PL111205B1 - Method of separation of solids from coal extracts - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania substancja stalych z ekstratów weglowych, a .zwla¬ szcza popiolu z cieklych produktów uplynniania wegla. 5 Obecnie opracowuje sie szereg procesów rozpu¬ szczalnikowych majacych na celu wytwarzanie z wegla weglowodorów cieklych i stalych. Jeden z takich procesów znany jest jako sposób rozpusz¬ czalnikowej rafinacji wegla (solvent refined co- 10 al — SRC). Proces ten opisano w licznych paten¬ tach, w tej liczbie równiez w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych AP nr 3 892 654.Sposób SRC jest procesem rozpuszczalnikowym, majacym na celu wytwarzanie z wegla pozbawio- 15 nych popiolu stalych i cieklych paliw weglowo¬ dorowych. W procesie tym z rozdrobnionego su¬ rowego wegla wytwarza sie zawiesine w rozpu¬ szczalniku zawierajacym zwiazki hydroaromatycz- ne, przerabiajac go w obecnosci wodoru lub tlen- 20 ku wegla i wody w pierwszej strefie reaikeji, w warunkach podwyzszonej temperatury i cisnienia.Nastepuje tu wylugowanie paliwa weglowodoro¬ wego z mineralów weglowych, w wyniku przeno¬ szenia wodoru z hydroarornatyczinych zwiazków 25 rozpuszczalnika do materialu weglowodorowego zawartego w. weglu. Rozpuszczalnik ten poddaje sie nastepnie dzialaniu wodoru lub tlenku wegla i wody w drugiej 'Strefie celem uzupelnienia strat wodoru z rozpuszczalnika w strefie pierwszej. 30 Tak wzbogacony w wodór rozpuszczalnik zawraca sie.Uzyskane z rozpuszczania ciecze zawieraja za¬ wiesiny stalych czastek popiolu lub tez popiolu i nierozpuszczonych weglowodorów. Zawieszone czastki maja bardzo male rozmiary, niektóre z nich ponizej mikrona, dlatego tez trudno je u- sunac z cieczy powstajacej w wyniku ekstrakcji wegla. Chociaz podejmowano szereg prób aglo¬ meracji tych czastek w celu zwiekszenia szybko¬ sci ich oddzielania, to jednak zadna z obecnie znanych metod usuwania cial stalych z produktów ekstrakcji wegla nie zdala egzaminu.Celem przedstawionego wynalazku jest obróbka cieklego . produktu z procesu rozpuszczania we¬ gla, na przyklad sposobem [rozpuszczalnikowej ra¬ finacji wegla (SRC), zawierajacego zawieszone lub zdyspergowane ciala stale, zawierajace popiól za pomoca dodawania substancji powodujacych aglo¬ meracje lub inne zjawiska umozliwiajace nastep¬ ne usuniecie czastek cial stalych z eikstraitu we¬ glowego z wieksza szybkoscia niz bylo to dotad mozliwe. Do produktów ekstrakcji wegla podda¬ nych takiej obróbce w celu oddzielenia cial sta¬ lych od cieczy stosowac mozna dowolne znane metody rozdzielania, w tej liczbie filtracje, se¬ dymentacje, oddzielanie w hydrocykloinach lub wi¬ rowanie. Jesli stosuje sie sedymentacje, to ekstra- ty weglowe poddane obróbce sposobem wedlug 111 2053 wynalazku pozbawia sie zawartych w nich** cial stalych bez zadnej dalszej operacji. Jednak z u- wagi,na duza szybkosc usuwania cial stalych jaka zapewnia filtrowanie, niniejszy wynalazek zilus¬ trowano na przykladach, w których stosowano do oddzielania cial stalych metode filtracji.Stwierdzono, ze mieszanina alkoholu i ekistra- tów weglowych wraz z zawieszonymi w nich lub zdyspergowanyimi czastkami stalymi, zawierajacy¬ mi popiól lub popiól i nierozpuszcizone weglowo¬ dory, latwiej poddaje sie usuwaniu cial stalych niz elksitrat weglowy nie zawierajacy alkoholu. E- fektywne dzialanie tego typu wykazuja alkohole pierwszo-, drugo- i trzeciorzedowe. Stosowac tu mozna alkohole alifatyczne zawierajace 2—10 a- tomów wegla. Dluzsze lancuchy alifatyczne mo¬ ga okazac sie równie efektywne, to jednak alko¬ hole takie sa drozsze i niepotrzebnie zwiekszaja koszty takiej obróbki. Szczególnie efektywnymi al¬ koholami sa alkohol izopropylowy oraz pierwszo-, drugo- i trzeciorzedowy butanol. Zastosowac moz¬ na jeden lub wieksza liczbe alkoholi w mieszani¬ nie. Alkohol moze wystepowac w ekstrakcie we¬ glowym w ilosci od okolo 0,0-5 do 15°/» wagowych.Stezenia alkoholu w granicach od 0,1 do 10% wa¬ gowych lub od 0,5 badz 1,0 do 6% wagowych o- kazuja sie efektywne.Stosowany w procesie alkohol nie stanowi istot¬ nego donoru wodoru ani nie pelni funkcji roz¬ puszczajacej. Na przyklad, jesli korzystnym alko¬ holem w isposObie wedlug wynalazku jeslt butanol, to nie jest on efektywnym skladnikiem w proce¬ sie rozpuszczania