DD139722A1 - Verfahren zur gewinnung von fluessigen kraft-und brennstoffen aus kohle - Google Patents

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DD139722A1 DD20871978A DD20871978A DD139722A1 DD 139722 A1 DD139722 A1 DD 139722A1 DD 20871978 A DD20871978 A DD 20871978A DD 20871978 A DD20871978 A DD 20871978A DD 139722 A1 DD139722 A1 DD 139722A1
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Karl-Heinz Keim
Ewald Meisenburg
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Union Rheinische Braunkohlen
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle unter Einsatz der Hochdruckhydrierung der Kohle und der Gewinnung von niedriger siedenden

Description

-Ί-
208 719
Berlin,d.7.3-1979 WP C10G/208 719
Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft-und Brennstoffen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle unter Einsatz der Hochdruckhydrierung der Kohle und der Gewinnung von niedriger siedenden Kohlenwasserstoffgemischen aus den hochsiedenden Hydrierrückständen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Angesichts der zu erwartenden Verknappung von Erdöl, das bisher überwiegend als Basis für die Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen dient, sind in neuer Zeit verstärkt Bestrebungen im Gang, anstelle von Erdöl Kohle als Ausgangsstoff für die .Herstellung der genannten Produkte zu benutzen. Bekannt ist z.B. die Hydrierung von in einem schweren öl aufgeschlämmter Kohle nach dem Bergius-Verfahren, bei der unter hohem Druck Wasserstoff an die Kohlensubstanz angelagert und so flüssige Kohlenwasserstoffgemische gewonnen werden. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Umsetzung des durch Vergasung von Kohle gewonnenen Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases nach dem Pischer-Tropsch-Verfahren, wobei neben Kohlenwasserstoffgemischen im allgemeinen auch größere Mengen an sauerstoffhaltigen Verbindungen erhalten werden. Beide Verfahren sind wegen der zur Zeit herrschenden Marktsituation nicht rentabel durchführbar. Es wurden daher Überlegungen angestelltj wie die Wirtschaftlichkeit
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der Verfahren erhöht werden kann. So wurde in neuester Zeit vorgeschlagen, die Kohlehydrierung und die.Fischer-KPropsch-Synthese zu kombinierenβ Dabei soll Kohle bei erhöhtem Druck mit Wasserstoff umgesetzt werden. Die ölhaltigen Rückstände dieser Hydrierung sollen nach möglichst weitgehender Entfernung der ,Ölanteile in einer Vakuumdestillation einer Vergasung unter partieller Oxidation zur Gewinnung von Gas zugeführt werden, das teilweise auf Wasserstoff für' die Hydrierung s teilweise auf das für die Fiseher-Tropsch-Synthese.benötigte Synthesegas in üblicher Weise aufgearbeitet wird* Wenn mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Kraft- und Brennstoffen aus Kohle erhöht werden kann, so treten (jedoch erhebliche technische Probleme auf, die den Wert des Verfahrens wieder mindern. Diese liegen insbesondere in der destillativen Aufarbeitung der Rückstände aus der Kohlehydrierung sowie in der Umwandlung des Destillationsrückstandes in die gewünschten Gase*
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen, verbesserten und wirtschaftlichen Verfahrens für die,Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle,
Darlegung des Wesens der Erfindung .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Verfahrensbedingungen für die Aufarbeitung des asche-?· und ölhaltigen Rückstandes aus der Hydrierung aufzufinden·
Es'wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise die genannten Schwierigkeiten umgehen und das Verfahren noch wirtschaftlicher gestalten kann, wenn man das Verfahren zur Gewinnung von flüssigen .Kraft- und Brennstoffen aus Kohle durch Hydrie-
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rung von Kohle unter erhöhtem ^ruck, Aufarbeitung des Rückstandes aus der Hydrierung unter Einschaltung einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff unter Gewinnung von V/asserstoff und einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas und Gewinnung von Kohlenwasserstoffgemischen und sauerstoffhaltigen Verbindungen aus dem Synthesegas mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens derart durchführt, daß man den nach Abtrennung von gasförmigen und flüssigen Kohlen^- wasserstoffen verbleibenden asche- und.ölhaltigen Rückstand der Hydrierung bei Temperaturen von ca. 300 - 700 0C verschwelt, den dabei anfallenden Schwelrückstand in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck vergast, das so erhaltene Gasgemisch teilweise zu Wasserstoff, teilweise au einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas aufarbeitet, den Wasserstoff in die Hydrierung und das Synthesegas in das Fischer-Tropsch-Verfahren einsetzt und die in den Verfahrensstufen anfallenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoff e . in bekannter Weise zu Kraft- und Brennstoffen aufarbeitet.
In dem Verfahren können sowohl Braunkohle als auch Steinkohle eingesetzt werden. Die Hydrierung wird unter erhöhtem.Druck, z,B, bei 200 - 1000 bar, und erhöhter Temperatur, z.B. 300 600 0C, in an sich bekannter Weise, vorteilhaft in Gegenwart eines Katalysators, z.B. Eisenoxid, durchgeführt. Dabei wird das kohlenstoffhaltige Material nach entsprechender Vorbereitung durch Trocknen und Mahlen zweckmäßig in einem bei der Hydrierung erhaltenen schweren öl aufgeschlämmt und in dieser Form in die Hydrierreaktoren gebracht. Der weitgehend von flüssigen Kohlenwasserstoffen befreite asche- und ölhaltige
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Hydrierrückstand wird einer Schwelung zugeführt jUin.möglichst hohe ölanteile aus dem Hydrierrückstand zu gewinnen. Besonders geeignet ist hierfür z.B. eine Kurzzeit-Verschwelung mit umlaufendem Wärmeträger, die gegebenenfalls unter erhöhtem Druck betrieben wird. Dabei kann man gewünschtenfalls zusätzlich Kohle in die Verschwelung einsetzen. Der Schwelrückstand wird bei etwa 750 - 14-00 0C einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unterworfen, wobei z.B, die bekannten Druckvergasungsverfahren unter partieller Oxidation des Einsatzstoffes benutzt werden können. Je nach dem gewünschten Verhältnis von Wasserstoff zu Synthesegas wird das in der Vergasungsanlage erhaltene Gasgemisch aufgearbeitet, wobei in bekannter Weise z.B, eine Konvertierung, z.B. an einem Eisenoxid-Katalysator, von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid bei z.B. 400 - 550 0C sowie entsprechende Gaswäschen eingesetzt werden. Der so gewonnene Wasserstoff wird der Kohlehydrierung zugeführt, Aus dem Synthesegas werden nach entsprechender Einstellung des Verhältnisses von Kohlenmonoxid zu Wasserstoff in bekannter Weise mit Eilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens Kohlenwasserstoffe sowie sauerstoffhaltige Verbindungen synthetisiert. Dabei werden überwiegend flüssige Kohlenwasserstoffgemische des Benzin-Siedebereichs erhalten. Es gelingt so, den Anfall an den erwünschten Produkten gegenüber dem bekannten Verfahren erhöhen und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern«.
Selbstverständlich ist es möglich, aus Kohle durch eine übliche Vergasung und Gasaufarbeitung weitere Mengen an Wasserstoff oder Synthesegas zu gewinnen» Auch in diesem Pail wird man in Gegenwart von Sauerstoff, d.fcu mit partieller Oxidation des Kohlenstoffs zur Gewinnung von bei der Vergasung
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benötigter Wärme, arbeiten· Die Kohle kann gegebenenfalls gemeinsam mit dem Koks aus der Schwel-Anlage vergast werden. Die zur Vergasung vorgesehene Kohle kann auch zunächst in bekannter Weise bei Temperaturen von etwa 300 - 7000C geschwelt und der Schwelrückstand zur Vergasung gebracht werden. Es kann von Vorteil sein, die hochsiedenden Schwelteer-Anteile in die Hydrierung einzusetzen.
Die Aufarbeitung der gewonnenen gasförmigen und flüssigen Produkte, vom Metaiih bis zum schweren öl bzw. Teer, zu den gewünschten Erzeugnissen kann in üblicher Weise, wie.sie in der Raffinerie-Technik zur Verfügung steht, erfolgen.
Ausführun^sbeispiel
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung ist beispielhaft eine Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei zur Vereinfachung.auf die Wiedergabe von Uebeneinrichtungen verzichtet wurde.
In der Hydrieranlage I wird Braunkohle bei 350 bar und ca. 450 0C unter Anlagerung von Wasserstoff umgesetzt, Nach Abtrennung der gebildeten gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe wird der verbleibene asche- und ölhaltige Rückstand zusammen mit Kohle einer Schwel-Anlage II zugeführt, in der weitere gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe anfallen» Der Schv/elrückstand gelangt in die Vergasungsanlage III. Hier wird er unter Zusatz von Sauerstoff und von Wasserdampf als Vergasungsmittel bei ca. I300 - 1400 0C vergast. Das erhaltene Gasgemisch wird in der Gasaufarbeitung IV in üblicher Weise unter Einschaltung von Gaswäschen bzw.,
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soweit erf orderlich, j einer katalytischen Konvertierung von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid teilweise zu Wasserstoff, teilweise zu einem Gasgemisch aus zur Hauptsache Kohlenmonoxid und Wasserstoff verarbeitet. Dabei.anfallendes Kohlendioxid wird aus dem Verfahren.entfernt« Der Wasserstoff gelangt in die Hydrieranlage I» Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff wird in die Fischer-Tropsch-Synthese-Anlage V eingeführt, in der in bekannter Weise Kohlenwasserstoffe bzw. sauerstoffhaltige Verbindungen gewonnen werden. In der Schwel-Anlage II wird zusätzlich Kohle eingesetzt« Der in dieser erhaltene.hochsiedende Teer wird in die Hydrieranlage I eingeführt.

