DE2363064B2

DE2363064B2 - Verfahren zur kohleverfluessigung durch hydrierung von kohle

Info

Publication number: DE2363064B2
Application number: DE19732363064
Authority: DE
Inventors: George J Fords N J Snell (VStA)
Original assignee: Lummus Co
Current assignee: Lummus Technology LLC
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1977-09-15
Also published as: NL174954C; AU6364073A; FR2212414A1; ZA739262B; FR2212414B1; AU469866B2; NL174954B; JPS4999604A; BE808762A; IT1009079B; LU69021A1; DE2363064A1; DE2363064C3; US3852183A; CA1005383A; JPS5443521B2; NL7317800A

Description

Entaschungsindex = 100 ·

Gewichtsteile aschefreies Benzolunlösliches im Produkt

Gewichtsteile feuchtigkeits- und aschefreies kohlenstoffhaltiges Material, gelöst und dispergiert im Kohleverflüssigungslösungsmittel

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei einer Temperatur von 371 bis 482° C durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung im Wirbelbett durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Anteigmittel verwendet, das im Bereich von 315 bis 482° C siedet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kohleverflüssigung durch Hydrierung von Kohle in Gegenwart eines Kohleverflüssigungslösungsmittels.

Kohle kann zu wertvollen Produkten umgewandelt werden, indem man die Kohle der Lösungsmittelextraktion mit oder ohne Wasserstoff unterwirft, wobei man ein Gemisch aus Kohleextrakt und ungelöstem Kohlerückstand einschließlich ungelöstem extrahierbarem kohlenstoffhaltigem Material, Faserkohle und mineralischen Materialien oder Asche erhält.

Das feinverteilte mineralische Material oder die Asche und die nicht umgesetzte Kohle müssen von dem Kohleextrakt abgetrennt werden; im allgemeinen besteht in diesem Abtrennungsschritt die Schwierigkeit, welche einer erfolgreichen Durchführung des Kohleextraktionsverfahrens im Wege steht. Die bei den Kohleverflüssigungsverfahren auftretenden feinen Teilchengrößen schaffen zahlreiche Schwierigkeiten, wenn man die üblichen Abtrennungsmethoden anzuwenden versucht, z. B. Filtrieren, Zentrifugieren oder Absetzen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kohleverflüssigung, wobei die anschließende Entfer-

nung von unlöslichem Material erleichtert ist. Die Erfindung besteht ganz allgemein darin, daß man die Kohleverflüssigung derart steuert, daß die anschließende Abtrennung von feinverteiltem Kohlerückstand erleichtert ist.

Im speziellen wird die Kohleverflüssigung derart gesteuert, daß das erhaltene Kohleverflüssigungsprodukt, welches aus einem flüssigen Kohleextrakt von gelöstem kohlenstoffhaltigem Material in einem Kohleverflüssigungslösungsrnittel und unlöslichem Material

(Asche und nicht umgesetzte Kohle) besteht, einen Entaschungsindex (D. I.), wie er im folgenden definiert ist, innerhalb eines speziellen Bereiches hat. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß man durch die Kontrolle des Entaschungsindexes eines Kohleverflüssi-

gungsprodukts die anschließende Abtrennung des

unlöslichen Materials sehr erleichtern kann, während

der Verlust der gewünschten Kohleprodukte aus dem

Kohleextrakt minimal wird.

Erfindungsgemäß wird die Hydrierung von Kohle

durch Kontrolle des Entaschungsindexes derart gesteuert, daß ein Kohleverflüssigungsprodukt erhalten wird, das aus kohlenstoffhaltigem Material, gelöst in dem Kohleverflüssigungslösungsmittel, und unlöslichem Material, dispergiert in dem Kohleverflüssigungslö-

sungsmittel, besteht und einen Entaschungsindex von 10 bis 18 aufweist, vorzugsweise 11 bis 15, wobei folgende Formel gilt:

Entaschungsindex = 100 ·

Gewichtsteile aschefreies Benzolunlösliches im Produkt

Das Benzolunlösiiche des Kohleprodukts kann in bekannter Weise bestimmt werden, z. B. durch den ₅<; ASTM-Test 0367-67. Bekanntlich umfaßt die Bestimmung des Benzoluniöslichen den Aschegehalt des Produkts, und dementsprechend wird der zur Bestimmung des Entaschungsindexes verwendete Faktor des aschefreien Benzolunlöslichen dadurch bestimmt, daß 6c man die Menge der Asche im Produkt von der Menge des Benzolunlöslichen im Produkt subtrahiert Der Nenner des Indexes ist die Menge des feuchtigkeit- und aschefreien kohlenstoffhaltigen Materials, gelöst und dispergiert im Verflüssigungslösungsmittel am Ende der Kohleverflüssigungsstufe.

