DD150433A5

DD150433A5 - Verfahren zum filtrieren von fluessigem kohleschlamm

Info

Publication number: DD150433A5
Application number: DD80220914A
Authority: DD
Inventors: Norman L Carr; Edgar L Mcginnis
Original assignee: Gulf Research Development Co
Priority date: 1979-05-07
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1981-09-02
Also published as: ZA801837B; US4252648A; IL59636A0; ES8102829A1; JPS56500456A; PL121900B1; EP0019351A1; WO1980002385A1; PL224047A1; ES491176A0; CA1134307A; BR8008660A

Abstract

Die Filtrationsgeschwindigkeit eines fluessigen Kohleschlammes wird erhoeht, indem vor der Filtration ein Alkylmethakrylat zum Schlamm gegeben wird oder indem ein Anschwemmkuchen der Filterhilfe vor der Filtration mit einer Alkylmethakrylatkopolymeroelloesung gewaschen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf.ein Verfahren ζum Filtrieren eines flüssigen KohleSchlammes,

Charakteristik: der bekannten technischen Lösungen

3Ss wurden verschiedene Solvatationsverfahren zur Herstellung von sowohl flüssigen als auch festen, entmineralisierten_$ kohlenstoffhaltigen Brennstoffen aus Kohle entwickelte Eines dieser Verfahren ist als das lösungsmittelraffinierte Kohleverfahren (SEC) bekannt» Das SRC-Verfahren ist ein Solvatationsverfahren zur Herstellung aufgelöster, flüssiger und fester kohlenstoffhaltiger Brennstoffe aus Kohle, In diesem Verfahren wird zerkleinerte Kohkohle mit einem Lösungsmittel a ufge schlämmt, das eine Kreis la ufflüssigke it sfraktion enthält, die hydroaromatische Verbindungen enthält, und wird zusammen mit Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durch eine Vorwärmzone geleitet, um kohlenstoffhaltigen Brennstoff von den Kohlenmineralen zu lösen und um die Rückpolymerisat ion von gelösten Kohlenstoffen durch Wasserstoffübertragung von hydroaromatischen Lösungsverbindungen zum gelösten, kohlenstoffhaltigen Material zu verhindern» Der sich daraus ergebende Schlamm wird dann durch eine zweite, exothermische Auflösungszone geleitet j in der Hydrierungs- und Hydrokrackraaktionen stattfinden» Hydroaromatische Verbindungen werden in der Auflösungszone gebildet, und eine Fraktion, die diese Verbindungen enthält, wird aus dem Abflußschlamm der Auflösungszone für den Kreislauf wiedergewonnen. Der Eiickstand des Auflösungs— abflußschlamraes enthält Kohlemineralteilchen und ungelöste Kohle j die in normalerweise flüssiger und normalerweise'

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fester, gelöster Kohle schweben, d, h. gelöste Kohle, die bei Zimmertemperatur fest ist. Die schiebenden Teilchen sind sehr klein, einige haben Submicrongröße, wobei viele oder fast alle einen Durchmesser haben, der kleiner als 10 oder 20 Mikron ist. Auf Grund ihrer geringen Größe ist es sehr schwer, diese Teilchen.zu filtern oder anders von der gelösten Kohle zu entfernen.

Es wurde in den USA-Patenten 4 102 774 und 4 124 485 Aufbereitung des Abflußschlammes aus einem Kohleverflüssigungsverfahren, wie z» B, das SRC-Verfahren, mit einem Alkohol offenbart, um die schwebenden oder verteilten Pestkörper, die Minerale enthalten, zu agglomerieren oder anders zu beeinflussen, damit die Filtrationsgescfcnflindigkeit des Schlammes erhöht -wird,,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die FiIt rat ions geschwindigkeit beim Filtrieren von flüssigem Kohleschlamm zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es TBurde festgestellt, daß bestimmte Polymere, einschließlich Alkylmethakrylat oder Polyalkylmethakrylatkopolymere, vfie z, B. Äthylen-Propylenmethakrylatkopolymsr, Ithylen« vinylazetatkopolymer und Polyisobutylen, in der Lage sind, die Filtrationsgeschviindigkait von flüssigen Kohleschlämmen zu erhöhen. Das Alkylmethakrylatkopolymer ist typisch für die vorliegende Anmeldung, während Isobutylen bzw, Ithylenvinylazetatkopolymer typisch für die gleichzeitig eingereich-

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ten Anmeldungen ist· Diese polymeren Stoffe bewirken die Erhöhung der Filtrationsgeschvjindig-keit, wann sie direkt zum flüssigen Kohleschlamm hinzugegeben werden und darin, gleichmäßig in einer Konzentration verteilt werden, die die folgende Filtrationegeschraindigkeit erhöht«, Es ist vorteilhaft, das Polymer zuerst in einem.leichten Öl zu lösen, um seine Viskosität zu verringern. Des weiteren ^urde überraschenderweise festgestellt, daß diese Polymere genauso -wirksam oder sogar noch wirksamer sind, ^enn sie in einem Kohle- oder Petroleumöl verteilt oder gelöst werden, in dein sie löslich sind, um ihre Viskosität zu verringern, und sie werden vor der Filtration eines

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flüssigen KohleSchlammes durch eine Änschwemmfilterkuchenhilfe geleitet* Das Erreichen einer Verbesserung in der Filtrationsgeschwindigkeit mittels Anschwemmbehandlung ist besonders bemerkenswert, weil wir- festgestellt haben, daß das Polymer nicht irreversibel auf der Filterhilfe als ein Ergebnis der Vorbehandlung adsorbiert wird. Der Vorteil der Erfindung kann mit einer im wesentlichen vollständigen Rückgewinnung des Polymers oder einer Rückgewinnung des größten Teils oder mindestens 70, 80 oder 90 Gew.-% erzielt werden. Der ökonomische Vorteil des Polymers überwiegt nur im Fall der Anschwemmbehandlungsart dieser Erfindung, weil die Zugabe des Polymers in den KohleschlamtK selbst zu einem Verlust des Polymers im flüssigen Kohlefilt rat führt. Das wird Jedoch sogar dem Verlust des Polymers durch Adhäsion vorgezogen, wo es nicht einmal einen Beitrag zum Verbrennungswärmewert des Kohlefilters leisten könnte.

Die Tatsache,- daß diese Polymere eine wesentliche Verbesserung der Filtrationsgeschwindigkeit nur durch ihren Einsatz bewirken, ura einen Filteranschwemmkuchen zu waschen, ohne daß eine beträchtliche Polymermenge auf dem Filterkuchen bleibt, zeigt an, daß diese Polymere die Oberfläche der Teilchen des Anschwemmaterials mehr physikalisch als chemisch beeinflussen. Obwohl das Polymer selbst relativ viskos ist, wird es in einem leichten öl gelöst, damit eine gießbare Lösung bereitgestellt wird, die in der Lage ist, über die festen Teilchen der Filterhilfe zu fließen. Das Öl, das in der Filterhilfe bleibt, löst sich dann während der Filtration in der Kohleflüssigkeit. Zwischen der Polymerwäsche und der Filtrationsstufe ist keine Abbindzeit erforderlich, ©s ist aber nicht nachteilig, wenn Zeit dazwischen vergeht· Die Polymerwäsche hat keine sichtbare

