Способ получения из угля обеззоленного твердого и жидкого топлива

Способ получения из угля обеззоленного твердого и жидкого топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

К ЙАТЕНТУ

Сееэ Сфевтс»ик

Сеаркаиистичесния

Расвубии»

<»>910125 (6Ц ДополннтельныА к патенту— (Ф Заявлено 020Ц74 (2>) 2053471/23-26 (23) Приоритет - (32) 04. 03. 74 (51) М. Кл.

С 10 G 1/00

Гаау4арствекквй кхиктхт

СССР

ХФ 4ккам язкбрбтиик я аткриткй (31) 446971 (33} США!

Опубликовано Я02Я2 Бюллетень № 8 (53) УДК662. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 2@l232 (T21 Авторы изобретения

Иностранцы

Джеральд Рэймонд Пастор и Чарльз Губе (США).

Иностранная фирма нралф Ойл Корпорейшн" (Тх) Заявитель (США) .(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ УГЛЯ ОБЕЗЗОЛЕННОГО

ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к некаталитическому процессу растворения угля жидким растворителем для получения восстановленного или низкозольного твердого топлива, содержащего углеводород, и содержащего углеводород дистиллата жидкого топлива из сырого зольного угля. Предпочтительно исходный уголь содержит водород, например битуминозный и суббитуминозный угли, и бурые угли.

Известен способ получения из угля обезэоленного твердого и жидкого топлива, включающий смешение угля с растворителем с образованием угольной суспензии, предварительный нагрев суспензии в присутствии водорода до

350-475 С, гидрогенизацим при 350475 С и давлении водорода 35-300кг/см с выделением твердых и парожидкостных продуктов, направляемых на очистку (1 J.

Недостатки известного способа состоят в низком выходе жидких продук2 тов и получении твердых продуктов с высоким содержанием золы и серы.

Цель изобретения - повышение выхода жидких продуктов и снижение зольности и сернистости твердых продуктов

Указанная цель. достигается тем, что в способ, включающий смешение угля с растворителем с образованием угольной суспензии, предварительный нагрев,суспензии в присутствии водое рода, гидрогенизацию при 350-475 С . и давлении водорода 35-300 кг/см с выделением твердых и парожидкостных продуктов, направляемых на очистку, 15 предварительный нагрев суспензии ве-: дут до 400-525О С в течение 0,01-0,2Б ч и затем охлаждают ее на 10- 100 С.

На фиг. 1 представлена схема установки для осуществления способа; на ра фиг. 2 - зависимость конверсии сухой безвольной массы угля (СБИ угля) от максимальной температуры подогревателя при времени обработки

0,035 ч, на фиг. 3 - зависимость смешение и потерю порционного потока.

Суспензия в растворительном узле

3 находится при однородной температуре, тогда как в подогревателе 1.темдит по линии 16 в вакуумную перегонную колонну 5, а золосодержащее тяжелое топливо удаляется в виде испарительного остатка через линию 17 и проходит в фильтр 6. Зола из испарительного остатка удаляется. через проходит в вакуумную перегонную колонну 5 по линии 19.

Газы, включающие рециркулируемый водород, удаляются как верхний поток иэ перегонной колонны 5 через линию

20 и либо извлекаются из процесса по линии 21, либо проходят по линии 22 в жидкий продукт процесса. Поскольку процесс дает достаточное количество жидкости для рециркуляции в растворителе для следующего цикла, часть линию 25 для рециркуляции в линию

11 с целью использования для раство-с рения угля в следующем цикле.

Вакуумный осадок удаляется из. перегонной колонны 5 по линии 26 и проходит к движущейся транспортерной

Нагретая суспензия из подогревателя затем проходит по линии 13, где она охлаждается перед поступлением в растворительный узел 3 путем добавления охлаждающего водорода по линии !

