DE3107712C2 - Verwendung eines vorwiegend auf kohlestämmiger Basis hergestellten Kohleöls als Brennstoff - Google Patents

Verwendung eines vorwiegend auf kohlestämmiger Basis hergestellten Kohleöls als Brennstoff

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DE3107712C2 DE19813107712 DE3107712A DE3107712C2 DE 3107712 C2 DE3107712 C2 DE 3107712C2 DE 19813107712 DE19813107712 DE 19813107712 DE 3107712 A DE3107712 A DE 3107712A DE 3107712 C2 DE3107712 C2 DE 3107712C2
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Rudolf Dipl.-Chem. Dr. 4100 Duisburg Oberkobusch
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    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
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    • C10G1/04Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines vorwiegend auf kohlestämmiger Basis hergestellten Kohleöls als Brennstoff. Das Kohleöl wird durch Desintegrieren von zerkleinerter Kohle oder Torf mit aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen als Lösungsmittel bei Drücken bis 50 bar und Temperaturen zwischen 250 und 420 ° C ohne Zugabe von gasförmigem Wasserstoff gewonnen und, gegebenenfalls nach Fluxen mit gut verträglichen Aromatengemischen zur Einstellung der Viskosität auf 10 bis 2000 10 ↑- ↑6 m ↑2/s bei 100 ° C, als Substitutionsprodukt für schweres, mineralölstämmiges Heizöl verwendet.