Die Kohleverflüssigung wird durchgeführt, indem man die Kohle in Gegenwart eines Kohleverflüssigungslösungsmittels nach einem der zahlreichen bekannten Verfahren (katalytisch oder nichtkatalytisch) hydriert. Die katalytische Verflüssigung wird nach einem der zahlreichen bekannten Verfahren durchgeführt, z. B. in einem festen Katalysatorbett, im katalytischen Wirbelbett oder in einem expandierten oder aufgeschäumten Bett.

Das Kohleverflüssigungslösungsmittel kann aus der großen Zahl der für die Kohleverflüssigung verwendeten Lösungsmittel ausgewählt werden einschließlich der Wasserstoff-Donor-Lösungsmittel, Nicht-Wasserstoff-Donor-Lösungsmittel und Mischungen derselben. Ein Kohleverflüssigungsiöüungsmittei, weiches im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendet wird, ist ein Lösungsmittel mit einem Siedebereich von 315 bis

482° C, welches aus dem Kohleverflüssigungsprodukt gewonnen wird und noch nicht der anschließenden Hydrierung unterworfen wurde.

Der Entaschungsindex des Verflüssigungsproduktes wird gesteuert, indem man den Gehalt des Benzolunlöslichen in dem bei der Wasserstoffbehandlung erhaltenen Kohleverflüssigungsprodukt steuert. Die Menge des Benzolunlöslichen im Kohleverflüssigungsprodukt wird dadurch gesteuert, daß man die Durchflußgeschwindigkeit der Wasserstoffbehandiung in Gegenwart spezieller Katalysatoren, die Reaktionstemperatur und den Wasserstoffpartialdruck aufeinander abstimmt; eine Steigerung der Durchflußgeschwindigkeit steigert die Menge des Benzolunlöslichen. Die Auswahl spezieller Temperaturen, Durchflußgeschwindigkeiten, Katalysatoren und Wasserstoffpartialdrücken zur Erzielung der Menge an Benzolunlöslichem im Wasserstoffbehandlungsprodukt, welche den gewünschten Entaschungsindex liefert, ist für den Fachmann ohne weiteres möglich.

Im allgemeinen wird die Wasserstoffbehandlung bei Temperaturen von 371 bis 482° C durchgeführt, vorzugsweise bei Temperaturen von 400 bis 455°C; der Druck liegt bei 70 bis 280 atü. Die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit beträgt im allgemeinen 1,0 bis 4,0 l/h, der Wasserstoffpartialdruck 56 bis 210 at (absolut). Die Wasserstoffbehandlung wird im allgemeinen in Gegenwart eines Wasserstoffbehandlungskatalysators durchgeführt, z. B. Kobaltmolybdat, Wolfram-Nickelsulfid, Nickelmolybdat oder Mischungen derselben. Die Wasserstoffbehandiung wird im allgemeinen in einem aufgeschäumten Bett durchgeführt, wie es in der US-Patentschrift 29 87 465 beschrieben ist.

Erfindungsgemäß wird durch diese Steuerung des Entaschungsindexes des bei der Kohleverflüssigung erhaltenen Produkts die Abtrennung der Asche erleichtert, ohne daß ein übermäßiger Verlust der gewünschten Kohleprodukte eintritt, gemessen an dem aschefreien über 455° C siedenden Produkt, welches nicht aus der Kohle isoliert wird. Eine Verminderung des Entaschungsindexes unterhalb eines Wertes von 10 führt zu einer Verminderung der Ascheentfernung, während eine Steigerung des Entaschungsindexes über 18 zwar eine akzeptable Ascheentfernung bewirkt, jedoch zu einer Steigerung des Verlustes an aschefreiem über 455° C siedendem Kohleprodukt führt.