wegla. W omawianym procesie alkohol wprowadza ,sie do procesu ekstralkcji we¬ gla po zakonczeniu etapu lugowania, to jest po rozpuszczeniu co najmniej okolo 85 lub- 90% wa¬ gowych wegla. Nie ma potrzeby dodawania al- ~kohb'lu do procesu przed zakonczeniem etapu roz¬ puszczania wegla i uwodornienia rozpuszczalni¬ ka. Ponadto alkohol w omawianym , procesie nie powoduje istotnego zwiekszenia stosunku wodoru do wegla w ekstrakcie weglowym. Dlatego tez wiekszosc alkoholu nie zostaje zuzyta w omawia¬ nym procesie, ani nie ulega istotnej przemianie w inne materialy, takie jak katony, na skutek przenoszenia wodoru. * Aby zapobiec dzialaniu alkoholu jako donora wodoru, ekstrakt weglowy do którego dodaje sie alkohol, zawiera znaozne ilosci wczesniej doda¬ nych i innych donorów wodoru, jaik na przyklad co najmniej 2, 3 lub 5% wagowych substancji hy- dToaroma/tycznych/ taikioh jak tefcralen i jego ho- mologi. Obecnosc substancji hydiroaromatycznych zapobiega przemianie alkoholu talk iz wiejkszosc alkoholu mozna zawrócic bez poddawania dziala¬ niu wodoru.Poniewaz celem wprowadzenia alkoholu jest je¬ go specyficzne dzialanie w usuwaniu cial stalych, nie ma potrzeby wstepnego usuwania cial sta¬ lych z wegla i alkohol mozna dodac do ekstraktu weglowego zawierajacego zwykle co najmniej 3 do 4% waigowych popiolu, Alkohol nie wymaga iadnych innych dodatków dla spelnienia wlasci* wej iunkcji, tak jak na przyklad zasada, która im - 4 dodaje sie do ukladu w celu uzyskania dziala¬ nia jako donor wodoru. Ponadto, funkcyjne gru- ^ py alkoholowe w omawianym sposobie wedlug wynalazku wystepuja w fazie cieklej i dlatego 5 tez alkohole mozna stosowac do - oddzielania cial stalych od cieczy w temperaturach ponizej ich temperatur krytycznych.Temperatura ekstraktu weglowego przed doda¬ niem alkoholu powlinna byc podwyzszona i za- 10 wierac sie w granicach od okolo 38 do 371°C, korzystnie od 66 do 316°C, a najkorzystniej od okolo 204 do 288°C. Po dodaniu alkoholu mie¬ szanine weglowa nalezy poddac mieszaniu celem utworzenia zhoirnogenizdwanej kompozycji w fazie 15 cieklej. Po dodaniu alkoholu, a przed operacja usuwania cial stalych, roztwór weglowy moze byc pozostawiony bez mieszania w temperaturze w jakieij" dokonano mieszania na okres od Okolo 30 sekund do 3 godzin, korzystnie od 1 minuty do 20 1 godziny, a najkorzystniej od 2 lub 5 minut. do 30 minut.Stwierdzono równiez, zgodnie z niniejszym wy¬ nalazkiem, ze dodatkowa korzysc mozna uzyskac, dodajac alkoholi zmieszany z olejem lekkim. Ole¬ jem lekkim moze byc zasadniczo pozbawiona po¬ piolu lekka frakcja produktów ekstrakcji' wegla, z której .ciala stale usunieto na drodze filtracji lub innym sposobem, przy czym moze to byc frakcja oleju lekkiego uzyskana w procesie, któ¬ rej zakres temperatury wrzenia obejmuje alko¬ hol. Mieszanine te mozna odzyskac z procesu w postaci pojedynczej frakcji lub tez odzyskiwanie oleju lekkiego i alkoholu mozna prowadzic od¬ dzielnie, a nastepnie skladniki te mozna mieszac w pozadanym stosunku. Mieszanina alkoholu i za¬ sadniczo pozbawionej cial stalych frakcji lekkiego oleju pochodzacego z ekstrakcji wegla jest ele¬ mentem calkowicie oryginalnym. 40 Wykazano ponizej, ze mieszanina alkoholu i ole¬ ju ma znacznie 'korzystniejszy wplyw na oddziele¬ nie cial stalych od cieklych produktów uplynnia¬ nia wegla niz sam alkohol. O ile dodatni _ wplyw dodatku alkoholu jako takiego obniza sie przy 45 wzroscie jego ilosci ponad pewna krytyczna war¬ tosc, to obecnie stwierdzono, ze mozna stosowac wieksze ilosci alko.holu uzywajac mieszaniny al¬ koholu z ofejem. Odkrycie to ma znaczenie eko¬ nomiczne, poniewaz moze pozwolic uniknac wy- 50 datków zwiazanych z oddestylowaniem calosci lub czesci alkoholu z oleju wytwarzanego' w procesie przed jego zawracaniem. Ponadto z uwagi na za¬ wracanie alkoholu koszty operacyjne wzrastaja jedynie nieznacznie przy zastosowaniu zwiekszo- 55 nej ilosci alkoholu.Wykazano ponizej, ze wystepujacy w cieklych produktach ekstrakcji wegla fenol ma ujemny wplyw na oddzielanie cial stalych, dzialajac ja¬ ko srodek dyspergujacy. Celem umilkniecia zawra- 80 cania fenolu, frakcja oleju lekkiego powinna wrzec ponizej temperatury wrzenia fenolu, która wyno¬ si 181°C. Na przyklad, mozna zastosowac frakcje cieklych produktów ekstrakcji wegla o tempera¬ turze wrzenia nie przekraczajacej 169°C. Zakres ft wrzenia frakcji cieklych produktów ekstrakcji we- /5 Ul 205 6 gla nie musi pokrywac sie z zakresem wrzenia zawracanego rozpuszczalnika procesowego; To gór¬ ne ograniczenie temperatury nie ma zastosowa¬ nia, jesli lekki olej nie jest produktem ekstrakcja wegla i nie zawiera wiec fenoli. Na przyklad je¬ sli olej lekki jest frakcja ropy naftowej wów¬ czas stosowac mozna lekkie, srednie lub ciezkie frakcje benzyny ciezkiej o temperaturze wrze¬ nia nie przekraczajacej 260°C.Ilosc alkobodu wystepujaca we frakcji oleju lek¬ kiego moze zawierac sie w granicach od okolo 1 do 75% wagowych, korzystnie od oj^olo 10 do 25% wagowych. Ilosc mieszaniny alkoholu i lek¬ kiego oleju zasadniazo wolnego od cial stalych, które dodaje sie do cieklych produktów ekstrakcji wegla zawierajacych ciala stale, moze wynosic od okolo 1 do 50% wagowych, korzystnie od okolo 1 do 15% wagowych, a najkorzystniej od okolo 2 do 5% wagowych.W jednym z wariantów wykonania niniejszego wynalazku —alkohol dodaje sie do goracej, nie przesaczonej zawiesiny pochodzacej z procesu roz¬ puszczania ^wegla i calosc miesza sie oiraz pod¬ daje sezonowaniu. Nastepnie mieszanine przepu¬ szcza sie przez przegrode filtracyjna, na której wytworzono uprzednio warstewke wstepna z zie¬ mi okrzemkowej. Przesacz zawierajacy alkohol po¬ ddaje sie nastepnie frakcjonowaniu celem odzy¬ skania nizej wrzacej frakcji zawierajacej co naj¬ mniej czesc alkoholu. Frakcje te zawraca sie i rniesza z produkteim kierowanym do filtra wraz z ewentualnie dodana uzupelniajaca iloscia alko¬ holu. . » Celem zilustrowania niniejszego wynalazku prze¬ prowadzono doswiadczenie filtracyjne i uzyska¬ ne wyniki zinterpretowano zgodnie ze znanym modelem matematycznym operacji filtracji: T ¦= kW + C W gdzie: - T — czas filtracji (w min.) W —ciezar zebranego filtratu w czasie T (w gra¬ mach) k —wspólczynnik oporów placka filtracyjnego (min/g2) C — wspólczynnik oporów warstewki wstepnej (mita/g) oraz T ~ = (predkosc)-1 W przytoczonych nizej doiswiadczeniach nad fil¬ tracja ilosc uzyskanego filtratu automatycznie re¬ jestrowano w funkcji czasu T. W i T stanowia podstawowe dane uzyskiwane w doswiadczeniach.Chociaz mierzono równiez ponizsze parametry to jednak celem uzyskania porównywalnych wyni¬ ków utrzymywano je na stalych wartosciach, a mianowicie temperature, spadek cisnienia na filt¬ rze, charakter warstewki wstepnej i sposób jej nanoszenia, grubosc warstewki wstepnej oraz po¬ wierzchnie filtracji.• Uzyskane wymiki, w postaci wartosci W i T przetwarzano zgodnie z podanym wyzej modelem matematycznym, oó przedstawiono na zalaczonym rysunku. Rysunek ten sporzadzono *w oparciu o przyklad VIII i przedstawiono na mim cztery krzy¬ we, z których kazda reprezentuje oddzielne do¬ swiadczenie nad, filtracja. Na osi poziomej odlo¬ zono wartosci W, zas na osi pionowej wartosci T/W, co stanowi odwrotnosc szybkosci filtracji.Nachylenie kazdej z krzywych stanowi wartosc k, zas odcinek na osi pionowej reprezentuje war¬ toscC. j Z analizy przedstawionych wykresów wynika, ze parametr C jest zasadniczo charakterystyczny 15 dla warstewki wstepnej, poniewaz stanowi on od¬ wrotnosc szybkosci filtracji na poczatku doswiad¬ czenia, zanim na przegrodzie wytworzy sie jaka*- -kolwiek znaczaca ilosc placka filtracyjnego. Z dru¬ giej strony nachylenie k jest Charakterystycznym 20 parametrem placka filtracyjnego, który wytwarza sie na warstewce wstepnej w czasie filtracji i dlatego tez jest on charakterystyczny dla samej filtracji, niezaleznie od warstewki wistepnej.Wzglednie niskie nachylenie (mala wartosc k) 25 oznacza korzystnie maly opór placka filtracyjne¬ go w czasie filtracji." Inaczej mówiac, zmniejsze¬ nie wantdsci k oznacza wzrost szybkosci filtracji.Z obserwacji wykresów wynika, ze górna krzy¬ wa ma najwieksze nachylenie (najwieksza war- 30 tosc k), podczas gdy najnizsza krzywa charakte¬ ryzuje sie . najiminiejiszym naohylleniieim (najmniej¬ sza wartosc k). Z wykresu równiez wynika, ze po 1 minucie czasu filtracji w doswiadczeniu od¬ powiadajacym górnej krzywiej wytwarza sie mniej- 35 sza ilosc filtratu, niz w przypadku krzywej dol¬ nej. Inaczej mówiac, chociaz kazda krzywa wy¬ kazuje mniejsza szybkosc filtracji (wyzsza szyb¬ kosc-1) przy koncu okresu filtracji