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Wirkung auf den Anschwemmkuchen und beeinflußt wahrscheinlich während öer nachfolgenden Filtration die Grenzfläche zwischen den abgelagerten Kohlefestkörpern und den Teilchen der Filterhilfe. Es kann vorkommen, daß die Polymervorbehandlung die Adhäsion zwischen den Kohlefestkörpern und den Anschwemmfestkörpern verhindert oder reduziert. Solch eine Wirkung unterscheidet sich sehr von der offensichtlichen Agglomerationsfunktion der Schvvebefestkörper der in den obengenannten Patenten verwendeten Alkohole. Weil die Wirkung offensichtlich mehr physikalischer als chemischer Natur ist, kann jeder feste, handelsübliche Filterhilfsstoff bei der Anwendung dieser Erfindung verwendet werden. Beispiele für typische Filterhilfsmaterialsi schließen Diatomeenerde, Zellulose, Asbest und Schlackenwolle ein. Wir haben des weiteren festgestellt, daß eine synergistische Wirkung auf die Filtrationsgeschwindigkeit erreicht wird, indem mit dem Polymer dieser Erfindung ein Alkohol der obengenannten USA-Patente 4.102.774 und 4.124.485 verwendet wird, die hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Damit die synergistische Wirkung erzielt wird, kann das Polymer zusammen mit dem Alkohol oder einem Polymer direkt in den flüssigen Kohleschlamm gegeben werden, oder es kann ein Polymer in O'llösung verwendet werden, um den Anschvvemmkuchen zu waschen, so daß nur der Alkohol direkt zum flüssigen Kohleschlamm hinzugegeben wird. Die Entdeckung der synergistischen Wirkung weist sehr darauf hin, daß das Polymer und der Alkohol ungleiche Funktionen im Filtrationssystem haben.

Das Polymer dieser Erfindung kann zum flüssigen Kohleschlamm in jeder beliebigen Menge gegeben werden, vorausgesetzt, sie bewirkt eine Verbesserung der Filtrationsgeschwindigkeit des Schlammes. Im allgemeinen liegt die

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wirksame Polymermenge im flüssigen Kohleschlamm zwischen 0,01 oder 2 Gew.-%· Genauer gesagt, beträgt die Menge zwischen 0,1 oder 0,25 und 1 oder 1,5 Gew.-%. Das Polymer dieser Erfindung oder eine üllösung desselben kann zu einem flüssigen Kohleschlamm hinzugegeben werden, selbst wenn eine Öllösung des Polymers ebenso zum Waschen eines Anschvveramkuchens der Filterhilfe verwendet wird. Das Polymer kann direkt zum flüssigen Kohleschlaram hinzugegeben werden oder als eine Lösung in Kohle, die im wesentlichen keine Festkörper hat, oder in Petroleumöl gegeben werden. Wenn das Polymer verwendet wird, um den Filterkuchen vorzubehandeln, muß seine Viskosität verringert warden und wird deshalb in Lösung mit einem Kohlenwasserstofföl durch den Anschwemmkuchen geleitet. Polytnerlösungen in einem Kohle- oder Petroleumkohlenwasserstofföl enthalten im allgemeinen etwa 0,1 und 7 Gew.~% des Polymers und spezieller zwischen etwa 0,5 und 2,5 Gew.-% des Polymers. Primärer, sekundärer oder tertiärer aliphatischer Alkohol, der 2 bis 10 Kohlenstoffatome hat, kann verwendet werden, damit die obenerwähnte synergistische Wirkung erzielt wird. Obwohl längere aliphatische Ketten v/irksam sein können, sind sie teuerer und erhöhen unnötigerweise die Betriebskosten. Zu den besonders wirksamen Alkoholen gehören Isopropyl und normales, sekundäres und tertiäres Butanol. Es können ein oder mehrere Alkohole verwendet werden. Der Alkohol kann in der Kohleflüssigkeit in einer Menge zwischen 0,05 und 15 Gew.-% vorhanden sein. Die Alkoholkonzentration liegt zwischen 0,1 und 15 Gew.-%, oder es sind zwischen 0,5 oder 1,0 und 6 Gew.-% wirksam. Der verwendete Alkohol erfüllt keine signifikante Wasserstoffdonor- oder Kohlesolvatationsfunktion. Während zum Beispiel Butanol für Filtrationszwecke bevorzugt als Alkohol eingesetzt wird, ist

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es kein wirksamer Alkohol für Kohlesolvatationszwecke. Im vorliegenden Verfahren wird der Alkohol nach Beendigung der Kohlelösungsstufe, d_e h., nachdem mindestens etwa 85 oder 90 Gew,~5o der Kohle gelöst wurden, zum Kohleverflüssigungsverfahren hinzugegeben. Die Zugabe von Alkohol zum Verfahren ist vor Abschluß der Kohlelösungs- und Hydrierungsstufe nicht erforderlich«, Des weiteren bewirkt der Alkohol in diesem Verfahren keine signifikante Erhöhung im Wasserstoff-Kohlenstoffverhältnis„der Kühlflüssigkeit«, Im vorliegenden Verfahren wird dadurch weder der größte Teil des Alkohols verbraucht noch kommt es zu einer signifikanten Umwandlung in ein anderes Material, wie zum Beispiel ein Keton durch Wasserstoffübertragung. Damit verhindert wird, daß der Alkohol als ein Wasserstoffdonor wirkt, enthält die flüssige Kohle, zu der der Alkohol hinzugegeben wird, eine signifikante Menge der vorher hinzugegebenen verschiedenen Wasserstoffdonorstoffe, wie zum Beispiel mindestens 2, 3 oder 5 Gew.-% der hydroaromatisehen Stoffe, wie Tetralin und homologe Verbindungen davon. Der hydroaromatische Stoff konserviert den Alkohol, so daß der größte Teil davon ohne Hydrobehandlung in den Kreislauf zurückgeführt werden kann. Da der Alkohol speziell den Zweck hat, die Festkörper zu entfernen, ist es nicht erforderlich, vorher die Festkörper aus der Kohle zu entfernen, und der Alkohol kann zu einem flüssigen Kchleschlamm hinzugegeben werden* der im allgemeinen wenigstens 3 oder 4 Gevv.-/o der Minorale enthält. Der Alkohol erfordert keine Base zur Erfüllung seiner Funktion, die seine Wirkung bei der Erfüllung einer Wasserstoffdonorfunktion erhöhen würde« Der Alkohol wirkt in der vorliegenden Erfindung auch in der Flüssigkeitsphase und kann deshalb auch für die Trennung von Festkörpern und Flüssigkeiten bei einer

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Temperatur verwendet werden, die unter seiner kritischen Temperatur liegt.