Das unlösliche Material wird vorzugsweise von dem Kohleverflüssigungsprodukt abgetrennt, indem man einen flüssigen Promotor verwendet, dessen aromatische Eigenschaften geringer sind als die des Verflüssigungslösungsmittels, wodurch die Abtrennung des unlöslichen Materials verstärkt und beschleunigt wird und man einen flüssigen Kohleextrakt erhält, der praktisch frei von unlöslichem Material ist.

Die zur Verstärkung und Beschleunigung der Abtrennung des unlöslichen Materials aus dem Kohleverflüssigungsprodukt verwendete Flüssigkeit ist im allgemeinen ein flüssiger Kohlenwasserstoff mit einem Charakterisierungsfaktor (K) von mindestens 9,75, vorzugsweise mindestens 11,00, wobei

3,

κ =

Der Charakterisierungsfaktor ist der Index der aromatischen/paraffinischen Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen und Erdölfraktionen, der von W a t sen & Nelson in Industrial Engineering Chemistry, Vol.25, Seite880 (1933), beschrieben wird; mehr paraffinische Materialien haben einen höheren Wert des Charakterisierungsfaktors (K). Der Charakterisierungsfaktor (K) der Promotorflüssigkoit hat einen Wert, der im allgemeinen mindestens um 0,25 höher ist als der Charakterisierungsfaktor des Verflüssigungslösungsmittels.

In der folgenden Tabelle sind einige repräsentative Charakterisierungsfaktoren (K) für verschiedene Materialien zusammengestellt:

Tabelle

Anthracen

Naphthalin

220-260°C-Kohleteerdestillat

288-482° C-Kohleteerdestillat

315 - 482° C-Kohleteerdestillat

204-232°C-Kohleteerdestillat

Benzol

Tetrahydronaphthalin

o-Xylol

Decahydronaphthalin

Cyclohexan

Kerosin (Kp. 220-260° C)

n-Dodecylbenzol

Propylen-Oligomere (pentamer)

Ceten

Tridecan

n-Hexan

Hexadecan oder Cetan

10,6

11,0

Π.9
12,0
12,2
12,8
12,8
12,9
13,0

T_B = molarer durchschnittlicher Siedepunkt der Flüssigkeit (°R - "Rankine),

G = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit (15,6°C/ 15,6° C).

Die zur Verstärkung und Beschleunigung der Abtrennung des unlöslichen Materials verwendete Flüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine 5-Vol.-°/o-Destillationstemperatur von mindestens 121°C und eine 95-Vol.-°/o-Destillationstemperatur von mindestens 177° C und nicht höher ais 400° C hat. Die Promotorflüssigkeit hat vorzugsweise eine 5-Vol.-%-Destillationstemperatur von mindestens 155° C, besonders bevorzugt mindestens 204° C. Die 95-Vol.-°/o-Destillationstemperatur ist vorzugsweise nicht höher als 315° C. Die am meisten bevorzugte Promotorflüssigkeit hat eine 5-Vol.-%-DestilIationstemperatur von mindestens 220°C und eine 95-Vol.-%-Destillationstemperatur von nicht mehr als 260° C. Die Promotorflüssigkeit kann ein Kohlenwasserstoff sein, z. B. Tetrahydronaphthalin; in diesem Fall sind die 5-Vol.-%- und 95-Vol.-°/o-Destillationstemperaturen gleich, d. h., der Kohlenwasserstoff hat einen einzigen Siedepunkt. In diesem Fall muß der Siedepunkt des Kohlenwasserstoffes mindestens 177° C betragen, um das Erfordernis einer 5-Vol.-°/o-Destillationstemperatur von mindestens 121°C und einer 95-Vol.-%-Destillationstemperatur von mindestens 177° C zu erfüllen. Die Promotorflüssigkeit ist vorzugsweise eine Mischung von Kohlenwasserstoffe) fen; in diesem Fall sind die 5-Vol.-%- und 95-Vol.-%-Destillationstemperaturen nicht identisch.