Description

20
Heizöle sind mengenmäßig die wichtigsten Produkte des Kuppelproduktspektrums der Mineraiöiraffination. Schwere Heizöle finden insbesondere Anwendung als Brennstoff im Hochofenprozeß, im Kraftwerksbetrieb, als Bunkeröl für Schiffe und als Industriebrennstoff.
Die zunehmende Verknappung von Mineralöl und die Ungewißheit bezüglich der Verfügbarkeit dieses Rohstoffes haben zu einem gesteigerten Interesse an der Ausnutzung von alternativen Rohstoffquellen geführt Eine sowohl mengenmäßig als auch bezüglich der jo Verteilung auf der Erde gut verfügbare Alternative für Mineralöl ist Kohle. Die vielerorts angestrebte Substitution des Mineralöls zielt daher zunächst auf den Ersatz vor Ölprodukten im Brennstoffsektor ab. Außerdem könnten dann weitere Mengen mineralölstämmiger ^ Heizöle für andere Zwecke, z. B. die chemische Industrie, zu leichten Produkten umgewandelt werden (siehe z. B. R. Dempwolff, Bitumen 6,1980, Seite 161).
Ein Nachteil bei der direkten Verwendung von Kohle als Brennstoff ist insbesondere die umständliche Handhabbarkeit des Festbrennstoffes. Es wurden daher Kohleverflüssigungsverfahren entwickelt, um Kohle in flüssige, pumpbare Brennstoffe umzuwandeln.
In der US-PS 40 35 281 wird ein Verfahren zur Herstellung eines schweren Heizöls beschrieben, bei dem zerkleinerte Kohle mit aromatischen Ölen aus der Mineralölverarbeitung, die einen Siedebereich von 232 bis 593°C haben, bei 177 bis 454°C gelöst wird. Der gelösten Kohle werden weitere über 232°C siedende Mineralölfraktionen zugemischt, um die Eigenschaften des schweren Heizöls einzustellen.
Das Verfahren hat den Nachteil, daß der unlösliche Rückstand durch aufwendige mechanische Behandlung vor oder nach der Zugabe weiterer Mincralölfrnktionen aus dem Heizöl bzw. seinem Vorprodukt entfernt werden muß, um eine Sedimentation bei der Lagerung zu vermeiden. Weiterhin enthält das in den Beispielen beschriebene Heizöl nur etwa 15 bis 30% kohlestämmigc Komponenten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfachem Wege unter Verwendung der reichlich vorhandenen Kohle mit geringeren Zusätzen an mineralöistiimmigen Ölen die Herstellung eines flüssigen, pumpbaren Brennstoffs zu ermöglichen.
Krfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. (,5 daß ein hocharomatisches Kohleöl. welches dadurch erhalten worden ist. clai3 zerkleinerte Kohle oder Torf mil aromatischen Rückständen aus der Dampfpyrolysc von Mineralölfraktionen in Kombination mit kohlestämmigen Aromatengemisehen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 350°C, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Lösungsmittel, bei Drücken bis 50 bar und Temperaturen zwischen 250 und 42O0C ohne Zugabe von gasförmigem Wasserstoff desintegriert worden ist, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Lösungsmittel zur Einstellung der Viskosität auf 10-2000 - ΙΟ-6 mVs als schweres Heizöl verwendet wird.
Die Herstellung hocharomatischer Kohleöle ist Gegenstand älterer Patentanmeldungen
P 29 35 039.8-44, P 29 44 689.7-44, P 30 13 066.6-44, P 30 30 723.4-44 und P 30 33 228.6-44 der Anmelderin.
Sie erfolgt bevorzugt dadurch, daß man Kohle unterschiedlichen Inkohlungsgrades mit aromatischen Rückständen aus der Dampfpyrolyse von Mineralölfraktionen in Kombination mit kohlestämmjocn Aromatengemisehen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 3500C, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Lösungsmittel, wie z. B. Anthracenöl oder Waschöl, desintegriert.
Die Reaktion wird dabei zur Herstellung des erfindungsgemäßen Brennstoffes im Temperaturbereich von 250-420° C, vorzugsweise 300-4200C, ausgeführt. Bei der Wahl von höchstsiedenden Aromatengemisehen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 350° C kann die Reaktion bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden; werden tiefer siedende Aromatengemische zur Desintegration eingesetzt, baut sich naturgemäß ein erhöhter Druck bis etwa 50 bar auf.
Entsprechend der gewählten Kohlenanteile kann die Viskosität des Brennstoffes bei 100° C zwischen 10 und 2000· IO"6m2/s schwanken. Ein Einstellen der gewünschten Viskosität ist jedoch durch Fluxen mit gut verträglichen Aromatengemisehen, wie z. B. schwerem Anthracenöl oder Waschölen möglich (siehe z. B. H.-G. Franck, G. Collin, Steinkohlenteer, Seite 56 ff, Springer-Verlag, Berlin 1968).
