DD236340A5 - Hydriergasfuehrung in kohleverfluessigungsanlagen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Hydriergasfuehrung in Kohleverfluessigungsanlagen. Es ist das Ziel der Erfindung, die Hydriergasfuehrung zu vereinfachen und zu verbessern. Erfindungsgemaess wird eine sehr vorteilhaftere Hydriergasfuehrung in Kohleverfluessigungsanlagen dadurch erreicht, dass das in nachfolgenden Raffinationsstufen anfallende wasserstoffreiche Gase nicht in Kreislauf- und Ueberschussgas aufgeteilt wird, sondern als Gesamtmenge dem Frischwasserstoff der Hydrierung zugefuehrt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hydriergasführung in Kohleverflüssigungsanlagen, wobei nach der Hydrierung gewonnenes Leicht- und Mittelöl einer Raffination unterzogen wird.
Üblicherweise wird getrocknete Kohle mit Lösungsmittel angemaischt und unter Zugabe von Wasserstoff hydriert. In den Hydrierreaktoren nachgeschalteten Abscheidern erfolgt eine Trennung der Reaktionsprodukte. Im Heißabscheider werden Gase und Dämpfe über Kopf abgezogen; aus dem Sumpf wird eine - die Feststoffe enthaltende Flüssigphase - in die Vakuumdestillation abgeführt.
Das Kopfprodukt des Heißabscheiders wird nach Abkühlung dem nachgeschalteten Kaltabscheider zugeleitet. Zusammen mit dem Kohleöl fällt hier als flüssige Phase Wasser an, aus dem die wertvollen Inhaltsstoffe (Ammoniak, Phenol) in nachfolgenden Prozeßstufen gewonnen werden.
Die über Kopf abgehende Gasphase des Kaltabscheiders wird nach einer unter Prozeßdruck vollzogenen Ölwäsche in Kreislauf- und Ausschleusgas aufgeteilt. Das Kreislaufgas wird nach Ausgleich des Druckverlustes mit einem Kreislaufgaskompressor in die Hydrierung zurückgeführt. Das Ausschleusgas wird in einer Gaswäsche gereinigt und in einer Tieftemperaturzerlegungsanlage in Wasserstoff, Heizgas, SNG und LPG zerlegt. Die Wasserstoff-Fraktion wird dem Frischwasserstoff der Hydrierung zugemischt.
In der atmosphärischen Destillation wird das Kohleöl in Leicht-, Mittel- und Schweröl getrennt. Das Schweröl wird als Lösungsmittel zur Anmaischung zurückgeführt.
Die Leicht- und Mittelölfraktionen werden zur Entfernung von Schwefel, Stickstoff und ähnlichen unerwünschten Begleitstoffen jeweils einer hydrierenden Raffination unterworfen. Hierzu wird nach Zugabe von Wasserstoff das Rohleicht- bzw. Rohmittelöl verdampft und in Festbettreaktoren eingeleitet. An den Co-Mo- bzw. Ni-Mo-Katalysatorschichten wird die Raffination durchgeführt.
Um den Temperaturanstieg, bedingt durch die Reaktionswärme der Hydrierung, einzugrenzen, wird in die Hydrierreaktoren 4 Ouenchwasserstoff eingeschleust. Die austretenden raffinierten Produkte werden in Wärmeaustauschern und durch Einspritzen von Ouenchwasser abgekühlt und in Abscheidern in Raffinat, Wasser und Gas getrennt. Stand der Technik ist, einen Teil des H2reichen Überschußgases zum Frischwasserstoff der Raffination als Kreislaufgas nach Ausgleich des Druckverlustes mit einem Kreislaufgaskompressor zurückzufahren und den anderen Überschußgasanteil zur Reinigung und Rückgewinnung des Wasserstoffs und der gasförmigen Kohlenwasserstoffe auszuschleusen und entsprechenden Verfahrensstufen zuzuführen.