Die 5-Vol.-%- und 95-Vol.-°/o-Destillationstemperaturen werden üblicherweise nach den Verfahren ASTM D 86-67 oder D 1160 bestimmt, wobei das erstere für Flüssigkeiten mit einer 95-VoI.-°/o-Destillationstemperatur unter 315⁰C und das letztere für solche über 315⁰C bevorzugt ist. Die genannten Temperaturen werden auf Atmosphärendruck korrigiert.

Als Beispiele für derartige Flüssigkeiten werden die folgenden genannt: Kerosin oder Kerosinfraktionen aus paraffinischen oder gemischten Basisrohölen; Mitteldestillate, leichte Gasöle und Gasölfraktionen aus paraffinischen oder gemischten Basisrohölen; Alkylbenzole mit Seitenketten von 10 oder mehr Kohlenstoffatomen; paraffinische Kohlenwasserstoffe mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen; Weißöl oder Weißölfraktionen aus Rohöl; «-Olefine mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen; vollhydrierte Naphthaline und substituierte Naphthaline; Propylemoligomere (pentamer und höher); Tetrahydronaphthalin, schwere Benzinfraktionen. Die am meisten bevorzugten Flüssigkeiten sind Kerosinfraktionen, Weißöl, vollhydrierte Naphthaline und substituierte Naphthaline sowie Tetrahydronaphthalin.

Die Menge des zur Verstärkung und Beschleunigung der Abtrennung von unlöslichem Material aus dem Kohleverflüssigungsprodukt verwendeten flüssigen Promotors hängt von der Art des Promotors, dem Kohleverflüssigungsmittel, der als Ausgangsmaterial verwendeten Kohle und der Art der Durchführung der Kohleverflüssigung ab. Im allgemeinen liegt das Gewichtsverhältnis von flüssigem Promotor zur Kohlelösung im Bereich von 0,2 :1 bis 3,0 :1, vorzugsweise 0,3:1 bis 2,0:1, insbesondere 0,3:1 bis 1,5:1. Bei Verwendung der bevorzugten Promotorflüssigkeit, nämlich einer Kerosinfraktion mit 5-Vol.-%- und 95-Vol.-°/o-Destillationstemperaturen von 220⁰C bzw. 26O⁰C hat sich ein Gewichts verhältnis von Promotorflüssigkeit zur Kohlelösung in der Größenordnung von 0,4 :1 bis 0,6 :1 als besonders erfolgreich bewiesen. Selbstverständlich kann man jedoch auch größere Mengen des flüssigen Promotors verwenden, aber die Verwendung solch größerer Mengen ist unwirtschaftlich. Außerdem kann die Verwendung eines Überschusses an flüssigem Promotor zur Ausfällung oder Abscheidung einer sehr großen Menge der gewünschten Kohleprodukte aus dem Kohleextrakt führen. Bei Steigerung der verwendeten Menge des flüssigen Promotors wird insbesondere eine größere Menge an Asche aus der Kohlelösung abgeschieden; gleichzeitig erfolgt aber auch eine gesteigerte Abscheidung der gewünschten Kohleprodukte aus der Kohlelösung. Bei Verwendung des oben beschriebenen flüssigen Promotors kann man nicht nur mäßige Mengen des Lösungsmittels einsetzen, sondern außerdem die Asche wirksam aus der Kohlelösung abscheiden, d.h. in Mengen von mehr als 99%, ohne daß ein übermäßiger Verlust an den gewünschten Kohleprodukten eintritt

