DE3141380A1 - Verfahren zum hydrieren von kohle - Google Patents
Verfahren zum hydrieren von kohleInfo
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Description
aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen abgetrennt, gereinigt und nach Wiederaufheizung zumindest teilweise
erneut dem aufzuheizenden Kohlebrei zugemischt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufheizung des Gasstromes parallel zur Aufheizung des Hydrierwasserstoffes im gleichen Ofen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasstrom vorwiegend aus Wasserstoff besteht. -
GfK Gesellschaft für Kohleverflüssigung mbH Le/Kö"/P 81/16
13. Oktober 1981
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle,
bei dem feingemahlene Kohle auf Druck gepumpt, auf die Anspringtemperatur
der Hydrierung erwärmt und in einer Reaktionszone in Gegenwart einer katalytisch wirkenden Substanz mit Wasserstoff
hydriert wird, wobei der Kohle zumindest ein Teil der für die Aufheizung benötigten Wärme in einer Mischstrecke durch
direktor) Wärmetausch mit heißen Produktdämpfen zugeführt wird.
Aus der DT-PS 669 660 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Kohlenwasserstoffölen durch Druckhydrierung fester
kohlenstoffhaltiger Stoffe bekannt, bei dem dampf- und gasförmige
Produkte mit angepasteten Ausgangsstoffen unmittelbar
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in Berührung gebracht werden. Ziel dieses Verfahrens ist es,
die in den dampf- und gasförmigen Produkten mitgeführten sauren
Stoffe durch die in den festen Ausgangsstoffen enthaltenen alkalischen
Bestandteile zu binden, wobei durch die Neutralisation ihrer alkalischen Bestandteile die Ausgangsstoffe gleichzeitigen
eine- für die üruckhydr ieruncj vorteilhaftere Form gebracht werden sollen.
Gleichzeitig kann ein Teil der in der angepasteten Kohl e.; enthaltenen
leicht siedenden Anteile von dieser abgetrennt werden»
während hochsiedende Bestandteile der heißen Produktdämpfe kondensieren und mit dem Kohlebrei erneut in den Hydrierreaktor
gelangen.
Die durch die Vermischung des Kohlebreis mit den dampf- und gasförmigen
Produkten sich ergebende Erwärmung des Kohlebreis reicht nicht immer zur Einleitung der Hydrierreaktionen aus. Es
ist dann erforderlich, den Kohlebrei in einem fremdbeheizten
Wärmetauscher weiter auf die Anspringtemperatur der Hydrierung aufzuheizen.
Die Aufheizung des Kohlebreis in einem Wärmetauscher erweist
sich jedoch als äußerst schwierig, da aufgrund der Zähigkeit .-des
Kohlebreis keine gleichmäßige Beaufschlagung der Wärmetauscherflächen
erreichbar ist. Zudem quillt bei den im Wärmetauscher herrschenden hohen Temperaturen die im Kohlebrei suspendierte
Kohle. Das führt zu einer weiteren Erhöhung der Zähig-
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keit und in deren Fo lye zu einem pulsierenden Durchsatz des
Kohlebreis durch den Wärmetauscher, verbunden mit Druckstößen und hohem Materialverschleiß.
Zudem gelangen die erst bei der weiteren Erwärmung des Kohlebreis im Wärmetauscher entstehenden Gase und Dämpfe mit diesem
in den Reaktor, was insbesondere eine Verdünnung des Wasserstoffes im Reaktor und infolge des Platzbedarfes dieser Gase
und Dämpfe eine Verschlechterung des Füllungsgrades des Reaktors
mit Kohlebrei zur Folge hat.
Vom Kohlebrei mitgeführte Gase und Dämpfe müssen mit diesem auf
die Anspringtemperatur der Hydrierung erwärmt werden, so daß ein
zusätzlicher Wärmebedarf entsteht.
