Способ гидрирования угля

Способ гидрирования угля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И

ИЗОБ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22} Заявлено 103.177(23) 2541902/23-04

1 (23} Приоритет - (32) 10.11,76 (51) N. Кл.

С 10С, 1/06

Государственный комитет

СССР но дмам изобретений и открытий

{8() P 2651253.8 {38) ФРГ (53) УДК 665.658. 2 (088. 8) Опубликовано 150380. Бюллетень %10

Дата опубликования описания 15р380

Иностранец

Хельмут Вюрфель (ФРГ) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Саарбергверке AI (ФРГ) P3) Заявитель (54 ) СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ УГЛЯ

,нию и затрудняющие проведение данного процесса.

Кроме того, при подогреве поступакщей на гидрирование исходной смеси и рециркулята возникают .трудности из-эа высокой вязкости. подаваемого сырья,а также набухаемости угля в нагревающЕй аппаратуре .

Это приводит к необходимости перемещать угольную кашицу при -помощи сильных пульсаций, в результате используемая аппаратура сильно изнашивается.

16 Целью изобретения является повышение эффективности способа.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом гидрирования угля путем смешения размельченного

® угля с затирочным маслом с получением угольной кашицы, подачи ее под давлением на нагрев и затем на каталитическое гидрирование в присутствии водорода с. последующим разделением продуктов гидрирования на газообразную и жидкую фазы, конденсации газообразной фазы при давлении, равном давлению гидрирования, и частичной рециркуляции на смеше.ние с угольной смесью r лученной

Изобретение относится к способам сжижения угля каталитическим Гид рированием и может быть использова" но в угольной промышленности.

Известны способы сжижения угля с использованием процессов гидрирования (1Ц2).

Наиболее близким к изобретению является способ гидрирования,угля путем смешения последнего с эатирочным маслом с получением угольной кашицы, подачи ее под давлением на нагрев и затем на каталитическое гидрирование в присутствии водорода (3!, В качестве катализатора используют кобальт, молибден, никель, железо на носителях. Гидрирование проводят при 400-450ОС давлении 70-210 атм. Полученные продукты гидрирования разделяют на газообразную и жидкую фазы.

Жидкие продукты гидрирования, полученные при дистилляции жидкой фазы, масляную фракцию и кубовый остаток частично рециркулируют на смешение с угольной смесью, пощаваемой на нагрев.

При проведении такого способа иа гидрирование попадают соединения, трудно поддающиеся гидрирова, и >722490

722490 при конденсации фракции с т.кип. 200-500 С.

Предпочтительно фракцию с т.кип.

200-500 С перед смешением с угольной смесью подвергают нагреву и с целью регулирования температуры гидриронания 10-30 вес.Ъ этой фракции подают на каталитическое гидриронание .

Отличительные признаки способа заключаются в проведении конденсации газообразной фазы при давлении, ранком давлению гидрирования, частичной рециркуляции на смешение с угольной смесью полученной при конденсации фракции с т ° кип. 200500ОС, а также в предпочтительных условиях проведения процесса.

Принципиальная схема проведения способа приведена на чертеже.

Тонкоразмельченный уголь по линии 1 подаю н смеситель 2. Сюда же по линии 3 подают затирочное масло.

Количество угля в полученной смеси составляет 58-60 вес.Ъ, масла 4042 нес.В.

Смесь сжимают при помощи насоса

4 до давления около 200 бар, нагре.вают в последовательно соединенных теплообменниках 5 и 6 (также за счет непосредственного внода в нее горячей углеводородной фракции) примерно до 400 С и подают в реактор гидрирования 7, где в присутствии водорода и катализатора при средней температуре 470 С происход.|т гидрирбвание угля. Водород, необходимый для реакции, подают по линии 8, Внутри реактора 7 имеется открытая с обоих концов центральная труба 9, внутри которой реакционная масса движется снизу вверх по принципу эрлифта. Вне трубы поток имеет обратное направление, вследствие этого горячая реакционная масса иэ верхней части реактора постоянно поступает вниз, где интенсивно перемешивается с поступающей смесью угля и масла. Последняя за счет этого нагревается до начальной темттературы гидрирования, равной примерно

430ОС.

Головную фракцию из реактора 7 направляют в реактор 10.

Головная фракция реактора 10 представляет собой целевой продукт и состоит иэ газообразных низкокипящих угленодородов, жидких углеводородов с более высокой температурой кипения и твердых веществ, таких как непрореагировавший уголь, зола, частицы катализатора.