niz na po¬ czatku doswiadczenia, to. jednak mniejsze nachy- 40 lenie krzywej wskazuje, ze szybkosc filtracji niG spada zbytnio w czasie jednego doswiadczenia.Zauwazyc nalezy, ze kazde doswiadczenie fil¬ tracyjne prowadzono bez przemywania rozpuszczal¬ nikiem placka filtracyjnego. Poniewaz przemywa- 45 nie rozpuszczalnikiem zmienia charakter placka filtracyjnego, zmienia wiec ono równiez wartosc k. Wiele filtrów przemyslowych jest typu obro¬ towego o dzialaniu ciaglym, gdizie cykl filtracyjny trwa nie wiecej niz. okolo minute,, przy czym 50 nastepuje po nim cykl przemycania, w którym roizpulslziczalnik myjacy natryskuje sie na placek filtracyjny celem wymycia zaafosoirbowanelgo cie¬ klego produktu uplynniania wegla. Dlatelgo , tez wszystkie zastawione w tablicach sfzylblkoisci filtra- 55 cji w omawianych doswiadczeniach reprezentuja operacje filtracji w pierwiszej minucie jej trwa¬ nia. .W *omawianych badaniach filtracyjnych w po¬ danych nizej przykladach na sito o oozkalch 90 60 mesh, umieisacizonylch w elemenicie filtralcyjnym, nakladano warlstewke wstejpna z-ziemi okrzemko¬ wej o grubosci 1,27 cm. Element filtiraicyjny mial srednice wewnetrzna 1,9 cm i wysokosc 3,5 cm, co dawalo powierzchnie filtracyjna 2,84 om2. Si-" c5 to umocowane bylo na mocnej siatce celem unik-111 205 8 nieeia odksztalcen. Nakladanie warstewki wstep¬ nej wykonano filtrujac 5 procentowa wagowo za¬ wiesine ziemi* okrzemkowej rozrobionej w lek¬ kim oleju t pod dzialaniem azotu o cisnieniu ,2,8 Kg/cm2. Nakladanie warstewki wstepnej wykoiny- wano w temperaturze zblizonej do temperatury prowadzonej pózniej filtracji.Otrzymane porowate zloze materialu stanowia¬ cego warstewke wstepna wazylo okolo 1,2 g. Po nalozeniu warstewki wistepnej przedmuchiwano ja azotem o cisnieniiu okolo 0,35 Kg/cm2 w ciagu 1—2 sekund celem usuniecia oleju lekkiego. Olej leikki wplywal do pojemnika umieszczonego na wadze automatycznej. Olej leikki wazono celem upewniania sie, ze nalozono zadana ilosc warstew¬ ki wstepnej. Po wyikonaniu tej operacji olej lekki usuwano z pojemnika.Nastepnie podlacziono wage do urzadzenia re¬ jestrujacego, celem uzyskania w prowadzonej na¬ stepnie filtracji ciaglego (w odstepach 5 sekundo¬ wych) dru/kowanego zapisu ilosci zbieranego fil¬ tratu jako funkcji czasu. 750 gramowa próbke nie filtrowanego oleju bez jiakichikolwiiek dodatków wprowadzono do oddziel¬ nego autoklawu, który sluzyl jako zbiornik na¬ porowy. Nie filtrowany olej utrzymywano w tem¬ peraturze 38—54°C i stale mieszano. Mieszanie wykonywano przy uzyciu dwóch 5 centyimeitro- wych mieszadel turbinowych z szyibkoscia 2000 obrotów na minute. Filtracje rozpoczynano przez podlaczenie do autoiklawu usltalonego cisnienia a- zotu 2,8—5,6 Kg/om2. Nie filtrowany olej prze¬ plywal z autoklawu przez podgrzewacz, w któ¬ rym czas przebywania kontrolowano przy uzyciu zaworów i temperature mierzono termoelementa- mi umieszczonymi na wlocie i wylocie, tak iz nie filtrowany olej wprowadzany do filtra mial stala temperature.Nie 'filtrowany olej z podgrzewacza przeplywal do filtra, gdzie tworzyl sie placek filtracyjny i skad otrzymywano filtrat. Do elementu filtracyj¬ nego i podgrzewacza filtra równiez podlaczone by¬ ly teirmoelementy.' Jak wspomniano wyzej, ilosc uzyskiwanego filtratu wazono automatycznie i za¬ pisywano w oidistepach 5 sekundowych. Filtrat zbie¬ rano do czystego pojemnika.Doswiadczenia porównawcze, majace na~ celu o- kreslenie wplywu doda/tków, przeprowadzano przy uzyciu tej saniej ilosci nie filtrowanego oleju, dla której zebrano juz dane filtracyjne. Najpierw z ukladu polaczen rurowych i filtratu usuwano nie filtrowany olej za poimoca azotu o cisnieniu okolo 7 Kjg/om2. Substancje stanowiace -dodatki doprowadzono* do autoklawu zawierajacego nie fil¬ trowany olej. W filtrze umieszczano nowy element filtracyjny, na który nalklaBano warstewke wstep¬ na w sposób opisany wyzej i badanie z udzialem dodatków do oleju nie filtrowanego prowadzono w ten sam sposób, jak opisano wyzej dla samego oleju filtrowanego. Po kazdej filtracji pozostalosc na warstewce wstepnej przeplukiwano azotem i * przemywano odpowiednia ciecza, celem usuniecia oleju i dodawanej kompozycji.Ponizej podano wyniki analizy typowego nie 10 15 20 23 30 40 45 50 55 filtrowanego produktu eksitralkcji wegla