Przedmiotem wynalazku jest sposób rozpuszczal¬ nikowego uplynniania wegli, takich jak wegle bi¬ tumiczne i wegle podbitumiczne albo lignity.Jakkolwiek najbardziej pozadanymi produktami procesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla sa ciekle i gazowe weglowodory, procesy takie sprzy¬ jaja jednak zazwyczaj powstawaniu z duza wydaj¬ noscia normalnie stalego produktu uplynnienia.Normalnie staly produkt uplynnienia jest ze wzgle¬ dów ekonomicznych mniej wartosciowy od ciek¬ lego produktu uplynnienia i gazów weglowodoro¬ wych, gdyz ma on postac ciala stalego, a zawartosc siarki i innych zanieczyszczen jest w nim na ogól wyzsza.Ponadto, ze wzgledu na fakt, ze normalnie staly produkt uplynnienia odprowadza sie ze strefy uplynniania w postaci szlamu zawierajacego pozos¬ talosc mineralna jako zawiesine, konieczna jest jego przeróbka w etapie rozdzielenia substancji stalych i cieczy, droga np. filtracji lub osadzania.Poniewaz czastki te 7-acej zawiesine pozostalosci mineralnej sa barcie male, zabieg rozdzielania substancji stalych i cieczy jest trudny do przepro¬ wadzenia, co ma bardzo niekorzystny wplyw na ekonomike operacji uplynniania.W procesie rozpuszczalnikowego uplynniania wegla mozna korzystnie uniknac etapu rozdzielania substancji stalych i cieczy prowadzac destylacje prózniowa produktu ze strefy uplynniania, w celu uzyskania produktu ze strefy uplynniania w pos- 15 20 25 30 taci szlamu zawierajacego normalnie staly produkt uplynnienia i pozostalosc mineralna, a nastepnie wprowadzajac ten szlam do generatora gazu, w celu przeprowadzenia weglowodorów zawartych w szlamie w wodór i gaz syntezowy, które wyko¬ rzystuje sie w procesie. Szlam stanowiacy produkt zawiera cala ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia powstalego w strefie uplynniania, przy czym korzystnie nie zawiera on zasadniczo cieklego produktu uplynnienia i gazów weglowodorowych, jako ze ciekly produkt uplynnienia i gazy weglo¬ wodorowe powstajace w strefie uplynniania sta¬ nowia paliwa wysokiej jakosci, nie wymagajace dalszej przeróbki. Szlam ten moze byc zasadniczo jedynym wsadem weglowodorowym do strefy zga- zowania sprzezonej ze strefa uplynniania i zasad¬ niczo w strefie zgazowania zbedne jest stosowanie innego wsadu weglowodorowego.Stwierdzono, ze sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplynniania i zgazowywamia wegla jest sto¬ sunkowo niska, gdy wydajnosc wytwarzania nor¬ malnie stalego produktu uplynnienia jest wysoka, ale te sprawnosc cieplna mozna zwiekszyc stosun¬ kowo znacznie obnizajac wydajnosc normalnie sta¬ lego produktu uplynnienia tak, aby droga zgazo¬ wania tego produktu otrzymac wodór i gaz synte¬ zowy w ilosci akurat wystarczajacej na pokrycie zapotrzebowania na nie w procesie.Wydajnosc normalnie stalego produktu uplyn¬ nienia mozna w polaczonym procesie uplynniania 123 5943 123 594 4 i zgazowywania wegla korzystnie obnizyc, zawra¬ cajac cala ilosc szlamu zawierajacego normalnie staly produkt uplynnienia i pozostalosc mineralna, którego nie wprowadza sie do strefy zgazowania.Zawracanie szlamu wplywa pod wieloma wzgle¬ dami korzystnie na proces rozpuszczalnikowego uplynniania wegla. Po pierwsze, zawracanie w sta¬ nowiacym produkt szlamie normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia stwarza sposobnosc przeprowa¬ dzania tego materialu w bardziej wartosciowe ciekle paliwo lub gazy weglowodorowe. Po drugie, pozostalosc mineralna zawarta w szlamie stanowi katalizator reakcji zapoczatkowywanych w strefie podgrzewania i biegnacych nadal w strefie uplyn¬ niania (w reaktorze), co sprzyja powstawaniu ciek¬ lego produktu uplynnienia. Wreszcie, poniewaz cala ' ilosc powstajacego w strefie uplynniania normal- - nie stalego produktu uplynniienia zawraca sie lub zgazowuje, w procesie nie otrzymuje sie nadwyzki normalnie stalego produktu uplynnienia, a zatem mozna pominac trudny etap rozdzielania substancji stalych i cieczy, a sprawnosc procesu wzrasta.Z wyzej podanych przyczyn polaczony proces uplynniania i zgazowywania wegla prowadzony z zawracaniem szlamu w celu zmniejszenia ilosci normalnie stalego produktu uplynnienia mogacego stanowic wsad do generatora gazu, zachodzi przy sprawnosci cieplnej znacznie wyzszej niz w przy¬ padku polaczonego procesu uplynniania i zgazo¬ wywania wegla, w którym nie zwraca sie szlamu.W celu uzyskania wysokiej sprawnosci cieplnej polaczonej operacji uplynniania i zgazowywania wegla konieczne jest, aby cala ilosc normalnie sta¬ lego produktu uplynnienia uzyskanego w strefie uplynniania wprowadzac do strefy zgazowania oraz by ten normalnie staly produkt uplynnienia stano¬ wil zasadniczo jedyny wsad weglowodorowy w strefie zgazowywania. Sprzezenie stref uplynniania i zgazowywania w celu osiagniecia wysokiej spraw¬ nosci cieplnej wymaga, aby ilosc normalnie stalego produktu uplynnienia, z którego usunieto zasad¬ niczo cala ilosc cieklego produktu uplynnienia i gazów weglowodorowych, byla wystarczajaca akurat na to, by umozliwic wytwarzanie w strefie zgazowania calkowitej ilosci wodoru technologicz¬ nego oraz gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej zapotrzebowanie na paliwo w procesie w 5—100%.Jesli we wsadzie do generatora gazu znajdzie sie jakjs inny produkt ze strefy uplynniania, np. ciekly produkt uplynnienia lub gazy weglowodorowe, lub tez jesli w strefie uplynniania powstanie normalnie staly produkt uplynnienia w ilosci wiekszej od niezbednej dla wytworzenia w strefie zgazowywania technologicznego wodoru i stanowiacego paliwo gazu syntezowego, to wówczas sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplynniania i zgazowywania wegla ulegnie zmniejszeniu.W polaczonym procesie uplynniania i zgazowy¬ wania wegla konieczne jest zawracanie strumienia szlamu w celu zmniejszenia nadwyzki normalnie stalego produktu uplynnienia do poziomu wystar¬ czajaco niskiego na to, by zapewnic wysoka sprawnosc cieplna polaczonego procesu. Jak stwier¬ dzono powyzej, strumien obiegowy sprzyja zmniej¬ szeniu wydajnosci normalnie stalego produktu uplynnienia ze wzgledu na zwiekszona zawartosc dzialajacych katalitycznie substancji stalych i wy¬ dluzony czas przeróbki normalnie stalego produktu uplynnienia. 5 W przypadku wsadów weglowych, z których powstaje znaczna ilosc pozostalosci mineralnej, stezenie substancji stalych w szlamie obiegowym, a tym samym w mieszalniku wsadu weglowego, moze stac sie tak wysokie, ze moga wystapic trud- io nosci w przepompowywaniu strumienia opuszczaja¬ cego mieszalnik wsadu. Duzemu steleniu stalych substancji w mieszalniku zapobiega sie zazwyczaj zwiekszajac predkosc zawracania szlamu przy da¬ nej predkosci podawania wsadu weglowego, gdyz 15 zwiekszenie predkosci zawracania szlamu wywo¬ luje efekt rozcienczajacy. Jednak w przypadku wegli wysokopopiolowych, to jest zawierajacych powyzej 15—20°/o wagowych nieorganicznej sub¬ stancji mineralnej w przeliczeniu na sucha mase, 20 dla zmniejszenia zawartosci substancji stalych w mieszalniku wsadu nalezy predkosc zawracania szlamu zwiekszyc, tak znacznie, ze koszt operacji staje stie nadmierny ze wzgledu na. koszty przepom¬ powywania szlamu i rozmiary podgrzewacza. Przy 25 danej wielkosci instalacji taka sytuacja moze po¬ ciagnac za soba koniecznosc drastycznego zmniej¬ szenia predkosci zasilania niewzbogaconym, sorto¬ wanym weglem stanowiacym wsad.Sposób wedlug wynalazku umozliwia unikniecie tych trudnosci dzieki zmniejszeniu ilosci zawraca¬ nych substancji stalych przy jednoczesnym utrzy¬ maniu odpowiedniej aktywnosci katalitycznej.W procesie prowadzonym sposobem wedlug wy¬ nalazku szlam resztkowy zawierajacy ciekly pro¬ dukt uplynniania, normalnie staly produkt uplyn¬ niania i zawiesine pozostalosci mineralnej, oddzie¬ lony po procesie uplynniania od oparów i cieczy, to jest wodoru gazów weglowodorowych i benzyny ciezkiej, dzieli sie na 3 czesci. Pierwsza porcje tego szlamu zawraca sie jak w znanych procesach do strefy uplynniania i druga porcje szlamu wprowa¬ dza sie do urzadzenia do destylacji. Podstawowa cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze trzecia porcje szlamu resztkowego prowadzi sie przez hyd- rocyklon^ odprowadza z hydrocyklonu górny stru¬ mien szlamu zawierajacy ciekly produkt uplyn¬ niania, normalnie staly produkt uplynniania i za¬ wiesine pozostalosci mineralnej zlozonej z czastek o srednicach, których srednia wartosc jest mniej¬ sza od sredniej wartosci srednic czastek w wspom¬ nianej wyzej pierwszej porcji szlamu resztkowego i strumien ten zawraca do strefy uplynniania, w celu zmniejszenia przecietnej wartosci srednic czastek zawracanych do tej strefy.Z hydrocyklonu odprowadza