Als Kohlen kommen erfindungsgemäß insbesondere Steinkohlen und Braunkohlen in Betracht. Die Verwendung anderer kohlenstoffhaltiger Rohstoffe, wie z. B. Torf, ist jedoch ebenfalls möglich.
Überraschenderweise hat sich bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Brennstoffes auf vorwiegend kohlestämmiger Basis gezeigt, daß durch die über 350°C siedende kohlestämmige Aromatenfraktion eine ausgezeichnete Homogenisierung der Kohle mit dem übrigen Lösungsmittel erreicht wird. Dies hebt das Verfahren vorteilhaft gegenüber anderer Kohlee-.iraktionsprozesse, die unter Verwendung von reinem Anthracenöl arbeiten, ab (siehe z. B. G. O. Davis et al, Journal of the Inst, of Fuel, 1977, 121), da bei der Verwendung derartiger Lösungsmittel keine makroskopische Homogenisierung des Produktes erreicht wird und somit die Förderung derartiger Brennstoffe durch Pumpen und andere Fördereinrichtungen stark erschwert wird.
In den Beispielen 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von schweren Heizölen weiter erläutert. Der erfindungsgemäße Brennstoff ist besonders vorteilhaft in Kraftwerken und in Hochöfen einsetzbar, da bei diesen Verwendungszwecken der Aschegehalt des erfindungsgemäß hergestellten schweren Heizöls von untergeordneter Bedeutung ist. Im Vergleichsversuch wird der Vorteil der Verwendung von hochsiedenden Aromatengemisehen gegenüber den bereits oben zitierten organischen Suspensionsmitteln, wie z. B. Heizöl S, bezüglich der Homogenisierung
Beispiel 1
20 Gew.-Teile Gastlamm-Kohle (Westerholt, Aschegehalt 5,8%, Flüchtigengehalt 37,5%) werden mit 70 Gew-Tei|en Pechdestillat aus der Wärme-/Druckbehandlung von Steinkohlenteerpech (Siedebeginn 345° C) und 10 Gew.-Teilen Pyrolyseöl aus der Spaltung von Naphtha (Siedebeginn 225° C) bei einer Reaktionstemperatur von 350° C und einer Reaktionsdauer von 2 h umgesetzt. Dabei baut sich ein Maximaldruck von 6 bar auf. Das auf diese Weise erhältliche Produkt ist durch folgende Daten charakterisiert:
Dichte (20° C) Ul 3 g/cm3
Viskosität (100° C) = 1,28 - 10-4m2/s
Flammpunkt (P.M.)*) 183° C
Verkokungsrückstand 18,2%
(Conradson)
Asche 1,2%
Schwefel 0,74%
Heizwert 37 200 kj/kg
)Pensky-Martens.
Kohlenwasserstoffe mit derartigen Eigenschaften lassen sich als schwere Brennstoffe in den o. g. Einsatzgebieten verwenden.
Beispiel 2
25 Gew.-Teile Gasflammkohle (Fürst Leopold, Aschegehalt 6,2%, Flüchtigengehalt 38,5%) werden mit 40 Gew.-Teilen Pechdestillat aus der Wärme/Druckbehandlung von Steinkohlenteerpech, 15 Gew.-Teilen Pyrolyseöl aus der Spaltung von Rohbenzin und 20 Gew.-Teilen Waschöl (Siedebereich 240-300° C) aus der Raffination von Steinkohlenteer wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt. Dabei baut sich ein Druck von 20 bar auf.
Das auf diese Weise erhältliche homogene Kohleöl ist durch folgende Werte charakterisiert:
Dichte (20° C) 1,230 g/cm3
Viskosität (100° C) = 2,50- 10-"nvVs
Flammpunkt (P. ivt.)·) 120° C
Verkokungsrückstand 23,5%
(Conradson)
Asche 1,6%
ichwefel 0,68%
Heizwert 37 000 kj/kg
*) Pensky —Martens.
-·'■ Kohlenwasserstoffe mit derartigen physikalischen Eigenschaften lassen sich als schwere Brennstoffe in den o. g. Einsatzgebieten verwenden.
Vergleichsversuch
Man verfährt wie in Beispiel 1. Als Lösungsmittel wird mineralölstämmiges schweres Heizöl eingesetzt. Das Reaktionsprodukt ist nicht homogen: Dies fährt nach kurzer Zeit zur Bildung eines beträchtlichen Bodensatzes. Diese Satzbildung führt beim technischen Betrieb so zu außerordentlichen Störungen in der Vorratshaltung, in Fördereinrichtungen und bei der Verbrennung.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verwendung eines hocharomatischen Kohleöls, welches dadurch erhalten worden ist, daß zerkleiner- -, te Kohle oder Torf mit aromatischen Rückständen aus der Dampfpyrolyse von Mineralölfraktionen in Kombination mit kohlestämmigen Aromatengemischen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 350° C, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Lö- Ml sungsmittel, bei Drücken bis 50 bar und Temperaturen zwischen 250 und 420° C ohne Zugabe von gasförmigem Wasserstoff desintegriert worden ist, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Lösungsmittel zur Einstellung der Viskosität auf |3 10-2000 - 10-6m2/s als schweres Heizöl.
DE19813107712 1981-02-28 1981-02-28 Verwendung eines vorwiegend auf kohlestämmiger Basis hergestellten Kohleöls als Brennstoff Expired DE3107712C2 (de)

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