Der feststoffhaltige Rückstand des Heißabscheiders wird in einer Vakuumdestillation getoppt. Das gewonnene Schweröl wird zusammen mit Schwer- und Mittelöl aus der atm. Destillation als Lösungsmittel in die Anmaischung zurückgefahren. Aus dem Rückstand der Vakuumdestillation wird in einer Vergasungsstufe Synthesegas (CO + H2) bzw. nach Konvertierung und Gaswäsche Hydrierwasserstoff gewonnen.
Reicht der über Rückstandsvergasung, Tieftemperaturzerlegung und Kreislaufgas gewonnene bzw. rückgeführte Wasserstoff für Hydrierung und Stabilisierung nicht aus, kann über eine Kohlevergasung mit nachgeschalteter Konvertierung und Gasreinigung oder externen Bezug das Defizit gedeckt werden. .
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Kohleverflüssigungsverfahrens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hydriergasführung zu vereinfachen und wirtschaftlich zu verbessern. Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Gesamtmenge der in den Raffinationsstufen anfallenden Gase dem Frischwasserstoff der Hydrierung zugeführt werden, d. h. es wird keine Aufteilung des aus den Raffinationsstufen austretenden, wasserstoffreichen Gases in Kreislauf- und Überschußgas vorgenommen, sondern der Gesamtmenge der Hydrierung zugeführt. Die im Gas neben dem Wasserstoff enthaltenen, bei der Raffination entstehenden organischen (C1-C4) und anorganischen (CO, CO2, H2S) gasförmigen Verbindungen beeinträchtigen in der vorliegenden Konzentration die Hydrierung der Kohle nicht. Entsprechend der Aufteilung der Gasphase des Kaltabscheiders in Kreislauf- und Ausschleusgas werden sie mit den zusätzlich bei der Hydrierung der Kohle entstehenden, gleichen gasförmigen Verbindungen über die Gaswäsche und Tieftemperaturzerlegung ausgeschleust bzw. gewonnen.
Der Fortfall eigener Kreislaufgaskompressoren, Gaswäscher und Wasserstoffrückgewinnungsstufen für die Raffination des Leicht- und Mittelöls bedeutet einen wesentlichen Vorteil für Investition und Betrieb.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in Form eines Fließschemas die erfindungsgemäße Hydriergasführung.
Getrocknete Kohle wird mit Lösungsmittel in einer Anmaischung angemaischt und unter Zugabe von Wasserstoff in einem Reaktor hydriert. In dem dem Hydrierreaktor 2 nachgeschalteten Heißabscheider 3 wird eine Phasentrennung durchgeführt. Die Gase und Dämpfe werden über Kopf abgezogen. Aus dem Sumpf wird eine - die Feststoffe enthaltene Flüssigkeit - in die Vakuumdestillation 5 abgeführt.
Das Kopfprodukt des Heißabscheiders wird nach Abkühlung in den Kaltabscheider 4 geleitet. Neben Kohleöl fällt hier Wasser an, das getrennt zur Wiedergewinnung von wertvollen Inhaltsstoffen (Ammoniak, Phenol) abgepumpt wird.
Das Kohleöl wird abgezogen und atmosphärisch unter Zugabe von Strippdampf in einer atm. Destillation destilliert. Leicht- und Mittelöl der atm. Destillation werden jeweils getrennt Raffinationsstufen 21 und 22 zugeführt.
Die über Kopf aus dem Kaltabscheider 4 abgehende Gasphase wird in einer Ölwäsche 7 in rückgeführtes Kreislauf- und Ausschleusgas aufgeteilt. Das Ausschleusgas wird in einer Gaswäsche 8 gereinigt und in einer Tieftemperaturzerlegungsanlage in Wasserstoff, Heizgas, SNG und LPG zerlegt.
Die im Heißabscheider 3 anfallende feststoffhaltige Flüssigphase wird in der Vakuumdestillation 5 getoppt. Das dabei gewonnene Schweröl wird zusammen mit Schwer- und Mittelöl aus der atm. Destillation 6 als Lösungsmittel in die Anmaischung 1 zurückgefahren.