4. В числе других способов охлаждения можно использовать инжекцию воды, теплаобменник или любое иное подходящее средство. Время нахождения в растворительном узле 3 существенно боль" ше, чем время нахождения в подогревателе 1 в силу того, что отношение длины к диаметру в растворительном. узле 3 значительно меньше, чем в подогревателе I, и вызывает обратное ленте 8. На транспортерной ленте 8 осадок, охлаждается до комнатной температуры, при которой он затвердевает, Обеззоленное твердое топливо, содержащее столь малое количество эолы, что может использоваться по назначению, соскребается с транспортерной ленты 8 посредством соответствующего средства 27, Как йоказано на фиг.1 между подогревателем и растворительной стадией из процесса материал не извлекается, и весь материал, поступающий в подогреватель, проходит как через подогреватель, так

3 910125 ф конверсии СБИ угля от времени обра- ботки в подогревателе на фиг ° 4зависимость содержания серы в обеээоленном угле от общего времени нахождения в подогревателе и на ста" пература суспензии увеличивается от дии растворения при различных мак- его входа к выходу ° симальных температурах подогревате- Суспвнзия, выходящая из раствориля; на фиг. 5 - зависимость фракции тельного узла 3, проходит по линии 15 органической серы, удаленной из ваку- в испарительную камеру 4, иэ котоумного осадка 1обеззоленное твердое о. рой более легкий верхний поток прохо" топливо), в зависимости от времени нахождения при различных температурах, на фиг. 6 ." зависимость выхода угле" водородного газа от выходной температуры подогревателя при времени обработки 0,035 ч на фиг. 7 - график зависимости расхода водорода, линию 18, а обеззоле ы" с д а обеззоленный осадок от температуры и времени обработки, Установка содержит подогреватель" ную трубу (подогреватель) 1, располо- щ женную в печи 2, растворительный узел 3, испарительную камеру 4, вакуумную перегонную колонну 5, фильтр

6, газоочиститель 7, транспортерную ленту 8. газоочиститель 7 для удаления приме. Установка работает следующим об- сей по линии 23 и приготовления поторазом. ка очищенного водорода для рециклиэаИзмельченный уголь загружается в ции в следующий проход через линию процесс по линии 9 в контакте с ре- 10. циркулируемым водородом из линии 1О зв Жидкий дистиллат продукта процеси образует суспензию с рециркулируе- са удаляется иэ средней эоны перемым растворителем, поступающим по ли- гонной колонны 5 по линии 24 как нии. 11. Суспензия проходит по линии

12 в подогревательную трубу 1 с большим отношением длинь к диаметру, 6о- 35 во жидкости. извлекаемой как жидкое лее 100, предпочтительно более 1000, топливо, плюс достаточное количестдля обеспечения порционного потока.

Подогревательная труба 1 находитСя в печи 2, так что в подогревателе. темпе- жидкого продукта направляется через ратура порции подаваемой суспенэии по;<© вышается от значения температуры на входе до максимальной температуры на выходе подогревателя.

5 9101 и через растворительный узел, прежде чем происходит какое-либо отделение продукта. Процесс дает обеззоленное твердое топливо (растворенный уголь) вместе с возможно большим количеством производного от угля жидкого топлива, при увеличении количества жидкого топлива, сопровождающемся уменьшением количества твердого топлива. Жидкое гопливо явля- 10 ется более ценным продуктом, но производство жидкого топлива ограничено, потому что оно сопровождается получением нежелательных побочных углеводородных газов. Хотя жидкое топли 15 во представляет большую экономическую ценность, чем обеэзоленное твердое топливо, содержащие углеводороды газы представляют меньший экономический интерес, чем обезэоленное твердое 20 топливо или жидкое топливо, и отношение водорода к углероду в них больше, чем в твердом или в жидком топливе, .так что их изготовление непроизводительно по сравнению с другим р3 топливом, но также непроизводительно с точки зрения получения водорода.

Углеводородсодержащие газы получаются прежде всего при гидрокрекинге, и поскольку их получение нежелательно 30 в этом процессе не используют внешний катализатор, так как катализаторы вообще приносят в процесс сольватации угля гидрокрекинговое действие.

Цель достигается путем проведения процесса сольватации в две раздель3S

При сольватации сырого угля при относительно низкой температуре раст.воренный продукт содержит в основном твердое при комнатной температуре топливо с высоким молекулярным весом. 40

При последующей фильтрации смеси рас.творителя с растворенным углем с целью удаления золы и нерастворенного угля с последующей. обработкой фильтрата посредством вакуумной пере- 4 гонкй указанное кипящее твердое топливо рекуперируется в виде вакуумного отстоя. Обеззоленный вакуумный отстой именуется в описании как вакуумный, отстой или обеззоленное твердое топливо. Вакуумный отстой охлаждают до комнатной температуры на транспортерной ленте и соскабливают с ленты в виде кускового обеэзоленного топлива, содержащего, углеводород. !