Die Temperatur der Kohleflüssigkeit sollte vor der Alkoholzugabe erhöht sein, sie sollte im allgemeinen zwischen etwa 100 und 700 ⁰F {38 und 371 ⁰C) liegen, vorzugsweise zwischen etwa 150 und 6OO ⁰F (65 und 316 °C) und im günstigsten Fall zwischen etwa 400 und 500 ⁰F (204 und 288 ⁰C). Nach dem Zusatz des Alkohols und vor der Entfernung der Festkörper kann die Kohlelösung bei der Mischungstemperatur im allgemeinen 30 Sekunden bis 3 Stunden, vorzugsweise 1 Minute bis 1 Stunde oder 2 bzw. 5 Minuten bis 30 Minuten stehen gelassen werden. Ein zusätzlicher nützlicher Effekt kann erzielt werden, wenn der Alkohol mit einem leichten Öl gemischt zugegeben wird. Das leichte Öl kann eine leichte, flüssige Kohlefraktion sein, die im wesentlichen keine Festkörper enthält, von der die Festkörper durch Filtrieren oder andere Möglichkeiten entfernt wurden, wie zum Beispiel eine Verarbeitungsleichtölfraktion, deren Siedebereich die Siedetemperatur des Alkohols einschließt. Die Mischung kann als eine Einzelfraktion aus dem Verfahren wiedergewonnen werden, oder das leichte öl und der Alkohol können getrennt aus dem Verfahren entfernt werden und dann in jedem beliebigen Verhältnis gemischt werden. Eine Alkohol-Öl-Mischung wirkt nützlicher auf die Filtration von Festkörpern aus einer Kohleflüssigkeit als ein Alkohol selbst. Während sich

der mit dem Zusatz des Alkohols verbundene Nutzen mit dem ί

8 Ansteigen der zugegebenen Alkoholmenge über einen kritischen §

Wert verringert, können größere Alkoholraengen nützlich ein- · §

gesetzt werden, indem eine Mischung aus Alkohol und leichtem |

öl verwendet wird. Da der Alkohol dem Kreislauf wieder zu- f

gesetzt wird, ergeben sich sehr niedrige, zusätzliche mit |

dem Einsatz einer größeren Alkoholmenge verbundene Betriebs- %

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kosten. Das in Kohleflüssigkeiten vorkommende Phenol hat eine nachteilige Wirkung auf die Trennung der Festkörper, die offensichtlich als ein Dispersionsmedium wirkt. Die Leichtölfraktion sollte unter dem Siedepunkt von Phenol, der 358 ⁰F (181 ⁰C) beträgt, liegen, damit der Phenolkreislauf verhindert wird. Es kann zum Beispiel eine Kohleflüssigkeitsfraktion verwendet werden, deren Siedepunkt nicht höher als etwa 355 ⁰F (169 ⁰C) liegt. Der Siedebereich der Kohleflüssigkeitsfraktion braucht sich nicht mit dem Siedebereich des Kreislaufverfahrenlösungsmittels zu überschneiden« Diese obere Temperaturbegrenzung gilt nicht, wenn das leichte öl keine Kohleflüssigkeit ist und deshalb keine Phenole enthält. Wenn zum Beispiel das leichte öl eine Erdölfraktion ist, kann ein leichtes, mittleres oder schweres Naphtha eingesetzt werden, dessen Siedepunkt nicht höher als 500 ⁰F (260 ⁰C) liegt. Die in der leichten ölfraktion vorkommende Alkoholmenge kann im allgemeinen zwischen 1 und 75 Gew.~% oder vorzugsweise zwischen etwa 10 und 25 Gqvj.-% liegen. Die Mischung aus Leichtöl und Alkohol, die keine Festkörper enthält und die zu der Kohleflüssigkeit mit Festkörpern gegeben wurde, kann im allgemeinen zwischen 1 und etwa 50 Gew.-% liegen, vorzugsweise zwischen etwa 1 und 15 Gew.~% und im günstigsten Fall zwischen etwa 2 und 5 Gew.~%. In einem Verfahren kann Alkohol zu einem heißen, ungefilterten, gelösten Kohleschlamm gegeben werden, die Mischung wird gerührt und kann ablagern. Sie wird dann durch einen Filter geleitet, der eine Diatomeenerdanschwemmschicht hat, die vorher mit einer Polymerlösung in leichtem öl gewaschen wurde» Das Filtrat, das Alkohol enthält und im wesentlichen kein Polymer besitzt, wird dann fraktioniert, um.eine niedrigsiedende Fraktion zu gewinnen, die mindestens einen Alkoholanteil besitzt. Diese Fraktion

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wird dann in den Kreislauf zurückgeführt und mit Filteraufgabegut zusammen mit jedem Zusatzalkohol, der erforderlich sein kann, vermischt. Diese Arbeitsweise bewirkt die synergistische Wirkung des Polymers und Alkohols auf die Filtrationsgeschwindigkeit, wobei ein maximal ökonomischer Polymer- und Alkoholverbrauch ermöglicht wird. Bei der Durchführung der Filtrationstests zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung wurden die erhaltenen Daten nach dem folgenden bekannten mathematischen Filtrationsmodell interpretiert:

(T/W) = kW + C,

wobei gilt:

T = Filtrationszeit, Minuten W= Gewicht des in der Zeit T angesammelten FiItrats, Gramm

k = Filterkuchenwiderstandsparameter, Minuten/

Gramm

C = Anschwemmwiderstandsparameter, Minuten/ Gramm

und (T/W) = (Geschwindigkeit)'¹ .

In den unten dargestellten Filtrationstests wird die gewonnene FiItratmenge W automatisch als eine Funktion der Zeit T registriert. W und T stellen die grundlegenden Kenngrößen dar, die in den Tests erhalten wurden. Die folgenden Variablen wurden auf gewünschten Niveaus, wo es erforderlich ist, Vergleichsmessungen zu erhalten, konstant gehalten: Temperatur, Druckabfall durch den Filter hindurch* Anschwemmart und Anwendungsverfahren, Anschwemmdicke und

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der Querschnitt des Filters. Die erhaltenen Kenngrößen W als Funktion von T wurden nach dem oben gezeigten mathematischen Modell - wie in den Abbildungen 1 und 2 gezeigt wird - beeinflußt. Abbildung 1 und Abbildung 2 bestehen jeweils aus vier Kurven, wobei jede Kurve eine getrennte Reihe von Filtrationsversuchen darstellt. Die senkrechte Achse jeder Abbildung zeigt den Wert für T/W, der der Kehrwert der Filtrationsgeschwindigkeit ist. k ist der Anstieg jeder Kurve und C der Absch.nitt jeder Kurve mit der vertikalen Achse.

Bei der Analyse jeder Kurve ist der Parameter C in erster Linie eine Kenngröße der Anschwemmschicht, weil sie der reziproke Wert der Filtergeschwindigkeit zu Beginn des Versuches ist, bevor ifgendeine signifikante Filterkuchenmenge auf der oberen Schicht der Anschwemmung abgelagert wird. Andererseits ist der Anstieg k ein Parameter des Filterkuchens, der während der Filtration auf der Anschwemmschicht abgelagert wurde und ist deshalb kennzeichnend für die Filtration selbst ohne die Anschwemmung. Ein relativ geringer Anstieg (niedriger k-Wert) stellt einen günstigen, geringen Kuchenwiderstand zur Filtration dar. Anders ausgedrückt, stellt jede k-Verringerung eine Erhöhung der vorherrschenden Filtrationsgeschwindigkeit dar. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen, daß die Linien, die den Basente*st und den Versuch veranschaulichen, in dem nur mit Anschweminbehandlung gearbeitet wird, den größten Anstieg (größter k-Wert) haben, während die Linien, die Versuche veranschaulichen, in denen ein Alkoholzusatz verwendet wird, den kleinsten Anstieg (niedrigster k-Wert) haben. Anders betrachtet, zeigt ein geringer Kurvenanstieg, daß sich die Filtergeschwindigkeit während des Versuches nicht wesentlich verringert hat, obwohl jede Kurve am Ende

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des Versuches eine niedrigere Filtrationsgeschwindigkeit (d_# h. höhere (Geschwindigkeit) ) anzeigt als am Beginn des Versuches. Abbildungen 1 und 2 zeigen, daß der verringerte Anschwemmwiderstandsparameter C bei den Versuchen, wo nur mit Polymerbehandlung gearbeitet wurde, eine größere Filtratmenge nach einer Minute im Vergleich zum entsprechenden Basenversuch zur Folge hatte, obwohl die Linien, die die Versuche veranschaulichen, die nur mit der Anschwemmbehandlung arbeiten, etwa den gleichen Anstieg haben wie die Linien, die den entsprechenden Basenversuch veranschaulicht. Es ist deshalb augenscheinlich, daß der durch die Anschwemmbehandlung und ebenso durch den Alkoholzusatz ausgelöste synergistische Effekt auf die differenzierten, verbundenen Wirkungen der Verringerung des Filterkuchenwiderstandsparameters k und ebenso des Anschwemmwider-Standsparameters C zurückzuführen ist.