sie równiez dolny strumien szlamu zawierajacy takze ciekly produkt uplynniania, nomalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej, ale czastki tej pozostalosci msfa przecietna srednice wieksza od przecietnej wartosci srednic czastek we wspomnia¬ nej wyzej pierwszej porcji szlamu resztkowego. Ten dolny strumien szlamu wprowadza sie do urzadze¬ nia do destylacji prózniowej i rozdziela w nim, otrzymujac ciekly produkt uplynniania oraz szlam do zasilania generatora gazu. skladajacy sie z nor- 35 40 45 50 55 60123 594 5 «, malnie stalego produktu uplynniania i poaostalosci mineralnej. Szlam ten wprowadza sie do strefy zgazowywania i podaje konwersji, a otrzymany wodór wprowadza sie do strefy uplynniania.Zgodnie z wynalazkiem segreguje sie substancje stale w szlamie stanowiacym produkt uplynniania wegla tak, ze zarówno w szlamie bedacym wsadem do generatora gazu, jak i w szlamie obiegowym zawartosc substancji stalych rózni sie proporcjo¬ nalnie od zawartosci tych substancji w szlamie sta¬ nowiacym produkt, przy czym substancje stale w szlamie obiegowym maja stosunkowo mniejsze srednie rozmiary od substancji stalych we wsadzie do generatora gazu i sa aktywniejsze katalitycznie.Zgodnie z wynalazkiem szklam obiegowy propor¬ cjonalnie zawiera wagowo mniej substancji stalych, a szlam stanowiacy wsad do generatora gazu pro¬ porcjonalnie zawiera wagowo wiecej substancji stalych niz szlam stanowiacy produkt ze strefy uplynniania jako calosc.Normalnie staly produkt uplynnienia stanowi wstepny produkt niniejszego procesu. Normalnie ciekly produkt; uplynnienia zwany jest tu „cieklym destylatem" lub „cieklym, produktem uplynnienia", przy czym oba okreslenia oznaczaja produkt uplyn¬ nienia* który w temperaturze pokojowej jest nor¬ malnie ciekly, w tym takze .produkt zwany czasem rozpuszczalnikiem stanowiacym donor wodoru technologicznego. W strefie uplynnienia otrzymuje sie stezony szlam zawierajacy jedynie material 454-°C+. Stezony szlam zawiera calkowita ilosc nie¬ organicznej substancji mineralnej i calkowita ilosc nierozpuszczonej substancji organicznej (UOM) obecnych we wsadzie weglowym, zwanych wspól¬ nie „pozostaloscia mineralna". Ilosc UOM stanowi zawsze ponizej 10—15p/o wagowych wsadu weglo¬ wego natomiast nieorganicznej substancji mineral¬ nej wsad zawiera w przeliczeniu na sucha mase conajmniej 15?/* korzystnie 20% wagowych. Ste¬ zony szlam zawiera, takze produkt uplynnienia 454°C+, który w temperaturze pokojowej jest nor¬ malnie staly i który zwany jest tu „normalnie sta¬ lym produktem uplynnienia".Gaz syntezowy wytworzony w strefie zgazowy¬ wania poddaje sie reakcji konwersji tlenku wegla w celu przeprowadzenia go w wodór i dwutlenek wegla. Dwutlenek wegla, wespól z siarkowodorem usuwa sie nastepnie w ukladzie usuwania gazów kwasnych. Zasadniczo caly uzyskany w ten spo¬ sób sturmien gazu bogatego w wodór zuzywa sie w procesie uplynniania. Korzystnie wytwarza sie wiecej gazu syntezowego niz jest to konieczne dla pokrycia zapotrzebowania na wodór technologiczny.Aby sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplyn- nlaintia i gazowania wegla byla wysoka, co najmniej 60, 7tf lub 90 i az do 10.0% molowych tej nadmiaro¬ wej ilosci gazu syntezowego powinno sie spalic jako paliwo w procesie.Nadmiaru gazu. syntezowego nie nalezy podda¬ wac przed1 jego. spaleniem w procesie ani metani- zaejij ani innym zuzywajacym, wodór reakcjom.Gdy operacja zgazowywania jest w pelni sprzezona z operacja uplynniania tak, ze zasadniczo caly wsad weglowodorowy do strefy zgazowania po¬ chodzi ze strefy uplynniania i zasadniczo cala ilosc gazowego produktu ze strefy zgazowania. zuzywa sie w strefie uplynniania, jako stanowiacy reagpnt wodór lub jako stanowiacy paliwo gaz. syntezowy, to wówczas sprawnosc cieplna polaczonego procesu. 5 staje sie niespodziewanie wysoka* Podwyzszona sprawnosc cieplna osiagalna w po¬ laczonym procesie uplynniania i zgazowania wegla ilustruje fig. 1 rysunku, a mianowicie obrazuje za¬ leznosc sprawnosci cieplnej polaczonego procesu uplynniania i zgazowywania. wegla od wydajnosci normalnie stalego produktu. uplynnienia, to. jest produktu uplynnienia 454°C+,r który w tempera¬ turze pokojowej ma postac ciala stalego. W polar czonym procesie przedstawionym na fig. 1 nie sto¬ suje sie zgodnej z niniejsizym wynalazkiem metody segregacji substancji stalych i figura ta jest raczej. ilustracja potrzeby stosowania takiej metody.W procesie zobrazowanym na fig. 1 szlam stanor wiacy produkt zawraca sie w strefie uplynjnaaaiia i nadwyzke szlamu 454°C+ ze strefy uplynniania wprowadza do strefy zgazowywania. Gdy zmienia, sie ilosc produktu uplynnienia 454?G+ wytworzo¬ nego i wprowadzanego do, strefy zgazawanja,^ auto¬ matycznie zmienia sie sklad i ilosc, szlamu, obie¬ gowego w strefie uplynniania* Punkt A na. krzy¬ wej odpowiada ogólnemu, obszarowi maksymalnej sprawnosci cieplnej, polaczonego, procesów Z figury 1 wynika, ze sprawnosc, cieplna pojaczp- nego procesu jest. bardzo, niska gdy wydajnogc pro-* duktu uplynnienia 454°C+ przewyzsza * 35 lufo 4QP/o, Figura i wskazuje, na fakt, ze w przypadku, braku obiegowej pozostalosci mineralnej wydajnosc pro¬ duktu uplynnienia 454°C+ wynosi 60°/o w przelicze^ niu na wsad weglowy, natomiajst. g$ly zawraca* sie pozostalosc mineralna, wydajnosc cccodufetu uplgpn- nienia 454°C+ zmniejsza siedo 207—2^/0,. co odpo¬ wiada zakresowi maksymalnej, sprawnosci, cjepjnej polaczonego procesu.Zmniejszenie wydajnosci normalnie statego^wro- duktu uplynnienia w polaczonym procesie uplyn¬ nienia i zgazowania? do poziomu. naf tyle niskiego, aby mozliwe stalo sie uzyskanie sprawnosci odpo¬ wiadajacej optymalnemu, obszarowi. Ay czesto j£st trudne. Jedna z metod przezwyciezania tycb trud¬ nosci jest zwiekszenie zawartoiGi substancji sta¬ lych w strumieniu, szlamu obiegowego 4roga zmniejszenia ilosci zawartego w tym szlamie nor¬ malnie cieklego produktu, uplynnienia, W praktyce jednak zastosowanie tej metody jest ograniczone, a czynnik ograniczajacy stanowi zawartosc sub¬ stancji stalych w mieszalniku wsadu weglowego.W polaczonym, procesie uplynniania i ztgazowania wegla, w którym stosuje sie, sposób wedlug wyna¬ lazki wydajnosc normalnie stalego produktu uplynnienia 454PC+ obniza sia, do poziomu, umozli¬ wiajacego osiagniecie optymalnej sprawnosci ciepl¬ nej A, czesciowo dzieki wykorzystaniu drugiego strumienia obiegowego. Drugim strumieniem obie¬ gowym jsst strumieA. odbierany u szczytu hydro- cyklonu, jak to opisano pc*nisej.Strefa uplynniania w omawianym procesie skla¬ da sie ze strefy podgrzewania i strefy reakcji uplynniania, usytuowanych szeregowo. Strefa uplynniania moze pracowac niezaleznie lub moze byc sprzezona ze strefa zgazowywania, jak to opi¬ li 20 25 30 35 40 45 50 55 607 sano powyzej. Temperatura reagentów stopniowo rosnie w miara ich przeprowadzania przez wezow- nice podgrzewacza tak, ze u wylotu z podgrzewacza temperatura wynosi zazwyczaj 360—438°C, ko¬ rzystnie 371—404°C. Ogólnie, roztwarzanie wegla zachodzi w najwiekszym stopniu w strefie pod¬ grzewania i egzotermiczne reakcje uwodorniania i hydrokrakowania rozpoczynaja sie przy tndfljj&y- malnej temperaturze w strefie podgrzewania. Pod¬ grzany szlam wprowadza sie nastepnie do reaktora uplynniania czyli do strefy reakcji, w której re¬ akcje uwodorniania i hydrokrakowania zachodza na¬ dal. ' W strefie reakcji uplynniania wystepuje na ogól intensywne mieszanie wsteczne i panuje w niej stosunkowo równomierna temperatura. Cieplo wy¬ tworzone w wyniku egzotermicznych reakcji w strefie reakcji uplynniania powoduje wzrost tem¬ peratury w tej strefie do 427—482°C, korzystnie do 339—466°C. Czas przebywania szlamu w strefie reakcji uplynniania jest dluzszy od czasu przeby¬ wania w strefie podgrzewania. Ze wzgledu na egzotermiczne reakcje zachodzace w strefie reakcji uplynniania temperatura w tej strefie moze byc o co najmniej 11, 27, 55 lub nawet 111°C wyzsza od temperatury u wylotu z podgrzewacza. Strefa reakcja uplynnriania nie zawiera zadnego stalego zloza katalizatora, ani nieruchomego, ani wrzacego, totez w strefie tej we wnetrzu reaktora nie istnieje ani rzeczywisty poziom, ani pozorny poziom zloza katalizatora. Jedynym katalizatorem sa substancje mineralne tworzace zawiesine w szlamie technolo¬ gicznym, wprowadzane do reaktora uplynniania i odprowadzane z£n w postaci zawiesiny w szlamie technologicznym. Oczywiscie, zatrzymanie nie¬ wielkiej ilosci substancji stalych wewnatrz reak¬ tora jest mozliwe, lecz zasadniczo czastki sa osta¬ tecznie z; reaktora usuwane.Cisnienie wodoru w strefie podgrzewania i w strefie reakcji uplynniania wynosi 6900—27500, ko¬ rzystnie 10300—17000 kFa/cni*. Zazwycaaj wodór wprowadza sie do szlamu w wiecej niz jednym punkcie. Co najmniej czesc wodoru dodaje sie do szlamu przed wlotem strefy podgrzewania. Dodat¬ kowa ilosc wodoru mozna wprowadzic miedzy strefa podgrzewania i strefa reakcji uplynniania i/lub w postaci chlodziwa wodorowego w samej strefie reakcji uplynniania. Chlodziwo wodorowe wtryskuje sie w razie potrzeby w róznych punktach strefy reakcji uplynniania, w celu utrzymania za¬ danej temperatury reakcji, co zapobiega zachodze¬ niu w zbyt znacznym stopniu reakcji koksowania.Stosunek calkowitej ilosci wodoru do naewzbogaco- nego sortowanego wegla stanowiacego wsad wy¬ nosi 0,62—2,48, korz^tnte 0;tó—1,8« m*fkg.Zgodnie ze stanowiacym wynalazek wariantem dotyczacym strefy zgazowania, maksymalna tempe¬ ratura w generatorze gazu wynosi zazwyczaj 12&4— —1982°C, korzystnie 1260—1760°C, a najkorzystniej 1316 lub 1371—1760°C. Przy takich temperaturach nieorganiczna substancja mineralna ulega kon¬ wersji do cieklego zuzla, który usuwa sie z dna generatora gazu.W procesie uplynniania wytwarza sie na sprze¬ daz znaczna ilosc zarówno cieklego produktu uplyn- 3 594 8 niania, jak i gazów weglowodorowych. Gdy proces uplynniania prowadzi sie bez stosowania strefy zgazowania, mozna uzyskac na sprzedaz równiez pewna ilosc normalnie stalego produktu uplyn- 5 menia. Jednak w przypadku braku strefy zgazo¬ wania korzystne jest zawracanie normalnie stalego produktu uplynnienia do wyczerpania, dzieki czemu uzyskuje sie z wyzsza wydajnoscia ciekly produkt uplynnienia i gazy weglowodorowe. W pro- 10 cesie uplynniania prowadzonym bez sprzezonej strefy zgazowania, w którym powstaje nadwyzka normalnie stalego produktu uplynnienia, czesc szla¬ mu technologicznego mozna poddac filtracji w celu otrzymania normalnie stalego produktu uplynnie- 15 nia wolnego od substancji stalych. Normalnie staly produkt uplynnienia wolny od substancji stalych mozna zawracac do wyczerpania lub odzyskiwac jako produkt.Gdy operacja uplynniania jest sprzezona z ope- 20 racja zgazowania, ogólna sprawnosc cieplna procesu ulega zwiekszeniu dzieki zastosowaniu warunków procesu dobranych tak, by otrzymac znaczne ilosci gazów weglowodorowych i cieklych poliw, w prze¬ ciwienstwie do warunków procesu dobranych tak, 25 by wymusic powstawanie wylacznie gazowych lub cieklych weglowodorów. W sprzezonej operacji uplynniania i zgazowania w strefie uplynniania powinno powstawac co najmniej 8—10% wagowych gazowych paliw zlozonych ze zwiazków o 1—4 ato- 30 mach wegla i co najmniej 15—20% wagowych ciek¬ lego paliwa destylacyjnego 193—454°C, w przeli¬ czeniu na suchy wsad weglowy. Mieszanine me¬ tanu i etanu odzyskuje sie i zuzywa jako gaz miejski. Mieszanine propanu i butanu wykorzystuje 35 sie po odzyskaniu jako gazol. Oba te produkty sta¬ nowia paliwa ulepszone. Olej opalowy o tempera¬ turze wrzenia 193—454°C odzyskiwany w procesie stanowi ulepszony olej opalowy, który jest zasad¬ niczo wolny od substancji mineralnej i zawiera 40 ponizej okolo 0,4 lub 0,5% wagowego siarki. Siarko¬ wodór odzyskuje sie ze strumienia odprowadzanego z ukladu usuwania gazów kwasnych i podaje prze¬ mianie na siarke elementarna.Szlam odplywajacy ze strefy reakcji uplynniania przeprowadza sie przez urzadzenie do rozdzielania oparów i cieczy, w celu odzielenia oparów zawiera¬ jacych wodór, gazy weglowodorowe, benzyne, ciezka i ewentualnie pewna ilosc cieklego desty¬ latu, od szlamu resztkowego zawierajacego ciekly produkt uplynnienia o temperaturze wrzenia roz¬ puszczalnika, normalnie staly produkt uplynnienia i tworzaca zawiesine pozostalosc mineralna. Za¬ sadniczo cala ilosc wodoru i zasadniczo cala ilosc weglowodorów o temperaturze wrzenia nizszej od temperatury wrzenia cieklego produktu stanowia¬ cego rozpuszczalnik, w tym równiez gazów weglo¬ wodorowych i Uenzyny ciezkiej, usuwa sie jako produkt z urzadzen do rozdizielania oparów i cieczy.Niewielka ilosc cieklego produktu o temperaturze wrzenia' rozpuszczalnika usuwa sie w produkcie górnym, a w resztkowym szlamie w urzadzeniach do rozdzielania pozostaje niewielka ilosc benzyny ciezkiej.Szlam resztkowy uzyskany po destylacji rzuto- e5 wej mozna rozdzielic na trzy czesci na nizej poda-9 123 594 W nej zasadzie. Pierwsza porcje szlamu resztkowego pc destylacji rzutowej, stanowiaca okolo 10—75% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego po destylacji rzutowej, zawraca sie bezposrednio do mieszalnika wsadu. Cieplo wyczuwalne szlamu resztkowego po destylacji rzutowej ogrzewa wsad weglowy w mieszalniku i sprzyja wysychaniu wegla jesli jest on mokry. Druga porcja szlamu resztkowego po destylacji rzutowej, stanowiaca okolo 15—40% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego, wprowadza sie bezposrednio do ukla¬ du rozdzielania produktów obejmujacego urzadze¬ nia do destylacji atmosferycznej i prózniowej, w celu oddestylowania cieklych produktów uplyn-' nienia o temperaturze wrzenia 193—454°C od ste¬ zonego szlamu zawierajacego normalnie staly pro¬ dukt uplynnienia 454°C+ i pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine. Trzecia porcje szlamu resztko¬ wego po destylacji rzutowej, stanowiaca 10—75% wagowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego, przeprowadza sie wedlug wynalazku przez hydro- cyklon.Szlam resatkowy po destylacji rzutowej, którego pierwsza, druga i trzecia porcja stanowia czesci podwielokrotne, zawiera okolo 5—40% wagowych substancji stalych. Z hydrocyklonu odbiera sie strumien górny i strumien dolny. Górny strumien zawiera wagowo mniej niz podwielokrotna czesc substancji stalych obecnych w hydrocyklonie, pod¬ czas gdy dolny strumien zawiera wagowo wiecej niz podwielokrotna czesc substancji stalych obec¬ nych w hydrocyklonie. Strumien górny z hydro- cyklonu, ubogi w substancje stale, stanowi zazwy¬ czaj okolo 40—80% wagowych strumienia dopro¬ wadzanego do hydrocyklonu i zawiera okolo 0,2— —20% wagowych substancji stalych.Przecietna srednica czastek substancji stalych w górnym strumieniu z hydrocyklonu jest mniejsza od srednic czastek w dolnym strumieniu z hydro¬ cyklonu i wynosi okolo 0,5—5 mikrometrów (calko¬ wity zakres wartosci srednic czastek wynosi okolo 0,1—10 mikrometrów korzystnie 1—10 mikromet¬ rów). Strumien górny z hydrocyklonu zawraca sie do mieszalnika wsadu weglowego albo sam, albo w postaci mieszaniny z pierwsza porcja szlamu resztkowego po destylacji rzutowej. Dolny stru¬ mien z hydrocyklonu stanowi okolo 20—60% wa¬ gowych strumienia bedacego wsadem do hydrocyk¬ lonu i zawiera okolo 10—50% wagowych substancji stalych. Dolny strumien wprowadza sie do ukladu rozdzielania produktów albo sam, albo w postaci mieszaniny z druga porcja szlamu resztkowego po destylacji rzutowej.Hydrocyklon jest wyposazony w usytuowany stycznie przewód wlotowy, nadajacy przeplywaja¬ cemu przezen strumieniowi ruch wirowy. Do hyd¬ rocyklonu nie wprowadza sie zasadniczo weglowo¬ dorów majacych w warunkach normalnych postac gazów, a takze nie wprowadza sie benzyny ciezkiej lub wprowadzona jej ilosc jest niewielka. W hydro¬ cyklonie nie nastepuje oddzielanie ani zatezanie wprowadzonych don skladników weglowodoro¬ wych. Dlatego tez, z wyjatkiem zawartosci sub¬ stancji stalych, strumien górny i strumien dolny sa do siebie podobne i maja prawie taki sam sklad i zakres temperatur wrzenja^ przy czym kazdy z tych strumieni zawiera takie samo stezenie ciek¬ lego produktu uplynnienia i normalnie stalego pro* dujktu uplynnienia jak szlam resztkowy po 4esty- 5 lcicji rzutowej.Obecny w obiegowej pierwszej porcji szlajnu resztkowego i obiegowym górnym strumieniu z hydrocyklonu ciekly produkt uplynnienia 19$-^ —454°C zawiera weglowodory feedace doborami \o wodoru i stanowi rozpuszczalnik stosowany w pro¬ cesie uplynniania. Normalnie staly produkt uplyn¬ nienia 454°C+ zawarty w tych strumieniach otyer gowych tak samo moze spelniac pewne funkcje rozpuszczalnika. Zazwyczaj pierwsza porcja szlamu 15 resztkowego i górny strumien z hydrocyklonu za¬ wieraja cala ilosc rozpuszczalnika konieczna w procesie i stosowanie niezaleznego obiegowego strumienia rozpuszczalnika jest zbedne. Niezalezny obiegowy strumien rozpuszczalnika mozna jednak ao zastosowac jesli zachodzi taka potrzeba. Zasad¬ niczo cala ilosc cieczy wrzacych ponj£ej zalceegu temperatur wrzenia rozpuszczalnika nalezy usunac w produkcie górnym z rozdzielaczy oparów i cieczy by zapobiec ich zawracaniu i towarzyszacemu mu 35 nadmiernemu karake-waniu. ^wracanie weglowfo^- rów wrzacych ponizej zajeresil temoeratur wrzenia rozpuszczalnika pogarsza gaspp<}arke wodoram, selektywnosc i "wykorzystanie przestrzeni reaktora.Wyzej wspomniana pierwsza porcja szlamu *eut- 30 kowego zwana tu bedzie pierwszym strumieniem obiegowym, zas górny strumien z hydrocyklonu drugim strumieniem obiegowym, jako ze stanowi on uzupelnienie pierwszego czyli glównego stru¬ mienia obiegowego. Zarówno pierwszy, jak i drugi 35 strumien obiegowy maja podwyzszona temperature, co sprzyja dostarczaniu ciepla do wsadu weglowego w mieszalniku i usuwaniu wszelkich pozostalosci wilgoci w tym wsadzie. O ile pierwszy (omijajacy hydrocyiklon) strumien obiegowy zawiera na ogól 40 okolo 5—40% wagowych, zazwyezaj okolo 20% wa¬ gowych substancji stalych, to drugi (wyply^Jacy u szczytu hydrocyklonu) strumien obiegowy za¬ wiera na ogól 0,2—20%, zazwyczaj jedynie flfcplo 0,5—1% wagowego substancji stalych. 