metoda SRC, stosowanego w badaniu w dalszych przy¬ kladach. Olej leikki odestylowano od oleju stano¬ wiacego surowiec wprowadzany do filtra- w ope¬ racji polegajacej na obnizaniu cisnienia, olej ten stosowano do wytwarzania mieszaniny z alkoho¬ lem, jesli to bylo pozadane. Wyprowadzany do filt¬ ra surowy olej nie byl poddawany zadnemu usu¬ waniu ciala stalego przed skierowaniem do filtra¬ cji. ,¦ - Ciezar wlasciwy w temp. 15,6°C — 1,15 Lepkosc kinematyczna w temp. 98,9°C — 24,1 cSt Gestosc w temp. 15,6°C — 1,092 Zawartosc poipiolu — 4,49% wag.Przebieg destylacji (wg ASTM D 1160) *Vo Teimp. °C przy 1 atm 5 270 10 285 20 297 30 317 40 341 50 368 60 409 70 487 71 — odpedzenie wtezysitkich destylujacych substan¬ cji nastapilo w temp. 496°C.W opisanych nizej badaniach stosowano olej lek¬ ki o nastepujacej charakterystyce: Ciezar wlasciwy w temp. 15,6°C — 0,830 Gestosc w temp. 15,6°C — 0,829 Lepkosc kinematyczna w temp. 37,8°C — 0,868 IcSt Prizebieg destylacji przy 763 ramHg (wg ASTM D-86) % Temp. 5 95 koniec 72 223 256 Przyklad I. Przeprowadzono szereg doswiad¬ czen filtracyjnych celem zilustrowania wplywu dodatku róznych alkoholi i fenolu do cieklych produktów ekstrakcji wegla na proces ich filtra¬ cji. Doswiadczenia te wykonano w temperaturze 260°C przy róznicy cisnien na filtrze 2,8 Kg/cm2, W tabeli 1 podano wyniki -doswiadczen.Tabela 1 65 Dodatek _ alkohol n-propylowy, 2°/o wag. alkoholi izobutylowy, 2'% wag.IIInrzed.alkohol butylowy, 2°/o wag. alkohol izoa.my.lawy, 2°/a wag. uenol, 2°/o wag. 1 ik | (imiin/g2) 0,0256 0,0245 0,0164 . 0,0236 0,0226 0,0278 w 1 C 1 (min/g) 0,22 0,12 0,13 0,05 0,28 szybkosc (g/min) 3,2-" 4,5 . 5,0 5,6 3,19 Przy analizie powyzszych damyeh pamietac na¬ lezy, ze wspólczynnik oporów filtracji k, jest naj¬ lepszym wskaznikiem wplywu dodatków na ope¬ racje filtracji, poniewaz z parametru tego wyla¬ czono wszelkie efekty zwiazane z ukladem filtra¬ cyjnym oraz z warstewka wstepna. Z drugiej stro¬ ny, wartosc C jest wskaznikiem wplywu ukladu filtracyjnego oraz warstewki wstepnej, niezalez¬ nym od dodatków alkoholu lub fenolu.Powyzsze dane wskazuja, ze wspólczynnik opo¬ rów filtracji k, zmniejsza sie w róznym stopniu zaleznie od uzycia badanych alkoholi, przy czym najwieksze zmniejszenie wartosci k nastepuje w przypadku zastosowania drugorzednego butanolu.Przeciwne dzialanie, Wzroist wspólczynnika oporów filtracji wykazuje fenol, co sugeruje, ze dziala on raczej jako srodek dyspergujacy niz srodek a- glomerujacy. Dlatego tez obecnosc fenolu ma-u- jemny wplyw na filtracje cieklych produktów u- plynniania wegla. Poniewaz fenol i krezole wy¬ stepuja w cieklych produktach ekstrakcji wegla i poniewaz fenol wrze w temperaturze okolo 18l°C, dlatego tez konzysltnie jest prowadzic ope¬ racje filtrowania w sposób pozwalaiacy na unik¬ niecie zawracania do* filtra jakichkolwiek frakcji oleju obejmujacej taka temperature.Na przyklad mozna zawracac ciekle produkty ekstrakcji wegla wrzace w temperaturze nie wyz¬ szej niz okolo 177 lub 179°C. Poniewaz wzgledy ekonomiczne nakazuja .zawracanie jakiegokolwiek dodatku, celem utrzymania kosztów dodatku po¬ nizej oszczednosci uzyskanej na kasatach filtracji przy jego uzyciu, dlatego tez stosowany dodatek korzystnie ma temperature wrzenia nizsza niz temperatura wrzenia fenolu, tak ze frakcje oleju z filtratu zawierajaca ten dodatek, lecz wolna od fenolu, mozna w malo kosztowny sposób zawró¬ cic do strumienia wprowadzanego do filtru.Przyklad II. Pnzeprowadzono dodatkowe ba¬ dania filtracji w temperaturze 210°C przy cisnie¬ niu filtracji 5,6 Kg/om2, celem zilustrowania wply¬ wu dodatku alkoholu metylowego i alkoholu ety¬ lowego na przebieg filtracji cieklych produktów ekstrakcji wegila. Wyniki tych doswiadczen przed¬ stawiono w tabeli 2.Tabela 2 Dodatek (2% wag.) __ alkohol metylowy — ¦ alkohol etylowy \—¦_ \ • i k (min/g2) ; 0,0254 0,0341 0,0376 0„0319 C (m!in/g) 0,07 0,07 0,06 , 0,10 Szybkosc •Cg/mim) . 5,0 4,5 4,4 4,6 Z powyzszych danych wynika, ze alkohol me¬ tylowy wywiera wplyw ujemny na wspólczynnik oporów filtracji k, zas alkohol etylowy ma nie¬ wielki wplyw dodatni.Przyklad III. Przeprowadzono badania nad wplywem kwasów organicznych, aldehydów i ke¬ tonów na przebieg filtracji fliekiyioh produktów 205 ekstrakcji wegla. Wyniki' tych badan przedsta¬ wiano w tabeli 3.Tabela 3 Filtracja w temp.Dodatek | (2!% wag.) : aldehyd maslowy — kwas octowy — ¦ aceton Filtracja w temp.Dodatek (2°/o wag.) | keton metylowo- atylowy 260°C przy cisnieniu 5,6 Kg/cm8 k (min/g2) 0,0247 1 0,0258 0,0263 0,0245 0,0239 0,0372 C (mtin/g) 0,20 0,18 0,32 0,35 0,26 0,023 i Szybkosc (g/min) 3,5 3,5 1 2,5 2,5 3,0 : 2,9 210°C przy cisnieniu 5,6 Kg/cm2 k (mWg2) i 0,0235 v 0,0256 C (min/g) 0,15 0,17 Szybkosc (g/min) 4,1 .3,9 Jak wynika z przedstawionych danych, aldehyd 30 maslowy, keton metyloiwo-etylowy i kwas octowy nie wykazuja istotnego wplywu na wielkosc wspól¬ czynnika oporów filtracji k. Aceton wykazuje nie¬ wielki wplyw ujemny. Uzycie kwasów w warun¬ kach przemyslowych nie jest wskazane z uwagi 35 na ich wlasnosci korozyjne.Przyklad IV. Przeprowadizono badania ma¬ jace na celu okreslenie wplywu dodatku izopro- panoiu na filtracje cieklycn produktów ekstrakcji wegla. Doswiiadctzienia wykonano w temperaturze 40 260°C i przy cisnieniu 2,8 Kg/om2. Wyniki doiswiad- czen przedstawiono w tabeli 4.Tabela 4 podatek i jego stezenie,- % wag. iizopropanol, 1% wag. zoprapanol, 2°/oi wag.Lzopropano^ 2,7%, wag. k (min/g2) ". 0,0192 0,0119 0,0065 0,0086 Szybikosc •5,6 7,3 '8,6 9,2 Powyzsze dane wskazuja na wyrazne zminiejisza- 55 nie sie wartosci wspólczynnika oporów filtracji przy wzroscie__ilosci izoprqpanolu od 0 do 1 i 2% wag. Korzysc z uzycia izopropanolu w ilosci 2,7% wag. jest mniejsza niz dla 2% wag.,, co wskazuje na obnizenie korzystnego wplywu do- 60 datku przy przekroczeniu jego pewnej krytycz¬ nej aawartosci./ Przyklad V. Stosujac jako dodatek butanol, przeprowadzono badania majace na celu okresle¬ nie wplywu czasu sdzonowania produktu kilero- w wanego do faltra i zawierajacego dodatek przed •111205 11 wylfeonainiem filtracji. Material tein utrzymywano w stalej temperaturze 49°C. Wyniki tych badan przedisitawioino w tabeli 5. Badania filtracji pro¬ wadzono w temperaturze 260°C, przy cisnieniu • 5,6 Kg/cm2, wlaczajac w to czas 2 minut sezo¬ nowania surowca w temperaturze 260°C. 12 Tabela 6 / Dodatek i jego (stezenie \(% wag.) . _ "~ izoibiutanol, 2% Izobutanot, 2% izobutanol, 2!% Tll-rlzed.but amol, 2% ¦¦ Ill-inzed.butanol, 2% Tabela 5 k(!min/g2) . 0,0534 0,03109 0,0301 0,0309 0,02,36 " M247 C /g) 0,06 0,29 0,12 0,29 0,05 0,15 Szyb¬ ikosc Kg/ /miki) 3,8 2,8 4,1 2,8 5,6 4,1 Ujplyw czasu od wprowa* dzenia 1 dodatku do roz- poiczecia filtracji w temp. 49°C/ /min , 1 '40 80 5 145 Powyzsze dane wskazuja,. ze czas sezonowania uplywajacy od wprowadzenia izofoutanolu do su¬ rowca kierowanego do filtra do rozpoczecia filt¬ racji ma wplyw na wielkosc wspólczynnika oipo- rów filtracji k. W ciagu 80 min. sezonowania ma¬ terialu zawieraijajcego 2% wag. izobultanolu, wplyw dodatku przechodzi przez .maksimulm, a nastepnie sie zmniejisza, gdyz obserwowany dodatni wplyw podatku jeist wiekszy po 40 min. niz po 1 lub 80 min. Podobne zjawisko mozna zaobserwowac w pilzypaidku III-ir,zejd. butanolu.Przyklad VI. Przeprowadzono doswiadczenia ilustrujace wyplyw mieszaniny lekkiej frakcji ole¬ ju z procelsu wirzalcej ponizej 256°C oraz izofpro- panolu na wartosc wspólczynnika oporów filtracji k. Doswiadczenia wykonano w temjperaturze Z60°C i przy cisnieniu filtracji 2_,8 Kg/c)m2. Wyniki do- . swiadczen przedstawiono w tabeli 6.Porównanie powyzszych danyioh z danylmi przyk¬ ladu IV wskazuje, ze uzysku1je sie wyrazny do¬ datni wiplyiw rla oipory filtracji przy zastosowa¬ niu kombinacji oleju lekkiego i izoproipainolu. W przykladzie IV wykazani,, ze poprawa uzyskiwa¬ na przy zastosowaniu 2°/o izoipropanolu zmniejsza sie pnzy wzroscie ilosci izojpropanoiu od % do 2,7%.Natomiast dane z omawianego przykladu wska¬ zuja, ze zastosowanie 5,6% izopropanolu powodu¬ je obnizenie oporów filtracji w porównaniu z u- zyciem 2% izoipropanolu, o ile iizoipropanol wyste¬ pkuje lacznie z olejeni stanowlajcylm frakcje pro¬ duktu. Ponadto, dane z niniejiszetgo przykladu wskazuja, ze korzysc uzyskiwana z usylcia 2% 10 25 30 35 40 45 50 55 DodatekjLJ^go istezeniie " (% iwag.) iizoipropanol, 2% olej lekki, 5% olej lekki, 5%+ ilzojproipanol, 2% olej lekki, 9,4% olej lekki, 9,4%+ izoipropaniol 5,6% k (imin/g2) 0,04s64 10,02110 0,01196 101,0182 , 10,0<046 - 0,0011 szybkosc (g/min) 2,4 4,1 4,0 4,1 6,3 6,4 65 izcipropanolu zwieksza sie, jezeli izopropanol wy¬ stepuje w kombinacji z olejem lekkim. Dlatego tez zastosowanie miesizaroiny lekkiej frakcji oleju stanowiacego produkt z iizoipropanol em riie tylko pozwala na zwiekszenie dodatniego wplywu w porównaniu z uzyciem sarniego izoprojpanolu, lecz równiez pozwala na zastosowanie znacznie Wiek¬ szych ilosci izoipropanolu z odpowiednio lejplszymi wynikami.Korzystny laczny wplyw oleju .leWkielgo i izo- prcpanoiu, zilustrowany danylmi z omawianego przykladu, mozna w ekonomiczny sposób wyko¬ rzystac w praktyce przez zawracanie surowej frakcji oleju lekkielgo oddestylowanego z filtratu, której zakres wrzenia obejmuje równiez ternipera- ture wrzenia dodawanego alkoholu. W ten spo¬ sób unika sie wydatków zwiazanych z oddziela¬ niem calej ilosci lub czesci izoptopanoiu z zawie¬ rajacego go filtratu. Nie wyklucza to oczywiscie mozliwosci niezaleznego odzyskiwania alkoholu i oleju lekkidgo i pózniejszego idh mieszania w po¬ zadanym ;stoisunku.Istotna zaleta niniejislzelgo wynalazku jest fakt mozliwosci uzyskania lepjszylclh efektów przez za¬ stosowanie wiejksizych ilosci alkoholu, zas przy za¬ stosowaniu zawrotu zwiekszona ilosc alkoholu w niewielkim stoipniiu wplywa na zwiekszenie kosz¬ tów prowadzenia procesu.Przyklad VII. Przeprowadzono szereg do¬ swiadczen przy uzyciu izopropanoiu celem zilu¬ strowania wplywu czasu sezonowania po dodaniu izoipropanolu do cieklego produktu ulplyniniania * wegla przed jego filtracja. Doswiadczenia wykona¬ no w temperaturze 260°C przy róznicy cisnien 5,6 Kg/om2. Wyniki tydh doswiadczen zestawiono w tabeli 7.Powyzsze dane wiskalzuja na korzystne zwiek¬ szenie wplywu dodatku na wlsjpóldzynnik oiporów filtracji k, wynikajace z przedluzondgo sezoncwa- nia w okresie pomiedzy momentem* dodania izo¬ propanoiu i rozpoczeciem filtracji. Dane te su¬ geruja wystepowanie oddzialywan pomiedzy al¬ koholem i substancjami zawartymi w cieklym produkcie uplynniania wegla.Przy k'l a d .VIII. Przeprowadzono * cztery do¬ swiadczenia filtracyjne celem dalszego zilustro¬ wania wptyw4 czasu jak* uplywa pomiedzy wlpro-A Tabela 7 Dodatek i jego isfcezeoie i(°/o wag.) izlopropanoll, 2% .izopropanol, 2*/o izepropanol^ 2% iaapropanol,, 2% ¦ k (imin/g2) iiini ' Sizylb- IfcOBC. (g/lmin) 3J 5,4 7,0 - 2,4 3,4 Uplyw iaza- su od -wprowa¬ dzenia do¬ datku do rozpoczecia filtracji w - temp. j 260°lC,min 3 6 9 ¦35 wadzeniem izopropanolu do cieklego proidulktu eks¬ trakcji \ weglla i momentem rozpoczecia operacji filtrowania*. W jednym z doswiadczen izopropa¬ nolu nie dodawano. Cieikly .produkt eikstralkicji 25 wegla w trzech pozostalych doswiadczeniach za¬ wieral 2°/o wagowych izoipropanolu przy czasie se¬ zonowania odpowiednio 2, 4 i 6 minut.We wsizyistkich. doswiadczeniach temperatura wynosila 260°C, zas cisnienie filtracji 5,6 Kg/cim2. 30 Wyniki tych doswiadczen przedstawiono' na zaia- czonyim rysunlku. Ozaisy notowane dla punlktów znajdujacych sie na kazdej- krzywej stanowily czasy uplywajace pomiedzy rozpoczeciem doswiiad- - czemia filtracyjnego i .czasem dla których uzysika- 35 no odpowiednia ilosc filtrartu. Jak wynika z ry¬ sunku zastosowanie izopropanolu zmniejsza opory filtracji we wsizystlkidh (przypadkach. Niemniej stopniowe przedluzanie czasu sezonowania pomie¬ dzy dodaniem izopropanolu i rozpoczeciem filtra- 40 cji powoduje wyrazne obnizenie oporów, filtracji.Zastrzezen ii a p at e n t o w e 1. Sposób wydzielania substancji stalych z eks- 45 tratów weglowych obejmujacy etap rozpuszcza¬ nia, w którym zawarty w weglu material weglo¬ wodorowy rozpuszcza sie w rozpuszczalniku hy¬ droaromaitycznyim, dajac strumien zawierajacy pro¬ dukt ekstrakcji wegla, rozpuszczalnik hydroaro- M matyczny oraz zawieisine zawierajacego popiól cia¬ la stalego, po czym strumien ten kieruje sie do etapu oddzielania fazy stalej od cieklej, znamien¬ ny tym, *ze do strumienia przed skierowaniem do oddzielania fazy stalej od cieklej dodaje sie mie- -' szanine zawierajaca alkohol i frakcje oleju lekkie¬ go o temperaturze wrzenia nie. przekraczajacej 260°C, przy, ozyim stosuje sie alkohole alifatyczne o 2—10 atomach wegla, twonzace homogeniczna mieszanine z ekstraktem weglowym. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako "frakcje oleju lekkiego stosuje sie zasadni¬ czo nie zawierajaca popiolu frakcje caeiklego pro¬ duktu ekstralkcji wegla o temperaturze wrzenia nie przekraczajacej 169°C. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodaje sie mieszanine alkoholu i frakcje oleju lekkiego w ilosci 1—50% wag. w stosunku do ilosci cieklego produktu ekstrakcji wegla zawie¬ rajacego popiól. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, zd jako olej lekki stosuje sie benzyne ciezka. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego zawierajaca 1—75*Vo wag. alkoholu. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ió stosuje sie mieszanine alkoholu i firakcji oleju lekkiego zawierajaca 10—25°/o wag. alkoholu. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako alkohol stosuje sie izopropanol, n4utariol, ' izobutanol lub IIInrized.butanol. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze etap rozpuszczania wykonuje sie w obecnosci wo¬ doru i/lub tlenku wegla, a produjkt poddaje sie sezonowaniu" przez okres od 30 sekund do 3 go¬ dzin przed skierowaniem do etapu oddzielania, przy czym produkt zawiera co najmniej 3% wag. popiolu i co najmniej 2°/o wag. zwiazków hydro- aromatycznych. 9. Sposób wedlug, zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego do¬ daje sie do odprowadzanego strumienia, ,gdy jego ." temperatura zawiera sie w granicach, od okolo 38 do okolo 371°C. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oddzielanie przeprowadza sie przez filtracje. 11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego stanowiaca strumien zawracany z pro¬ cesu! /lii 205 jCió Ptitracji/W -[szybkosc]"1 O min.W £N-3, z. 425/81 Cena 45 zl PL PL PL PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezen ii a p at e n t o w e 1. Sposób wydzielania substancji stalych z eks- 45 tratów weglowych obejmujacy etap rozpuszcza¬ nia, w którym zawarty w weglu material weglo¬ wodorowy rozpuszcza sie w rozpuszczalniku hy¬ droaromaitycznyim, dajac strumien zawierajacy pro¬ dukt ekstrakcji wegla, rozpuszczalnik hydroaro- M matyczny oraz zawieisine zawierajacego popiól cia¬ la stalego, po czym strumien ten kieruje sie do etapu oddzielania fazy stalej od cieklej, znamien¬ ny tym, *ze do strumienia przed skierowaniem do oddzielania fazy stalej od cieklej dodaje sie mie- -' szanine zawierajaca alkohol i frakcje oleju lekkie¬ go o temperaturze wrzenia nie. przekraczajacej 260°C, przy, ozyim stosuje sie alkohole alifatyczne o 2—10 atomach wegla, twonzace homogeniczna mieszanine z ekstraktem weglowym.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako "frakcje oleju lekkiego stosuje sie zasadni¬ czo nie zawierajaca popiolu frakcje caeiklego pro¬ duktu ekstralkcji wegla o temperaturze wrzenia nie przekraczajacej 169°C.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodaje sie mieszanine alkoholu i frakcje oleju lekkiego w ilosci 1—50% wag. w stosunku do ilosci cieklego produktu ekstrakcji wegla zawie¬ rajacego popiól.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, zd jako olej lekki stosuje sie benzyne ciezka.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego zawierajaca 1—75*Vo wag. alkoholu.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ió stosuje sie mieszanine alkoholu i firakcji oleju lekkiego zawierajaca 10—25°/o wag. alkoholu.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako alkohol stosuje sie izopropanol, n4utariol, ' izobutanol lub IIInrized.butanol.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze etap rozpuszczania wykonuje sie w obecnosci wo¬ doru i/lub tlenku wegla, a produjkt poddaje sie sezonowaniu" przez okres od 30 sekund do 3 go¬ dzin przed skierowaniem do etapu oddzielania, przy czym produkt zawiera co najmniej 3% wag. popiolu i co najmniej 2°/o wag. zwiazków hydro- aromatycznych.

9. Sposób wedlug, zastrz. 1, znamienny tym, ze mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego do¬ daje sie do odprowadzanego strumienia, ,gdy jego ." temperatura zawiera sie w granicach, od okolo 38 do okolo 371°C.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze oddzielanie przeprowadza sie przez filtracje.

11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie mieszanine alkoholu i frakcji oleju lekkiego stanowiaca strumien zawracany z pro¬ cesu! /lii 205 jCió Ptitracji/W -[szybkosc]"1 O min. W £N-3, z. 425/81 Cena 45 zl PL PL PL PL PL