Es ist bemerkenswert, daß jeder Filterversuch ohne Lösungsmittelwäsche des Filterkuchens durchgeführt wurde. Da eine Lösungsmittelwäsche den Zweck verfolgt, die Art des Filterkuchens zu ändern, würde sie auch den k-VVert verändern. Viele Industriefilter sind kontinuierliche Drehfilter, in denen sich Filtrationszyklen, die nicht langer als eine Minute dauern, fortlaufend mit Waschzyklen abwechseln, in denen ein WaschlÖsungstnittel durch den Filterkuchen gesprüht wird, um die absorbierte Kohleflüssigkeit abzuspülen. Folglich stellen alle tabellarisierten Filtergeschwindigkeiten der Versuche, die in den folgenden Beispielen dargestellt werden, den Filtervorgang während der ersten Minute der Filtration dar, wenn es nicht anders angegeben wird.

Bei der Durchführung der Filtrationsversuche der folgenden Beispiele wurde ein im Filterelement angebrachter 90-Maschen-

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filter bis zu einer Tiefe von 1,27 cm (0,5 inch) mit Diatonneenerde angeschwemmt. Das Filterelement hatte eine Größe von 1,9 cm Innendurchmesser mal 3,5 cm Höhe und eine

2 Oberfläche von 2,84 cm . Der Filter w.urde mit einem stabilen Gitter gestützt, um Verformung zu verhindern. Es wurde angeschwemmt, indem eine 5 Gew.-%-Aufschwämmung des Anschvvemmaterials in leichtem IVeichmacheröl auf den Filter

gepreßt wurde, wobei ein Stickstoffdruck von 40 psi

2 (2,8 kg/cm ) zur Anwendung kam. Der Anschwemmvorgang lief bei einer Temperatur ab, die der des folgenden Filtervorganges glich. Die sich ergebende poröse Anschwemmaterialsschicht hatte ein Gewicht von etwa 1,2 Gramm. Nachdem sich das Anschwemmaterial abgelagert hatte, wurde Stickstoff bei einem Druck von etwa 5 psi (0,35 kg/cm ) etwa 1 bis 2 Sekunden durch den Filter geblasen, um Leichtölspuren zu entfernen. Das Leichtöl floß zu einem auf einer automatischen Waage angebrachten Behälter. Das Leichtöl wurde gewogen, um die Ablagerung der erforderlichen Menge von Anschwemmaterial zu gewährleisten. Nach diesem Arbeitsgang Wurde das Leichtöl entfernt. Die Waage wurde mit einem Aufzeichnungsgerät verbunden, das später verwendet wird, um eine ununterbrochene (in ^-Sekundenabständen) gedruckte Aufzeichnung des angesammelten FiItrats als eine Funktion aer Zeit zur Verfugung zu stellen.

Eins 750-g-Probe ungefiltertes öl (UFO) ohne irgendeinen Zusatz wurde dann einem separaten Autoklavgefäß zugeführt, das die Funktion eines Vorratsbehälters hat. Das öl UFO wurde bei einer Temperatur von 100 bis 130 ⁰F (38 bis 54 ⁰C) aufbewahrt und fortlaufend gerührt. Das Rühren erfolgte unter Verwendung von zwei 5-cm-Turbinen. Die Wellendrehzahl betrug 2 000 U/min. Durch das Anwenden eines ausgewählten Stick-

p stoffdrucks von 40 bis 80 psi (2,8 bis 5,6 kg/cm ) auf den

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Autoklaven setzte die Filtration, ein. Das vom Autoklaven fließende UFO gelangte durch eine Vorwärmspule, deren Verweilzeit durch die Bedienung von Ventilen gesteuert wurde und die mit Eingangs- und Ausgangsthermoelementen versehen war, so daß das den Filter erreichende UFO-Öl bei einer gleichbleibenden Temperatur gehalten wurde. Das den Vorwärmer verlassende UFO wurde dem Filter zugeführt, wo ein fester Kuchen gebildet und ein Filtrat erhalten wurde, Das Filterelement und der Filtererhitzer waren ebenfalls mit Thermoelementen versehen. Wie oben angegeben wurde, wurde das Filtrat auf einer Waage wiedergewonnen, und sein Gewicht wurde automatisch alle 5 Sekunden aufgezeichnet. Das Filtrat wurde in einem sauberen Behälter angesammelt. Vergleichsversuche zur Bestimmung der Wirkung von Zusätzen wurden durchgeführt, wobei die gleiche UFO-Zufuhrserie verwendet wurde, für die Filtrationsdaten gesammelt wurden.

Zuerst wurden die Systemrohrleitung und der Filter mit Stick-

2 stoff bei einem Druck von etwa 100 psi (7 kg/cm ) vom UFO gesäubert. Die additive Substanz wurde in den Autoklavbehälter, der UFO enthält, gepumpt. Ein separates Filterelement wurde angebracht und genauso angeschwemmt, wie oben beschrieben wurde, die Versuche mit einem Zusatz irn UFO Wurden genauso durchgeführt wie die UFO-Versuche ohne Zusatz. Nach jeder Filtration wnrde der Rückstand auf dem Anschwemmmaterial in dem Filter mit Stickstoff gereinigt und mit einer geeigneten Flüssigkeit gewaschen, um das UFO und die additive Zusammensetzung zu eliminieren. Es folgt eine Analyse eines typischen ungefilterten, flüssigen SRC-Kohleschlammes, der in den Versuchen verwendet wurde. Obwohl das Leichtöl im Verfahren mit stufenweiser Druckabsenkung vom flüssigen Kohleschlamm getrennt wurde und für die Herstellung von Polymer- und Alkoholmischungen, wenn

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erforderlich, verfügbar wäre, k.am es beim zugeführten Filteröl nicht zur Beseitigung von irgendeinem seiner Festkörperinhalte vor der Filtration.

Dichte bei 60 ⁰F (15,6 ⁰C); 1,15

Kinematische Viskosität bei 210 ⁰F (98,9 ⁰C); 24,1 Zentistokes

Dichte bei 60 ⁰F (15,6 ⁰C); 1,092

Asche, 4,49 Gew.-%

Unlösliches Pyridin, 6,34 Gew.-%

Destillation, ASTM D1160

% Temp. ⁰F (⁰C) bei 1 Atm.

5 518 (270)

10 545 (285)

20 566 (297)

. 30 602 (317)

40 645 (341)

50 695 (368)

60 768 (409)

70 909 (487)

71 Alle destillierbaren

Stoffe werden bei 925 ⁰F (496 ⁰C) aufbereitet.