Leichter siedende öle, die mit dem Kohlebrei in den Reaktor gelangen
und dort bei weiterer Temperaturerhöhung verdampfen,sind
infolge ihres dampfförmigen Zustandes an der eigentlichen Kohle-Hydrierreaktion
nicht beteiligt, unterliegen jedoch ihrerseits aufgrund der hohen Temperatur einer weiteren Spaltung, wobei
unter Verbrauch von Wasserstoff zusätzliche unerwünschte gasförmige
Verbindungen entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das diese Nachteile vermeidet
und eine bessere Aufheizung sowie eine möglichst optimale Konditionierung des zu hydrierenden Kohlebreis gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Kohlebrei im Bereich der Mischstrecke mit einem weiteren.» heissen
Gasstrom in Kontakt gebracht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf den Einsatz
von Wärmetauschern zum Aufheizen des Kohlebreis völlig zu verzichten und so die damit verbundenen Probleme zu vermeiden.
Die Aufheizung des Gasstromes wiederum kann in herkömmlicher
Weise in einem Wärmetauscher oder einem Ofen erfolgen und bereitet
keine Schwierigkeiten.
Sowohl der Gasstrom als auch der nicht kondensierte Anteil der
Produktdämpfe und die aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gase
und Dämpfe werden wieder von dem Kohlebrei abgetrennt, bevor dieser in den Hydrierreaktor gefördert wird, wodurch der Hydrierprözess
vorteilhaft beeinflußt wird.
Der heiße Gasstrom kann dem Kohlebrei in der Mischstrecke der heißen Produktdämpfe mit dem Kohlebrei oder unmittelbar dahinter
zugemischt und zusammen mit dem während des Wärmetausches nicht kondensierten Anteil der Produktdämpfe und den in der
Mischstrecke aus dem erhitzten Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen von diesem wieder abgetrennt werden.
Es kann aber auch sinnvoll sein, den heißen Gasstrom dem Kohlebrei
hinter der Mischstrecke der heißen Produktdämpfe mit dem
Kohlebrei und nach Abtrennen des nicht kondensierten Anteils
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der Produktdämpfe und der in der Mischstrecke aus dem Kohlebrei
ausgetriebenen Gase und Dämpfe zuzumischen und zusammen mit den zusätzlich aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und
Dämpfen von diesem wieder abzutrennen.
Eine besonders vorteilhafte und einfache Lösung wird erreicht, wenn der heiße Gasstrom dem Kohlebrei am Boden eines der Mischstrecke
der heißen Produktdämpfe mit dem Kohlebrei nachgeschalteten Abscheiders zugemischt wird. Dabei durchfließt der Gasstrom
den Kohlebrei im Gegenstrom und wird am Kopf des Abscheiders zusammen mit dem nicht kondensierten Anteil der Produktdämpfe
und den aus dem erhitzten Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen abgezogen.
Da der Gasstrom den Kohlebrei im Gegenstrom durchströmt, wird ein sehr intensiver Wärme- und Stoffaustausch erreicht, wodurch
insbesondere aufgrund des Stripp-Effektes des eingeleiteten Gasstromes
die leichten, im Kohlebrei enthaltenen öle verdampfen. Insbesondere aber wird der Stripp-Effekt des eingeleiteten Gasstromes
unterstützt, so daß alle im erhitzten Kohlebrei mitgeführten Gase und Dämpfe nahezu vollständig mitgerissen und
vom Kohlebrei abgetrennt werden und somit nicht in den Reaktor geführt werden.
Um eine möglichst vollständige Abtrennung der im erhitzten Kohlebrei
enthaltenen leichtsiedenden öle zu gewähr leisten, wird der Kohlebrei vorteilhaft selbst bei ausreichender Erhitzung,
beispielsweise allein durch in die"Mischstrecke eingeleitete
• fm··
Produktdämpfe, in der beschriebenen Weise mit einem Gasstrom
behandelt, dessen Temperatur der des erhitzten Kohlebreis entspricht
oder nur wenig darüber liegt. -
Um den Gasstrom erneut zur Aufheizung von Kohlebrei bzw. zum
Austreiben im Kohlebrei enthaltener, leicht siedender öle einsetzen
zu können, werden aus dem vom Kohlebrei abgezogenen Gasstrom
die mitgeführten nicht kondensierten Produktdämpfe und aus
dem erhitzten Kohlebrei ausgetriebenen Gase und Dämpfe abgetrennt und der Gasstrom gereinigt. Der anschließend wieder aufgeheizte Gasstrom kann dann erneut dem aufzuheizenden Kohlebrei
zugemischt werden.