45 Srednia wartosc srednicy czastek w pierwszym strumieniu obiegowym wynosi okolo 1—10 mikro¬ metrów (calkowity zakres wartosci srednie czastek wynosi 0,1—10 mikrometrów), podczas gdy prze¬ cietna wartosc srednic czastek w drugim strumie¬ niu obiegowym jest mniejsza i wynosi okolo 0,5—5 mikrometrów. Stosunek wagowy drugiego strumienia obiegowego do pierwszego strumienia obiegowego wynosic moze okolo 0,1—3 i mozna go okresowo lub w sposób ciagly regulowac w celu kontrolowania proporcji stosunkowo malych sta¬ lych czastek i calkowitej ilosci zawracanych stalych czastek. Zazwyczaj predkosc zawracania pierwszego strumienia obiegowego pdpowiada 0,2—4 czesciom wagowym szlamu na czesc wagowa niewzbogaco¬ nego sortowanego wegla stanowiacego wsad i pred¬ kosc zawracania drugiego strumienia obiegowego odpowiada 0,2—4 czesciom szlamu na czesc nie- wzbogaconego sortowanego wegla stanowiacego w wsad.,11 123 594 12 Uwaza sie, ze glównym czynnikiem katalizuja¬ cym w obiegowej pozostalosci mineralnej sa siarcz¬ ki zelaza (piryt, pirotyn). Zawracanie tego ma¬ terialu polepsza konwersje normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia do cieklego produktu uplynnie¬ nia i gazów weglowodorowych. Zawracanie pozos¬ talosci mineralnej jest ograniczone, gdyz powoduje ono wzrost lepkosci ograniczajacy mozliwosc prze¬ pompowywania szlamu stanowiacego wsad.Zgodnie z wynalazkiem uzyskuje sie wysoka wy¬ dajnosc cieklego produktu uplynniania bez nad¬ miernego zawracania pozostalosci mineralnej dzie¬ ki zawracaniu górnego strumienia z hydrocyklonu obok pierwszego czyli typowego obiegowego stru¬ mienia szlamu. Srednia wartosc srednic czastek w górnym strumieniu z hydrocyklonu jest mniej¬ sza,' a zatem czastki te sa aktywniejsze katalitycz¬ nie od substancji stalych zawartych w pierwszym strumieniu obiegowym. Ponizsze przyklady wska¬ zuja, ze strumien górny z hydrocyklonu funkcjo¬ nuje w sposób wysoce niezalezny w stosunku do pierwszego czyli glównego strumienia obiegowego.Przyklad I. Próby przedstawione ponizej do¬ tycza wprowadzania pirytu i zgorzeliny walców-. niczej do procesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla prowadzonego bez zawracania szlamu.W próbach tych proces rozpuszczalnikowego uplyn¬ niania wegla bez zawracania szlamu prowadzono zarówno bez stosowania dodatków, jak i dodajac stosunkowo duze ilosci sproszkowanego pirytu (FeS2), otrzymanego przez wymywanie woda nie- wzbogaconego sortowanego wegla oraz stosunkowo duze ilosci zgorzeliny walcowniczej (Fe30^. Zgorze¬ lina walcownicza powstaje na powierzchni zelaza podczas walcowania na goraco. Tlenki zelaza maja sKionnosc do przechodzenia w trakcie procesu w saarcaki w wyndJku reakcji iz siarkowodorem. Wa¬ runki oraz wyniki prób przedstawiono w tabeli 1.Tabela 1 Warunki procesu 1 Wegiel Cisnienie Temperatura Stosunek wagowy rozpuszczalnik/wegiel Nominalny czas prze¬ bywania szlamu w reaktorze /, Natezenie przeplywu wodoru w przelicze¬ niu na wsad Poklad Pittsburgh, 1 plukany 13300 kPa kg/cm3 450°C 1,56 26,6 minut 1,05 Nm8 na 1 kg wegla Dane wydajnosciowe i Dodatek 1 Calkowita ilosc do¬ datku, % wagowe w przeliczeniu na suchy wegiel Nie stoso¬ wano 2 0,0 Piryt 3 3,0 Piryt 4 7,5 Zgo¬ rzeli¬ na wal¬ cow¬ nicza Fe304| 5 | 4,25) | c.d. tabeli 1 1 1 Calkowita zawartosc zelaza (Fe) w stano¬ wiacym wsad szla¬ mie (Fe w szlamie i dodatku lacznie), °/o wagowe w prze¬ liczeniu na suchy wegiel Wydajnosc, % wagowe w przeliczeniu na suchy wegiel Zwiazki o 1—4 ato¬ mach wegla Calkowita ilosc oleju, C5 —454°C Normalnie staly pro¬ dukt uplynnienia 454°C+ Nierozpuszczalne sub¬ stancje organiczne 2 0,9 4,9 17,7 62,0 6,4 3 1 2,1 4,8 17,8 62,9 6,3 4 3,» 5,0 18,4 ' 62,4 6,7 1 5 3,9 4,5 13,6 65,5 7,8 Dane zawarte w tabeli 1 opublikowane w SOLVENT REFINED COAL (SRC) PROCESS, 25 Monthly Report for the Period February 1978, The Pittsburgh and Midway Coal Mining Co., wy¬ dano w marcu 1978 r., United States Departament of Energy.Contract No. EX-76-C-01-496, FE/496-147 UC-90d, strona 14. 30 Dane z tabeli 1 wskazuja na fakt, ze wprowa¬ dzenie stosunkowo duzych ilosci sproszkowanego pirytu lub sproszkowanej zgorzeliny odlewniczej do procesu rozpuszczalnikowego uplynniania wegla prowadzonego bez zawracania szlamu nie powoduje 35 wzrostu wydajnosci procesu. Wprowadzenie pirytu nie daje widocznego efektu, podczas gdy dodanie zgorzeliny odlewniczej powoduje zmniejszenie wy¬ dajnosci cieklego oleju i gazu weglowodorowego, czemu towarzyszy wzrost wydajnosci normalnie *• stalego produktu uplynnienia.Przyklad II. Przeprowadzono próby ilustru¬ jace efekt wprowadzenia do procesu uplynniania wegla prowadzonego z zawracaniem szlamu sprosz¬ kowanego pirytu otrzymanego przez wymywanie 45 woda niewzbogaconego sortowanego wegla. Wa¬ runki i wyniki prób podano w tabeli 2.Tabela 2 Wsad weglowy 1 1 Nominalny czas przebywania godziny Natezenie przeply¬ wu wsadu weg¬ lowego, fcg/godzine/m* Sklad szlamu (w mieszalniku wsadu), °/o wa¬ gowe 1 Wegiel Szlam obiegowy (z rozpuszczal¬ nikiem) 1 Poklad Pittsburgh (plukany) 2 0,99 339,2 29,3 68,5 1 3 0,99 344 29,7 69,4 4 1,01 340,8 30,0 70,0123 594 13 14 1 Dodatek (piryt) Skladniki szlamu (w mieszalniku wsadu), % wa¬ gowe Wegiel Ciekly rozpuszczal¬ nik (193^54°C) Staly produkt uplynnienia (454°C+) Popiól (ze szlamu obiegowego) Nierozpuszczona substancja orga¬ niczna (ze szlamu obiegowego) Dodatek (piryt) *) Natezenie przeply¬ wu wodoru % wagowe w przeliczeniu na 1 szlam i normalne m3/l kg wegla Nominalna tempe¬ ratura w reak¬ torze uplynnia¬ nia, °C Cismienie, kPa/crn3 Wydajnosci, % wa¬ gowe w przeliczeniu na suchy wegiel H20 CO, COz H2S,,NH3 Zwiazki o 1—4 ato¬ mach wegla Benzyna ciezka (C5 — 193°C) Destylat sredni (193—249°C) Destylat ciezki (po¬ wyzej 249°C) Calkowita ilosc oleju (C5 — destylat ciezki) Staly produkt uplynnienia (454°C+) Nierozpuszczona substancja orga¬ niczna Popiól Ogólem Przereagowany wodór (bilans gazu) Konwersja w prze¬ liczeniu na wegiel suchy i bez po- | piolu, °/o 2 V^~ 29,3 23,8 26,4 12,4 5,9 2,2 4,61 1,84 455 15500 6,8 4,5* 17,6 11,4 7,8 25,5 44,7 23,5 5,2 6,2b 108,5c 5,8 94,5 c. d 3 0^9 29,7 20,9 32,7 9,6 6,2 0,9 4,62 1,68 455 15500 6,0 3,8a 17,2 9,4 7,9 23,6 40,9 27,5 5,2 6,lb 106,8c 5,8 94,4 tablicy 2 4 1 30,0 21,5 34,3 7,4 6,8 0,0 4,71 1,80 455 15500 5,8 3,2 16,6 7,3 6,8 23,4 37,5 29,8 5,9 5,4 105,2 5,2 • 93,7 | a) Z uwzglednieniem H2S powstalego z dodanego pirytu b) Z poprawka na popiól pochodzacy z dodanego 5 pirytu c) Suma nie jest równa 100 + % H2 ze wzgledu na dodany piryt Piryt z wymywania wegla, 85% pirytu, 15°/o ska- 11 ly, przehodzi w 100% przez sito 150 mesz.Dane zawarte w tabeli 2 opublikowano w SOLVENT REFINED COAL (SRC) PROCESS, Monthly Report for the Period March 1978, The 11 Pittsburgh and Midway Coal Mining Co., wydano w kwietniu 1978 r., United States Department of Energy, Conitract No. EX-76-C-01-496. FE/496—148 UC-90d, strona 13. 20 30 40 Dane z tabeli 2 wskazuja na fakt, ze wprowa¬ dzenie pirytu otrzymanego przez wymywanie wegla do procesu uplynniania wegla prowadzonego z za¬ wracaniem stanowiacego produkt szlamu ma znacz¬ ny wplyw na ten proces. Z danych wynika, ze.przy dodaniu odpowiednio 0,0, 0,9 i 2,2% wagowych pi¬ rytu uzyskano niskie wydajnosci normalnie ^talego produktu uplynnienia wynoszace odpowiednio 29,8, 27,5 i 23,5% wagowych, natomiast wycjajnosc cen¬ nego destylatu C5+ wynosila odpowiednio 37,5, 4(},9 i 44,7% wagowych. Tak wiec wprowadzenie pirytu ma znaczny wplyw korzystny na proces rozpusz¬ czalnikowego uplynniania wegla prowadzony z zaw¬ racaniem szlamu, w przeciwienstwie do procesu, w którym nie zawraca sie szlamu, gdyz jak wy¬ nika z tablicy 1 nawet dodawanie wiekszych ilosci pirytu nie wplywa w widoczny sposób na taki proces.Tak wiec z danych przedstawionych w tabeli 1 i tabeli 2 wynika, ze zastosowanie obiegowego strumienia szlamu nadaje pirytowi aktywnosc ka¬ talityczna, podczas gdy piryt nie wykazuje aktyw¬ nosci katalitycznej, nawet uzyty w wiekszych ilosciach, gdy szlam nie jest zawracany. 