Fpr die im folgenden dargestellten Versuche, bei denen ein Leichtöl zur Herstellung einer Mischung aus einem Alkohol oder Polymer verwendet wird, gelten die folgenden typischen Spezifikationen:

Dichte bei 60 ⁰F (15,6 ⁰C); 0,830 Dichte bei 60 ⁰F (15,6 ⁰C); 0,829 Kinematische Viskosität bei 100 ⁰F (37,8 ⁰C);

0,861

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Zentistokes

Destillation, ASTM D-86 bei 763 mm Hg

% Temperatur ⁰F (⁰C)

5 162 (72)

95 442 (228)

EP 492 (256)

BEISPIEL 1

Die Versuche wurden zur Veranschaulichung der Wirkung auf die Filtrationsgeschwindigkeit durchgeführt, die erzielt wurde, indem bestimmte Polymere zu einem flüssigen Kohleschlamm gegeben wurden und dann der Schlamm bei einer Temperatur von 127 ⁰C mit einem Druckabfall von 5,6 kg/cm in einem Filter gefiltert wurde; der Filter besitzt einen Anschwemmkuchen von der Diatomeenerdefilterhilfe, ähnlich dem Filter im obenbeschriebenen Versuchssystem. Zu den untersuchten Polymeren gehörten Äthylen-propylenmethakrylatkopclymer, Äthylenvinylazetatkopolymer und ein Polyisobutylen mit niedriger Viskosität und ein Polyisobutylen mit hoher Viskosität. Dedes untersuchte Polymer wurde in einem Leichtöl gelöst, um eine Leichtöllösung herzustellen, die mit dem flüssigen Kohleschlamm mischbar war und im flüssigen Kohleschlamm gleichmäßig verteilt wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in Tabelle 1 dargestellt:

	die FiIt ² PPM	- Λ6 ~	Kohleschlamm C (min/g)	30.5.1980
	0	TABELLE 1	.23	57 236/11
	2,400	ration von ^k 2 (min/g )	.16 ·
'Wirkung von Polymerzusätzen auf Schlammzusatz und Konzentration	10,000	.0271	.08	Geschwindigk« (g/min)
Ausgangsversuch (ohne Polymere)	2,500 10,000	.232	.10 .13	3,2
ÄthylenpTopylenmethakrylatkopo- lymer	2,500 10,000	.139	.12 .23	3,8
Äthylenpropylenmethakrylatkopo- lymer	2,500 10,000	.0220 .0142	.26 »12	6,2
Athylenvinylazetatkopolymer Athylenvinylazetatkopolymer		.0155 .0172	4,8 5,0
Polyisobutylen-, Polyisobutylen	.0203 .0181	5,8 3,5
Polyisobutylen^ Polyisobutylen		3,1 5,4

(1) Für die erste Filtrationsminute

(2) Der Ausgangsversuch wurde unter Verwendung von flüssigem Kohleschlamm durchgeführt, der 5 % Leichtöl enthält. Oedes Polymer wurde als eine Lösung in der gleichen Leichtölmenge zugesetzt.

(3( Viskosität von 2474 Zentistokes bei 100 °C. Viskosität von 680 Zentistokes bei 100 C.

OOÜQi Ά ^Λί 30.5.1980

2 I O^ 1 4 . » - 57 236/11

Oeder der in den Versuchen der Tabelle 1 veranschaulichte Polymerzusatz bewirkte eine Verbesserung in der Filtrationsgeschvvindigkeit der Kohleflüssigkeit verglichen mit dem Ausgangsversuch. Bei dem Äthylenpropylenmethakrylatkopolymer, dem Äthylenvinylazetatkopolymer und Polyisobutylen mit einer Viskosität von 680 Zentistokes bei 100 ⁰C verbesserte sich die Filtrationsgeschwindigkeit durch eine Erhöhung der vorhandenen Polyfasrmenge. Bei Isobutylen mit einer Viskosität von 2474 Zentistokes bei 100 C verursachte jedoch die geringere Polymermenge die größere Verbesserung der Filtra~ tionsgescluvindigkeit. Auf der Grundlage dieser Angaben hat ein bevorzugtes Isobutylenpolymer eine relative Molekülmasse, so daß das Polymer bei 210 ⁰F (99 ⁰C) eine Viskosität zwischen etwa 604 und 690 Zentistokes aufweist.

BEISPIEL 2

Die Versuche wurden durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Polymere, die die Filtrationsgeschwindigkeit verbesserten, entweder durch den während der Filtration eines polymer-, freien, flüssigen Kohleschlammes abgelagerten Filterkuchen zurückgehalten wurde oder durch einen Anschwemmkuchen von handelsüblichen Diatomeenerdeanschweramaterial, wenn mit festkörperfreier Polymerleichtöllösung aufgeschwämmt wird, bevor es zu irgendeiner Berührung eines flüssigen Kohleschlammes damit kommt. In diesen Versuchen wurde eine Einzelprobe, die ein in einem Leichtöl gelöstes Polymer enthält, durch einen polysnerfreien Kohlemineralienkuchen und auch durch einen polymerfreien Diatomeenerdekuchen geleitet. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in Tabelle 2 gezeigt:

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TABELLE 2

Polyme rkonzent rat

t öl, Gew.-%

Beginn Nach Berührung Nach Berührung mit Kuchen aus mit Anschwemm-Kohlemineralien kuchen

Polyisobutylen im Leichtöl

0,70

Äthylenpropylenmethakrylatkopolymer im Leichtöl0,70

0,70 0,68

0,64

0,70

Tabelle 2 zeigt, daß innerhalb erwarteter Versuchsfehlergrenzen keine signifikante Menge Polyisobutylen oder Athylenpropylenmethakrylatkopolymer durch einen polymerfreien Kohleraineralienfilterkuchen oder einen polymerfreien Diatomeenerdeanschwemmkuchen zurückgehalten wurde, wenn sie mit einer O'llösung des Polymers angeschwemmt werden. Deshalb wird der in Beispiel 3, unten, gezeigte Vorteil erreicht, indem ein Diatomeenerdefilteranschwemmkuchen mit einer Polymerlösung gewaschen wird, indem der Kuchen mit Polymer angefeuchtet wird, ohne daß ein signifikanter Polymerrückstand auf dem Kuchen bleibt. Solches Anfeuchten erzeugt offensichtlich eine Wirkung auf die Grenzfläche zwischen den Anschwemmfestkörpern und den Kohlefestkörpern, wenn diese beiden Stoffe während der folgenden Filtrationsstufe miteinander in Berührung geraten. Eine Theorie besteht darin, daß die Polymervorbehandlung der Anschwemmung verhindert, daß die Kohlefestkörper an den Anschwemmkörpern haften_e Solch eine Wirkung steht deutlich im Widerspruch zur Teilchenagglomeration, die der wahrscheinliche Mechanismus ist, wenn ein Zusatz - wie zum Beispiel Alkohol - die FiItrationsgeschv/indigkeii verbessert.

^O 30.5.1980

- ±a ~ 57 236/11

Die Versuche der Tabelle 2 zeigen, daß der Vorteil der Erfindung durch eine im wesentlichen vollständige Polymeraufbereitung erzielt werden kann. Dieser Vorteil überwiegt nur, im Fall der Anschwemmethode dieser Erfindung, weil der Zusatz von Polymer zum Kohleschlamm einen Polymerverlust in dem flüssigen Kohlefiltrat zur Folge hat.

BEISPIEL 3 .

