Способ обеззоливания продуктов гидрогенизации угля

ОП И САНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Сфюз СоветскихСоциалистическихРеслублии953987 нительный к патент,(23) Приоритет (31) 45240 32) 18.03.7 33) США арствеккьй кфевтетСССРхам кэебретеккки еткрыткй Гас Опубликова юллетень Рй 31) УДК 66094. 1 (0 88. 8) а опубликования оп ания 2 088 Иностранцы Морган С. СЧЕ и Джовторыобретени Иностраннаяе Ламмас К.Г Ин 3 СР 1) Заявител ША) 4) СПОСОБ ОБЕЗЗОЛИВАНИЯ ПРОДУКТО ГИДРОГЕНИЗА 11 ИИ УГЛЯворителем,фактор К, о ристическиФормуле юшим харак емый по оливания угученных при ацни, цент- М где Га - мольная кипения С удельны осредняя темп,ературажидкости, С;й вес жидкости при15 С, г/см,не менее 9,75. Кроме того, второй растворитель имеет характеристическийфактор выше, чем характеристттческийфактор первого растворителя и имеет,тем 3 ературу перегонки 5 об. % не менее121.С, температуру перегонки 95 об. %177-399 С и содержит растворимых веществ в бензоле не менее 35 об. % 2 д Далее продукты смешения разделяют от- на поток, направляемый на фракционирование, и на поток, содержащий твердыепримеси и золу, Последний поток направляют на стадию отгонки жидких продуктов, кипящих при температуре ниже 482 СоОднако при этом часть отгоняемыхлегких фракций теряется. аких способюпроисходита с образоматериала,угля асрИзобретение относится к способамобеззоаивания продуктов гидрогенизапииугля и может быть использовано в углехимической промышленности.Известны способы обеззлеводородных продуктов, полсжижении угля путем фильтр рифугиРсвания 1 отстаиванияОднако эффективность .тнизка. Так, при фкльтрапии быстрая закупорка пор фильтрванием слоя фильтрующегосяотлагакхцегося на поверхности фильтра. Способ отстаивания характеризуется малой скоростью осаждения и неэффектна костью удаления золы. Сттособ пентрифу гирования недостаточно эффективен вслествие высокой стоимости и трудности деления тонкоднсперсных примесей.Наиболее близким к изобретению яв ляется способ обеззоливания .продуктов гядрогенизапии угля путем смешения раствора продуктов гидрогенизации в первом растворителе со вторым р Снелл"-апьная средняя температураения жидкости, Со й вес жид и г/см,выше, чем характе первого раствориге егонки 5 об. %, не м атуру перегонки 9и содержит раств бекзопе не мене кости пр удепьнь15 оС,ие менее 9,75 и, тический фактортемпературу пер121 О С, темпер177 - 399 Своримых веществ ачеен каменноугольной смапы 218,0 8 аменноугожной смолы 287,8 - 482,2 СОменноугсаьной смолы 315,6 - 482,2 Со кцня к фракция камеля 204,4 232 й Венз тетр 9 3 кагидрслифт алин 0,6 11.6 Биклогексан ракция керосина с темп 183 - 260 гО С ой кипения 19 12,0 Н -Додеципбенз Сйигомеры пропил,8 Гридекан Н -ГексанГексадекан 3 953987 4Белью изобретения является сокраще об. % с дальнейшим разделением проние потерь легких фракпий, дуктов смешения на поток, ншравпяемыйПоставленная цепь достигается спосс на фракционнрование, и на поток, содербом обеззопивания продуктов гидрогени- жаший твердые примеси и эолу в коли. зацни угля путем смешения раствора про- б честве 6-18 вес, %, направляемый на дуктов гидрогенизации угля в первом стадию отгонки жидких продуктов, кипя- растворителе со вторым растворителем, . иих при температуре ниже 482 С с п который имеет характеристический фактор лучением остатка после отгонки с содер- К, определяемый по формуле жанием растворимых веществ в бензопене менее 35 об, %. 9 тьф 273,16Характеристический К) ся показателем степенипарафинизацни углеводо где Т- мфракций. 1 Более парафинизированные материалы имеют более высокие значения характеристического фактора К.Поскапьку второй растворитепь имеетрис- характеристический фактор К выше, чем ля, 20 первый (не менее чем на 0,25), следоенее вательно он менее ароматичен. 5 об.% .Для различных веществ характеристический фактор К имеет следующие зн5 95398В качестве второго растворителя используют керосин .