Ilo мере постепенного повышения температуры процесса сольватации вакуумный отстой (обеззоленное твердое топливо), представляющий собой высоко

25 d молекулярный полимер, конвертируется в жидкое, содержащее углеводород, топливо с низким молекулярным весом, химически подобным растворителю, применяемому в процессе„ с той же точкой кипения. Жидкое топливо, полученное таким образом, частично направляется на рециркуляцию как растворитель процесса v. именуется ниже как жидкое топливо, или как избыточный растворитель. Получение жидкого топлива имеет место благодаря полимеризации твердого топлива в ходе различных ре" акций, например удаления из него гетероатомов, включая серу и кислород,B результате реакций деполимеризации жидкое топливо приобретает несколько более высокое отношение водорода к углероду, чем твердое топливо, и по этому при сгорании проявляет более высокое теплосодержание. При проведе- нии этого процесса желательно конвертировать все количество вакуумного отстоя (твердого топлива) в продукт с точкой кипения, одинаковой с растворителем (жидкое топливо), поскольку жидкое топливо с экономической точки зрения является более. ценным, чем твердое топливо. Ilo мере продолжающегося повышения температуры сольватации в топливо с точкой кипения растворителя конвертируется уве-: личивающееся количество вакуумного отстоя, пока температура не достигает значения, при котором конверсия вакуумного отстоя .в жидкое топливо происходит только эа счет избыточного и непроизводительного образования относительно богатых водородом побоч ных углеводородных газов под влиянием избыточного термического гидрокрекинга. Настоящий процесс дает от 20-40 до 80 вес.Ф обеззоленного твердого топлива на сухую беззольную массу yrля (СБИ угля), причем остальной про.— дукт представляет собой в основном жидкое топливо.

Целью изобретения является исклю-. чение термического гидрокрекинга, по меньшей мере до такой степени, когда исключается избыточное получение углеводородных газов, поскольку образование газов уменьшает выход желательного обеззоленного твердого топлива и жидкого топлива.

7 9101 ных стадии, причем в каждои стадии используется другая температура, В одном из вариантов изобретения по лучается менее 6 вес.Х углеводородных газов на основе угольного S сырья ИАФ. Предел производительности углеводородных газов определяет пре дел выхода жидкого топлива, и, следозательно, также твердого топлива, Преимуществом двухтемпературного ® способа является то, что можно осу-. ществлять высокотемпературную стадию, благодаря чему уменьшается содержание серы в продукте. Для удаления серы . требуются относительно высокие темпе- И ратуры. Кроме того, высокие температуры вызывают гидрокрекинг, но реак» ция гидрокрекинга больше зависит от времени и путем быстрого уменьшения температур процесса уменьшение со- . 20 держания серы достигается при минимуме гидрокрекинга, Первая ступень реактора .процесса представляет собою трубчатый подогреватель с относительно кратким временем пребывания, в котором температура суспенэии сырого угля с растворителем в виде порционного потока по мере протекания по трубе постепен- но повышается. Трубчатый подогрева ; тель имеет отношение длины к диаметру по меньией мере 160 и предаочтительно по меньшей мере 1000, Ао мере приращения температуры от низкой входSS ной, температуры до максимальной или выходной температуры, .при которой поток остается лишь в течение кратко-, го времени, в текущем потоке происходит ряд различных реакций. Вторая ступень реактора отличается относитель но длительным ввеменем пребывания е более крупном сосуде, в котором поддерживается по всему его объему равномерная температура. Одной из важных осо- 4 бенностей предлагаемого изобретения является то, что между ступенями про исходит регулируете принудительное охлаждение, .так что температура второй ступени ниже максимальной температуры в нагревателе. Хотя стадия по догрева действует с порционным потоком без существенного обратного смещения, полное растворительное смешение происходит при равномерной температуре в

И реакторе на стадии растворения, Представленные ниже данные показывают, .что процесс растворения угля дает высокую конверсию сырого угля в обеэзоленное

25 8 твердое топливо и в жидкое топливо и отношение между жидким и твердым топливом увеличивается при одновремен-. ном исключении избыточного производства побочных углеводородных пазов, Ниже показано, что эти результаты могут быть достигнуты путем использования процеоса с различными температурами.

