Способ получения углеводородовиз угля

(3) Р 27358298 (33) ФРГОпубликовано 070381 Бюллетень Ио 9Дата опубликования описания 07.03,81 р м,(з С 10 С 1/06 Государственный комнтет СССР по деаам изобретений н открытий(71) Заявите 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ :;:)- ИЗ УГЛЯ разделяют сое и смолисто Изобретение относится к способам. получения углеводородов из угля и может. быть использовано в углехимической промышленности.Известны слоообы получения углеводородов из угля путем каталитического гидрирования исходного угля с последующим разделением продуктов гидрировайия Щ и 2) .Нааболее близким к. изобретению является способ получения углеводородов из угля путем гидрирования ис: ходного угля с последующим разделением продуктов гидрирования )3.Процесс проводят в присутствии катализатора или без него, при 350- 450 С, давлении водорода 100-350 ат, соотношении растворителя и угля 112 - 10:1.В качестве растворителя используют кубовый остаток вакуумной дистил- ляции сырой нефти с температурой начала кипения 260 С.Полученные продуктыполучением углеводородго остатка.Целью иэобретеыия является повышение выхода целевых продуктов. Поставленная цель достигается пред- лагаемым способом получения углеводородов иэ угляпутем гидрирования исходного угля, последующего разделения продуктов гидрирования с получением углеводородов и смолистого остатка, смешения остатка с углем, имеющим размер гранул 3-50 мм, и газификации смеси э неподвижном слое под давлением 10-100 ат в противотоке гаэифицнрующих агентов.Желательно смолистый остаток перед смешением с углем гранулировать с получением гранул размером 3-50 мм.Гндрирование угля проводят при 300-500 оС, давлении 100-400 ат в присутствии вводимого извне катализатора или беэ него.Продукты, получаемые в результа-, те газификации, можно перерабатывать различными путями.Возможность варьирования способа поясняется с помощью чертежа.В зону 1 подготовки (обогащения) угля по линии 2 загружают предварительно размельченный уголь с размером зерен менее 2 мм, по линии 3 неФ" тяные фракции с т. кил. 250-450 оС. В зоне 2 подготовки осуществляютВ зависимости от состава газа доили после тонкой очистки конверсиеймоано:регулировать СОДЕржание:СО ин 2, в газе (на чертеже не показано).ГВЭ ВЗ эоны тонкой очистки сОстОЯщий главным Образом .Нз СО, Н и .СН,вадравлявт по линии 40 в зону 41 40 сйитеэа ао методу Фишера-тропша,Процесс в втой зоне проводят при да- Ленин 5-30:бар, температуре 150-350 С,преимуществейио в присутствии катализаторов. Катализаторы могут содержать в качестве активных компонентов, наприимер, кобальт, марганецили железо, Как правило, используютнеподвижный слой катализатора, Реакция цреаращеиня протекает иэотерми- О чески и аДиабатически. Первичный продукт.синтеаа посредством теплообмена. и охлаждения выделяют из газовогО пОтока ипо линии 42 направляютк разделительному устройству 43. Полийии 44 отврдят бензин, по ливии фф 45 - дизельное топливо. Высококипящий ОстетОк Отводят пО линии 46 инаправляют е эоиу 47 расщепления парафина куда ао линии 48 подают воДОРОД. ОбРазУЮщийся бензин отводят 66 по линни 49, дизельное топливо полинии 50. Эти продукты целесообразноеще подвергать очистке для удалениясодержащих кислород соединений (начертеже не показано). Остаточные Я газы из эоны 41 синтеза по методу Фдальнейшее размельчение угля и интенсивное перемешивание с нефтянымифракциями. По линии 4 в зону подготовки подают катализатор, 2-10 вес.Ъйб отношению к исходному углю. Изэоны 1 подготовки пульпу иэ углянаправляют в зону гидрирования 5.По линии б в зону гидрирования 5подают ВодОРОдПроцукт эоны гидрирования 5 по .динии 7 направляют в зону 8 разделения, где при 400-450 С происходитразделение жидкой и пароабразной Фаэ.Посредством Фракционироваиной конденсации ажижаемые углеводороды отделяют от потока газа, Остаточныйгаз ОТВОдят по трубопроводу 9. Койденсирующиеся компоненты в.зоне 6разделения разделяют посредствомперегонки (дистилляции). Фракциюс т. кип. 30-250 С при нормальномдавлении, преимущественно при 50-20 РС,.по линии 10 направляют на установку 11 гидроочистки, куда по линии12 подают водород. На установке гид-роочистки осуществляют каталитическое превращение угля совместно собессериванием,ПО линии 13 ОтвОДЯт бензин испОльзуемый В качестве мОтОрного топлива+,Цля повышения октанового числа бензин можно подавать полностью иличастично по линии 14 в зону 15 ароматизации., Полученный продукт отбирают по линии 16, Из зоны 8 разделения по линии 17 отводят высококипя- .