöl, welches bei über 400°C siedet, das heißt der Extrakt, welcher im Strom 11 weiterer Verarbeitung zugeleitet wird. Die Gasphase nach der ersten Stufe der Reduktion und nach Kühlung im Wärmeaustauscher 6 wird zum Behälter 7 geleitet, "in welchem die zweite Stufe der Reduktion des Druckes zu 1 Atm und der Temperatur zu 150°C stattfindet. Unter diesen Bedingungen kondensiert das Anthracenöl, welches im Strom 13 zum Reaktor 1 zurückgeführt wird, und Toluol in der Form von Dampf nach Kühlung im Wärmeaustauscher 8 kondensiert im Behälter 9 bei einer Temperatur von 2O⁰C und unter einem Druck von 1 Atm und wird im Strom 12 zum Reaktor 2 zurückgeführt.

Es wurde dabei festgestellt, daß 88,7 Gew.-% des Extraktes, welcher während der Lösungsmittelextraktion der Steinkohle erhalten wurde, in die Gasphase übergehen und nach Abtrennung in der ersten Stufe der Reduktion zum Prozeß der Hydrierung oder des Hydrokrackens geleitet werden.

Beispiel II.

Steinkohle wird der Extraktion mit hydriertem Anthracenöl unterworfen und danach wird das Rohprodukt dieser Extraktion der überkritischen Extraktion mit Hexan nach der im Beispiel I angegebenen Arbeitsweise unterworfen. Die überkritische Extraktion wird bei einer Temperatur von

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250⁰C und unter einem Druck von 100 Atm durchgeführt. In der ersten Stufe der Reduktion werden folgende Bedingungen angewendet: Temperatur von 24O⁰C und Druck von 50 Atm und in der zweiten Stufe der Reduktion: 150⁰C und 1 Atm. Es wurde dabei festgestellt, daß 71 Gew.-% des Produktes der Lösungsmittelextraktion in die Gasphase übergehen.

Beispiel III.

Steinkohle wird der Extraktion mit hydriertem Anthracenöl unterworfen und danach wird das Produkt dieser Extraktion der überkritischen Extraktion mit komprimiertem gasförmigem Kohlendioxid nach der im Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise unterworfen. Die überkritische Extraktion wird bei der Temperatur von 130⁰C und unter einem Druck von 100 Atm durchgeführt. In der ersten Stufe der Reduktion werden folgende Bedingungen angewendet: Temperatur von 100⁰C und ein Druck von 75 Atm und in der zweiten Stufe der Reduktion entsprechend 100⁰C und 1 Atm. Es wurde dabei festgestellt, daß 67 Gew.-% des Produktes der Lösungsmittelextraktion in die Gasphase übergehen.

Beispiel IV.

Steinkohle wird der Extraktion mit hydriertem Anthracenöl unterworfen und danach wird das Produkt dieser Extraktion der überkritischen Extraktion mit einer karbochemischen Fraktion, das heißt mit rohem Kokereibenzol, welches ein Gemisch von aromatischen Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Benzol, Toluol und Xylol ist, unterworfen. Das Verfahren wird nach der im Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise und unter denselben. Bedingungen wie im Beispiel 1, sowohl auf der Stufe der überkritischen Extraktion als auch auf den einzelnen Stufen der "Seduktion durchgeführt.

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Es wurde dabei festgestellt, daß 87,4 Gew.-% des Produktes der Lösungsmittelextraktion der Steinkohle in die überkritische Gasphase übergehen.

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Claims

2WEIBRÜCKENSTR. 15 80OO MÜNCHEN 2 Instytut Chemii Przemyslowej 20.November 1980 Warszawa / Polen CW 216 Wa/fr Patentansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung des Extraktes von Mineralsubstanzen und nicht umgesetzter Steinkohle bei der Steinkohlenverflüssigung durch Extraktion mit Protonendonor-Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension der Mineralsubstanzen und nie umgesetzter Steinkohle im Extrakt unter überkritischen Bedingungen mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch aus organischen Verbindungen oder anorganischem Gas mit einer kritischen Temperatur von mehr als 31 C und einem kritischen Druck von weniger als 100 Atm versetzt wird und das von den festen Bestandteilen abgetrennte gasförmige Gemisch einer weiteren Trennung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den festen Bestandteilen abgetrennte Gasphase, die Extrakt, Protonendonor-Lösungsmittel und überkritisches Lösungsmittel enthält, einer dreistufigen Kondensation unterworfen wird, wobei in der ersten Stufe bei Temperaturen im Bereich von 100 - 35O°C und unter Drucken von 25 - 75 Atm der Steinkohlenextrakt abgetrennt, in der zweitenybei Temperaturen im Bereich von 100 - 150⁰C und unter Drucken im Bereich von 1-5 Atm das zum Umlauf zurückgehende Protonendonor-Lösungsmittel abgetrennt

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und in der dritten Stufe das überkritische Lösungsmittel kondensiert wird und nachfolgend das Lösungsmittel zum Umlauf zurückgeführt wird.

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