Угольный растворитель для настоящего процесса содержит жидкие гидроаро.матические соединения. Уголь суспенди. руют с растворителем. и загружают в первую (подогревательную) стадию. В первой стадии происходит перенос водорода из гидроароматических соеди". нений растворителя в угольный матери.ал, содержащий углеводород, в результате чего уголь набухает и от него огрываются углеводородные полимеры, Пределы максимальных температур, при меняемых на первой стадии, составляют 400-525 С или, предпочтительно

425-500 С. Если при этом не удается

Ф правильно сдерживать образование побочных углеводородных газов, верхний предел температуры должен не йревышать 470 С с целью сведения к миниму му образования газообразных продуктов. Время нахождения в первой стадии составляет 0,01 0,25 ч или, предпочтительно 0,01-0,15 ч.

Во второй растворительной стадии . соединения растворителя, объединенные водородом, и конвертированные в их ароматические предшественники путем дотации водорода к углю .на первой стадии, реагируют с газообразным водоро, дом и реконвертируются в гидроароматические соединения для рециркуляции. в первую стадию. Температура в стадии растворения:составляет 350475 6, предпочтительно, 400-450 С.

Время нахождения в растворительной стадии составляет 0, 1-3,0 ч предпочтительно, 0,15- 1,0 ч. Температура в стадии растворения ниже максимальной температуры в нагревательной стадии.

С целью уменьшения температуры потока между подогревателем и растворителем можно испольэовать любую подходящую стадию принудительного охлаждения.

Например, в процесс может быть введен между подогревательной и растворительной стадиями свежий водород, или можно испольэовать теплообменник.

Пространственная скорость жидкости в процессе (количество суспенэии

9 9! 0 в час на объем реакгора) составляет О, 2-8, 00, предпочтительно, О, 53,0. Отношение водорода к суспенэии составляет 3,6- 180 станд.куб.метров на 100 л., предпочтительно, 990 станд. куб. метров на 100 л. Ве-. совое отношение рециркулируемого растворителя к углю в подаваемой суспензии составляет 0,5: 1-5:1, предпочтительно, 1,0:1-2,5:1, Реакции в обеих стадиях происходят в контакте с газообразным водородом и в обеих стадиях из сольватированного угольного полимера выводятся гетероатомные сера и кислород, что вызывает деполимеризацию и конверсию растворенных угольных полимеров в обессеренные и обескислороженные свободные радикалы с уменьшенным молекулярным весом. Эти свободные радикалы проявляют тенденцию к реполимериэации при высоких температурах, достигаемых к подогревательной ста" дии, но при уменьшенной температуре растворительной стадии эти свободные радикалы проявляют тенденцию к преодолению полимеризации за счет поступления водорода s свободный радикал. В настоящем процессе можно использовать окись углерода с паром вместе или вместо водорода, поскольку окись углерода и пар реагируют между собой; образуя водород. Пар можно получать от подаваемого влажного угля, или путем инжектирования воды, Реакция водорода со свободным радикалом легче при относительно более низкой температуре в раствори-тельной стадии, чем при более высокой выходной температуре подогревателя.

1О

Время нахождения стадии раство.рения в подогревательной стадии является решающим параметром. Хотя продолжительность процесса сольватации мо-. жет изменяться в зависимости от каждозо го вида обрабатываемого угля измене) ния вязкости по мере протекания суспенэии по трубе подогревателя определяют время нахождения суспензии в подогревательной стадии. Вязкость подаваемого раствора, текущеjs го через подогреватель, вначале увеличивается с увеличением времени обработки в подогревателе, после чего вязкость уменьшается и придание растворимости суспензии продол о жается. Вязкость может вновь увеличиться при температуре подогревателя, но.время нахождения в подогревателе заканчивается до того, как возможно второе относительно большое уве45 личение вязкости. Для установления правильного времени выполнения подог- ревательной стадии используют относи-. тельную вязкость раствора, полученно-. го в подогревателе, которая представРастворитель, используемый при пуске процесса, выгодно получать иэ угля. Его состав может изменяться в зависимости от свойств. угля, из которого он получается. Вообще, растворитель представляет собой -высокоароматическую жидкость, полученную от предыдущей обработки топлива, и, как правило, кипит при температурах в пределах примерно 150-450 С. В число других общих характеристик входят плотность около 1,1 и молярное отношение углерода к водороду в пределах от примерно 1,0-0,9 до примерно