Die Aufheizung des Gasstromes erfolgt vorteilhaft parallel zur Aufheizung des Hydrierwasserstoffes im gleichen Ofen, so daß
kein zusätzlicher Wärmetauscher oder Ofen erforderlich ist.
Grundsätzlich kann für den Gasstrom ein beliebiges, geeignetes
Gas eingesetzt werden. Es ist jedoch zweckmäßig. Wasserstoff einzusetzen, da in diesem Fall ein ggf. im Kohlebrei verbliebener
Restanteil sich günstig auf die Hydrierung auswirkt. Zudem kann dann unmittelbar ein Teil des erhitzten Hydrierwasserstoffes
abgezweigt und als heißer Gasstrom verwendet werden.
Weitere Erläuterungen können dem in der Figur schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiel entnommen werden.
« / ο β ο
Die Figur zeigt ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem feingemahlene Kohle unter Zugabe eines Katalysators über eine
Leitung 1 und Anreiböl über eine Leitung 2 einem Behälter 3 zugeführt und dort innig zu einem Brei vermischt werden. Mittels
einer Pumpe 4 wird der Brei über eine Leitung 5 einer Mischstrecke
6 zugeführt.
Am Kopf des Heißabscheiders 8 werden heiße Produktdämpfe abgezogen
und über eine Leitung 7 ebenfalls in die Mischstrecke 6 geführt.
Nach einer ersten Verfahrensvariante wird ein heißer Gasstrom
über eine Leitung 9 ebenfalls in die Mischstrecke 6 gefördert.
In der Mischstrecke 6 wird der Kohlebrei in direktem Wärmetausch mit den heißen Produktdämpfen und dem heißen Gasstrom erhitzt.
Die Temperatur und der Massenstrom des heißen Gasstromes sind dabei so gewählt, daß der Kohlebrei auf die Anspringtemperatur
der Hydrierung von ca. 430° C aufgeheizt wird.
Während des Wärmetausches in der Mischstrecke 6 werden aus dem
sich erhitzenden Kohlebrei Gase und ggf. noch in der Kohle enthaltenes Wasser ausgetrieben, während andererseits ein Teil
der Produktdämpfe kondensiert und mit dem Kohlebrei wieder der Hydrierung zugeführt wird.
Nach der innigen Vermischung wird der Inhalt der Mischstrecke 6 in einen Abscheider 10 gefördert und dort in eine Gasphase und
eine Feststoff-Flüssigkeitsphase getrennt.
Die Feststoff-Flüssigkeitsphase wird mittels einer Pumpe 11 auf
ca. 300.bar gepumpt und über eine Leitung 12 einem Hydrierreaktor 13 zugeführt, über eine Leitung 14 wird in einem Ofen
15 vorerhitzter Hydrierwasserstoff zugegeben.
Oie Gasphase des Abscheiders 10, die neben dem Gasstrom auch
die nicht kondensierten Produktdämpfe sowie die aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gase und Dämpfe enthält, wird über eine
Leitung 16 abgezogen und durch einen Wärmetauscher 17 geführt9
wobei sie ihre Restwärme an den über eine Leitung 19 zugeführten Frischwasserstoff und an den gereinigten Gasstrom abgibt»
In einer Trennstufe 18 werden aus dem Gasstrom die mitgeführten nicht kondensierten Produktdämpfe und aus dem Kohlebrei
ausgetriebenen Gase und Dämpfe abgetrennt und der Gasstrom nach seiner Reinigung in einer Waschstufe 20 über eine Leitung
21 über den Wärmetauscher 17 zum Ofen 15 geführt, wo er gleichzeitig mit dem Hydrierwasserstoff wieder aufgeheizt und über
die Leitung 9 erneut in die Mischstrecke 6 geleitet wird.