Aus dem Rückstand der Vakuumdestillation 5 wird in einer Vergasungsstufe 10 Synthesegas (CO + H2) bzw. in einer Konvertierung und Gaswäsche 11 Hydrierwasserstoff gewonnen.
Reicht der über Kreislaufgas, Tieftemperaturzerlegung 9, Rückstandsvergasung 10 rückgeführte Wasserstoff für die Hydrierung nicht aus, so wird über eine zusätzliche Kohlevergasung 12 mit nachgeschalteter Konvertierung und Gaswäsche 13 das Defizit abgedeckt.
Die teersäurehaltigen Abwässer des Kaltabscheiders 4 der atm. Destillation 6 werden einer Ammoniakgewinnung 23 und einer Phenolgewinnung 24 zugeführt. Die Abwasser werden nach biologischer Aufbereitung 25 in das öffentliche Abwassernetz eingeleitet. Desgleichen erfolgt eine Ableitung der bei der Vergasung 12 anfallenden Abwasser sowie der aus der Rückstandsvergasung 10 anfallenden Abwasser nach Neutralisation 26 in das öffentliche Abwassernetz.
Das aus der Ölwäsche 7 anfallende Kreislaufgas wird über einen Kreisgaskompressor 27 auf den notwendigen Betriebsdruck verdichtet. Zusätzlich zum Kreislaufgas und den aus der Tieftemperaturzerlegung 9 anfallenden Frischwasserstoff wird die Gesamtmenge der aus den Raffinationsstufen 21; 22 austretenden wasserstoffreichen Gase wieder zugeführt. Diese Gase werden in Mischung der Hydrierung 2 zugeführt und von einem Verdichter 28 auf den für die Hydrierung notwendigen Betriebsdruck verdichtet.
In der Kohleverflüssigungsanlage zur Hydrierung einer im Ruhrgebiet geförderten Gasflammkohle mit einem Durchsatz von 5000 t(waf) Kohle/d, fallen entsprechend einer Stundenleistung von etwa 208 t/h in der atmosphärischen Destillation 31 833 kg/h Rohleicht- und 64006 kg/h Rohmittelöl an.
Die Raffination des Rohleichtöles erfolgt zweistufig unter Zugabe von 3138 kg/h (Stufe I) und 2587 kg/h (Stufe II) Wasserstoff mit einer Reinheit von 98,5 Vol.-% bei 60 bar. In den Raffinationsreaktoren nachgeschalteten Abscheidern erfolgt eine Abtrennung der wasserstoffreichen Gasphase (Gesamtmenge 5629 kg/h) vom Hydrierprodukt bei 55 bar. Diese Gasmenge wird dem Hydriergas direkt zugeführt.
Die Raffination des Rohmittelöles erfolgt einstufig unter Zugabe von 9873 kg/h Wasserstoff (98,5 Vol.-%) ebenfalls bei 60 bar. Das im nachgeschalteten Abscheider anfallende Gas (9565 kg/h) wird wiederum der Kohlehydrierung direkt zugeführt.
Durch Anreicherung an C^d-Kohlenwasserstoffgasanteilen sowie an CO-, CO2- und H2S-Mengen sinkt der Wasserstoffgehalt des durch die Raffinationsstufen strömenden Hydriergases auf 98,0 Vol.-% im Falle des Leichtöles bzw. auf 97,5 Vol.-% beim Mittelöl.
Diese H2-Partialdrücke liegen wesentlich über dem des Hydriergases der Kohlehydrierung (216252 kg/h, 85 Vol.-%), so daß eine Zuspeisung unproblematisch möglich ist.
Claims (1)
- I M *m\J «J IErfindungsanspruch:Hydriergasführung in Kohleverflüssigungsanlagen, wobei der Hydrierung eine Raffination der gewonnenen Öle nachgeschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Gesamtmenge der bei der Raffination (20; 21) anfallenden Gase dem Frischwasserstoff der Hydrierung zugeführt wird.Hierzu 1 Seite Zeichnung
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