60 Przyklad III. Zebrano dane dla okreslenia rozkladu rozmiarów czastek, wyrazonych jako zmierzona w mikronach srednica czastki pirytu lub zgorzeliny odlewniczej, wprowadzanych do pro¬ cesu uplynniania wegla w próbach opisanych w przykladach I i II. Zebrano takze dane dotyczace ciezaru wlasciwego i rozkladu rozmiarów czastek substancji mineralnej (czastki pozostalosci mine¬ ralnej zlozonej z substancji mineralnej i nieroz- puszczonej substancji organicznej) uzyskiwanych z wsadu weglowego w dwóch typowych procesach uplynniania wegla prowadzonych bez zawracania szlamu. Zebrano wreszcie dane obrazujace rozklad rozmiarów czastek i ciezar wlasciwy czastek pozos¬ talosci mineralnej uzyskanej z wsadu weglowego i zawartej w odcieku pochodzacym z typowego pro¬ cesu uplynniania wegla prowadzonego z zawraca¬ niem szlamu. Wyniki prób przedstawiono w ta¬ beli 3.123 594 15 16 Wskazane roz¬ miary — sred¬ nica w mikro¬ metrach 0,5 1 2 3 4 5 8 10 20 30 Sredni ciezar wlasciwy Czastek w g/cm8 w tem¬ peraturze 30°C Ciezar wlasciwy badanej cieczy i w g/cm' w tem¬ peraturze 30°C Zgorzelina odlewnicza jako dodatek (sproszko¬ wana) w °/o 0,5 1,5 7,5 15 23 31 52,5 65 94 99 5,38 1,08 Tal Piryt jako dodatek (sproszko¬ wany) w °/o 7 11 16,5 22 26 29 38 42 58 70 4,17 1,08 bela 3 % wagowy czastek przy wskazanych | rozmiarach pozostalosc minimalna pochodzaca z wsadu weglowego w procesach bez zawracania szlamu w °/o A 1,5 7,5 25 43 55 63 72 73 77 79 2,48 1,08 1 B 2,5 8,5 26 40 50 56 64 67 72 77 2,66 1,08 pozostalosc mi¬ neralna pocho¬ dzaca z wsadu weglowego w procesie z zawracaniem szlamu w °/o 7 15 36 56 70 80 93 96 99 100 1,9 1,02 Z danych w tabeli 3 wynika, ze rozmiary czastek zgorzeliny odlewniczej w chwili jej wprowadzenia do procesu uplynniania wegla w próbach opisanych w tablicach 1 i 2 sa nieco wieksze, a rozmiary czas¬ tek dodanego pirytu sa umiarkowanie wieksze od typowych rozmiarów czastek pozostalosci mineralnej powstajacej z wsadu weglowego w procesie uplyn¬ niania wegla prowadzonym bez zawracania szlamu.Z tabeli 3 wynika ponadto, ze czastki pozosta¬ losci mineralnej, pochodzacej z wsadu weglowego w procesie uplynniania wegla prowadzonym z zaw¬ racaniem szlamu i zawartej w odcieku z tego pro¬ cesu sa mniejsze od czastek pozostalosci mineralnej pochodzacej z wsadu weglowego w procesach pro¬ wadzonych bez zawracania szlamu. Z danych w tabeli 3 wynika wreszcie, ze najwieksza róznica miedzy srednim ciezarem wlasciwym czastek i cie¬ zarem wlasciwym badanej cieczy (który zblizony jest do ciezaru wlasciwego cieklego produktu uplynnienia polaczonego zwykle z czastkami) wystepuje w przypadku dodawania zgorzeliny od¬ lewniczej i pirytu* mniejsza róznica miedzy tymi wartosciami ciezaru wlasciwego wystepuje w przy¬ padku pozostalosci mineralnej pochodzacej z wsadu weglowego w procesie uplynniania wegla prowa¬ dzonym bez zawracania szlamu, a najmniejsza róz¬ nica wartosci ciezaru wlasciwego wystepuje w przypadku procesu uplynniania wegla prowadzo¬ nego z zawracaniem szlamu.Podczas pracy hydrocyklonu, w którym naste¬ puje rozdzielanie malych i duzych czastek, naj¬ wieksza sila rozdzielania wystepuje wtedy, gdy oddziela sie male czastki o niewilkiej róznicy cie- 35 40 45 50 53 60 65 zarów wlasciwych w porównaniu ze zasocjowana ciecza od duzych czastek o znacznej róznicy cieza¬ rów wlasciwych. Wyniki z tabeli 3 wskazuja na fakt, ze w procesie uplynniania prowadzonym z zawracaniem szlamu powstaja czastki o mniej¬ szych rozmiarach i mniej rózniace sie ciezarem wlasciwym w porównaniu z procesem realizowa¬ nym z pominieciem etapu zawracania szlamu.Tak wiec z danych w tabeli 3 wynika, ze dodane zwiazki zelaaa wylkazuja aktywnosc katalityczna w próbach z przykladu II, a nie wykazuja jej w pró¬ bach z przykladu I, gdyz operacja zawracania zmniejsza rozmiary dodanych substancji stalych.Najwyrazniej, operacja zawracania wzmaga re¬ akcje chemiczne zachodzace miedzy nieorganicz¬ nymi substancjami mineralnymi i siarkowodorem, wodorem lub innymi substancjami w srodowisku reakcji, sprzyjajac zmianie rozmiarów, gestosci i skladu tworzacych zawiesine potencjalnie aktyw¬ nych katalitycznie czastek.Podstawa wynalazku jest stwierdzenie, ze wpro¬ wadzone czastki potencjalnie aktywnych katali¬ tycznie substancji, takich jak siarczki zelaza/które nie dzialaja katalitycznie lub dzialaja slabo kata¬ litycznie, ulegaja zmniejszeniu pod wzgledem roz¬ miarów i/lub ciezaru wlasciwego albo ulegaja kon¬ wersji do chemicznego stanu aktywniejszego kata¬ litycznie pod -wplywem powtarzanej operacji zaw¬ racania i osiagaja stan wysokiej aktywnosci kata¬ litycznej. Aktywnosc katalityczna stalego katali¬ zatora wzrasta wraz ze wzrostem pola powierzchni czastek, przy czyim pole powierzchni zewnetrznej rosnie gdy maleje srednica czastki.123 594 17 18 W procesie uplynniania wegla realizowanym jako pojedyncza ciagla operacja czastki wprowadzonego pirytu lub wprowadzonej zgorzeliny odlewniczej maja najwyrazniej takie rozmiary jak w chwili wprowadzenia, a zatem zbyt duze dla osiagniecia aktywnosci katalitycznej. Pod wplywem powtarza¬ jacej sie operacji zawracania w próbach opisanych w tablicy 2 czastki wprowadzonego pirytu ulegaja widocznie zmniejszeniu pod wzgledem rozmiarów i gestosci oraz przemianie w postac chemiczna, w której sa równie aktywne katalitycznie jak po¬ chodzaca z wsadu weglowego pozostalosc mineralna lub nawet aktywniejsze.Zgodnie z wynalazkiem wykorzystuje sie hydro- cyklon dla zwiekszenia wplywu zawracania na roz¬ miary i ciezar wlasciwy zawracanych katalitycz¬ nych czastek. Katalityczne czastki moga pochodzic z wsadu weglowego lub mozna je wprowadzac.W hydrocyklonie nastepuje korzystne zawrócenie stosunkowo malych czastek, zwlaszcza czastek o niewielkiej róznicy ciezarów wlasciwych, co zwieksza stezenie tych czastek w procesie.Wlasnie wplyw, jaki strumien obiegowy wywiera w procesie uplynniania wegla przedstawionym w tabeli 3 na wprowadzenie lub powstajace in situ czastki, umozliwia zwiekszenie plynacych z tego korzysci. Zgodnie z wynalazkiem hydrocyklon pra¬ cuje równolegle do glównego obiegowego strumie¬ nia szlamu, a strumien górny z hydrocyklonu zaw¬ raca sie równolegle do glównego strumienia obie¬ gowego lub w postaci mieszaniny z tym strumie¬ niem.W górnym strumieniu z hydrocyklonu wystepuja w zwiekszonym stezeniu selektywnie oddzielone w celu zawrócenia stosunkowo male czastki do¬ datku lub pozostalosci mineralnej majace niska gestosc, natomiast w strumieniu tym nie wyste¬ puja selektywnie oddzielone czastki o wiekszych rozmiarach i wiekszej gestosci pochodzace ze strefy uplynniania wegla. Tak wiec górny strumien z hyd- rocyiklomu powoduje selektywny wzrost proporcji stosunkowo malych czastek do calkowitej zawar¬ tosci substancji stalych w calym szlamie obiego¬ wym i w strefie uplynniania, a zatem zmniejsza sie srednia wartosc srednic czastek w szlamie obie¬ gowym.Niezaleznie od tego czy katalityczne substancje stale stanowia dodane katalitycznie substancje mi¬ neralne, czy pozostalosc mineralna pochodzaca z wsadu weglowego, czy oba te materialy, w opi¬ sywanym procesie wykorzystuje sie odkrycie do¬ tyczace wplywu zmniejszajacego srednie wymiary czastek tych substancji stalych i zwieksza sie ten wplyw dla polepszenia ich aktywnosci katalitycz¬ nej.Efekt zmniejszania rozmiarów czastek ulega wzmocnieniu dzieki wspólzaleznemu zawracaniu glównego obiegowego strumienia szlamu i obiego¬ wego strumienia szlamu stanowiacego górny stru¬ mien z hydrocyklonu. Te strumienie obiegowe ply¬ na równolegle i na zewnatrz strefy uplynniania.Aby te dwa strumienie obiegowe mogly wspólza¬ leznie zwiekszac efekt zmniejszania rozmiarów przerabianych substancji stalych, czastki tych substancji stalych musza byc dostatecznie male na to, aby mozliwe bylo ich zatrzymywanie i trans¬ portowanie w szlamach tworzacych te strumienie i by zasadniczo nie wystepowalo stale gromadzenie sie substancji stalych w reaktorze.Stale gromadzenie sie czyli zaleganie substancji stalych w reaktorze (np. stale zloze katalizatora) powodowaloby obnizajace wydajnosc zajmowanie przestrzeni reaktora przez stosunkowo duze czastki, których niezdolnosc do wyplyniecia z reaktora uniemozliwialaby korzystne ich wykorzystanie zgodne z niniejszym wynalazkiem. Ponadto, roz¬ miary stosunkowo duzych czastek pozostajacych stale w reaktorze moga zwiekszac sie w wyniku osadzania sie na tych czastkach mniejszych czastek pozostajacych w obiegu, a wiec zatrzymywanie sie substancji stalych w reaktorze moze na rozmiary czastek