щую Фракцию с т, кип. Ие менее 230 Сопри нормальном давлении и нанравля.ют ее на установку 18 гидрокрекинга, .куда водород подают но линии 19,желательно гидрокрекинг проводитьс использованием катализаторов. Продукт гидрокрекиига направляют в зону 20 перегонки (дистилляция). Бс 2 лее тяжелую фракцию Отводят по линии21 и используют в качестве дизельного топлива. Более легкую Фракциюпо линии 22 направляют в зову 15 ароматизации.Подаваемая в зону 5 гидрированияпульпа содержит 30-60% твердых веществ.Давление в эоие гидрированиясоставляет 100-400, преимущественно 120-350 ат, температура 300-500,пр имущественно 400-475 ОС.Горячий .шлам отводят из зоны 6разделения по линии 23, Он содержитиепрореагировавший уголь, высококирящие масла и катализаторный материал в случае его применения длягидрирования. Шлам подают в зону 24вакуумной дистилляции, Полученнуюниэкокипящую фракцию по линии 25подакт на установку 18 гидрокрекинга. Высоконлавкий содержащий смолуи твердые вещества остаток по линии2 б направляют в зону 27 гранулировз.иия, Гранулированный остаток с помощью транспортирующего устройства28 подают в зону 29 газификации угля под.давлением, куда по.линии 30подают зернистый уголь .с размеромзерен 3-50 мм. Газификацию проводятв неподвижном слое, через которыйв противотоке пропускают снизу газиФицирующие агенты. В качестве газиФицирующих агентов используют водяной пар, подаваещдй по линии 31,и кислород, кщМаемый по линии 32Наряду с этими гаэифицирующими агентаии можно использовать также сО. Взоне гаэиикации угля технологический процесс проводят при давлении10-100,: преймущественно 15-50 ат,По линйи 33 иэ зоны газификации угля Отзодят зону содержащую приьеияемцй и зоне 5 гидрироваиия катализатор. Образуз 2 щийая неочищенный газс температурой 300-800 С выводят 26 из зоны гаэифйкации угля по линии 34 и направляют в. зону 35 охлаждения, в которой осуществляется также грубая .промывка с пОмощью циркУлирУющего конденсата,. Избыток конденсата2 пО линии 36 подаий в зону 37 отделения смолы, так как конденсат аодерМй смолу и масло, Охлажденный газ по линии 38 подается в зону 39 тонкой Очистки, где иэ газа удаляют серниотые соединения и Мну, чтобы довести газ до необходимой степени чистото для синтеза.Фишера-Тропша отводят по линии 51 и используют по назначению.В зону 37 отделения смолы по линии 52 можно подавать продукты перегонки смолы из зоны гидрирования 5. Полученные йри атом Фракции можно вновь испольэовать в процессе, Так, например, содержащая твердые вещества тяжелая смола и кипящие при температуре"выше 250 С диатилляты и конденааты направляют в линию 3 и от- о туда в зону 1 подгбтоВки (обогаще ния). Фракцию с диапазоном температур кипения бензина можно направлять в установку 11 для гидроочистки, а более высококипящие конденсаты Йли дистилляты, за исключением содержащих твердые вещества конденсатов или остаточных масел,. направлять на ус . тановку 18 гидрокрекинга, наиболее тяжелую, содержащую пыль фракцию моано рециркулировать в зону 29 газики кации угля.П р.и м е р 1. Используемый.каменный уголь содержит около 4,65 вес,Ъэолы и около 2,78 вес.Ъ воды. Чистый уголь без воды и золы имеет следую-. р ,щий химический состав,. вес,%С 80,44Н 4,76О12 37И 1,27Ь 1,17Все следующие ниже данные относятся к чистому углю. 1000 т чисто го угля с размером зерен менее 2 мм перемешивают с 1500 т Фракции мас,ла гидрирования, имеющей т. кип. 250-З 5 .450 С, в зоне 1 подготовки в ,пульпу. В зоне 1 подготовки осуществ,ляют посаедующее раэмельчение угля до зерен а. размером менее 500 мкм и не менее 50 с размером зерен 40 менее 10 О йкм. С такими же размерами зерен в зону 1 подготовки в качестве катализатора подают 20 т железистого шлама с участка обогащения бок" ситов. Шдам состоит в основном из . гидрата окиси железа. Пульпу иэ уГ- ля, масла и катализатора подают в зону гидрирования и .