Die Versuche wurden durchgeführt, um die Wirkung auf die Filtrationsgeschvvindigkeit zu veranschaulichen, die durch das Waschen eines Diatomeenerdefilterhilfeanschwemmkuchens mit einer Leichtöllösung aus Äthylenvinylazetat oder einer Leichtöllösung aus Polyisobutylen erzielt wurde. Die Viskosität des verwendeten Polyisobutylene lag niedriger als die des Polyisobutylene, das in den Versuchen der Tabelle eingesetzt wurde. Die Filtrationsversuche, bei denen eine Leichtöllösung aus Äthylenvinylazetatkopolymer verwendet wurde, wurden bei einer Temperatur von 232 C mit einem Filterdruckabfall von 5,6 kg/cm durchgeführt. Die Filtrationsversuche, bei denen eine Leichtöllösung aus Polyisobutylen mit niedriger Viskosität eingesetzt wurde, wurden

bei einer Temperatur von 188 ⁰C mit einem Druckabfall von

5,6 kg/cm durchgeführt. Das Anschwemmaterial in dem Grundversuch oder nach dem Anschwemmen mit 25 g der angegebenen Polymerleichtöllcsung wurden dann für die Filtration eines flüssigen Kohleschlammes verwendet. In einigen Versuchen enthielt der flüssige Kohleschlamm keinen Zusatz, und in anderen Versuchen enthielt er einen Zusatz mit einer Mischung aus Isopropanol in Leichtöl in der angegebenen Menge auf der Basis von flüssigem Kohleschlamm. Das bei der Herstellung äer Isopropanolmischung verwendete Leichtöl war ein Petrole-

30.5.1980 57 236/11

umleichtöl. Das,,bei der Herstellung der Polymerlösungen eingesetzte Leichtöl war entwede'r ein Petroleumleichtöl oder eine leichte Kohleflüssigkeitsfroktion. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in Tabelle 3 gezeigt:

-JA -TABELLE 3

Wirkung der Polymeranschwemmbehandlung auf die Filtrationsgeschwindigkeit

30.5.1980 57 236/11

Flüssiger Kohleschlamm und Zusatz, wenn vorhanden

Anschwemmkuchenwäsche

k(min/g ) C(min/g) Filtrations- Verbesserung

geschwindig- gegenüber dem

keit nach der Ausgangsversuch, 1. Minute /6

Nur flüssiger Kohleschlamm

nur flüssiger Kohleschlamm

flüssiger Kohleschlamm mit 5 % Leichtöl und 2 % Isopropanol

nur flüssiger Kohleschlamm

flüssiger Kohleschlamm mifc 5 % Leichtöl und 2 % Isopropanol . «

flüssiger Kohleschlamm mit 5 % Leichtöl und 2 % Isopropanol

keine	.0247	.42	2,1
2 % Äthylenvinyl- azetatkopolymer in leichtem Kohleöl	.0293	»08	4,6
2 % Äthylvinyl- azetatkopolymer in leichtem Kohleöl	.0162	.05	7,5
keine	.0558	.30	2,2
7 % Polyisobutylen mit niedriger Visko sität in Leichtöl	.0438	.05	4,3
keine	.0359	.23	3,0
7 % Polyisobutylen mit niedriger Visko sität in Leichtöl	.0252	.05	6,3 .V

119

257

95

186

1 A 15 30.5.1980

- S3. - 57 236/11

Ein Vergleich der Angaben aus Tabelle 3 mit den Angaben aus Tabelle 1 zeigt, daß die durch das Polymeranschwemmwaschverfahren erzielte Verbesserung in der Filtrationsgeschwindigkeit sogar noch größer ist als die durch den Polymerzusatz zum Kohleschlamm erzielte Verbesserung in der Filtrationsgeschwindigkeit.

Das ist besonders bemerkenswert, weil das Anschwemmverfahren, das oben erläutert wurde, die Rückgewinnung des gesamten oder im wesentlichen ganzen Polymers, das für die Vorbehandlung verwendet wurde, ermöglichte, während das dem Kohleschlamm zugesetzte Polymer nicht zurückgewinnbar ist, aber schließlich als Brennstoff zusammen mit der Kohleflüssigkeit verbraucht wird.

Die Angaben der Tabelle 3 zeigen, daß die Anschwemmvorwäsche mit einer Leichtölpolyisobutylenlösung die Filtrationsgeschwindigkeit um 95 % erhöhte. Die Angaben der Tabelle 3 zeigen außerdem, daß ohne die Anschwemravorwäsche mit einem Polymer oder ohne Zusatz von Polymer zum flüssigen Kohleschlamm der Zusatz der Isopropanollösung zur Kohleflüssigkeit einen 35%igen Anstieg in der Filtrationsgeschwindigkeit bewirkte, wobei eine Probe der gleichen Kohleflüssigkeit verwendet wurde, die im Polyisobutylenversuch eingesetzt wurde. Eine Addition der 95/öigen Geschwindigkeitsverbesserung auf Grund der Polyisobutylenanschwemmwäsche und der 36/oigen Geschwindigkeitsverbesserung auf Grund der unabhängigen Zugabe der Isopropanollösung zum flüssigen Kohleschlamm ©ürde eine kombinierte Wirkung anzeigen, die ein 131/oiges Ansteigen der Geschwindigkeit darstellt. Wurde jedoch der Zusatz der Isopropanollösung zum flüssigen Kohleschlamm mit der Vorwäsche der Anschwemmung mit dem Polyisobutylenpolymer verbunden, wurde ein 186/oiger Anstieg in der FiIt rationsgeschvvindigkeit erzielt, was eine beträchtliche synergistische Wirkung anzeigt.

9 2091 4 ^Μ" 30.5.1980

4 AW^i* -2S- 57236/11

Die Angaben der Tabelle 3 zeigen, daß das Vorwäschen des Diatomeenerdeanschwemmkuchens mit einer Leichtöllösung aus Äthylenvinylazetatkopolymer ohne direkten Zusatz von Kopolymer zur Kohleflüssigkeit die Fi-Itrationsgeschwindigkeit im Vergleich zum Ausgangsversuch um 119 % erhöhte. Dieser Anstieg ist genauso groß wie der des gleichartigen Versuches, bei dem Polyisobutylen eingesetzt wurde. Wenn jedoch der Zusatz der Isopropanollösung zur Kohleflüssigkeit mit der Anschwemmwäsche, bei der eine Äthylenvinylazetatkopolymeröllösung verwendet wird, verbunden wird, war ein 257%iger Anstieg auf Grund der kombinierten Wirkungen zu beobachten, deren Anwachsen sogar noch bedeutender ist als der Anstieg in dem gleichartigen Versuch, in dem Polyisobutylen verwendet wurde. Aus diesem Grund wird eine beträchtliche synergistische Wirkung ebenfalls erzielt, wenn eine Äthylenvinylazetatkopolymerleichtöllösung für die Anschwemmwäsche verwendet wird, wenn die Anschwemmwäsche mit dem Einsatz eines Isopropanolzusatzes im Kohleschlamm verbunden wird.

BEISPIEL 4 "

>Die Versuche wurden zur Bestimmung der Wirkung der Konzentration in dem Polymeröl durchgeführt, das zur Vorreinigung des Anschwemmaterials eingesetzt wurde. In diesen Versuchen wurden verschiedene unterschiedliche Polyisobutylenkonzentrationen in Leichtöl zur Wäsche eines Diatomeenerdeanschwemmkuchens vor der Filtration eines flüssigen Kohleschlamms untersucht, die bei einer Temperatur von 204 ⁰C und einem Druckabfall von 6,3 kg/cm durchgeführt wurde. In Tabelle 4 werden die Filterkuchenwiderstandsparameter und die Filtrationsgeschwindigkeit für die erste Filtrationsminute dargestellt:

30.5.1980 57 236/11

In den Versuchen wurde die angegebene Polyisobutylenkonzentrationslösung zur Anfeuchtung des Anschwemmaterials vor der Filtration eines Kohleschlamms, aer selbst keine Filtrationsverbesserungszusätze enthält, verwendet.

TABELLE 4

Wirkung der Waschanschwemmung mit Polyisobutylenleichtöllösungen

Polyisobutylenkonzentration in Leichtöl, Gew.-%

3,5 7

Tabelle 4 zeigt, daß progressive Erhöhungen der Polymerkonzentration in Leichtöl zu progressiven Erhöhungen in aer Filtrationsgeschwindigkeit führten. Es kommt jedoch zu einem starken Abfall in der Wirkung der Polymerkonzentrationserhöhungen über etwa 2 oder 3 Gew.-%. Tabelle 4 zeigt, daß die Filtrationsgeschwindigkeit verdoppelt wird, wenn die für die Anschwemmwäsche verwendete Polymerkonzentration 3,5 /o beträgt, aber die Verdoppelung dieser Polymerkonzentration auf 7 % bewirkte nur eine relativ geringe zusätzliche Verbesserung in der Filtrationsgeschwindigkeit.

BEISPIEL 5

Abbildung 1 veranschaulicht graphisch die Wirkung des Anschwemmanfeuchtens mit einer Leichtöllösung von einem Äthylenpropylenmethakrylatkopolymer auf die Filtrationsge-

C (min/g)	FiIt rationsgeschwin digkeit (g/min)
.33	2,5
.14	4,4
«10	5,0
.07	5,4

2J₀ 30.5.1980

57 236/11

schwindigfceit, während Abbildung 2 graphisch die Wirkung des Anschwemroanfeuchtens mit einer Polyisobutylenleichtöllösung auf die Filtrationsgeschwindigkeit veranschaulicht. In jeder Abbildung wird die Wirkung auf die folgende Kohleflüssigkeitsfiltrationsgeschwindigkeit sowohl mit einem als auch ohne einen Zusatz zu flüssigem Kohleschlamm gezeigt, der 2 Gew.-% Isopropanol und 5 Gew.-% Leichtöl auf der Basis von flüssigem Kohleschlamm enthält. Abbildung 1 und Abbildung 2 zeigen jeweils einen Ausgangsversuch ohne Zusatz in der Kohleflüssigkeit und ohne Anschwetnmiaorbehandlung. Abbildung 1 zeigt, daß die separaten Anschwemmvorbehandlungsversuche mit dem Methakrylatkopolymer durchgeführt wurden, dabei wurde bei einem Versuch das Kopolymer in einem Petrcfeumleichtöl gelöst, das zwischen 162 und 340 C siedete, und beim anderen Versuch wurde das Kopolymer in einem Kohleleichtöl gelöst, das zwischen 361 und 463 C siedete. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen ,..die Filtrationsgeschwindigkeiten, die nach 0,5; 1,2; 3 und 4 Minuten vorherrschen. Die Versuche der Abbildung 1 wurden bei einer Temperatur von 230 C, mit einem Druckabfall von 5,6 kg/cm durchgeführt. Die Versuche der Abbildung 2 wurden bei einer Temperatur von 188 C mit einem Druckabfall von 6,3 kg/cm durchgeführt.

Die erste Filtrationsminute hat eine besondere Bedeutung in den Trommeldrehfiltrationssystemen, gekennzeichnet dadurch, da& eine äußere Schicht des Filterkuchens bei jeder Trommeldrehung mittels einer Messerkante abgekratzt wurde, im allgemeinen rotiert der Filter weniger als eine Minute, bevor neu abgelagerter Filterkuchen die Messerkante erreicht. Auf diese Art und Weise wird die langzeitige Rückstandsanhäufung auf dem Filter verhindert, und es kommt nicht zur Entwicklung

30.5.1980 57 236/11

eines stationären oder statischen FiItrationssystems. Durch das Abkratzen der Oberfläche eines Drehfilters mit einer Mösserkante im Abstand von weniger als 1, 2 oder 3 Minuten wird ein relativ frisches Filtrationssystem ununterbrochen aufrechterhalten. Ein 0,0024-cm-Schnitt (0,001 inch) pro Umdrehung ist im allgemeinen angemessen. Die Abbildung 2 veranschaulicht graphisch die Angaben der Tabelle 3, die angibt, daß in einer Iminütigen Filtration die Wirkung des Zusatzes der Isopropanolleichtöllösung zur Kohleflüssigkeit eine 36/oige Erhöhung der Filtrationsgeschwindigkeit zur Folge hatte, während die Wirkung der Polymeranschvvemmung eine 95/oige Erhöhung der Filtrationsgeschwindigkeit bewirkte, Während die arithmetische Summe dieser einzelnen Wirkungen 131 % ist, beträgt die in Tabelle 3 gezeigte, empirisch zusammengefaßte Wirkung 186 %, was eine synergistische Wirkung auf die Begleitkenndaten dieser zwei Filtrationsmerkmale anzeigt. Diese Angaben kennzeichnen deutlich, daß jede dieser Wirkungen in funktioneller Hinsicht unterschiedlich ist, die Wirkung des Alkohols bestand wahrscheinlich in der Agglomeration von Kohlemineralienteilchen im Kohleschlamm, während das Polymer wahrscheinlich eine Grenzflächenwirkung zwischen den abgelagerten Kohlefestkörpern und den Teilchen der Filterhilfe ausübte.

Abbildung 1 zeigt, daß nach einer iminütigen Filtration die Anschwemmwäsche mit einer Äthyienpropylenmethakrylatkopolymerleichtöllösung eine 90%ige oder 119/oigö Verbesserung in der Filtrationsgeschwindigkeit bewirkte, die davon abhängig war, welches Leichtöllösungsmittel für das Polymer verwendet wurde. Die kombinierte 'Wirkung der Anschwemmvorwäsche und des Zusatzes eines Isopropanols zum flüssigen Kohleschlamm betrugt bemerkenswerte 257 %, was wiederum die synergistische Wirkung anzeigt und den deutlichen Beweis

2 2091 4 JLi 30.5.1980

* 2* - 57 236/11

liefert, daß unterschiedliche Funktionen durch das Isopropanol in dem flüssigem Kohle'schlamm und die Polymeranschwemmanfeuchtungsstufe ausgeübt werden.

BEISPIEL 6

Es wurden Siebversuche durchgeführt, bei denen andere handelsübliche Polymere - verglichen mit denen, die in den vorangegangenen Bespielen verwendet wurden - zu den flüssigen Kohleschlämmen zur Bestimmung ihrer Wirkung auf die Filtrationsgeschwindigkeit gegeben wurden. Diese Filtrationssiebversuche wurden bei einer Temperatur von 250 C mit

einem Filterdruckabfall von 15 psi (1,05 kg/cm ) in einem Filtrationssystem durchgeführt, bei dem mit Diatomeenerde angeschwemmt wurde; das System gleicht dem in den vorangegangenen Beispielen verwendeten System. In Tabelle 5 wird die Filtrationsgeschwindigkeit nach einer I2minütigen Versuchszeit für jeden dieser Zusätze dargestellt. Es wurde mit sehr langem Filtrationsabstand gearbeitet, weil es sich bei diesen Versuchen um Siebversuche zum Entfernen von offensichtlich unwirksamen Zusätzen handelte.