или керосиновые фракции на парафиновой или смешанной основе,средние дистилляты, легкие газойли илифракции газойле на основе парафиновых 5или смешанных сырых масел, алкилированные бензолы с боковой цепью, содержашие 10 и более углеродных атомов,парафиновые углеводороды, содержащиеболее 12 атомов углерода, светлые мас пла или фракции светлых масел, производные от сырых масел, однозамещенные олефины, содержашие более 12 углеродныхатомов, полностью гидрогеиизированныенафталины и замешенные нафталины, опигомеры пропилена (пентамер и выше),метрагидронафталины, тяжелые фракциилигроина и т. д. Наиболее предпочтительно использовать керосиновые фракции,светлые масла, полностью гидрогенизировапные нафталины и замешенные нафтаяпы, а также тетрагидронафталины.Колнчество используемого второгорастворителя зависпт от его типа, оттипа первого растворителя, от способа 25гидрогенизации угля.Весовое отношение второго растворителя к первому составляет (0,2;1)(2,0:1) и (0,3:1) - ( 1,5:1).30На чертеже представлена принципиальная схема проведения способа.Размопотый или порошкообразный каменный угопь, обычно битуминозный, суббитуминозный или лигнит, преимущественнобитуминозный уголь, по линии 1 вводятв зону сольватации и приготовления, каменноугольной пасты 2, в которую полинии 3 подают растворитель для разжи-жения каменного ужя (первый растворитель), В качестве такого растворителя ис.пользуют растворители - доноры водорода, растворители, не отдающие водородили их смеси, Как правило используютрастворитель, кипящий при 315,6482,2 о С, который получают из продуктагидрогенизации каменного угля,Первый растворитель добавляют к каменному углю в количестве, достаточномдля получения необходимой степени разЯжижения, и, в частности, добавляют вколичестве, обеспечивающем весовое отношение растворителя к углю (1:1) -(2,0:1), предпочтительно (1,5;1(5: 1).Угольную пасту из зоны 2 направля 55ют в зону 4 гидрогенизации угля, которая может быть каталитической и некаталитической. Гидрогенизапию можно 7 6проводИть в фиксированном слое катализатора, в поступательно движущемся слоекатализатора или в разреженном и впсевдоожиженном слое.Гидрогенизацию предпочтительно проводить в кипящем (псевдоожиженном)восходящем потоке.Продукт гидрогенизации каменногоугля, содержащий жидкий угольный экстракт растворенного углеродсодержашеговещества в каменноугопьном растворителе и нерастворимое вещество (золу и нерастворенный уголь), направляют в зону5 разделения, в которой отгоняют фракшпо, выкипаюшую до температуры 315,6 С.Последнюю отводят по линии 6.Зона 5 разделения может включатьатмосферную или вакуумную колонну.Продукт ожижения каменного угля,свободный от компонентов, кипяших до315,6 ОС, отводят из зоны 5 разделенияпо линии 7 и смепшвают со вторымрастворителем, подаваемым по линии 8.В качестве второго растворителя используют 5%-ную объемную фракцию керосина, 5 об. % которой выкипает притемпературе порядка 212,8 С, а 95 об.%при 260,0 С, являющуюся производнойнафтенового или парафинового дистиллята.Смешанный поток продукта. ожиженнякаменного угля и второго растворителяпо линии 9 вводят в зону гравитационного осаждения, включающую гравитационныеотстойники 10 и 11.В значигельной степени свободные оттвердого вещества потоки из гравитационных отстойников 10 и 11 отводятпо линиям 12 и 13 соответственно,смепивают и по линии 14 направляют взону 15 отгонки второго растворителяи различных фракций каменноугольногоэкстракта.Такая зона может состоять из однойили более ректифккационнык колонн дляполучения различных фракций.В зоне 15 отгонки получают фракциипервого и второго растворителей,Часть фракщии первого растворителяпо линии 16 направляют в зону 2, Другую часть этой фракции отводят с установки по линии 17.