Kohle, z. B. bituminöse Kohle, kann auf einer feuchtigkeits- und aschefreien Basis (MAF) 5 bis 10% unlösliches Material (z. B. Faserkohle) enthalten; demgemäß gehen bei dem Verfahren mindestens 5 bis 10% der MAF-Kohle verloren. Bei der Gewinnung von Kohleprodukten durch ein Kohleverflüssigungsverfahren wird der Produktverlust durch die Menge des über 455° C siedenden Produktes gemessen, welches aus der Kohle nicht wiedergewonnen wird; es ist nämlich dies die Fraktion einschließlich des unlöslichen Kohlematerials (z. B. Faserkohle), welche nicht aus dem festen Rückstand der Kohleentaschung gewonnen werden kann. Erfindungsgemäß (auf Basis eines MAF-Kohleausgangsmaterials) wird der Produktverlust der über 455° C siedenden Komponenten (auf aschefreier Basis) auf einem Wert von nicht mehr als etwa 30 Gew.-% gehalten, vorzugsweise nicht mehr als etwa 25 Gew.-%. Im allgemeinen beträgt der Verlust an über 455⁰C siedenden Produkten (auf Basis einer MAF-Kohle) bis 25 Gew.-%. Außerdem enthält das reine Kohleprodukt (das extrahierte kohlenstoffhaltige Material ausschließlich der Promotorflüssigkeit, des Verflüssigungslösungsmittels und gasförmiger Produkte) weniger als etwa 0,5 Gew.-% unlösliches Material. Die Menge des unlöslichen Materials, welche in dem Kohleprodukt anwesend sein darf, hängt von den Produktspezifikationen ab; die Ascheentfernung wird so gesteuert, daß die erforderlichen Spezifikationen erfüllt werden. Auf Basis ίο eines Illinoistyps entspricht die Herstellung eines Kohleprodukts mit weniger als 0,5 Gew.-% unlöslichem Material einer mehr als 99%igen Ascheentfernung. Erfindungsgemäß wird der flüssige Promotor der Kohlelösung in einer solchen Menge zugefügt, daß man is ein Kohleprodukt erhält, in welchem das unlösliche Material in einer Menge von weniger als etwa 0,05 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Verlust an dem über 455° C siedenden Produkt 10 bis 30Gew.-% beträgt, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% (auf Basis eines MAF-Kohleausgangsprodukts), d. h., 70 bis 90 Gew.-% des MAF-Kohleausgangsmaterials wird entweder als Gas oder flüssiger Brennstoff gewonnen.

Der flüssige Promotor kann auch dadurch hergestellt werden, daß man ein Material mit einem Charakterisierungsfaktor unter 9,75 mit einem Material vermischt, dessen Charakterisierungsfaktor über 9,75 liegt, vorausgesetzt, daß die Mischung einen Charakterisierungsfaktor über 9,75 und die oben beschriebenen Siedeeigenschaften hat. Die Verwendung gemischter Materialien ist eine bequeme Art der Regulierung des Charakterisierungsfaktors.

Als weitere Alternative kann der flüssige Promotor

aus dem Verfahren stammen; er wird erhalten durch Wasserstoffbehandlung eines Teils des isolierten Kohleprodukts, wie es in der US-Patentschrift 38 52 182 beschrieben ist.

Die Abtrennung des unlöslichen Materials aus dem

Kohleextrakt wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 149 bis 315°C durchgeführt, vorzugsweise bei 177

bis 260⁰C; der Druck beträgt 0 bis 35 atü, vorzugsweise

0 bis 21 atü. Das unlösliche Material wird vorzugsweise

durch Absetzen infolge der Schwerkraft abgetrennt,

wobei der praktisch an unlöslichen Stoffen freie Kohleextrakt oben und das unlösliche Material unten abgezogen wird. Bei einer solchen Absetzung sollte die

Menge der unten entnommenen Produkte minimal sein, so daß der Verlust der schweren Produkte minimal gehalten wird. Die Verweildauer beim Absetzen liegt im

allgemeinen in der Größenordnung von 0,5 bis

6 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 3 Stunden.

Das aus dem Kohleextrakt gewonnene schwerere Material, d. h. das über 455°C siedende flüssige Produkt, kann weiterhin einer Wasserstoffbehandlung unterworfen werden, um seinen Schwefelgehalt zu vermindern. Bei der Steuerung der ersten Wasserstoffbehandlung zur Erzielung des gewünschten Entaschungsindexes kann die Wasserstoffbehandlung nicht ausreichend sein, um die gewünschte Verminderung des Schwefelgehalts zu erreichen.

f>o Die Erfindung wird nun anhand der Figur näher erläutert.

Gemahlene oder pulverisierte Kohle, im allgemeinen bituminöse, subbituminöse Kohle oder Lignit, vorzugsweise bituminöse Kohle, wird durch die Leitung 10 ir <>5 eine Aufschlämmungszone 11 zusammen mit einem Kohleverflüssigungslösungsmittel durch Leitung 12 eingeführt. Das Kohleverflüssigungslösungsmittel ist eir von 315 bis4ö2°C siedendes Lösungsmittel,das man au;

■»r*

dem Kohleverflüssigungsprodukt gewinnt und das nicht der anschließenden Hydrierung unterworfen wurde.