Claims (3)

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    Erfindungsanspruch ·
    iv Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Eohie durch Hydrierung von Kohle unter erhöhtem Druck, Auf-arbeitung des Rückstandes aus der Hydrierung unter Einschaltung einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff unter Gewinnung von Wasserstoff und einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas und Gewinnung von Kohlenwasserstoffgemischen und sauerstoffhaltigen Verbindungen aus dem Synthesegas mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens, gekennzeichnet dadurch, daß man den nach Abtrennung von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen verbleibenden asche- und ölhaltigen Rückstand der Hydrierung bei Temperaturen von ca. 300 700 0C verschwelt, die dabei anfallenden Schwelrückstände in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck vergast, das so erhaltene Gasgemisch teilweise zu Wasserstoff , teilweise zu einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Synthesegas aufarbeitet, den Wasserstoff in die Hydrierung und das Synthesegas in das Fischer-Tropsch-Verfahren einsetzt und die in den Verfahrensstufen anfallenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe in. bekannter Weise zu Kraft- und Brennstoffen aufarbeitet,
  2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man den bei den Schwelungen erhaltenen Teer ganz oder teilweise in die Hochdruckhydrierung einsetzt.
  3. 3» Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß man den.Rückstand der Hydrierung gemeinsam mit Kohle verschwelt.
    Hierzu \ Seite Zeichnung ..
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