фракшпо второго растворителя отводит по линии 18 и затем по линии 8 подают на смешение с раствором продуктовгидрогенизации угля в первом раствоитете. фракцию, кипящую выше 482,2 С,с низким содержанием золы и пониженнымсодержанием серы отводят по жпщи 19,9539 Поток, содержаший диспергированное в нем нерастворимое вещество и 6-18 % золы, отводят из зоны гравитационного осаждения по линии 20 и направляют в эану отгонки легких фракций 21, в кото рой отгоняют фракции, кишшще при температуре ниже 482,2 аС, Пв"ледние от- водят по линии 22 и направляют в зону 15 отгонки.Донные остатки продукта ожюкения ка 1 ф менного угля, лишенные легких фракций, отводят по линии 23. Последние имеог минимальное количество растворимых бензопов т.е. по меньшей мере около 35 вес, % для поддержания текучести 1 ф потока. Донный (кубовый) остаток может быть подвергнут обезвоживанию или коксованию. Часть кубовых остатков может быть использована как топливо дпя про" 300 98,4 84,4 4156 - 4433 4продукт перекачивают через змеевик с электрическим обогревом в колонну для. отгонки легких фракций в условиях пьстоянного равновесия, Установка дпя отгонки легких фракций аботает при температуре около 315,6 С и атмосферном давлении. Скорость подачи продукта составляет окопо 18,9 л/ч а постелено азота для промывки 75 см/ч. Пары головного потока из колонны для отгона фф легких факттий конденсируют и собираютв емкости объемом 2082 л. Остаточный продукт собирают в приемнике, из которого затем перекачивают в обогреМетод контактирования Скорость подачи угольной пастыпри 65,6 С Общая скорость подачи газа принормальных условиях, см /ч Постоянная объемная скоростьжидкости при 65,56 С, ч," Рабочее давление (общее), кг/см 2Парциальное давление водородана выходе из реактора, кг/см ОРабочая температура, СЖидкий продукт, содержащий зоту,охлаждают до 148,9 С и направляют в один и двух взаимозаменяемых газожитткостных сепараторов, работаквбтх под высоким давлением и соединенных параллельно трубами. Когда первый сепаратор наполняется примерно на 80% жидким продуктом, подключаюг второй сепаратор, а содержимое первогопереводят в приемник ожиженного продукта с низким давлением. Жидкое содержимое приемника низкого давления перекачииают в смеснтельный резервуар, снабженный двойными стенками дпя подведения пара, Затем 87 8мьштленвых цепей, Кроме того, ихможно использовать в качестве сырья в процессе частичного окисления при получении водорода.торой растворнтель можно допслнительно вводить в систему по линии 24.П р и м е р 1. Каменноугольную пасту, содержащую 40 вес. % угля Игцп- нойского месторождения и 0 вес. % кипящего при 315,6-482,2 С пастообразного масла, полученного при перегонке угольной смолы, сманивают с водородом и непрерывно подают через подогреватель в низ рабогакацего в восходящем кипящем слое реактора, работающего в следующем режиме, Температуру смеси водорода и угольной пасты в подогревателе повышают примерно до 357 2 С Мопнбдат .кобальта на частицах из окиси алюминия (размеры частиц 8 - 12 меш Восходяший .псевдоожиженны слой9ваемый паром смеситель емкостью 1893 л.Остаточный продукт, содержаций около 4,4 вес. % золы, имеет начальную точку кипения выше 482,2 С с поправ- зокой на атмосферное давление 760 мм рте ст1200 г остаточного продукта помещаюч в толстостенную стальную вибрирующую колбу, емкостью 2 л, с электрическим обогревом, Содержимое качающейся колбы нагревают при встряхивании до . 204,4 С, 60 г кипящего при 218,3- 254,40 С керосинового дистиллята, имеющего характеристический фактор 11,9, 1 добавляот в вибрирукицую колбу и повышают температуру смеси до 254,4- 265,6 С при встряхивании. Колбу ставят в вертикальное положение и содержимое оставляют на 4 ч для отстаивания 20 при 204,4 С. 350 г богатого золой нижнего слоя отводят через донный вентиль в присутствии небольших количеств горячей воды и затем такое же количество продукта отводят из верхнего обедненно го золой слоя в отдельный приемник. Оп ределяют содержание золы в верхнем и нижнем слоях. Пробу нижнего слоя подвер. гают отгонке от легких фракций в вакууме в лабораторных условиях до тех пор, показЕ не достигнут верхней границы кипеая фракций 471,1-482,2 С с.