Eine Kohlepaste wird aus Zone 11 durch die Leitung 13 abgezogen und in eine Kohleverflüssigungszione 14 eingeführt, in der die Kohle in bekannter Weise in flüssige Produkte umgewandelt wird.

Ein Kohleverflüssigungsprodukt, bestehend aus einem flüssigen Kohleextrakt von gelösten kohlenstoffhaltigen Materialien in dem Kohleverflüssigungsmittel und unlöslichem Material (Asche und ungelöste Kohle) wird aus der Verflüssigungszone 14 durch die Leitung 15 abgezogen und in eine Abscheidungszone 16 eingeführt, in der aus dem Kohleverflüssigungsprodukt mindestens die Materialien abgetrennt werden, die bis zu der 95-Vol.-%-Destillationstemperatur der Flüssigkeit sieden, welche zur Beschleunigung und Verstärkung der Abtrennung von unlöslichem Material verwendet wurde. Die Abscheidungszone 16 wird so betrieben, daß die Komponenten abgetrennt werden, die bis zu etwa 288° C sieden.

Ein Kohleverflüssigungsprodukt, das frei von den Komponenten ist, die bis zu etwa 288° C sieden, wird aus der Abscheidungszone 16 durch die Leitung 17 abgezogen und mit einer Promotorflüssigkeit aus Leitung 21 vermischt.

Der kombinierte Strom des Kohleverflüssigungsprodukts und der Promotorflüssigkeit in Leitung 22 wird in die Schwerkraftabscheidungszone 23 (Feststoffabtrennung) eingeführt, welche aus einem üblichen Schwerkraftabscheider besteht, in der ein praktisch an Feststoffen freier oberer Strom von einem die Feststoffe enthaltenden unteren Strom abgetrennt wird. Man kann jeden bekannten Schwerkraftabscheider verwenden, vorzugsweise jedoch einen speziellen Typ, wie er in der US-Patentschrift 38 56 675 beschrieben ist.

Der an unlöslichem Material praktisch freie obere Strom wird aus der Schwerkraftabscheidungszone 23 durch die Leitung 24 abgezogen und in eine Wiedergewinnungszone 25 eingeführt, in der die Promotorflüssigkeit und verschiedene Fraktionen des Kohleextrakts gewonnen werden. Die Wiedergewinnungszone 25 kann aus einem oder mehreren Fraktionatoren bestehen, durch welche verschiedene Fraktionen vom Produkt abdestilliert werden. Insbesondere wird die Wiedergewinnungszone so betrieben, daß die folgenden Fraktionen isoliert werden:

1. Eine Fraktion mit einer 5-Vol.-%- und 95-Vol.-%-Destillationstemperatur zwischen 420 und 460⁰C, die als Promotorflüssigkeit zur Verstärkung und Beschleunigung der Abscheidung von Feststoffen aus dem Kohleverflüssigungsprodukt verwendet wird-,

2. eine Fraktion (460 bis 315°C), die als Destillatbrennstoff verwendet wird;

3. eine Fraktion (315 bis 482° C), von der ein Teil als Kohleverflüssigungslösungsmittel in Leitung 12 verwendet und ein weiterer Teil als Produkt gewonnen werden kann;

4. ein Rückstand (über 482°C siedend) mit niedrigem Asche- und vermindertem Schwefelgehall. ^(l°

Die in der Wiedergewinnungszone gewonnene Promotorflüssigkeit wird mit Verflüssigungsprodukt in Leitung 17 vermischt, wobei eine Ergänzung durch die Leitung 26 zugeführt werden kann.

Der aus der Schwerkraftabscheidungszone 23 durch ^(l5 die Leitung 31 unten entnommene Strom, welcher dispergiertes unlösliches Material enthält, wird in eine Abdampfzone 32 eingeführt, in der Material, welches unterhalb von 482⁰C siedet, abgedampft und durch Leitung 33 in die Wiedergewinnungszone 25 eingeführt wird. Der aschereiche Abdampfrückstand in Leitung 34 kann dann der Kalzinierung oder Verkokung unterworfen werden. Der Abdampfrückstand in Leitung 34 enthält 10 bis 30Gew.-% der MAF-Kohle. Das Kohleprodukt aus den Zonen 16 und 25 enthält ausschließlich des Verflüssigungslösungsmittels und der Promotorflüssigkeit weniger als 0,05 Gew.-% unlösliches Material.