Кроме того, эта фракция содержит водороц и водяной пар. Фракцию направляют в горячий сепаратор 11, в котором при температуре около, 430 С происходит разделение фаз.

В нижней части горячего сепаратора собирается жидкая фаза, содер| жащая твердые вещества, которую отводят по линии 12. Масло, содержащееся в этой фракции, можно испольэовать в качестве затирочного.

Фракцию, образующуюся в верхней части горячего сепаратора, направляют н теплообменник 6 где охлажо дают примерно до 370 С, частично кон— денсируют и затем поднергают фазовому разделению н сепараторе 13, В нижней части сепаратора собирается жидкая фракция с температурой выкипания 280-420 С (среднее и тяжелое масло). Часть этой фракции насосом 14 по линиям 15 и 16 подают на смешение со смесью угля и затирочного масла, в результате чего последняя разбанляется и дополнительно подогревается. Другую часть фракции можно направлять по линии 17 непосредственно н реактор 10 для

20.oáåñïå÷åíêÿ стабильного температурного режима.

ПодогРев исходной смеси до температуры начала реакции гидрирования н реакторе 7 можно ускорить, используя теплообменник 18.

Преимуществом такого дополнитель— ного подогрева в сравнении с нагревом смеси угля с затирочным маслом является значительно меньшая склонность в этом случае угля к коксуемости.

Кроме того, н отделяющейся в сепараторе 13 жидкой фазе Растворено значительное количество водорода, которое вместе с жидкой фазой вновь попадает в реактор гидрирования.

Часть жидкой фазы из сепаратора

13 по линиям 19 и 20 .подают в дистилляционную колонну 21; где разде— ляют на масляные фракции, отводимые по линиям, обозначенными позицией 22.

Головную фракцию иэ сепаратора

13 по линии 23 направляют н теплообменник 5, где охлаждают косвенным теплообменом с исходной угольной смесью угля с затирочныч маслом, частично конденсируют и затем подвергают фазовому разделению в н сепараторе 24, Образующийся при этом в качестве головной фракции газ, содержащий водород, подают по линии 25 на стадию промывки под давлением маслом в аппарат 26, затем насосом 27 по линии 28 рециркулируют в систему.

Жидкий продукт с низа сепаратора, содержащий среднее масло, нафту и воду, по линиям 29 и 20 направляют н дистилляционную колонну 21, В процессе дистилляции наряду с отделением воды происходит разделение фракций на масляные фракции, которые также отводят по линиям 22.

Часть продуктов дистилляции можно подавать по линии 30 в смеситель 2 в качестве затирочного масла.

722490

Дальнейшую переработку фракций, отводимых по линиям 22, в такие продукты как бензин, мазут, осу— ществляют,в частности, путем гидрокрекинга. Rажно, чтобы в указанных фракциях не содержалось примесей высококипящих компонентов (например, асфальтенов, осаждающихся на используемых катализаторах),Такие примеси могут увлекаться головной Фракцией горячего сепаратора 11, затем попадать в жидкую фазу, отводимую из сепаратора 13 и в дистилляционную колонну 21.

Для предупреждения этого целесообразно отводимую из горячего сепаратора 11 головную Фракцию подвергать тщательной очистке . Очистку проводят непосредственно в горячем сепараторе 11. Для этого часть жидкой Фазы сепаратора 13 по линии

31 подают на верх горячего.сепаратора 11. В результате массообмена жидкой фракции с парами, загрязненными высококипящими компонентами, в частности асфальтенами, интенсивность которого повышается за счет насадки 32, происходит так называемая ректификация, в ходе которой жидкая фаза частично испаряется, часть паров высококипящих компонентов конденсируется.

Происходит вымывание асфальтенов, которые попадают в жидкую фракцию, собирающуюся в нижней части горячего сепаратора.

Таким способом можно осуществлять очистку головной фракции горячего сепаратора, а также регулировать его температурный режим, что имеет большое значение, так как в целях избежания коксования горячий сепаратор можно эффективно эксплуатировать только н узком интервале температур.

Кроме того, тепло, выделяющееся при конденсации высококипящих компонентов, возвращается в процесс.При этом, изменяя количество подаваемой по линии 31 жидкой фазы, в широких пределах вырьируют рабочую температуру. горячего сепаратора и, следовательно, условия разделения в нем.

При определенных условиях целесообразно в горячий сепаратор 11 подавать вместо жидкой фракции сепаратора

13 часть жидкой фракции с более низкой температурой кипения сепаратора .

24 или смесь этих фракций.

Пример. В качестве исходного сырья используют уголь, имеющий следующую характеристику: содержание летучих веществ в безводном и обеззоленном состоянии 40%, зольность 6,6%, теплотворная способность 31520 кДж/кг.

Элементарный состав угля в безводном состоянии:

g5

5О

Углерод 83,4

Водород 5,4

Кислород 9,0

Азот 1 5

Сера 0,99

Хлор 0,52

Фтор 0,003

Карбонат (СО ) 1,32

В смеситель 2 подают 250 т/ч мелкоразмолотого угля по линии 1, 169, 4 г/ч затирочного масла по линии

30, а также 4 т/ч Fe Озв качестве катализатора. В результате смешения получают угольную кашицу. Последняя содержит (вес.Ъ) 60 твердых веществ

40 масла. 423,4 т/ч угольной кашицы с помощью насоса 4 доводят до давления 200 бар, нагревают в теплообменниках 5 и 6, а также непосредственным подводом горячей углеводородной фракции до температуры 400 С и подают в реактор 7, в котором осуществляют гидрирование угля в присутствии водорода и катализатора при средней температуре 470 С. К системе дополнительно подводят по линии 8 13,6 т/ч водорода.

Образующуюся в верхней части реактора 7 фракцию подают в реактор 10.

Головную фракцию реактора 10 подают в горячий сепаратор 11 и разделяют ее на фазы "..ри 450 С.

Жидкую фракцию горячего сепаратора il отводят по линии 12 и подают на вакуумную дистилляционную установку (не показана). Из этой установки

45 т/ч масла по линии 30 подают в смеситель 2 в качестве затирочного масла, В количественном отношении головная фракция горячего сепарато-ра 11 составляет 628,4 т/ч. Эту фракцию, которая наряду с углеводородами с концом кипения около 420ОС содержит также водород и водяные пары, подают в теплообменник 6, где ее в результате теплообмена с угольной каШицей охлаждают до 370 С, при этом происходит частичная конденсация фракции, после чего в сепараторе 13 проводят разделение ее фаэ.

Жидкая фракция сепаратора 13 имеет начало кипения около 280 С и конец кипения 420 С. 84,6 т/ч этой фракции с помощью насоса 14 по линии 15 и

160,4 т/ч по линии 16 подмешивают к угольной кашице, благодаря чему она разжижается и нагревается.

Часть жидкой Фракции сепаратора

13 можно подавать по линии 17 непосредственно в реактор 10 для стабилизации температуры гидрирования, Оставшееся количество жидкой фракции сепаратора 13 подают по линиям 19 и 20 в работающую при атмосферных условиях дистилляционную колонну 21.

722490

Формула изобретения

Составитель Н. Королева

Техред М.Петко Корректор И . Му ска

Редактор Е.Корина

Эаказ,168/47 Тираж 545 Подпи сн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Головную фракцию иэ сепаратора

13 по линии 23 направляют в теплообменник 5, где ее частично конденсируют и подвергают Фаэовому разделению в сепараторе 24.

Образовавшийся газ (головную

Фракцию) подают по линии 25 на стадию промывки под давлением маслом в аппарат 26, затем насосом 27 по линии 28 рециркулируют в процесс в количестве 66,4 т/ч.

Жидкий продукт сепаратора по линиям 29 и 30 направляют в дистилляционную колонну 21

При дистилляции получают (т/ч}

26,6 тяжелого масла, 60 среднего масла, 40 бензина и около 20 воды.

Часть продуктов дистилляции в количестве 124,4 т/ч по линии 30 подают в смеситель 2 в качестве эатирочного масла.

1. Способ гидрирования угля путем смешения размельченного угля с эатирочным маслом с получением угольной кашицы, подачи ее под .давлением на нагрев и затем на каталитическое гидрирование в присутствии водорода с последующим разделением продуктов

I гидрнрования на газообразную и жидкую фазы и частичной рециркуляцией жидких продуктов гидрирования на смешение с угольной смесью, подаваемой на нагрев, о т л и ч а þ ù è и " с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, газообразную фазу подвергают конденсации при давлении, равном давлению гидрирования, g и на рециркуляцию направляют полученную при конденсации фракцию с т.кип.

200-500 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что Фракцию с т.кип.

200-500 С перед смешением с угольной смесью предварительно нагревают.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью,регулирования температуры гидрирования, 10-30 вес.% Фракции с т.кнп. 2002О. 500оC подают на каталитическое гидрирование.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3852183,, . 25 кл, 208-10, опублик. 1974, 2. Патент США М 3726785, кл. 208-8, опублик. 1973.

3. Патент США 9 3769198, кл. 208-10, опублик.1973 (прототип) .