DD275252A1 - Verfahren zur sumpfphasehydrierung von kohle und/oder schweroel - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sumpfphasehydrierung von Kohle und/oder Schweroel unter hohen Druecken unter Verwendung eines Einwegkatalysators. Als Katalysator wird ein Pulver eingesetzt, das Eisen und Mangan in einem Masseverhaeltnis von 1,2 zu 1 bis 1 zu 1,2 und 10 bis 30 Masseanteile in Prozent Eisen- und Manganverbindungen enthaelt.
Description
Die Erfindung betrifft 6in Verfahren zur Sumpfphashydrierung von Kohle und/oder Schweröl unter hohen Drücken in Anwesenheit eines Einwegekatalysators zu Flüssigprodukten, die für die Kraftstoff- und Chemieprodukthorstellung geeignet sind.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Bei der Sumpfphasenhydrierung von Kohle und/oder Schweröl werden feinteilige suspendierbare Katalysatoren verwendet.
Die Kohle-Öl-Maische oder das Schweröl wird dann mit dem Katalysator bei 673 bis 773 K und 10 bis 70 bar in Gegenwart von Wasserstoff in Sumpfphasenreaktoren in bekannter Weise behandelt.
Als Katalysatoren werden hauptsächlich Verbindungen des Fe, Zn, Cr, Cu, Mo, W, Ni, Co und Al beschrieben.
So wird nach der Patentschrift WP C10G/3063386 ein Einwegkatalysator für die Schwerölhydrierung vorgeschlagen, der aus einer Kombination von getrockneten schwermetallhaltigen Dickschlämmen und thermisch unbelasU>.t.n Verbindungen des Magnesiums und/oder Aluminiums besteht, deren Teilchen Metallvorbindungen als Bestandteile enthalten, die sich durch die Einwirkung der Schwerkraft nicht trennen und entmischen und frei von kohlestämmigen Materialien sind. Aus der Patentschrift geht hervor, daß dieser Katalysator neben Al und Mg noch Verbindungen des Zn, Ni, Cu, Cr und Fe enthält und für die Schwerölhydrierung geeignet ist.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Sumpfphasehydrierung von Kohle und/oder Schweröl, das zur Herstellung von wertvollen Flüssigprodukten geeignet ist und mit einem hochaktiven und gut suspendierbaren Katalysator arbeitet.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur Sumpfphasehydrierung von Kohle und/oder Schweröl, bei dem durch Einsatz eines hochakt'ven Katalysators hohe Ausbeuten an Flüssigprodukten realisiert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Sumpfphasehydrierung von Kohle und/oder Schweröl gelöst, bei dem die Kohle-Öl-Maische oder das Schweröl mit einem pulverförmigen Katalysator (Korngröße £ 150pm), der in bekannter Woiso aus thermisch unbelasieton Verbindungen dos Magnesiums und/oder Aluminiums in Kombination mit anderen Metallverbindungen besteht und Eisen und Mangan in einom Masseverh'iltnis von 1,2 zu 1 bis 1 zu 1,2 enthält, hydriert wird.
Überraschenderweise wurdo gofundon, daß boi dem genannten Massevorhältnis ein Maximum an Flüssigprodukten erhalten wird. Daboi hat es sich als günstig orwieson, wonn die Eisen- und Manganverbindungen (berechnet als Oxide) im Katalysator zu 10 bis 30 Mossoantoilo in Prozont onthalton sind.
Um einen universellen Einsatz dos Katalysators für die Kohle- und Schwerölhydrierung zu gewährleisten, beträgt die Pulvorschüttdichto maximal 0,75<cg/l.
Erfindungsgomäß wird ein Katalysator verwendet, der eine Kombination von entwässerten schwermetallhaltigen Dickschlämmon und thormisch unbolastoton Verbindungen dos Magnesiums und/odor Aluminiums darstellt.
Als schwormotallhaltigo Dickschlämmo kommen stofflich nicht gonutzto Abprodukte der Galvanikindustrie, der lodorvorarboitondon Industrie, der Pigmontfarbonherstellung, der metallvorarboitenden Industrie und der Forromanganhorstellung in Betracht.