Gemäß einer weiteren Verfahrensweise kann der heiße Gasstrom
auch hinter der Mischstrecke 6 und nach Abtrennen der nichtkondensierten Produktdämpfe und aus dem Kohlebrei ausgetriebenen
Gase und Dämpfe in dem Abscheider 10 über eine Leitung 9a dem Kohlebrei zugemischt und nach Abgabe seiner Wärme an den
Kohlebrei in einem weiteren Abscheider 22 von diesem abgetrennt und über eine Leitung 23 abgezogen werden. Alle übrigen Ver-
fahrensschritte sind unverändert.
Nach einer besonders einfachen und vorteilhaften Verfahrensvariante
wird der heiße Gasstrom über eine Leitung 9b unmittelbar in den Sumpf des der Mischstrecke 6 nachgeschalteten Abscheiders
10 eingeleitet und dem Kohlebrei zugemischt. Dabei durchwandert der heiße Gasstrom den Kohlebrei im Gegenstrom,
so daß ein sehr intensiver Wärmetausch und Stripp-Effekt erreicht wird. Der Gasstrom wird wiederum zusammen mit den nicht kondensierten
Produktdämpfen und den aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen am Kopf des Abscheiders 10 über die
Leitung 16 abgezogen und entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren weiterbehandelt. Der Abscheider 22 kann, wie bei der
ersten Verfahrensweise, entfallen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Hydrieren von Kohles bei dem feingemahlene,,
mit einem Anreiböl vermischte Kohle auf Druck gepumpt, auf die Anspringtemperatur der Hydrierung erwärmt und in einer
Reaktionszone in Gegenwart einer katalytisch wirkenden Substanz mit Wasserstoff hydriert wird, wobei der Kohle zumindest
ein Teil der für die Aufheizung benötigten Wärme in
einer Mischstrecke durch direkten Wärmetausch mit heißen
Produktdämpfen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlebrei im Bereich der Mischstrecke mit einem weiteren» heißen Gasstrom in Kontakt gebracht wird.
einer Mischstrecke durch direkten Wärmetausch mit heißen
Produktdämpfen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlebrei im Bereich der Mischstrecke mit einem weiteren» heißen Gasstrom in Kontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der
heiße Gasstrom dem Kohlebrei in der Mischstrecke der heis-
ο / ο ο ο
„ „ 3U1380
sen Produktdämpfe mit dem Kohlebrei oder unmittelbar dahinter zugemischt und zusammen mit dem während des Wärmeaustausches
nicht kondensierten Anteil der Produktdämpfe und den in der Mischstrecke aus dem erhitzten Kohlebrei ausgetriebenen
Gasen und Dämpfen wieder von diesem abgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Gasstrom dem Kohlebrei hinter der Mischstrecke der
heißen Produktdämpfe mit dem Kohlebrei und nach Abtrennen
des nicht kondensierten Anteils der Produktdämpfe und der in der Mischstrecke aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gase
und Dämpfe zugemischt wird und zusammen mit den zusätzlich aus dem Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen von diesem
wieder abgetrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Gasstrom dem Kohlebrei am Boden eines der Mischstrecke
der heißen Produktdämpfe mit dem Kohlebrei nachgeschalteten
Abscheiders zugemischt und ggf. nach Abgabe von Wärme an den Kohlebrei zusammen mit dem nicht kondensierten Anteil der
Produktdämpfe und den aus dem erhitzten Kohlebrei ausgetriebenen Gasen und Dämpfen am Kopf des Abscheiders abgezogen
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasstrom von den Produktdämpfen und den
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3438330A1 (de) * | 1983-11-05 | 1985-05-15 | GfK Gesellschaft für Kohleverflüssigung mbH, 6600 Saarbrücken | Verfahren zum verfluessigen von kohle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2117396B (en) | 1985-05-15 |
| AU556189B2 (en) | 1986-10-23 |
| AU8957382A (en) | 1983-05-05 |
| DE3141380C2 (de) | 1987-04-23 |
| WO1983001456A1 (fr) | 1983-04-28 |
| US4487684A (en) | 1984-12-11 |
| GB2117396A (en) | 1983-10-12 |
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