1,0-0,3. В качестве пускового растворителя в этом .процессе можно использовать любой органический раствори125 10 тель угля. Предпочтительно в качестве пускового растворителя использовать антраценовое или креозотовое мас-. ло с т.кип. примерно 220-400 С, Одна-. ко пусковой растворитель является лишь временным компонентом процесса, поскольку в ходе процесса растворения фракции сырого угля представля -. ют собой дополнительный растворитель, который при добавлении к пусковому растворителю дает общее количество растворителя, превышающее количество пускового растворителя. Таким образом первоначальный растворитель постепенно утрачивает свой состав и приближается к составу растворителя, образованного путем растворения и деполимеризации угля в процессе.

Поэтому при каждом цикле процесса после пуска растворитель следует рассматрив.:ть как часть жидкого продукта полученного при предыдущей экстракции сырого угля. ляет собой отношение, вязкости получен ° ного раствора к вязкости растворителя подаваемого в процесс, причем обе вязкости измеряют при 99 С..Термин

"относительная вязкость" представляо ет собою вязкость при 99 С раствора, разделенную на вязкость чистого раст ворителя; подаваемого в процесс, из-. меренную при 99 С, т.е, 910125

Вязкость раствора

Относитель- при 99 С ная вяэЯ Ю кость Вязкость растворителя при 99 С

Относительную вязкость можно использовать как показатель времени нахождения раствора в подогревателе, . Поскольку придание растворимости суспензии происходит во время проте-. кания через подогреватель, относительная вязкость раствора сначала поднимается выше 20 до точки, при которой раствор является черезвычайно вязким и имеет вид геля. Действительно. при использовании низких отношений растворителя у углю например 0.5:1 .суспензия переходит в гель. После достижения максимальной

"относительной вязкости выше 20 она на-. чинает снижаться до минимума, после .чего проявляет вновь тенденцию к увеличению до более высокого значе:ния. Придание растворимости продолжа ется до падения увеличения относительной вязкости (следующего.за первоначальным повышением относительной вязкости) до значения по меньшей мере ниже 10, после чего время нахождения в подогревателе заканчивается, раствор охлаждается и переходит в стадию растворения, в которой поддерживается более низкая температура, с целью предотвращения нового увеличения относительной вязкости до значения более 10. Обычно уменьшеwe относительной вязкости позволяет .дойти до величины менее 5, предпочти" тельно в пределах 1,5-2. Условия в подогревателе таковы, что относительная вязкость снова повышается до значения более 10 при отсутствии резкого прекращения выходных условий подогревателя путем принудительного понижения температуры.

Когда порция гидроароматического растворителя и угля впервые подогревается в подогревателе, первым реак" ционным продуктом оказывается гель, образованный при температуре в пределах 200-300 С. Образование геля происходит за счет первого повышения. Ьтносительной вязкости"..Гель образуется благодаря связыванию гидроароматических соединений растворителя с углеводородным материалом угля и проявляется в набухании угля. Связывание представляет собой проникнове23

30 ние атомов водорода гидроароматического растворителя между растворителем углем как раннюю стадию переноса водорода от растворителя к углю.

Связывание это настолько прочно, что в состоянии геля растворитель невозможно удалить из угля путем перегонки. Дальнейшее нагревание порции в подогревателе до 350 С вызывает расположение геля, свидетельствующее о завершении переноса водорода с получением обеззоленного твердого топлива, жидкого топлива и газообразных продуктов и вызывающее уменьшение относительной:вязкости.

Уменьшение относительной вязкости в подогревателе вызывается также деполимеризацией сольватированных угольных полимеров с целью получения из них свободных радикалов. Деполимеризация вызывается удалением гетароатомов серы и кислорода из содержащих углеводородов угольных полимеров и разрывом углерод-углеродных связей путем гидрокрекинга с целью конвер-. сии обеззоленного твердого топлива в жидкое:топливо и газы. Деполимеризация сопровождается выделением сероводорода, воды, двуокиси углерода, мета на пропана, бутана и других углеводородов.