TABELLE 5

Zusatz Konzentration Flußgeschwin-

im flüssigen digkeit

Kohleschlamm g/min Gew.-%

ohne · 0 0,88

Akrylatkopolymer 2 0,71

handelsübliches, in anionischem

Wasser lösliches Polymer 2 0,88

Chlorpolyäthylen mit niedrigem

molekularem Gewicht 1 0,85

Polyvinylazetatkopolymer 1 0,47

handelsübliches, in kationischem

Wasser lösliches Polymer 2 0,72

30.5.1980 57 236/11

Die Angaben der Tabelle 5 zeigen, daß bestimmte Polymere nicht in der Lage sind, die FiIfrationsgeschwindigkeit zu erhöhen, selbst wenn sie von Monomeren abgeleitet werden, die sich, nur wenig von den Monomeren unterscheiden, die zur Herstellung eines Polymers, das die Filtrationsgeschwindigkeit erhöht, verwendet wurden. Während Methakrylatkopolymer beispielsweise oben aufgeführt wurde, um die Erhöhung der FiItrationsgeschwindigkeit von Kohleflüssigkeiten zu zeigen, wurde beim Akrylatkopolymer keine Verbesserung deutlich. Während Äthylenvinylazetatkopolymer ebenfalls oben gezeigt wurde, um die Filtrationsgeschwindigkeit der Kohleflüssigkeiten zu verbessern;,, waren weder das Polyvinylazetatkopolymer, das aus einem von Äthylen verschiedenen Monomer abgeleitet wurde, noch das Chlorpolyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht in der Lage, die Filtrationsgeschwindigkeiten der Kohleflüssigkeiten zu verbessern. Schließlich waren weder das handelsübliche, in anionischem Wasser lösliche Polymer noch das handelsübliche, in kationischem Wasser lösliche Polymer fähig, die Filtrationsgeschwindigkeit der Kohleflüssigkeit zu verbessern; die Kohleflüssigkeit ist ein im wesentlichen wasserfreier Schlamm. Diese wasserlöslichen Polymere stehen im Gegensatz zu den oben untersuchten im Wasser unlöslichen Polymeren, zu denen Polyisobutylen, Äthylenpropylentnethakrylatkopolymer und Äthylenvinylazetatkopolymer zählen, die sich in einer kohlenwasserstoffhaltigen Kohleflüssigkeit homogen verteilen können; das geschieht entweder nur in der Flüssigkeit oder in Lösung mit einem lösungsvermittelnden Lösungsöl, wie zum Beispiel ein aus der Kohleflüssigkeit hergeleitetes öl.

2091 4 30 30.5.1980

- 29* - 57 236/11

BEISPIEL 7

Es wurden weitere Siebversuche durchgeführt, bei denen handelsübliche Polymere zusätzlich in die flüssigen Kohleschlämme gegeben wurden, um ihre Wirkung auf die Filtrationsgeschwindigkeit zu bestimmen. Diese Filtrationsversuche wurden bei einer Temperatur von 550 ⁰C mit einem

Filterdruckabfall von 22 psi (1,54 kg/cm) in einem Filtrationssystem durchgeführt, das mit einer Diatomeenerdanschwemmung arbeitet und dem Versuchssystem der vorangegangenen Beispiele gleicht. Die Filtergeschwindigkeit wurde nach einer 12rainütigen Versuchsperiode gemessen, da diese Versuche Siebversuche waren. Die gleiche Versuchsperiode galt für zwei Polymerzusätze - Polyisobutylen und Äthylenvinylazetatkopolymer - die die Filtrationsgeschwindigkeit erhöhten, damit eine Vergleichsmöglichkeit gegeben war. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in Tabelle 6 dargestellt:

TABELLE 6

Zusatz Konzentration im Flußgeschwin-

flüssigen Kohle- digkeit schlamm, Gew.-% g/min.

ohne 0 1,88

handelsübliches, im kationischen Wasser lösliches Polymer 1 1,11

Harz, zusammengesetzt aus Zyklo-

und Alkylsättigungen 2 1,90

handelsübliche, im kationischen

Wasser lösliche Polymermischung,

einschließlich Polyamidharze 1 1,39

Polyisobutylen 1 2,90

Äthylenvinylazetatkopolymer 2 3,64

j 34 30.5.1980

- So - · -· 57 236/11

Die Angaben aus Tabelle 6 zeigen,' daß weder die handelsüblichen, wasserlöslichen Polymere noch das aus Zyklo- und Alkylsättigungen zusammengesetzte Harz eine signifikante Verbesserung der Filtergeschwindigkeit in dem im wesentlichen wasserfreien, flüssigen Kohleschlamm, der gefiltert wird, bewirkten. Im Gegensatz dazu bewirkten die im Wasser unlöslichen Polymere Polyisobutylen und /\thylenvinylazetatkopolymer jeweils eine wesentliche Verbesserung in diesen 12minütigen Zusatzsiebversuchen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Filtrierung eines flüssigen Kohleschlammes, der in einem Verfahren zur Lösung kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoffe aus Kohle mit einem Lösungsmittel hergestellt wird und eine Kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit und aufgeschwemmte Mineralkohle enthält, gekennzeichnet dadurch, daß dem Schlamm eine die Filtrationsgeschwindigkeit erhöhende Menge Alkylmethakrylatkopolymer zugeführt wird und daß der Schlamm anschließend filtriert wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Alkylmethakrylatkopolymerlösung in kohlenwasserstoffhaltigem Öl dem Schlamm zugegeben wird. .

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Lösung von ca. 0,1 bis 7 Gew.-% Alkylmethakrylatkopolymer in kohlenwasserstoffhaltigem öl dem Schlamm zugegeben wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kopolymer PoIyalkylmethakrylat ist.

5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kopolymer Äthylenpropylenmethacrylatkopolymer ist.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die dem Schlamm zugegebene Alkylmethacrylatkopolymermenge zwischen ca. 0,01 und 2 Gew.-% liegt .

7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die dem Schlamm zugegebeneAlkylmethakrylatkopolymermenge zwischen ca. 0^05 und 1,5 Gew.-% liegt. .

8. Verfahren zur Erhöhung der Filtrationsgeschwindigkeit eines flüssigen Kohleschlammes, der in einem Verfahren zur Lösung kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoffe aus Kohle mit einem Lösungsmittel hergestellt wird und eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit und aufgeschwemmte Mineralkohle enthält, gekennzeichnet dadurch, daß ein Anschwemmkuchen der Filterhilfe auf einem Filterelement abgelagert wird, daß eine Alkylmethakrylatkopolymerlösung in kohlenwasserstoffhaltigem Öl durch den Anschwemmkuchen geleitet wird anschließend der Schlamm durch den Anschwemmkuchen filtriert wird.

9. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Filterhilfe Diatomeenerde ist.

10. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Kopolymer PoIyalkylmethakrylat ist.

11. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Kopolymer Äthylenpropylenmethakrylatkopolymer ist.

-ti - : AP B Ol D/220 914

57 236 11

12. Verfahren nach Punkt 1 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Kopolymer in Wasser nicht löslich ist.

13. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens 70 % des Kopolymers durch den Anschwemmkuchen geleitet werden.

14. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß im wesentlichen das gesamte Kopolymer durch den Anschwemmkuchen geleitet wird.

Hierzu, JLSeiten Zeichnungen