wywierac wplyw wrecz przeciwny niz zgodny z wynalazkiem wplyw zmniejszajacy roz¬ miary czastek.Wspólzalezne zawracanie glównego obiegowego strumienia szlamu i obiegowego strumienia szlamu stanowiacego strumien górny z hydrocyklonu zmniejsza srednia wartosc srednic czastek sub¬ stancji stalych, dzieki czemu w procesie wzrasta aktywnosc katalityczna przy danej predkosci zaw¬ racania calej ilosci substancji stalych. Wzrost ak¬ tywnosci katalitycznej sprzyja wzrostowi wydaj¬ nosci cieklego produktu uplynnienia przy danej predkosci zawracania calej ilosci substancji sta¬ lych. Wynalazek mozna takze realizowac pozwa¬ lajac czastkom o zmniejszonych srednicach na za¬ chowanie stalej aktywnosci katalitycznej w pro¬ cesie przez zmniejszenie predkosci zawracania substancji stalych. Wariant ten pozwala przy danymi ograniczonym poziomie substancji stalych w mie¬ szalniku wsadu weglowego na zwiekszenie pred¬ kosci zasilania wsadem, co zwieksza przepustowosc instalacji.Aby zawracanie substancji mineralnych moglo wywrzec w pelni wplyw na proces uplynniania, substancje mineralne trzeba zawracac zarówno przez strefe podgrzewania, jak i przez strefe re¬ akcji uplynniania w procesie uplynniania. Proces uplynniania wegla rozpoczyna sie w strefie pod¬ grzewania kontynuowany jest w strefie reakcji uplynniania.Uplynnienie wsadu weglowego zachodzi w naj¬ wiekszym stopniu w strefie podgrzewania. Wolne rodniki powstaja i lacza sie z wodorem w strefie podgrzewania ze wzgledu na zachodzace w niej reakcje depolimeryzacji. Normalnie staly produkt uplynnienia ulega hydrokrakowaniu z wytworze¬ niem cieklego produktu uplynnienia i gazów weg¬ lowodorowych w strefie reakcji uplynniania. Po¬ niewaz roztwarzanie niewzbogaconego sortowanego wegla zachodzi w glównym stopniu w strefie pod¬ grzewania, wiekszosc czastek pozostalosci mine¬ ralnej uwalniana jest z podloza weglowego w tej wlasnie strefie, podczas gdy w strefie reakcji uplynniania czastki pozostalosci mineralnej kata¬ lizuja hydrokrakowanie powstalego w strefie pod¬ grzewania normalnie stalego produktu uplynnienia do cieklego produktu uplynnienia i gazów weglo¬ wodorowych. 10 ii 20 25 M 35 40 45 50 55 6019 123 594 Przyklad IV. Podane ponizej dane wskazuja na fakt, ze obliczona w mikrometrach srednica czastek pozostalosci mineralnej uwolnionej z pod¬ loza weglowego w procesie uplynniania wegla sta¬ nowi czesciowo charakterystyke wsadu weglowego, niezalezna od wplywu wywieranego przez obiegowy strumien wsadu. Dane z tablicy 4 dotycza rozkladu rozmiarów czastek pozostalosci mineralnej powsta¬ jacej podczas rozpuszczalnikowego uplynniania wegla z Pokladu Pittsburgh i wegla Kentucky, w dwóch niezaleznych procesach, prowadzonych bez zawracania szlamu.Tabela 4 °/o objetosciowy czastek o wskazanych rozmiarach Wskazany roz¬ miar srednica w mikrometrach 2 3 4 5 6 10 15 20 Wegiel Kentucky 6/o obje¬ tosciowy 9 40 71 88 93 98 99 99,3 Wegiel z Pokladu Pittsburgh •/o obje¬ tosciowy 5,5 12 18 25 30 51 70 82 1 Dane te zaczerpnieto z zakresu opublikowanego przez Electric Power Research Institute w SRC QUATERLY REPORT No. 1, Analysis of Opera- tionns Runs 62—72, 1 stycznia — 31 marca 1976 r., Solvent Refined Coal Pilot Plant, opublikowano 25 czerwca 1976 r., str. 122.Z danych przedstawionych w tabeli 4 wynika, ze w przypadku wegla Kentucky procent obje¬ tosciowy czastek o srednicy ponizej 5 mikrometrów jest okolo 3,5 raza wyzszy niz w przypadku wegla z Pokladu Pittsburgh. Jest rzecza ogólnie wia¬ doma, ze produkt rozpuszczalnikowego uplynniania wegla Kentucky zawiera wiecej cieklego produktu uplynnienia w stosunku do normalnie stalego pro¬ duktu uplynnienia w porównaniu z produktem rozpuszczalnikowego uplynniania wegla z Pokladu Pittsburgh.Zgodnie z innym wariantem wynalazku stosuje sie hydrocyklon w celu wyodrebnienia mniejszych czastek pochodzacych z okreslonego wegla beda¬ cego jednym z wegli wchodzacych w sklad wsadu weglowego i wzmocnienie katalitycznego dzialania tych czastek. Górny strumien z hydrocyklonu za¬ wiera w wiekszym stezeniu niniejsze czastki po¬ zostalosci mineralnej pochodzacej z okreslonego wegla bedacego jednym z wegli wchodzacych w sklad wsadu weglowego, podczas gdy dolny stru¬ mien z hydrocyklonu zawiera w wiejkszytm stezeniu wieksze czastki pochodzace z innego wegla wcho¬ dzacego w sklad wsadu weglowego. W rezultacie nagromadizeniie stosunkowo malych aktywnych ka¬ talitycznie czastek w strumieniu obiegowym moze umozliwic zmniejszenie wagi calkowitej ilosci zaw¬ racanej pozostalosci mineralnej, co wplywa ko¬ rzystnie na wydajnosc procesu. 10 15 20 25 35 40 45 50 55 60 65 Zgodnie z tym wariantem wynalazku, wsad do procesu stanowi wiecej niz jeden wegiel, przy czym srednia wartosc srednic czastek pozostalosci mine¬ ralnej pochodzacej z jednego z tych wegli jest znacznie mniejsza od sredniej wartosci srednic czastek pozostalosci mineralnej pochodzacej z po¬ zostalych wegli. Dzialanie hydrocyklonu powoduje zwiekszenie proporcji malych czastek pozostalosci mineralnej w strumieniu obiegowym, a zatem zwieksza sie ilosc zawracanych w procesie czastek pozostalosci mineralnj pochodzacej z okreslonego wegla wchodzacego w sklad wsadu weglowego.Zgodnie z tym wariantem procesu wegiel, z którego pochodza male czastki stanowi co najmniej 5 lub 10, a ewentualnie co najmniej 20, 30 lub 50a/o wa¬ gowych calkowitego wsadu weglowego w przeli¬ czeniu na sucha mase.Pozostala czesc wsadu weglowego stanowi wegiel lub wegle, z których powstaje pozostalosc mine¬ ralna o czastkach majacych wieksze lub rózne wartosci srednic.Zgodnie z innym jeszcze wariantem wynalazku do procesu rozpusizczalnikowego uplynniania wegla wprowadza sie z zewnatrz stala substacje lub stale substancje o dzialaniu katalitycznym, przy czym srednia wartosc srednic ich czastek w chwili wpro¬ wadzania jest mniejsza od sredniej wartosci srednic czastek powstajacych in situ w wyniku ich uwol¬ nienia z podloza weglowego w pojedynczej ciaglej operacji prowadzonej bez zawracania szlamu. Od¬ powiednim dodawanym z zewnatrz katalizatorem jest piryt otrzymywany droga wymywania wsadu weglowego stosowanego w procesie lub wymywa¬ nia wegla pochodzacego z innej kopalni. Wegiel poddaje sie czesto plukaniu woda w celu obnizenia zawartosci siarki, jako ze w wyniku wymywania woda wegiel traci siarke w postaci pirytu.Jakkolwiek tendencje do dzialania katalitycznego wykazuja substancje zawierajace zelazo, stosowac mozna takze inne dodatki aktywne katalityczne, zawierajace metale z grupy VI lub grupy VIII ukladu okresowgo pierwiastków. Srednia wartosc srednic czastek takich wprowadzanych z zewnatrz katalizatorów w chwili ich wprowadzania wynosi korzystnie ponizej 3 mikrometrów, zwlaszcza po¬ nizej 1—2 mikrometrów, a szczególnie korzystnie ponizej 2 mikrometrów, przy czym moze wynosic 0,1—1 mikrometra. Stosunkowo male rozmiary do¬ prowadzanych ' z zewnatrz czastek umozliwiaja ich wyodrebnienie w górnym strumieniu z hydrocyk¬ lonu w proporcji wagowej przewyzszajacej pod- wielokrotna proporcje wagowa tych czastek w chwili ich wprowadzania do pozostalosci mineral¬ nej pochodzacej z wsadu weglowego. Tak wiec istnieje wspólzaleznosc miedzy stosunkowo malymi rozmiarami czastek wprowadzanych z zewnatrz katalitycznych substancji stalych i dzialaniem hyd¬ rocyklonu.Rozmiary czastek wprowadzanych z zewnatrz substancji stalych mozna regulowac przed ich wprowadzeniem do procesu droga zabiegów me¬ chanicznych, takich jak proszkowanie lub miele¬ nie, albo droga zabiegów chemicznych, takich jak roztwarzanie lub stracanie.123 594 21 22 Wprowadzane z zewnatrz substancje stale mozna dobrac tak, by podczas powtarzajacego sie zawra¬ cania w warunkach procesu rozpadaly sie one na czastki, dla których srednia wartosc srednic jest równiez mala jak srednia wartosc srednic czastek zawracanych pochodzacych z wsadu weglowego, jakkolwiek moze byc ona fakze mniejsza lub taika sama. W procesie moze zachodzic wiele reakcji powodujacych rozpadanie sie wprowadzonych z zewnatrz substancji stalych na czastki w trakcie powtarzajacego sie zawracania. Przykladowo, wpro¬ wadzony z zewnatrz piryt moze rozpasc sie w trakcie zawracania w wyniku reakcji redukcji: FES2 ?FeS + H2S. Zachodzic moga równiez inne reakcje powodujace rozpad pirytu lub innych do¬ datków. Tlenki zelaza moga w trakcie powtarzaja¬ cego sie zawracania ulegac np. powodujacej rozpad reakcji przemiany w siarczki z wytworzeniem siarczku zelazowego, a nastepnie powodujacej rozpad reakcji redukcji do siarczku zelazawego.Przyklad V. Dane z tabeli 2 wskazuja na fakt, ze w procesie uplynniania wegla prowadzo¬ nym z zawracaniem szlamu wprowadzanie pirytu w róznych ilosciach