Derartige Abprodukte enthalten Schwermetallverbindungen, wie z.B. des Zn, Ni, Cr, Fe, Cu und Mn und wurden bisher auf Deponien abgelagert. Dio Katalysatoren erhält man, indem die schwermetallhaltigon Dickschlämme und die thermisch unbolastoton Verbindungen des Magnosiums und/odor Aluminiums z. B. nach dom Prinzip der Zerstäubungstrocknung vorarbeitet worden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Kohle-Öl-Katalysator-Maische mit einer Katalysatorkonzentration von 1 bis Massenanteilen in Prozent, bezogen auf wasserfreie Kohl6, hergestellt. Diese Maische wird in bekannter Weise auf Druck gebracht, aufgeheizt und bei Temperaturen von 673 bis 773 K und 10 bis 30MPa in Gegenwart eines wasserstoffhaltigen Gases hydriert. Das Reaktionsprodukt wird anschließend über 6in Abscheidersystem geleitet und in feste, flüssige und gasförmige Komponenten getrennt.
Bei der Schwerölhydrierung wird eine Schweröl-Katalysatormischung mit einer Katalysatorkonzentration von 0,1 bis 3 Massenanteilen in Prozent, bezogen auf die Gesamtmenge an zu konvertierendem Schweröl, bei 573 bis 773 K und 7 bis 30 MPa mit Wassers'.offgas durch eine Sumpfphasereaktionszone geleitet. Das nach dem Abscheidersystem getrennte Reaktionsprodukt wird anschließend zu Kraftstoff- und Chemieprodukten aufgearbeitet.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines eisen- und manganhaltigen Katalysators werden hohe Ausbeuten an Destillatölen erhalten, was den Rückstandsanfall verringert und somit die Gesamtökonomie der Sumpfphasehydrierung günstig gestaltet.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soli an folgenden Beispielen näher erläutert werden:
Es wurden Hydrierversuche in einem 2I-Pendelautoklaven durchgeführt.
Die Versuche erfolgten unter folgenden Standardbedingungen:
| hU-Anfangskaltdruck | 9,0MPa |
| Raktionsdruck | 24,0-26,5MPa |
| Versuchstemperatur | 703 K |
| Haltezeit bei 703 K | 15min |
| Aufheizrate | 5grd/min |
| Einsatzproduktmenge | etwa 720 g |
| (Kohle-Öl-Maische und Katalysator) |
Für alle Versuche wurde eine Kohle-Öl-Maische aus Braunkohle (EGR-Staub) und Schwelmittelölri'xkstand verwendet (Zusammensetzung und Eigenschaften siehe Tabelle 1), Die Herstellung der Kohle-Öl-Maische erfolgte in einer Kugelmühle. Dabei wurde der erfindungsgemäße Katalysator (Zusammensetzung der Katalysatoren siehe Tabelle 2) in einer Konzentration von 2 Massenanteilen in Prozent, bezogen auf wasserfreie Kohle, zugegeben. Das Anmaischverhältnis betrug 1:2 (1 Teil Kohle auf 2 Teile Anmaischöl).
72Og der Kohle-Öl-Maische wurden in den Autoklav gefüllt und bei Standardbedingungen hydriert.
Nach dem Abkühlen wurden die Anteile an Flüssigprodukt, Feststoff, Reaktionswasser, Gas und Verlusten bestimmt (siehe
Das Flüssigprodukt setzt sich aus dem Zentrifugat des Rohverflüssigungsprodukts und dem extrahierten Flüssigprodukt des ölhaltigen Rückstandes zusammen.
Als Bewertungsmaßstab für die Hydrieraktivität der Katalysatoren wurde die Flüssigproduktmenge herangezogen.
Die Katalysatoren A bis D wurden durch Sprühtrocknung einer feststoffhaltigen Slurry hergestellt. Diese Slurry enthält Abprodukte in Form von Dickschlamm, zusätzlich wurden AI2O3 und/oder MgO vor der Sprühtrocknung suspendiert.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren A bis C enthalten Manganverbindungen.
Alle Katalysatoren wiesen eine Korngröße von < 150 μηη auf. Aus Tabelle 3 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren eine höhere Aktivität aufweisen als der Vergleichskatalysator D.
Zusammensetzung und Eigenschaften der Einsatzstoffe
EGR-Staub
Aschegehalt 12,5 Massonantoilo in Prozent
Wassergehalt 8,7 Massenanteile in Prozent Elomontaranalyst
C 56,8 Massenanteile in Prozent
H 6,5 Massonantoilo in Prozent
N 0,3 Massonantoile in Prozent S 1,7MnssonantoileinProzont
Anmoischöl
Dichte (293 K) 1,0068 g/ml
Stockpunk- 305 K
Wassorgohalt Spuron
Conradsontost 9,6 Massonantoilo in Prozent
Asphal'gohalt 4,5 Masser.antoilo in Prozent
Toluonunlöslichos 0,24 Massenantoilo in Prozent
Viskosität boi 323 K 83mPas
bei 333 K 46mPas
| Elementar«, nalyse | 84,7 Massenanteile in Prozent |
| C | 10,2 Massenanteile in Prozent |
| H | 0,2 Massenanteile in Prozent |
| N | 1,1 Massenanteile in Prozent |
| S | |
| Vakuumsiedokurve | 562 K |
| SB | 583 K |
| 5Volumenanteile | 595 K |
| 10 in Prozent | 615K |
| 20 in Prozent | 635 K |
| 30 in Prozent | 660K |
| 40 in Prozent | 684 K |
| 50 in Prozent | 709 K |
| 50 in Prozent | 740K |
| 70 in Prozent | 781 K |
| 80 in Prozent | 788 K/81 Volumenanteile in Prozent |
| SE | |
Zusammensetzung der Katalysatoren
B C
| ZnO | 17,4 | 11,0 | 16,3 | 17,6 | Fest | Wasser | Gas + |
| CuO | 4,9 | 4,6 | 6,8 | 3,7 | stoff | Verluste | |
| NiO | 6,9 | 6,6 | 9,7 | 5,3 | |||
| Cr2O3 | 6,1 | 5,8 | 8,6 | 4,7 | 13,1 | 4,0 | IM |
| Fe2O3 | 4,5 | 15,0 | 12,0 | 3,5 | 13,0 | 3,8 | 11,8 |
| MnO2 | 6,0 | 13,8 | 11,0 | - | 12,8 | 3,6 | 11,6 |
| Na2O | 2,9 | 2,7 | 4,0 | 2,2 | 12,9 | 3,7 | 12,1 |
| CaO | 2,2 | 2,1 | 3,1 | 1,7 | |||
| SiO2 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,4 | |||
| SO4 2" | 6,4 | 6,1 | 9,0 | 4.9 | |||
| PO4 3" | 5,9 | 5,6 | 8,3 | 4,5 | |||
| cr | 0,3 | 0,3 | 0,5 | 0,2 | |||
| AI2O3 | 36,0 | - | 5,0 | 27,0 | |||
| MgO | - | 25,9 | 5,0 | 24,3 | |||
| Tabelle 3 | |||||||
| Hydrierergebnisse | |||||||
| Katalysator | Katalysator | Flüssigprodukt | |||||
| konzentration | ausbeute | ||||||
| Massenanteile in Prozent | |||||||
| A | 2 | 71,5 | |||||
| D | 2 | 71,4 | |||||
| C | 2 | 72,0 | |||||
| D | 2 | 71,3 | |||||
Es wurdon Vorsucho zur Hydrierung von Schweröl im 21-Pendolautoklavon bei folgenden Bedingungen durchgeführt:
KaltdruckWassorstoff Reaktionsdruck Aufhoizrato
Vorsuchstomporatur Haltozoitbai703K Einsatzproduktmongo
9,0 MPa 22,8-25,3MPa 5grd/min 703 K 15 min etwa 700 g
700g oinos braunkohlostämmigon Schworöls (Zusammensetzung und Eigenschaften sioho Tabollo 4) wurdon mit joweils 1 Massonantoil in Prozont dos Katalysators gomischt (Zusammensetzung dor Katalysatoron sioho Tabelle 5). Katalysator E wird auf ähnlicho Woiso horgestollt wio die Katalysatoron A bis D (sioho Beispiel 1). Dio Schworöl-Katalysatormischung wurde in den Autoklav gofüllt und unter Standardbodingungcn hydriort.
Nach erfolgtor Abkühlung wurdo das Roaktionsprodukt destilliert. Zur Bewortung der kataly tischen Aktivität diente der Anteil dor bis 623K abdostilliorton Loicht- und Mittelöio. Dabei zeigt der manganhaltige Katalysator bessere katalytische Wirksamkeit als der Vorgloichskatalysator E (siehe Tabollo 6).
Zusammensetzung und Eigenschaften des Schweröls
| Dichte (293 K) | 1,0190 g/ml |
| Stockpunkt | 309 K |
| Flammpunkt | 418K |
| Conradsontest | 9,6 Massenanteile in Prozent |
| Asphc'tgehalt | 6,4 Massenanteile in Prozent |
| Vakuurr.siedeanalyse | |
| SB | 565 K |
| 5 Volumenanteile in Prozent | 591 K |
| lOVolumenanteile in Prozent | 604 K |
| 20 Volumenanteile in Prozent | 623 K |
| 30 Volumenanteile in Prozent | 647 K |
| 40 Volumenanteile in Prozent | 672 K |
| 50Volumenanteile in Prozent | 698 K |
| 60 Voliimenanteile in Prozent | 713K |
| 70 Volumenanteile in Prozent | 766 K |
| SE | 791 K/74 Volumenanteile in % |
Zusammensetzung der Katalysatoren
Katalysator A E
Massenanteile in Prozent
ZnO 17,4 23,0
NiO 6,9 6,9
CuO 4,9 5,0
Cr2O3 6,1 6,0
Fe2O3 4,5 4,5
MnO2 6,0
Na2C 2,9 2,9
CaO 2,2 2,3
SiO2 0,5 0,4
So4 2" 6,4 6,4
PO4 3" 5,9 5,9
Cl" 0,3 0,3
AI2O3 36,0 36,4
H 'drierergebnisse
Kftalysator Katalysator- Leicht-und Mittelöle
konzentration bis G23 K siedend
Massenanteile Voiumenanteilf in
in Prozent Prozent
A 1 50,9
E 1 50,0
Die Katalysatoren A bis E wurden in verschiedenen Konzentrationen bei der Kohle- bzw. Schwerölhydrierung eingesetzt. Die Versiichsbodingungon entsprachon denen aus den Boispiclcn 1 und 2. Die Versuchtsbedingungen sind in den Tabellen 7 und I dargestellt.
Die erfindungsgomäßen Katalysatoren weisen höhere Aktivitäten als die Vorgleichskatalysatoren D und E auf, sowohl bei der Kohlo- als auch boi der Schwerölhydriorung.
| Katalysator | Katalysator | Flü'jsigprodukt | Fest | Wasser | Gas + |
| konzentration | stoffe | Verluste | |||
| Massenanteile in Prozent | |||||
| A | 1 | 71,4 | 12,8 | 3,9 | 11,9 |
| A | 3 | 72,3 | 12,6 | 3,9 | 11,2 |
| 8 | 1 | 71,2 | 12,9 | 4,1 | 11,8 |
| B | 3 | 72,2 | 12,8 | 4,0 | 11,0 |
| C | 1 | 71,2 | no | 40 | 11,8 |
| C | 3 | 72,3 | 12,8 | 4,2 | 10,7 |
| D | 1 | 71,0 | 13,2 | 3,7 | 12,1 |
| D | 3 | 72,0 | 12,9 | 1,0 | 11,1 |
A A E E
Katalysatorkonzentration Massenanteile in %
2,5 0,5 2,5
Leicht-und Mittelöle bis 623 K siedend Volumenanteile in %
50,4 50,0 49,8 49,7
Claims (3)
1. Verfahren zur Sumpfphasehydrierung von Kohle und/odor Schweröl, das mit einem suspendierten Katalysator arbeitet, der aus thermisch unbelasteten Verbindungen des Magnesiums und/oder Aluminiums und weiteren Metallverbindungen besteht, gekennzeichnet dadurch, daß als Katalysator ein Pulvermaterial eingesetzt wird, das Eisen und Mangan in einem Masseverhältnis von 1,2 zu 1 bis 1 zu 1,2 enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Katalysator ein Pulver mit einer Pulverschüttdichte von maximal 0,75kg/l, das 10 bis 30 Massenanteile in Prozent Eisen- und Manganverbindungen (berechnet als Oxide) enthält, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Katalysator in einer Konzentration von 1 bis 3 Massenanteilen in Prozent, bezogen auf die wasserfreie Kohie, im Falle der Kohlehydrierung und von 0,1 bis 3 Massenanteilen in Prozent, bezogen auf die Gesamtmenge an zu konvertierenden Schweröl, im Falle der Schwerölhydrierung eingesetzt wird.
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|---|---|---|---|
| DD31935488A DD275252A1 (de) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Verfahren zur sumpfphasehydrierung von kohle und/oder schweroel |
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- 1988-08-31 DD DD31935488A patent/DD275252A1/de not_active IP Right Cessation
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