Der über 482⁰C siedende Rückstand mit niedrigem Asche- und vermindertem Schwefelgehalt, der au;· der Wiedergewinnungszone 25 durch Leitung 40 abgezogen wird, kann in eine Wasserstoffbehandlungszone 41 eingeführt werden, um dessen Schwefelgehalt weiter zu vermindern. Die Wasserstoffbehandlung wird in Abwesenheit eines Änleig- oder Verflüssigungslösungsmittels in bekannter Weise mit Wasserstoffgas durchgeführt, welches durch die Leitung 42 eingeführt wird. Die Wasserstoffbehandlung wird im allgemeinen in Gegenwart eines Hydrodesulfurisierungskatalysators bei einer Temperatur von 315 bis 455° C und einem Druck von 70 bis 210 atü durchgeführt. Das mit Wasserstoff behandelte Produkt mit weiter vermindertem Schwefelgehalt wird aus der Zone 41 durch die Leitung 43 abgezogen und als Brennstoff mit niedrigem Schwefelgehalt oder in Mischung mit derartigen Brennstoffen verwendet.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentzahlen auf das Gewicht.

Beispiel

40 Gew.-% bituminöse Kohle und 60 Gew.-% eines zwischen 315 und 482° C siedenden Kohleteerdestillats werden zusammen mit Wasserstoff von oben in einen katalytischen Reaktor mit expandiertem Bett eingegeben, welcher ein Gemisch von sulfidiertem Kobalt- und Nickelmolybdat als Katalysator enthält. Die Temperatur beträgt 420 bis 455° C, der Druck 98 atü, die Durchflußgeschwindigkeit 2,3 l/h; die Wasserstoffzufuhr 236,6 mVkg Kohle. Das Kohleprodukt hat einen Entaschungsindex von 12,8.

Das Kohleverflüssigungsprodukt wird von Asche befreit, indem man es in einem 1500-ml-Kunststoffkolben unter Verwendung eines im Bereich von 220 bis 260° C siedenden Kerosins (K = 11,9) bei einem Gewichtsverhältnis Promotorflüssigkeit zu Kohlelösung von 0,75 absetzen läßt. Das Absetzen wird bei einet Temperatur von 177° C und einem Druck von Oatii durchgeführt, wobei die Absetzzeit 3,8 Stunden beträgi und oben ein Strom entnommen wird, der etwa 75% de; Ausgangsmaterials ausmacht.

Die Ascheentfernung (bezogen auf den oben entnom menen Strom) ist größer als 99,7% und der Verlust ar über 455°C siedender MAF-Kohle kleiner als 27°/< (bezogen auf M AF-Kohleausgangsmaterial).

Vergleichsbeispiel 1

40 Gew.-% bituminöse Kohle und 60Gew.-% eine: zwischen 315 und 482°C siedenden Kohleteerdestillat werden zusammen mit Wasserstoff von oben in einei katalytischen Reaktor mit expandiertem Bett gegeben der sulfidiertes Kobaltmolybdal als Katalysator enthält Die Temperatur beträgt 415 bis 435°C, der Drucl 98 atü, die Durchflußgeschwindigkeit 0,98 l/h, dii Wasserstoffzufuhr 257,2 nWkg Kohle. Das Kohlepro dukt hat einen Entaschungsindex von 3,22.

Das Kohleverflüssigungsprodukt wird von Aschi

709 537/31

befreit, indem man es in einem 1500-ml- Kunststoff kolben unter Verwendung eines im Bereich von 220 bis 260⁰C siedenden Kerosins (K= 11,9) bei einem Gewichtsverhältnis Promotorflüssigkeit zu Kohlelösung von 0,75 absetzen läßt. Das Absetzen wird bei einer Temperatur von 177°C und einem Druck von Oatü durchgeführt, wobei die Absetzzeit 3,8 Stunden beträgt und oben ein Strom entnommen wird, der etwa 75% des Ausgangsmaterials ausmacht.