lub stanowiace dzialanie ekwi¬ walentne zawracanie ze zmiennymi predkosciami górnego strumienia z hydrocyklonu, zawierajacego male czastki bioracej udzial w procesie pozostalosci mineralnej, wplywa na zmniejszenie ilosci nor¬ malnie stalego produktu uplynnienia w mieszalniku wsadu. ^.r--*^^' Poniewaz normalnie staly produkt uplynnienia obecny w mieszalniku wsadu pochodzi bezposred¬ nio ze szlamu obiegowego i poniewaz nie zawra¬ cana czesc tego szlamu obiegowego stanowi wsad weglowodorowy do strefy zgazowania sprzezonej ze strefa uplynniania w wyzej opisany sposób, zmniejszone stezenie normalnie stalego produktu uplynnienia w mieszalniku wsadu wiaze sie ze zmniejszeniem ilosci normalnie stalego produktu uplynniania zasilajacego generator gazu. Takie zmniejszenie ilosci wsadu do generatora gazu jest wysoce korzystne gdyz, jak podano powyzej, wy¬ soka sprawnosc cieplna polaczonego procesu uplyn¬ niania i gazowywania wegla jest zwiazana z niska wTydajnoscia normalnie stalego produktu uplyn¬ niania, która mozna czasem osiagnac w procesie uplynniania wegla prowadzac ten proces w wa¬ runkach ograniczonej przepompowalnosci szlamu.Tak wiec z danych z tabeli 2 wynika, ze wyna¬ lazek mozna stosowac w polaczonym procesie uplyn-, niania i zgazowania wegla z duza korzyscia, gdy w procesie tym pewna czesc stanowiacego szlam normalnie stalego produktu uplynnienia zawraca sie, a pozostala czesc szlamu stosuje jako wsad do generatora gazu. Zgodnie ze znanymi sposobami rozklad rozmiarów czastek zawartych w szlamie obiegowym i w szlamie stanowiacym wsad do ge¬ neratora gazu odpowiadal wartosciom podwielo- krotnym.Zgodnie jednak z wynalazkiem co najmniej czesc czastek tworzacych zawiesine w normalnie stalym produkcie uplynnienia stanowiacym szlam ulega segregacji ppd wzgledem rozmiarów, przy czym zawracana czesc szlamu jest stosunkowo bogatsza w czastki mniejsze, a czesc szlamu stanowiaca , wsad do generatora gazu jest stosunkowo bogatsza w czastki wieksze, w stosunku do rozkladu rozmia¬ rów czastek w nierozdzielonym szlamie stanowia- 5 cym produkt.Segiregacja pod wzgledem rozmiarów '/czastek szlamu nadaje kontroli polaczonego procesu uplyn¬ niania i zgazowania wegla nowy stopien swobody, pozwalajacy na zmniejszenie wydajnosci normalnie 10 stalego produktu uplynnienia w procesie realizo¬ wanym z ograniczeniem wynikajacym w przepom¬ powalnosci substancji stalych.Figura 2 przedstawia schemat polaczonego pro¬ cesu uplynniania i zgazowania wegla realizowanego 15 zgodnie z opisanymi tu zasadami. Jak to przedsta¬ wiono na fig. 2, sproszkowany wilgotny niewzbo- gacony sortowany wegiel wprowadza sie przewo¬ dem 1 do strefy wstepnego osuszania 2 wegla.W razie potrzeby, sproszkowany wilgotny niewzbo- 20 gacony sortowany wegiel, z którego w wyniku uplynniania powstaje pozostalosc mineralna o sto¬ sunkowo malych czastkach, mozna takze dodawac przewodem 112. Cieplo doprowadza sie do strefy wstepnego osuszania 2 przewodem 3, a pare wodna u wytworzona w wyniku suszenia wegla odprowadza sie przewodem 4. Czesciowo wysuszony wsad weg¬ lowy wprowadza sie przewodem 5 do mieszalnika 6, w którym mieszanie odbywa sie za pomoca mie¬ szadla 7. 30 W razie potrzeby mozna do mieszalnika 6 wpro¬ wadzac przewodem 114 katalityczne dodatki, takie jak piryt, które maja czastki o sredniej wartosci srednio wiekszej od czastek pozostalosci mineralnej pochodzacej z jednego lub obu wegli tworzacych 35 wsad weglowy lub których czastki ulegaja prze¬ mianie w tak male czastki. W mieszalniku 6 utrzy¬ muje sie cisnienie okolo 7,6 cm HaO i temperature okolo 150—260°C.Do mieszalnika 6 doprowadza sie cieplo za pos- 45 rednictwem goracego szlamu obiegowego zawiera¬ jacego rozpuszczalnik, doplywajacego przewodem 14. Szlam obiegowy w przewodzie 14 nie zawiera zasadniczo weglowodorów o temperaturze wrzenia nizszej od temperatury panujacej w mieszalniku 6. 45 W mieszalniku 6 nastepuje zasadniczo calkowite wysuszenie wsadu weglowego.Pare wodna powstajaca w wyniku osuszenia wsadu weglowego i inne gazy odprowadza sie przewodem 8 do strefy odzyskiwania ciepla 9. 50 W strefie 9 cieplo odzyskuje sie za posrednictwem cieczy chlodzacej, np. wody kierowanej do kotla plynacej przewodem 10. Skroplony odprowadza sie ze strefy 9 przewodem 11, a siarkowodór i wszelkie obecne w niej gazy weglowodorowe przewodem 12.Do mieszalnika 6 wprowadza sie przewodem 14 55 okolo 1,5—4 czesci wagowych szlamu obiegowego na 1 czesc suchego wsadu weglowego. Szlam wy¬ plywajacy z mieszalnika przewodem 16 nie za¬ wiera zasadniczo wody, przy czym ograniczenie dla jego przeplywu stanowi zawartosc substancji sta¬ lych w mieszalniku. Szlam w przewodzie 16 prze¬ pompowuje sie za pomoca pompy tlokowej 18 i miesza z wodorem obiegowym doprowadzanym przewodem 20 oraz wodorem gotowym doprowa- 65. dzanym przewodem 92, a nastepnie przeprowadza23 123 594 24 przez rurowy piec 22 do ogrzewania wstepnego i przewodem 24 wprowadza do strefy reakcji uplyn¬ niania 26.Temperatura reagentów u wylotu 24 z podgrze¬ wacza wynosi okolo 371—404°C. W tej temperaturze wegiel jest czesciowo rozpuszczony w rozpuszczal¬ niku obiegowym, czastki pozostalosci mineralnej zostaja uwolnione z podloza weglowego i wlasnie rozpoczynaja sie egzotermiczne reakcje uwodor¬ niania i hydrokrakowania. Podczas gdy wzdluz orurowania podgrzewacza 22 temperatura szlamu stopniowo wzrasta, w calej strefie reakcji uplyn¬ niania 26 temperatura szlamu jest na ogól równo¬ mierna. Cieplo wyzwalane podczas reakcji hydro¬ krakowania i uwodorniania zachodzacych w strefie rekacji uplynniania 26 podwyzsza temperature re¬ agentów do 339—466°C. Chlodziwo wodorowe do¬ prowadzane przewodem 28 wtryskuje sie w róz¬ nych punktach strefy reakcji uplynniania 26 dla Regulowania temperatury reakcji i zlagodzenia wplywu reakcji egzotermicznych. Stosunek ilosci wodoru do suchego wsadu weglowego wynosi okolo 1,24 m8/kg.Odciek ze strefy reakcji uplynniania wprowadza sie przewodem 29 do ukladu 30 rozdzielania opa¬ rów i cieczy. Strumien goracych oparów stanowiacy produkt górny z rozdzielaczy chlodzi sie w usta¬ wionych szeregowo wymiennikach ciepla i dodat¬ kowych rozdzielaczach oparów i cieczy, a nastepnie usuwa z ukladu przewodem 32. Ciekly destylat l -rozdzielaczy 30 kieruje sie przewodem 34 do atmosferycznej wiezy frakcjonujacej 36. Nieskrop- lony gaz w przewodzie 32 sklada sie z nieprzerea- . jjawanego wodoru, metalu i innych lekkich weglo¬ wodorów oraz H2S i CO-2. Odzyskany siarkowodór przeprowadza sie w elementarna siarke usuwana z procesu przewodem 40. Czesc oczyszczonego gazu kieruje sie przewodem 42 do dalszej przeróbki w urzadzeniu kriogenicznym 44 dla usuniecia wiek¬ szosci metanu i etanu jako gazu miejskiego od¬ prowadzanego przewodem 4J5 oraz usuniecie pro¬ panu i butanu jako gazolu odprowadzanego prze¬ wodem 48. Oczyszczony wodór (o czystosci 80%) miesza sie w przewodzie 50 z gazem z etapu obrób¬ ki gazu kwasnego doprowadzanym przewodem 52 i mieszanina ta stanowi w procesie wodór obiego¬ wy.Szlam resztkowy z rozdzielaczy 30 oparów i cie¬ czy plynacy przewodem 55 rozdziela sie na stru¬ mienie 58 i 57. Strumien 56 stanowi glówny stru¬ mien szlamu obiegowego zawierajacy rozpuszczal¬ nik, normalnie staly produkt uplynnienia i kata¬ lityczna pozostalosc mineralna. Strumien 56 za¬ wiera okolo 5—40% wagowych pozostalosci mine¬ ralnej. Srednia wartosc" srednic czastek pozosta¬ losci mineralnej w strumieniu 56 wynosi okolo 1—10 mikrometrów. Na 1 czesc wagowa suchego wsadu weglowego przypada okolo 0,2—4 czesci wa¬ gowych strumienia 56. Czesc nie zawracanego szlamu plynacego przewodem 57 kieruje sie prze¬ wodem 58 do atmosferycznej wiezy frakcjonujacej 36 dla oddzielenia glównych produktów. Druga porcja nie zawracanego szlamu, plynaca przewo¬ dem 58^ wprowadza sie stycznie do hydrocyklonu 60, w którym ulega ona rozdzieleniu na ubogi w substancje stale strumien górny odprowadzany przewodem 61 i bogaty w substancje stale strumien dolny odprowadzany przewodem 62.Ubogi w substancje stale strumien górny zawiera 5 okolo 0,2—10% wagowych pozostalosci mineralnej, przy czym srednia wartosc srednic jej czastek wy¬ nosi okolo 0,5-—5 mikrometrów. Na jedna czesc wagowa suchego wsadu weglowego przypada okolo 0,2—4 czesci wagowych strumienia 61. Strumienie plynace przewodami 56 i 61 mozna albo laczyc, jak to pakazano, w przewodzie 14 i zawracac do mie¬ szalnika 6 wsadu weglowego, albo zawracac je do mieszalnika 6- niezaleznie! Temperatura stru¬ mieni w przewodach 56 i 61 przewyzsza tempera¬ ture w mieszalniku 6^ totez ogrzewaja one wegiel w mieszalniku 6 i powodujac usuniecie zen zasad¬ niczo calej ilosci wody.Strumienie plynace przewodami 57 i 62 laczy sie i wprowadza przewodem 53 do* atmosferycznej wiezy frakcjonujacej 30. W wiezy frakcjonujacej 36 szlam destyluje sie pod cisnieniem atmosferycz¬ nym, usuwajac przewodem 6& stanowiacy produkt górny strumien benzyny ciezkiej, przewodem 64 strumien destylatu karbolowego- i przewodem 66 strumien produktów dolnych. Strumien- produktów dolnych wprowadza sie przewodem W do próznio¬ wej wiezy destylacyjnej 68t Mieszanka oleju opar lowego odprowadzanego z wiezy atmosferycznej przewodem 64 i destylatu karbolowego, odprowa¬ dzanego z wiezy prózniowej przewodem 70 stanowi_ glówny produkt procesu w postaci oleju opalowego usuwanego przewodem 72.Produkt dolny z wiezy prózniowej, zawierajacy cala ilosc normalnie stalego produktu uplynnie¬ nia, nierozpuszczona substancje- organiczna i nie¬ organiczna substancje mineralna, a nie zawiera^ jacy zasadniczo cieklego destylatu 193<—4£4?C*(ani gazów weglowodorowych), kieruje sie przewodem 74 bezposrednio do strefy zgazowania ^a w której zgazowanie zachodzi droga niepelnego utleniania.Wolny od azotu tlen wykorzystywany w generato¬ rze 76 gazu wytwarza sie w tlenowni 78- i kieruje do generatora przewodem 89; Pare wodna dostarcza sie do generatora przewo¬ dem 82. Cala ilosc substancji mineralnej zawartej w dostarczanych przewodami l i 112 weglach two¬ rzacych wsad weglowy oraz piryt dostarczany prze¬ wodem 114* eliminuje sie z procesu w postaci oto©*- jetnego zuzla odprowadzanego przewodem 84 u dna generatora 76- gazu. W generatorze 76 powstaje gaz syntezowy, którego czesc wprowadza sie prze¬ wodem 86 do strefy reaktora 88* konwersji tlenku wegla, w którym pare wodna i CO konwertuje sie do H2 i CO2, a nastepnie do strefy 89 usuwania gazów kwasnych w celu usuniecia H2S i CO^.Oczyszczony wodór (czystosc — 90—100°/o) spreza sie do cisnienia procesu za pomoca sprezarki 90, a nastepnie przewodem 92 doprowadza jako wodór gotowy do strefy 2# ogrzewania wstepnego i strefy reakcji uplynniania 26.Sprawnosc procesu ulega polepszeniu gdy ilosc gazu syntezowego wyprodukowanego w genera¬ torze 76 gazu jest wystarczajaca nie tylko na cal¬ kowite pokrycie zapotrzebowania na wodór czas¬ teczkowy stosowany w procesie^ lecz takze na po- 15 ar 29 19 35 40 45 50 55 60123 594 25 26 krycie, bez prowadzenia metanizacji lub innego etapu konwersji, 5—100% calkowitego zapotrzebo¬ wania na cieplo i energie w procesie. W tym celu czesc gazu syntezowego, której nie kieruje sie do reaktora konwersji tlenku wegla, wprowadza sie przewodem 94 urzadzenia 96 do usuwania gazów kwasnych, w których z gazu usuwa sie C02 i H2S.Usuniecie H2S pozwala uzyskac paliwo zgodne z normami dotyczacymi ochrony srodowiska natu¬ ralnego, a usuniecie C02 zwieksza entalpie gazu syntezowego tak, ze mozliwe staje sie uzyskanie wyzszego ciepla spalania.Strumien oczyszczonego gazu syntezowego wpro¬ wadza sie przewodem 98 do kotla 100. Kociol 100 wyposazony jest tak, ze mozna w nim jako paliwo spalac gaz syntezowy. Do kotla 100 przewodem 102 wplywa woda, która przeprowadza sie w pare wodna odprowadzana przewodem 104 dla zasilenia procesu w energie, np. dla napedzania pompy tlo¬ kowej 18. Oddzielny strumien gazu syntezowego z urzadzenia 96 do usuwania gazów kwasnych wprowadza sie przewodem 106 do podgrzewacza 22, w którym gaz ten spelnia role paliwa.Gaz syntezowy mozna tez podobnie wykorzystac w dowolnych punktach procesu, w których potrzeb¬ ne jest paliwo. Jesli gaz syntezowy nie pokrywa calkowicie zapotrzebowania na poliwo w procesie, pozostala czesc paliwa i energii niezbedna w pro¬ cesie mozna uzyskac wykorzystujac dowolny stru¬ mien nieulepszonego paliwa otrzymywanego bez¬ posrednio w strefie uplynniania. Jesli jest to ko¬ rzystniejsze ze wzgledów ekonomicznych, czesc lub cala ilosc energii potrzebnej w procesie, a nie uzys¬ kanej z gazu syntezowego, mozna doprowadzic ze zródla znajdujacego sie poza procesem, nie poka¬ zanego na schemacie np. z elektrowni.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób uplynniania wegla wraz ze zgazowy- waniem, w którym nadwyzka pochodzacego ze strefy uplynniania, normalnie stalego produktu zawierajacego pozostalosc mineralna stanowi wsad weglowodorowy do strefy zgazowywania i zawiera¬ jacy substancje mineralna wsad weglowy, wodór, obiegowy, uplynniony ciekly rozpuszczalnik, obie¬ gowy normalnie staly produkt uplynniania oraz obiegowa poizostalosc mineralna wprowadza sie do strefy uplynniania wegla nie zawierajacej stalego zloza dodanego katalizatora, w celu uplynnienia substancji weglowodorowych i wytworzenia mie¬ szaniny zawierajacej gazy weglowodorowe, ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej, a strumien odcieku ze strefy uplynniania prowadzi sie przez urzadzenie do rozdzielania oparów i cie¬ czy w celu oddzielenia wodoru, gazów weglowodo¬ rowych i benzyny ciezkiej, tworzacych produkt górny, od szlamu resztkowego zawierajacego ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej, przy czym pierwsza porcje tego szlamu resztko¬ wego zawraca sie do strefy uplynniania, druga porcje tego szlamu wprowadza sie do urzadzenia do destylacji prózniowej, znamienny tym, ze trzecia porcje szlamu resztkowego prowadzi sie przez hydrocyklon, odprowadza z hydrocyklonu górny strumien szlamu zawierajacy ciekly produkt uplyn¬ niania, normalnie staly produkt uplynniania i za¬ wiesine pozostalosci mineralnej zlozonej z czastek o srednicach, których srednia wartosc jest mniejsza 5 od sredniej wartosci srednic czastek w pierwszej porcji szlamu resztkowego, zawraca górny stru¬ mien szlamu do strefy uplynniania, w cehi zmniej¬ szenia sredniej wartosci srednic czastek zawraca¬ nych do tej strefy, odprowadza z hydrocyklonu dolny strumien szlamu zawierajacy ciekly produkt uplynniania, normalnie staly produkt uplynniania i zawiesine pozostalosci mineralnej zlozonej z czas¬ tek o srednicach, których srednia wartosc jest wieksza od sredniej wartosci srednic czastek we wspomnianej pierwszej porcji szlamu resztkowego i dolny strumien szlamu wprowadza sie do urza¬ dzenia do destylacji prózniowej i rozdziela w nim, otrzymujac ciekly produkt uplynniania oraz szlam do zasilania generatora gazu, skladajacy sie z nor¬ malnie stalego produktu uplynniania i pozostalosci mineralnej, wprowadza ten szlam do strefy zgazo¬ wywania, w celu przeprowadzenia konwersji i wo¬ dór otrzymany w wyniku tej konwersji wprowadza sie do strefy uplynniania. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesc gazu wytworzonego w strefie zgazowania ston- su je sie jako paliwo w polaczonym procesie. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do strefy uplynniania zawraca sie pierwsza porcje szlamu resztkowego, w której srednia wartosc srednic czastek pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine wynosi okolo 1—10 mikrometrów oraz górny strumien szlamu z hydrocyklonu o sredniej wartosci srednic czastek pozostalosci mineralnej tworzacej zawiesine w tym strumieniu szlamu mniejszej i wynoszacej 0,5—5 mikrometrów. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze z hydrocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu, który proporcjonalnie zawiera wagowo mniej niz podwielokrotna ilosc substancji stalych oraz dolny strumien szlamu, który proporcjonalnie zawiera wagowo wiecj niz podwielokrotna ilosc substancji stalych w porównaniu z wagowa pro¬ porcja substancji stalych w trzeciej porcji szlamu resztkowego. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez hydrocyklon prowadzi sie trzecia porcje szlamu resztkowego stanowiaca okolo 10—75% wa¬ gowych calkowitej ilosci szlamu resztkowego. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w urzadzeniu do oddzielania oparów i cieczy od¬ dziela sie szlam resztkowy zawierajacy okolo 5— —40% wagowych substancji stalych. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze z hydrocyklonu odprowadza sie górny strumien szlamu zawierajacy okolo 0,2—20% wagowych substancji stalych. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wsad weglowy, który zawiera w prze¬ liczeniu na sucha mase co najmniej 15% wago¬ wych nieorganicznej substancji minralnej. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wsad weglowy, który zawiera w prze¬ liczeniu na sucha mase co najmniej 20% wagowych nieorganicznej substancji mineralnej. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60122 594 75 70 65 60 55 FIG. I Zanrocano?. ]pozoscacosct mineralne! Wydajnosc procesu uplynniania 60 50 40 30 20 10 Wydajnosc produktu uplynniania 454°C+ n'% migonyeh ty stosunku do nsaofu rtAg/onego.FIG. 2 OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 556 (80+15) 2.85 Cen* Ift il PL