При высоких температурах выходной зоны подогревателя реполимеризация

3S свсбодных радикалов представляет собою реакцию, которой благоприятствует гидрогениэация уэлсе свободных радикалов, и- которая является причиной. последней тенденции к повы- . шению относительной вязкости в.подогревателе.до значения выше 10. Это второе увеличение относительной вязкости исключается предлагаемым изобретением. Удаление из соль ватированного обеззоленного твердого топлива серы и

i$ кислорода вызывается. от гонкой этих мате - риалов за счет термического разрыва связеи, освобождающего молекулярные фрагменты радикалов, проявляющие тенденцию к последующей полимеризации при повышенной температуре, Падение температуры в потоке, вызываемое принудительным охлаждением после подогревательной стадии, ведет к предотвраще- . нию образования полимера. Наблюдаемое низкое содержание серы в получаемом жидком топливе, которое при одном виде угольного сырья составляет примерно 0,3 вес.Ф в срав внии с О, 7 вес.

13 9101 .1 полученном вакуумном отстое (твердое топливо), указывает на то, что сера отогнана от полученного твердого топлива, причем остались малосернистые более мелкие молекулярные фрагмен- 5 ты в виде свободных радикалов, Иаксимум выходных температур подогревателя должен находиться в пределах 400-525 С. Время нахождения в подогревателе поданной порции, необ — 10 ходимое для достижения максимальной температуры, составляет примерно

0,01-0,25 ч. При такой комбинации: температуры и времени нахождения отсутствует проблема образования 15 кокса, если только не останавливать поток, т.е. если не увеличивать вре- мя нахождения сверх установленного., Выход углеводородного газа в этих условиях меньше примерно 6 весА, . 26 а выход избыточного растворителя (жидкое топливо) превышает примерно

10 или 15 вес.4 от СБИ угля, подаваемого в процесс, при этом получается около 20 вес.3 твердого топлива. Следует устранить получение большого количества газов, потому что оно вызывает большой расход водорода и требует специального оборудо вания. Однако выход газа более 30

6 вес.4 можно допустить если имеI ется в наличии оборудование, позволяющее хранить газ и транспортировать его.

Относительно .низкое содержание се-З5 ры в вакуумном отстое (обеззолен-ное твердое топливо) указывает на то, что реакция проходит в высшей степени полно. Это указывает также на то, что полученный вакуумный оса- ао док химически свободен от золы, так. что она может быть от него отфильтрована.

Предлагаемое изобретение основано на использовании эффекта времени в сочетании с эффектом температуры в подогревательной стадии. Оно основано на том, что температурный эффект в стадии подогревателя является существенно кратковременным эффектом, тогда как температурный эффект в растворительной фазе требует относительно более длительного времени нахождения. Малое время нахождения в подогревателе достигается путем ис" пользования удлинительного трубчато го реактора с отношением длины к ди« аметру по.меньшей мере 100, и пред" почтительно по меньшей мере 1000, так что после достижения максимальной температуры подогревателя поток

Давление водорода сос тавляет 35300 кг/ам, предпочтительно 50200 кг/см .. При давлении водорода примерно 70 кг/см водород раствори2 теля проявляет тенденцию к установлению отношения примерно 6,.1 вес.Ф.

Если содержание водорода в растворителе превышает этот уровень, то возникает тенденция к переносу гидроароматического водорода в растворенное топливо1 что увеличивает выход

55 жидкого топлива, имеющего более высокое содержание водорода, чем твердое топливо. Если растворитель содержит меньше 6,1 вес.4 водорода, 25

14 то он проявляет тенденцию к захвату водорода из водородного газа с большей скоростью, чем получаемое топливо. После того, как будет грубо отре гулирован стабильный уровень содержания водорода в растворителе, конверсия зависит, по-видимому, от ката литического эффекта FeS, производно-. . го от угольной золы. При изменении температуры и времени наблюдаются не которые отклонения от этой основной ситуации. Более высокие температуры понижают содержание гидроароматических веществ в системе, тогда как быстрая подача может помешать достижению равновесных значений (недостаток времени).В дополнение к этому бо— лее высокие давления благоприятствуют более быстрому уравновешиванию и про« являют тенденцию к увеличению гидроароматического характера, системы,, В растворительной стадии ароматические соединения, захватившие водород в подогревателе, реагируют с водородом, вновь образуя гидроароматические соединения. Гидроароматические соединения представляют со- бою частично насыщенные ароматичес= кие соединения. Химический потен--. циал в подогревателе слишком низок для полного насыщения ароматических соединений, обеспечивающего значитель-. ную реакцию. Это важно, потому, что в то же время гидроароматические соеди нения способны к переносу водорода, к чему не способны насыщенные ароматические соединения. Ароматические разновидности твердого топлива про" являют тенденцию оставаться ароматическими или гидроароматическими, 15

91012 из подогревателя выпускают и действие повышенной температуры прекращается путем принудительного охлаждения.

Принудительное охлаждение можно осу ществлять либо водородным охлаждением, либо с помощью теплообмена.

После этого в стадии растворения, : где температура ниже, время нахождения увеличивается до длительности, превышающей время нахождения в по- 1в догревателе.

8 табл. 1 приведены данные, показы вающие, что при использовании избыточно высоких температур в подогревателе возникает вредный эффект. 15 .Увеличение максимальной температуры подогревателя с 450 до 475 С.или до 500 С дает увеличенный выход газов, содержащих углеводород,до уровня более 6 вес.3 от угольного сырья то

СБИ, Выход углеводородного газа в количестве 6 вес. на основе СБМ является достаточным верхним пределом для получения газа, если только не имеется специального оборудования 25 для манипуляций с газом. Углеводородwe газы не только представляет значительно меньшее экономическое значение, чем жидкое и обеззоленное. твердое топливо, но они содержат значи- 30 тельно более высокое отношение водо- > рода к углероду, чем любое жидкое или обеззоленное твердое топливо. Поэтому избыточное получение углеводородных газов не только означает понижеwe выхода жидкого и твердого топлива, но также приводит к черезмерному расходованию вводимого в процесс водорода из-за гидрокрекинга топлива с высоким молекулярным весом, при котором полу- go чаются подобные углеводородные газы.

В табл. 1 показано, что намного лучше результаты получаются при максимальной температуре в подогревателе, превышающей температуру в растворительной стадии, при условии; что максимальная температура подогревателя составляет менее 475ОС (например ниже 470 С). Использование температуры подогревателя 450 С и темпе,ратуры в стадии растворения 425 С, в а . не 450 С. в обеих стадиях дает увеличение отношения выхода избыточного растворителя !жидкое топливо) к выходу вакуумного отстоя (твердое

55 топли во), у вели ч ение кон версии у г.лв и уменьшение содержания серы в избыточном растворителе плюс в вакуумном отстое и в самом вакуумном отстое.

16

Результаты показывают значительные преимущества, получаемые при использовании более высокой температуры на выходе подогревателя, чем в стадии растворения, в сравнении с одинаковой температурой на выходе подогревателя и в стадии растворения, даже несмотря на то, что различная температура дает общее понижение средней температуры в процессе.

Данные табл. 1 показывают, что даже при использовании максимальной температуры 475 С в подогревателе и более низкой температуры в растворительной стадии, отношение выхода растворителя к выходу вакуумного отстоя, процент конверсии,:.общее содержание серы в жидкости и вакуумном отстое и содержании серы в вакуумном отстое улучшаются в сравнении с испытанием, в котором использовалась одинаковая температура на выходе подогревателя и на стадии растворения, но улучшение достигается за счет избыточного выхода углеводородного газа порядка более 6 вес.4. Температура подогревателя предпочтительно не должна .быть выше 460-470 С и порядка 50 или 100 С перед входом в растворительную стадию. В некоторых случаях эффективней может оказаться меньшая степень охлаждения до, по меньшей мере, 10, 15 или 20 С ниже максимальной выходной температуры подогревателя.

Табл. 1 показывает особенно выгодную разницу температур, потому что выход жидкого продукта (избыточный растворитель)больше выхода вакуумного отстоя (твердое обеззоленное топливо) при этом выход. углеводородного газа относительно низкий..

1, Более высокие температуры в растворительной фазе можно с успехом использовать только в сочетании с более кратким временем нахождения в подогревателе, чем в растворительной стадии.

Большая часть времени нахождения в подогревателе используется для нагрева смеси суспенэии уголь-растворитель до максимальной температуры подогревателя, Происходящие s подогревателе реакции протекают быстро при требуеиой максимальной температуре s сочетании с малым временем нахождения. С другой стороны, реакции, происходящие в расгворительной стадии, являются более медленными реакциями. Поэтому раство910125 рительный узел действует не только при более низкой температуре, чем максимальная температура в подогревателе, но также и в течение более длительного времени нахождения. Хо- S тя подогреватель существенно предотвращает обратное смешение, в растворительном узле имеет место значительное обратное смешение, способствующее поддержанию однородной температуры во всем объеме узла растворителя, 8 растворительной стадии реакции требуют более низкой температуры, чем максимальная температура порогревателя. Регидрогенизация ароматичес-<> ких соединений в растворителе с целью пополнения водорода, утраченного растворителем, осуществляемого путем реакций в подогревателе, добавляющих водород, требует более длительно- 20

ro времени нахождения, чем время, необходимое в подогревателе, но ведется при температуре более низкой, чем температура подогревателя. После того,. как растворитель гидрогенизирован в З растворительной стадии с целью реконверсии ароматических соединений в гидроароматические соединения, он может быть направлен на рециркуляцию, Дополнительно к образованию гидроаро- Зв матических соединений с ним-совпадает имеющая место в подогревателе реакция ..удаления дополнительной серы из экстрагированного угля. Относительно высо- кие температуры подогрева являются более эффективными для удаления серы, чем низкие температуры растворительной стадии. Однако некоторое количест- во серы нельзя удалить при кратком времени нахождения в. подогревателе. в

Поэтому дополнительная. сера, содержащаяся в угле, удаляется во время удлиненного нахождения в растворительной стадии. Третья реакция, происходящая в растворительной стадии, - это реакция, в результате которой добав-, ляется водород к свободным радикалам, образованным как в подогревателе так и в стадии растворения, для остановки полимеризации молекулярных фрагментов в материал с высоким молекулярным весом.

В табл. 2 показаны результаты испытаний подогревателя, проводимых при 450 С. Некоторые из этих опытов проводят при весьма кратком времени на" хождения в подогревателе (0,035 ч), а другие опыты — при несколько более длительных сроках нахождения в подогревателе. При самом кратком времени пребывания имеет место чистая потеря жидкого растворителя (из-за связывания растворителя в гель).

Уменьшается также процент конверсии угля, Однако при более длительном времени нахождения имеет место чистое получение растворителя и процент конверсии угля оказывается значительно более высоким. Избыточное время нахождения в подогревателе вредно тем, что возникает реполимеризация (что явствует из второго увеличения относительной вязкости до уровня выше 10), но недостаточность времени нахождения в подогревателе при желаемой температуре в подогревателе также нежелательно, так как процесс не удовлетворяет свои потребности в рас" творителе и происходит недостаточная конверсия угля. Растворитель следует подавать из внешнего источника только при пуске процесса, а как только в процессе достигается рав.новесие, он удовлетворяет потребности.и не зависит ни or каких внешних источников растворителя.

В табл. 3 показаны результаты испытания, проведенного при 465 С и о при очень кратком времени нахождения в подогревателе (0,036 ч), в течение которого имеет место чистая потеря растворителя в процессе. Потеря вызы-вается связыванием растворителя .в гель с углем, освободиться из которого у растворителя недостаточно времени,и от которого растворитель может быть

О отделен перегонкой. Однако при 475 С имеет место чистая потеря растворителя в процессе, когда увеличивается время нахождения в подогревателе.

Кроме того, если повышать температуру до 500 С, то время нахождения можно снова уменьшить, получая высокую производительность получения рас» .творителя в процессе.

В табл. 4 показаны результаты ис" пытаний, выполНенных при относительно средней температуре. подогревателя

450 С. При 450 С удлинение времени нахождения в подогревателе приводит к выходу углеводородных газов выше 6 вес.Ф. При увеличении времени нахождения в подогРевателе от примерно 0,5 до примерно 1,3 ч при постоянной температуре в подогревателе

450 С выход вакуумного осадка (твер19 9101 дое топливо) постепенно уменьшается, тогда как выход растворителя (жидкое топливо) постепенно увеличивается вместе с нежелательным увеличением выхода углеводородного газа. Содержа" ние водорода в растворителе, полученном при кратком времени пребывания, ниже в сравнении с растворителем, полученным при более длительном времени нахождения при данной температуре, 10 так что качество растворителя, полученного при кратком времени нахождения, понижается на стадии подогрева, о

Температура подогревателя 450 С в сочетании с кратким временем нахождения дает низкий выход угл