при этом ее Койпримируют до 350 бар и нагревают до тЕмпературы реакции 460 С. Нагре вание пульпы осуществляют в приаутетваи водорода, который в количест- . ве 65 т в виде свежего газа подают по трубопроводу 6 в зону 5 годрйрования. В зоне гидрирования химичес" ки связывается 55 т Н, 10 т Н вместе с неконденсирующимися низко- кипящими углеводородами из зоны 8 . разделения в качестве остаточного газа отводят по трубопроводу 9. Этот остаточный газ содержит, кроме того, ф) СО, СС, Н 5 и йН,. В первой ступени ,разделения при 450 С и рабочем давлении в зоне гидрирования 350 бар полу-, чают шлам в количестве 480 т, который состоит из неиспаряющихся угле водородов, непрореагировавшего угля, .золы и катализатора. После ступенчатого понижения давления шлам подвергают йерегонке (дистилляции) под вакуумом в зоне 24. При этом получают 260 т дистиллята и 220 т высокоплавкого смолистого остатка, который состоит из 25 т золы, 50 т непрореагировавыего угля, 20 т катализатора и 100 т соединений углерода водорода, кислорода, серы и азо,та. Диатиллят направляют по линии 3 ;непосредственно в зону 1 подготовки,В зоне 8 разделения после охлаж.дения выделяют 1740 т жидких продук:тов, которые с помощью дистилляции 1 подвергают дальнейшему разделению. При этом 1240 т выделившегося тяжелого масла по трубопроводу 3 также подают в зону 1 подготовки. Затем при дистилляции выделяют 530 т жидких продуктов с верхним пределом кипения 440 оС, которые подают частично в установку 11 гидроочистки и частична на установку 18 гидрокрекинга, Высокоплавкий остаток из эоны 24 дистилляции под вакуумом, который имеет т. пл. выше 100 оС подают в зону 27 гранулирования, В зоне гранулирования расплав нагнетают через сопла диаметром около 10 мм в водяную ванну и таким образом Формуютв жгуты, которые затем дробят на гранулы длиной 5-10 мм. Влажный гранулят перемешивают с зернистым (с размером гранул 3-50 мм) углем в соотношении 220 т гранулята к 897 т угля (в пересчете на чистый уголь) и подают в зону 29 газиФикации под давлением, откуда отводят 125 т золы в виде кусков, которые содержат .20 т катализатора гидрирования. Это количество катализатора считается потерянным. При охлаждении неочищенного газа иэ зоны гидрирования под давлением конденсируют 77 т смолы и масла. Фракцию, содержащую тяжелую смолу, по линии 3 так-" же подают в зону 1 подготовки, средний дистиллят иэ зоны 37 отделения направляют на установку 18 гидрокрекинга. Низкокипящую Фракцию подают на установку 11 гидроочистки. Получающийся при тонкой очистке газа газовый бензин в количестве 43 т также обрабатывают на установке 11 гидроочистки. Полученный при этом продукт гидроочистки вместе с бензином, полученным на установке гидрокрекинга, подвергают ароматизации в зоне 15 ароматизации, при этом в зоне ароматизацииобразуется водород, Из зоны гидрирования угля и переработки выделяющихся при газификации продуктов (беэ синтеза по методу Фише-., ра-Тропша) получают 284 т автомобильного бензина и 314 т дизельного топлива. Образующиеся в зонах и установ)ках 5, 8, 11, 18 и 20 остаточные га812186 эы освобождают от СО , обеосериваюти совместно с десульфированным оста-.точным газом из эоны 15 ароматиэации при температуре и под давлением,разлагают на компоненты; Выделенныйводород возвращают в процесс. Метани этан служат для получения водорода известным способом. Пропан можетотводиться в качестве сжиженного газа, а бутан служит для регулированиядавления пара полученного бензина;Прошедший зону 39 тонкой очисткисинтез-гаэ состоит практически изСО и Н наряду с небольшим количеством метана.В зоне синтеза по методу Фишера"Тропша в присутствии многоступенчатого неподвижного слоя железного катализатора синтез-гаэ при температу.- рах около 220 С и давлении 30 атпревращается в углеводороды. Степеньконверсии (превращения) составляет 2090 в пересчете на СО и Н. Продуктреакции из газового потока выделяютконденсированием посредством охлаждения до комнатной температуры. Посредством охлаждения до температурыниже 0 С при рабочем давлении синтеза выделяют лигронн, В разделительном устройстве из конденсаторов отгоняют бензиновую фракцию дизельного топлива. Оба продукта перед ихотводом в качестве моторных топливподвергают легкой очистке для того,чтобы повысить октановое числО и удалить содержащие кислород компоненты.Иэ разделительного устройства 43остаток перегонки направляется взону 47 расщепления парафина, гдев присутствии водорода происходиткаталитическое разложение с получением главным образом дизельного топлива и бензина. В целом после переработки в зоне синтеза по методу Фишера-Тропша получают 142 т автомобильного бензина н 72 т дизельноготоплива,Остаточные газы подвергают охлажде-ц 50 формула изобретения 1. Способ получения углеводородов 65 из угля путем гидрирования исходно нию и разложению.Смесь компонентов синтез-газа, СО и Н возвращают в зону 41 синтеза, метани этан подверга:от реформингу, фракцию С после гидрирования олефинов отводят в виде сжиженного газа. Фракцию С, добавляют к полученному бензину,В, зоне гидрирования и зоне синтеза по методу Фишера-Тропша совместно иэ 1897 т чистого угля получают 426 т автомобильного бензина и 386 тдизельного топлива. Кроме того,110 т пропана отводят в виде сжижеиного газа. Такой выход соответствуеттермическому коэффициенту полезногодействия 65% беэ учета необходимого для создания энергии угля и беэ включения побочных продуктово серы, ам"миака и спиртов С- С+ иэ эоны синтеза по методу фишера-Тропша. П р и м е р 2. Процесс проводят по примеру 11000 т чистого угля подвергают гидрированию. Однако в зону газификации загружают 1794 т чистого угля и 220 т высокоплавкого остатка, Таким образом, дополнительно 64 т смолы направляют на установку 12 гидрокрекинга и 16 т газового бензина на установку 11 для гидроочистки. Влагодаря этому выход из зоны гндрирования автомобильного бензина и дизельного топлива возрастает, соответственно, до 284 т и 384 т,.Выход первичного продукта иэ зоны синтеза по методу фишера-Тропша увеличивается почти в два раза в сравнении с примером 1. В зоне 47 расщепления парафина поддерживают более низкие температуры, благодаря чему увеличивается выход жидких продуктов. Получают 178 т автомо" бильного бензина и 217 т дизельного топлива. Выход пропана повышается до 150 т, Благодаря повышенному выходу продуктовиз зоны синтеза по методу Фишера-Тропща соответственно возрастает количество остаточного газа. Так как расход водорода на гидрирование изменяется незначительно, то избыток остаточного газа можно йспольэовать для производства энергии, например в качестве газа дальнего газоснабжения или для газо вой турбины.П р и м е р 3. Процесс проводят по примеру 1, однако в технологическую схему не включен синтез по методу Фишера-Тропша. Как пояснялось в примере 1, для гидрирования 1000 т чистого угля требуЕтся 70-75 т водорода. Часть этого водорода пояучавт из образующегося при гидрироваиии в количестве 60 т метана. С помацъю известного парового риформинга и 4 этого метана получают, богатий водородом газ. В зону 29 газификации .подают 220 т высокоплавкого остатка в 200 т зернистого угля. Нэ газа эран газификации после очистки и.коиэерсии (превращения) посредством визкотемпературного разложения получают газ с содержанием не менее 95 объем.В Н . Его можно использовать в процессе гидрирования. Конденсат газа эоны газификации направляют в зону 37 отделения смолы. При этом отделяют 43 т смолы, которую направляют на установку 18 гидрокрекинга Крову того, образуется 23 т газового 6%изина, который направляют на установку 11 гидроочистки. В результате процесса получают,264 т автомобильного бензина и 284 т дизельного топлива.8218 б 10 Составитель. Н. Королева орина Техред Н.Граб Корректор М. Коседактор 548о комий,и отушская Подписноета СССРрытийаб д, 4/5 Зак иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,го угля в присутствии нефтяного сырья при повышенных температуре и давлении, последующего разделения продуктов гидрирования с получением углеводородов и смолистого остатка, . в т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с .аелью повышения выхода целевых продуктов, смолистый остаток смешивают а углем, имеющим размер гранул 3- 50 мм,и подвергают газификации под давлением 10-100 ат в противотоке уазифицирующих агентов2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, смолистый ос,%4 аок перед смешением с углем гра 518/4Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретен13035, Москва, Ж-З 5, Ра жт тФ Ю анулируют с получением гранул раэме"ром 3-50 мм.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что гидрнрованиеугля проводят при 300-500 ОС, давле нин 100-400,ат. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США 9 3745108,кл. 208-10, опублнк. 1973.2. Патент США Р 3769198,кл. 208-10, опублик. 1973,3. Патент США В 3849287,