DE3021859A1

DE3021859A1 - Verfahren zum hydrieren von kohle

Info

Publication number: DE3021859A1
Application number: DE19803021859
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Dr. 6685 Blieskastel Würfel
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1981-12-17
Also published as: GB2090283B; DE3021859C2; AU7322281A; ZA813800B; WO1981003661A1; CA1153328A; GB2090283A; JPS57500786A; AU546261B2

Description

Verfahren zum Hydrieren von Kohle

Die Erfindung betrifft ein Verfchren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die feingemahlene Kohle mit einem Anreiböl zu einem Brei verrührt, auf Druck gepumpt, zunächst im Wärmetausch mit Hydrierprodukten vom Kopf des Heißabscheiders und dann durch Zufuhr von Femdwärme auf die Anspringtemperatur der Hydrierung erhitzt und anschließend in Gegenwart von Wasserstoff der katalytisch beschleunitgten Hydrierung unterzogen v/ird und bei dem das Hydrierprodukt in mindestens einem Hei3abscheider in ein dampfförmiges Kopfprodukt und ein flüssiges, schwere Destillatöle, nicht destillierbare Bestandteile und Feststoffe enthaltendes Sumpfprodukt zerlegt wird.

Bei der Hydrierung von Kohle nach einem Verfahren der eingangs genannten Art u/ird das Kopfprodukt des Heißabscheiders, das neben den kohlestämmigen Kohlenu/asserstoffdämpfen bis hin zum Mittelölbereich unter anderem noch den unverbrauchten Wasserstoff sowie Wasserdampf enthält, vor seiner Aufbereitung in mehreren Destillierstufen zunächst im Wärmetausch mit dem frischen, zu hydrierenden Kohlebrei abgekühlt. Auf diese Weise kann ein erheblicher Teil der bei der Hydrierung anfallenden exothermen Reaktionswärme unmittelbar zum Aufheizen des Kohlebreis herangezogen werden. Je größer diese Wärmemenge ist, um so geringer ist die zusätzliche noch benötigte Fremdwärme, das heißt, um so wirtschaftlicher ist das Hydrierverfahren.

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Die gröQte Wirtschaftlichkeit ware erreicht, wenn der Hei'" abscheider unmittelbar bei der Temperatur des Hydrierreaktc. "■· (et\i/a 475° C) gefahren würde, da in diesem Felle die größte Menge Kopfprodukt bei der höchsten Temperatur für den V/drmetausch mit dem frische- Kohlebrei zur Verfügung stünde.

Ls hat sich jedoch gezeigt, daß bei den Temperaturen des Hvorierreaktors an der Innenu&nd des Heißabscheiders, inbeaondere im Bereich des Sumpfes, unerwünschte Verkokungen und Anbackungen auftreten, die nach kurzer Zeit die Funktionsweise des Heißabscheiders stark beeinträchtigen bzw. ganz unterbinden .

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten im Heißabscheider ist es bekannt geworden, das den Hydrierreaktor verlassende Hydrierprodukt vor der Einleitung in den Heißabscheider in einem zusätzlichen Wärmetauscher auf eine Temperatur abzukühlen, be¹ dc.· Verkokungen und somit Ablagerungen nicht mehr auftreten. Vergleiche hierzu "Compendium 76/77; DGMK-Vorträge der 4. Gemeanschaftstagung Ö'GEW/DGHK vom 4.-6- Oktober 1976 in Salzburg; Industrieverlag von Herrenhausen KG; 1976; Seiten 373-383".

Als Nachteil einer solchen Zwischenkühlung ergibt sich jedoch, daß aufgrund der Kühlung den Hydrierreaktor zunächst dampfförmig verlassende Destillatöle auskondensieren und sich zusammen mit den höhersiedenden Destillatölen,dem nichtdestillierbaren Hydrierrückstand und den Feststoffen, wie unverbrauchte Kohle, Asche, Katalysatorteilchen, im Sumpf des Heißabschexders sammeln. Die erneute Abtrennung dieser schweren Destillat-Öle aus dem Sumpfprodukt erweist sich dann verhältnismäßig aufwendig. Auch verringert sich die für den Wärmetausch mit dem frischen Kohlebrei zur Verfügung stehende Menge an Heißabscheider-Kopfprodukt um den durch die Kühlung auskondensierten Anteil, sodaO für den Wärmetausch mit dem frischen Kohlebrei eine geringere Menge Kopfprodukt bei niedrigerer Temperatur zur Verfügung steht.

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Hinzu kommt, daß der Wärmetauscher für die K.jhui,.·· cits > Produktes, da er von der gesamten riydrierp. οι;·,κ t m·: ·.,.,· ju: ■ strömt wird, sehr aufuendij ist, Zusätzlic'.e f.jiken im Bc ui ergeben sich, da ai.:c'.· in ciesem Wär^etauschur berrus l'srku kungen und somit Abisgerungen auftreten können.

Oer Lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrer zun, 'Iy drieren von Kohle zu entwickeln, das es auf einfache Wgilü -·. !■!Öglicht, eine möglichst große Menge der im Hydrierreaktor erzeugten exothermen Reaktionswärme zum Aufheizen des fricchen Kohlebreis zur Verfügurg zu stellen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art uird diesp Aufgabe erfindungsgemäO dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil '.irr aus dem Sumpfprodukt abgetrennten Destillatole in den HüjUiI scheider zurückgeführt uird.

Die in den Heiüi-bscneider zurückgeführten Der t illtitüle führen zu einer Verdünnung des Heißabscheidersumpfeü, so daß in diesem auch bei höherer Temperaturen keine Verkokungen auftreten. Dabei erweist es sich als zweckmäßig, nur Destillate zurückzuführen, deren Siedepunkt oberhalb der Sumpftemperatur liegt, um eine Verdampfung der Destillate und somit erneute Eindikkung des Sumpfes zu verhindern. Die Erfindung sieht deshalb gemäß einem weiteren Merkmal vor, daß die Abtrennung der Destillatöle aus dem Sumpfprodukt durch Vakuumdestillation erfolgt, daß die dabei anfallenden Vakuumöldämpfe einer fraktionierten Kondensation in mindestens zwei Stufen unterzogen uerden und daß zumindest ein Teil der schwereren Destillatölfraktion ohne weitere Abkühlung in den Heißabscheider zurückgeführt wird.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die rückgeführten Destillatöle gleichmäßig auf die Innenwand des Heißabscheiders verteilt werden. Im oberen Teil des Heißabscheiders

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8AD ORIGINAL

entsteht auf sen Ir-ieruaic ε·ϊη dünner Schutz- dzb. .. . guhgsfilm durcH des an der /am. -ach unten ablaufend: es: öl, uährer.d im Wardbereich ocs Su/p^ea eine soq^Oa nt? ^£· r-c. ⁷ verdünrungszone erzeugt wir=:'. Film und Vecäüniiunnczorr .>· u ken, wie sich üoerrascnencierueise gezeigt hat, d.iP an jn₃ '.ar·. selbst auch bex höheren Temperaturen keine Anbackungen b?i/. Verkokungen auftreten.

Die Rückführung der Destill.tdle und deren Verteilung kann mi tels einer im oberen Bereich des HeiQabscheiders vorgesehenen Ringleitung, die gleichmäßig verteilte Öffnungen aufweist, erreicht werden.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit auf exne Kühlung des Hydrierproduktes vor Eintritt in den HeiG^bsc ;"idr verzichtet werden, d.h. dieser kann dampfseitig bei der voller· Temperatur des Hydrierreaktors (ca. 475 C) gefahren i/erden. Damit steht für den Wärmetausch zwischen Kopfprodukt und frischem Kohlebrei zur Aufheizung des Breies eine maximale Menge Kopfprodukt bei der höchstmöglichen Temperatur zur Verfügung. D'e zur Aufheizurig des Kohlebreis zusätzlich noch benötigte Freinduärme reduziert sich auf ein Minimum. Die Uärmebilanz des Gesamtverfahrens wird daher erheblich verbessert.

Weitere Eiläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Die Figur zeigt ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die feingemahlene Kohle über eine Leitung 1, ein Eisenoxidkatalysator über eine Leitung 2 und Anreiböl über eine Leitung 5 einem Behälter 4 zugeführt und dort innig zu einem Brei verrü.irt u/erden. Mittels einer Pumpe 5 wird der Brei auf den Druck der Hydrierung von etwa 300 bar gefördert und zunächst in einen Wärmetauscher 18 im Wärmetausch mit heißem Hydrierprodukt auf eine Temperatur von etwa 400° C und dann in einem fremdbeheizten

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BAD ORIGUNAL

Röhrofen 7 auf 1\~ 'nsprinc, temperatur der Hydrierung \ολ 430° C erhitzt. Der benötigte
über eine Leitung 6 zugeführt

430° C erhitzt. Der benötigte Wasserstoff wird dem

Im Reaktionsraum 8 erfolgt die Hydrierung der Kohle bei c.--r mittleren Temperatur von etua 475 C. Das erzeugte Hydrie »r·. dukt gelangt in einen Heißabscheider 9, aus dem bei ca. i\~.'-^K' l überkopf die Dämpfe abgezogen und über eine Leitung 10 dem Wärmetauscher 18 zugeführt werden. Der im Sumpf des Heißab t'\ id2rs 9 anfallende Abschlamrn aus schweren Destillatölen, nicht u'estillierbaren flüssigen Bestandteilen und Feststoffen wir) iber ein Entspannungsventil 11 einer Vakuumdestillationsstuie 12 zugeführt. Vakuumrückstand und Destillate werden über Leitungen 13 und 14 zur u/eiteren Verwendung aus der Destillationsnr.laabgezogen.

L r f i ndungsgemä'fl wird dabei ein Teil der anfallenden schweren jestillatölmenge ohne weitere Abkühlung mittels einer Pumpe l'j auf den Druck des Heißabscheiders 9 gepumpt und über eine LeJ-tung 16 sowie eine im oberen Bereich des Heißabscheiders angeordnete Ringleitung 17 erneut in diesen eingespeist. Die Ein speisung erfolgt so, daß das Destillatöl entlang der Innenwand de.; Heißabscheiders herabläuft. Auf diese Weise entsteht auf der Wand im oberen Bereich des Heißabscheiders ein dünner ^cchutzfilm und im Bereich des Sumpfes eine; AtschlammverdunnuiUjt' zone, wodurch Anbackungen bzw. Verkokungen auf der Innenwand verhindert werden. Der Heißabscheider 9 kann somit dampfseitig bei der gleichen Temperatur wie der Reaktor 8, also bei etwa 475° C, gefahren werden, wodurch eine maximale Menge an Kor;fnro dukt bei der höchsten Temperatur des Verfahrens über die Leitung 10 dem Wärmetauscher 18 zuströmt.

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Leerseite

Claims

■ ·■ · · · ■ t . L V-; k C — -"ν **- . I;.. ίο.us. .erfahren zui/i Hydrieren ion Kohle Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die feinge-

■:. jhlene Kohle mit einen ^nreibül zu einem Drei verrührt _: -tu f Druck gepumpt, zunächst, irr: Wärme tausch mit Hydrierprodukten vom Kopf des HsiCsabscheiders und dann durch Zufuhr von Fremdüärme auf die Anspringtemperatur der Hydrierung erhitzt und anschließend in Gegenwart von Wasserstoff de-r katalytisch beschleunigten Hydrierung unterzogen wird und bei dem das Hy drierprcdukt in mindestens einem Heißabscheider in ein dampfförmiges Kopfprodukt und ein flüssiges, schwere Destilla^öle, nicht destillierbare Bestandteile und Feststoffe enthaltendes Sumpfprodukt zerlegt vird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der aus dem Sunpfprodukt des HeiQabscheiders abgetrennten Destillatöle in den HeiGacscheider zurückgeführt v/ird.

2. Verfahren nach Anspruch I, ü3durch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Destillatöle aus den Surnpfprodukt durch Vakuumdestillation erfolgt, dafl die dabei anfallenden Vakuumöldämpfe einer fraktionierten Kondensation in mindestens zuei Stufen unterzöge^ uerden und daß zumindest ein Teil

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der schvariP ,eatill-... ^fr£i· ion oh'.e ?:'-i:ü a.LküMlL in den HeiÜabscheidex z· _L vJ ^-k ;~ ~ uhrt uirci.

3. U ar fahr en nach den Anspruchs i oder 2, c a durch ^ekt.. * i ι .inet, daß die zutuck gc füh "t er i'esLilla tölt. glt.-ichn.auic; .·;■ · die Innenwand des Heiß jLkici ei di»ro verte It werden.

4. l/erfahren nach Anspruch 3. dadurch yekennzeichnet, d.-ιΰ cue Verteilung der DäsUUatoie über ein im oberen Ijercich de ■ Heiüabscheiders (9) angeordnete, mit Öffnungen versehc-nr Ringleitung (17) erfolgt.