Die Ascheentfernung (bezogen auf den oben entnom- ! ο menen Strom) ist größer als 96,5% und der Verlust an übe·· 455⁰C siedender MAF-Kohle kleiner als 18% (bezogen auf MAF-Kohleausgangsmaterial).

Dieses Beispiel zeigt, daß die Ascheentfernung nicht optimal ist, wenn der Entaschungsindex unterhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegt.

Vergleichsbeispiel 2

40 Gew.-% bituminöse Kohle und 60 Gew.-% eines zwischen 315 und 482⁰C siedenden Kohleteerdestillats werden zusammen mit Wasserstoff von oben in einen katalytischen Reaktor mit expandiertem Bett geleitet, welcher sulfidiertes Kobaltmolybdat als Katalysator enthält. Die Temperatur beträgt 415 bis 435° C, der Druck 84 atü, die Durchflußgeschwindigkeit 1,32 l/h, die Wasserstoffzufuhr 257,2 mVkg Kohle. Das Kohleprodukt hat einen Entaschungsindex von 7.

Das Kohleverflüssigungsprodukt wird von Asche befreit, indem man es in einem 1500-ml-Kunsistoffkolben unter Verwendung eines im Bereich von 220 bis 260⁰C siedenden Kerosins (K —11,9) bei einem Gewichtsverhältnis Promotorflüssigkeit zu Kohlelösung von 0,75 absetzen läßt. Das Absetzen wird bei einer Temperatur von 177⁰C und einem Druck von Oatü durchgeführt, wobei die Absetzzeit 3,8 Stunden beträgt und oben ein Strom entnommen wird, der etwa 84% des Ausgangsmaterials ausmacht

Die Ascheentfernung (bezogen auf den oben entnommenen Strom) beträgt 97,75%.

Vergleichsbeispiel 3

40 Gew.-% bituminöse Kohle und 60 Gew.-% eines zwischen 315 und 482⁰C siedenden Kohleteerdestillats werden zusammen mit Wasserstoff von oben in einer katalytischen Reaktor mit expandiertem Bett geleitet der sulfidiertes Kobaltmolybdat als Katalysator enthält Die Temperatur beträgt 410 bis 43O⁰C, der Druck 84 atü, die Durchflußgeschwindigkeit 3,96 l/h, die Wasserstoffzufuhr 257,2 mi³/kg Kohle. Das Kohleprodukt bat einen Entaschungsiindex von 28.

Das Kohleverflüssigungsprodukt wird von Asche befreit, indem man es in einem 1500-ml-Kunststoffkolben unter Verwendung eines im Bereich von 220 bis 260° C siedenden Kerosins (K =11,9) bei einem Gewichtsverhältnis Promotorflüssigkeit zu Kohlelösung von 0,75 absetzen läßt. Das Absetzen wird bei einei Temperatur von 177⁰C und einem Druck von Oatt durchgeführt, wobei die Absetzzeit 3,8 Stunden beträgt und oben ein Strom entnommen wird, der etwa 72% des Ausgangsmaterials ausmacht.

Die Ascheentfernung (bezogen auf den oben entnommenen Strom) ist größer als 99% und der Verlust ar über 455°C siedender MAF-Kohle kleiner als 33,4°/c (bezogen auf MAF-Kohle-Ausgangsmaterial).

Dieses Beispiel zeigt, daß der Verlust an über 455° C siedendem Produkt nicht optimal ist, wenn dei Entaschungsindex oberhalb des erfindungsgemäßer Bereichs liegt.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, da die Kohleverflüssigung in einer Weise durchgeführt wird welche die nachfolgende Entfernung von unlöslichen* Material optimal macht, indem die Entfernung vor Asche maximal und der Verlust an potentiell wertvoller Kohleprodukten minimal wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

in

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kohleverflüssigung durch Hydrierung von Kohle in Gegenwart eines Kohleverflüssigungslösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung durch Kontrolle des Entaschungsindexes derart steuert.

daß ein Kohleverflüssigungsprodukt erhalten wird, das aus kohlenstoffhaltigem Material, gelöst in dem Kohleverflüssigungslösungsmittel, und unlöslichem Material, dispergiert in dem Kohleverfiüssigungslösungsmittel, besteht und einen Entaschungsindex von 10 bis 18 aufweist, wobei die folgende Formel gilt: