DD285988A5 - Verfahren zur verarbeitung von wirbelschichtteer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Wirbelschichtteer aus der Wirbelschichtentgasung von Kohlen, wobei der anfallende Teer ohne vorherige Abtrennung der kohlenstoff- und metallhaltigen Feststoffe, deren Gehalt 15 Masseteile in Prozent betragen soll, ohne Katalysatorzusatz und ohne Wasserstoffgas bei erhoehtem Druck und erhoehter Temperatur in Gegenwart eines Reaktivloesungsmittels behandelt wird. Dabei werden Asphaltene und Preasphaltene in wertvolle Destillatoele umgewandelt, die direkt einer druck- und gasseitig gekoppelten Festbettraffination zugeleitet werden koennen.{Wirbelschichtteer; Verarbeitung; Wirbelschichtentgasung; kohlenstoff- und metallhaltige Feststoffe; Reaktivloesungsmittel; Destillatoele}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Teer aus der Wirbelschichtentgasung von Kohlen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technk

Die Wirbelschichtentgasung von Kohlen liefert fest koksartige Produkte, teerartige Flüssigprodukte und Schwelgas. Die FlOssigprodukte (Teere) enthalten größere Anteile an mitgerissenen fainteiligen Kokspartikeln, hochmolekularen Verbindungen (Asphaltene und Preasphaltene) sowie Metallverbindungen und Aschen. Ee ist bekannt, daß derartige hochsiedende Kohlenwasserstoffgemische hydrokatalytisch zu niedriger siedenden Produkten verarbeitet 'verden können. Dabei ist jedoch der Asphaltengehalt auf maximal 3 Masseteile in Prozent und der Aschegehalt auf 3,5mg/100g Edukt limitiert. Insbesondere öllösliche Aschen zersetzen sich unter den Reaktionsbedingungen und die Metallkomponenten scheiden sich auf den Festbettkatalysatoren ab, was zu einer schnellen Desaktivierung des Katalysators führt. Auch bei der hydrokatalytischen Verarbeitung von Teeren nach der Sumpfphasentechnologie desaktivieren öllösliche Metallsalze die suspendierten Katalysatoren. Außerdem führen Asphaltenkonzentrationen oberhalb 5 Massenteile in Prozent im Edukt zu Ausfällungen, in deren Folge es zu Verstopfungen von Rohrleitungen und Apparaturen kommen kann, wodurch Betriebsstörungen ausgelöst werden können. Es ist bekannt, Teere mit hohen Asche- und Asphaltengehalten einer Destraktion mit überkritischen Gasen zu unterziehen (W. Eisenbach, Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrolchemie 34 [1981) 296). Nach diesem Verfahren wurde zum Beispiel Braunkohlenhochtemperaturteer mit Gasen wie Methan, Ethan, Ethylen, Propan oder Kohlendioxid behandelt. Die über Kopf des Extraktors abgehende Fraktion wird entspannt und dabei in Destillatöle, insbesondere Paraffine und Kreosote, und in das zur Destraktion verwendete Gas getrennt. Die Rückstandsfraktion, die aus dem Sumpf des Destraktors abgezogen wird, enthält neben den Feststoffen, wie Koksteilchen und Metallverbindungen, hauptsächlich die hochmolekularen Asphaltene und Preasphaltene. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß ständig große Gasmengen für die Destraktion komprimiert werden müssen. Diese Volumenarbeit drückt sich in hohen Energiekosten aus. Außerdem gehen die im Rückstand verbleibenden Asphaltene und Preasphaltene als potentielle Destillatölquelle verloren, was sich in einem ungenügenden Kohlenstoffausnutzungsgrad ausdrückt. Weiterhin sind Extraktionsverfahren unter überkritischen Bedingungen bekannt, die als Extraktionsmittel Kohlenwasserstoffe, wie z.B. η-Paraffine, Cyclohexane, Benzen, Toluen u.a. einsetzen (SU-PS 113325, DD-PS 50829).

Auch bei diesen Verfahren reichern sich die Asphaltene im Rückstand an und gehen einer stofflichen Verwertung verloren. In der DD 242630 wird ein Verfahren beschrieben, das die Umwandlung der Asphaltene und öllöslichen Aschen durch Behandlung mit einer HT-HP-Reaklivkomponente unter Druck und erhöhter Temperatur In wertvolle Öle, die einer direkten Weiterverarbeitung zugeführt werden können, ermöglicht. In dor DE 3 232694 und DE 3 238689 wird der Einsatz von Stäuben, die bei der hydrierenden Vergasung von Braunkohlen im Herdofen oder im Winklergenerator für die Hydrierung von Schwer- oder Rückstandsölen beschrieben. Nachteilig ist dabei, daß die als Katalysatoren geeigneten kohlenstoffhaltigen Stäube in einem getrennten Verfahren hergestellt und den zu hydrierenden Schwerölen zugemischt werden müssen.

Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung von Wirbelschichtteer, welches sich, durch einfache Prozeßgestel'ung auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erff idung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorfahren zur Verarbeitung von Teeren aus der Wirbelschichtentgasung von Kohlen mit hohem Anteil an Feststoffen und Asphalten zu entwickeln, bei dem unter Verwendung von Reaktivlösungsmitteln eine stoffwirtschaftliche Nutzung dieser schwierig zu wandelnden Produkte erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verarbeitung von Wirbelschichtteer aus der Entgasung von Kohlen, indem derselbe in Abwesenheit eines Katalysators und von Wasserstoff mit 5 bis 35 Masseteilen in Prozent eines Reaktivlösungsmittels bei 5 bis 30MPa und 550 bis 720K in einer Reaktionszone behandelt wird. Das Reaktionsprodukt wird erfindungsgemSß einem Abscheidersystem zugeführt, wo eine Phasentrennung in feststoffhaltige Rückstände und gas- und dampfförmige Anteile erfolgt, die einer gekoppelten Festbettraffination zugeführt werden, wobei die bei der Wirbelschichtengr<iung entstandenen kohlenstoff- und metallhaltigen Feststoffe nicht abgetrennt werden, sondern in einer Konzentration oberhalb 15 Masseteile in Prozent enthalten sein müssen, um die Übertragung von Wasserstoff aus dem Reaktivlösungsmittel auf die hochmolekularen Inhaltsstoffe und den Abbau der Schwefelverbindungen zu begünstigen. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der feststo'fhaltige Abscheiderrückstand anteilig wieder rückgeführt werden kann, wenn der Feststoffanteil des Wirbelschichtteeres zu gering ist. Als Reaktivlösungsmittel wird eine Wasserstoffdonorflüssigkeit verwendet, die aus einer bzw. mehreren Komponenten besteht. Besonders eignen sich Hydroaromaten, Alkenoaromaten und Alkylaromaten.

Eine bosondere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß als Reaktivlösungsmittel eine technisch hydrokatalytisch behandelte Fraktion, bevorzugt eine Fraktion des Raffinationsproduktes des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zwischen 373 und 523 K siedei, verwendet wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber bekannten Technologien bei vergleichbarem Abbau der Asphaltene und Preasphaltene höhere Destillatölausbeuten und niedrigere durchschnittliche Molmassen erreicht werden, ohne daß teures Wasserstoffgas oder zusätzliche Verfahrensstufen erforderlich sind. Außerdem werden nahezu alle Schwefelverbindungen abgebaut, so daß die nachfolgenden Raffinationsstufen durch Schwefel nicht belastet werden.

AusfOhrungsbelsplele Beispiel 1

200 ml Teer aus der Wirbelschichtentg jsung einer westelbischen Braunkohle mit einem Feststoffgehalt (Toluenunlösliches) von 12 Masseteilen in Prozent, einem Asphaltengehalt von 9 Masseteiten in Prozent und einem Schwefelgehalt von 1,72 Masseteilen in Prozent wurden mit 60ml Tetralin vermischt und in einer Reaktionszone 50 Minuten bei 700K und 30MPa behandelt. Danach wurde abgekühlt und entspannt. Die anschließende Destillation lieferte 75ml einer bis 498K siedenden Fraktion. Der Rückstand enthielt 1 Masseteil in Prozent Asphaltene und 1,2 Masseteile in Prozent Schwefel.

Beispiel 2

200 ml Teer aus der Wirbelschichtentgasung einer westelbischen Braunkohle mit einem Feststoffgehalt (Toluenunlösliches) von 22 Masseteilen in Prozent, einem Asphaltengehalt von 13 Masseteilen in Prozent und einem Schwefelgehalt von 1,83 Masseteilen in Prozent wurden mit 60ml Tetralin vermischt und in einer Reaktionszone 50 Minuten bei 700K und 30 MPa behandelt. Danach wurde abgekühlt und entspannt. Die anschließende Destillation lieferte 100ml einer bis 498K siedenden Fraktion. Der Rückstand enthielt 1,0 Masseteile in Prozent Asphaltene und 0,6 Masseteile in Prozent Schwefel.

Beispiel 3

200 ml Teer aus der Wirbelschichtentgasung einer westelbischen Braunkohle mit einem Feststoffgehalt (Toluenunlösliches) von 22 Masseteilen in Prozent, einem Asphaltengehalt von 13 Masseteilen in Prozent und einem Schwefelgehalt von 1,83 Masseteilen in Prozent wurden mit 60ml einer zwischen 373 und 523K siedenden Fraktion, die aus der hydrokatalytischen Raffination der erfindungsgemäß anfallenden Destillatöle stammt, vermischt und in einer Reaktionszone 50 Minuten bei 700K und 30 MPa behandelt. Danach wurde abgekühlt und entspannt. Die anschließende Destillation lieferte 110ml einer bis 498 K siedenden Fraktionn. Der Rückstand enthielt 0,9 Masseteile in Prozent Asphaltene und 0,5 Masseteile in Prozent Schwefel.

Beispiel 4

200ml Teeraus der Wiibelschichtentgasung einer westelbischen Braunkohle mit einem Feststoffgehalt (Toluenunlösliches) von 12 Masseteilen in Prozent, einem Asphaltengehalt von 9 Masseteilen in Prozent wurden soviel der nach Beispiel 1 bis 3 im Rückstand anfallenden Feststoffe zugemischt, bis deren Gehalt 27 Masseteile in Prozent betrug. Anschließend wurden 60ml Tetralin zugefügt und die Mischung 10 Minuten bei 700K und 30MPa in einer Reaktionszone behandelt. Danach wurde abgekühlt und entspannt. Die anschließende Destillation lieferte 95 Masseteile in Prozent einr r bis 498 K siedenden Fraktion. Der Rückstand enthielt 2 Massoteile in Prozent Asphaltene und 0,9 Masseteile in Prozent Schwefel.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verarbeitung von Wirbelschichtteer aus der Wirbelschichtentgasung von Kohlen, wobei der anfallende Wirbelschichtteer ohne Katalysator und ohne Wasserstoffgas mit 5 bis 35 Masseteilen in Prozent eines Reaktivlösungsmittels bei 5 bis 30 MPa und 550 bis 720K in einer Reaktionszone behandelt, das Reaktionsprodukt einem Abscheidersystem zugeführt wird, in dem eine Phasentrennung in feststoffhaltige Rückstände und gas- und dampfförmige Anteile erfolgt, die direkt einer gekoppelten Festbettraffination zugeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die bei der Wirbelschichtentgasung entstandenen kohlenstoff- und metallhaltigen Feststoffe nicht abgetrennt werden und in einer Konzentration von > 15 Masseteile in Prozent enthalten sein müssen und die Übertragung von Wasserstoff aus dem Reaktivlösi'ngsmittel auf die hochmolekularen Inhaltsstoffe sowie den Abbau von Schwefelverbindungen begünstigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Reaktivlösungsmittel eine hydrokatalytisch behandelte Fraktion aus d^m verfahrensgemäß anfallenden Destillatöl mit einem Siedebereich zwischen 370 und 530K ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Reaktivlösungsmittel Hydroaromaten, Alkenoaromaten und Alkylaromaten und/oder deren Gemische verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß der notwendige Feststoffgehalt von > 15 Masseteilen in Prozent im Edukt durch Rückführung des nach der Destillation des Reaktionsproduktes anfallenden Rückstandes eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Feststoffgehalt im Wirbelschichtteer bevorzugt zwischen 15 und 35 Masseteile in Prozent beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die gebildeten Destillatöle direkt einer druck- und gasseitig gekoppelten Festbettraffination zugeleitet werden.