поправкой на атмосферное давление. Вакуум в отпарной колонне заполняют азотом, оставшийся осадок удаляют, Этот вакуумный остаток,: лишенный легких фракций, подвергают исследованию нв текучесть при темпера туре около 287,8 С в атмосфере азота на вискозиметре Брукфнльда. Пробы отогнвнных легких фракций нижнего слоя также анализируют на содержание нерастворимых бензолов и золы. Полученные экспериментальные и. аналитические данные сведены в табл. 1.П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что проба иэ нижнего слоя составляет 490 г. 9539 П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что проба из нижнего слоя составляет 730 г. П р и м е р 3, Аналогичен примеру1, за исключением того, что проба иэнижнего слоя составляет 650 г. 87 10. Данные анализа продукта нижнего слоя,лишенного легких фракцИЯ, представленыв табл. 2,Квк видно из данных по примерам 1 -4 при увеличении содержания золы вюжнем слое (фракции) до отгонки изнего легких фракций, весовое отношениетоплива к золе в нижнем слое, лишенномлегких фракций, уменьшается.П р и м е р 5. 350 г богатой золойпробы продукта нижнего слоя загружаютв электрически обогреваемую емкостьиз нержавеющей стали объемом 500 см,3снабженную внутренней термопарой, спускным клапаном и двухсторонними отводяцжми соединениями. Содержимое резервуара нагревают до 254,4-265,6 С и0Ьтстаивают в течение 3 ч при той жетемператуве. Затем откпывают верхнюючасть бокового соедишлпв и 100 гобедненного эопой верхнего вторичногосбоя отводят в коллектор.Равное количество обогащенного зоцой вторичного нижнего слоя отводятчерез донйый спускной вентиль,Содержание эолы вторичных верхнегои нижнего слоев полученных в этом примере, составляет соответственно 0,01и 10,0 вес, %. Остаток вторичного них- него слоя подвергают перегонке в вакууме до температуры "471,1 С (преодел кипения фракции) с поправкой нв абсолютное давление 760 мм рт. ст.Кубовой остаток исследуют на текучесть при 287,8 С в атмосфере азота"Она вискозиметре Брукфильда. Определяюттакже содержание золы и нерастворимыхбензопов в остаточном продукте отгонки.Остаточный продукт дистипляции иливторичный нижний слой лишенный легкихфракций, содержит 30,6 вес. % золы и55,4 вес.% нерастворимых бензолов иостается текучим при 287,8 С. Количество растворимых бензолов (БР) составляет 44,6 вес, % и отношение горюих компонентов к золе во вторичном,пвценном легких фракций нижнем слоесоставляет 2 27 вес. %.Таким образом, при увеличении содеожания эопы в нижнем слое, направляеф мом на отгонку легких фракций, с 7%(в примере 4) до 10% (в примере 5),весовое отношение в лишенном легкихфракций нижнем слое уменьшается соответственно с 2,55 до 2,27,953987 12 Таблица 1 При р,650 730 7,15 13,64 10,84 8,04 0,01 0,01 О,О 1 0,01 Таблнца 2 Пример, М Показатепи 32,6 43,9 45,9 46,4 1,9 2,16 2,55 2,38 Вес пробы продукта нижнегослоя г Количество взятой пробы отобщего количества, вес, % Содержание золы в нижнем ог слое, вес. юСодержание золы в верхнемслое,. вес. % Содержание золы (А), вес. %Бензолы нерастворимые (БН),вес, % Определение вязкости на вискознметре Брукфильда 287,8 Со Бенэолы растворимые (БР)(БР=100-БН), вес, %Торючие компоненты (топлива) и их весовое отношение к золе( 0 )4,:А Формула изобретения4 Способ обеззоливания продуктов гидро; генизацю угля путем смешения раствора продуктов гидрогенизации угля в первом растворителе со вторым растворителем, который имеет характеристический фак- фф тор К, определяемый по формуле1 К С где 1 - мольная средняя температура кипения жидкости, С; 5 - удельный вес жидкости при 15 С, г/см, 21,39 27,22 36,1 1 40,56 39,62 31,61 29,62 28,17 674 5611 5411 536 Нете- Нете- Нете-Нетекучий кучий кучий кучнй не менее 9,75 и выше, чем характеристический фактор первого растворителя, температуру перегонки 5 об. % не менее 121 С, температуру перегонки 95 об. %о177-399 С и содержит растворимыховеществ в бензоле не менее 35 об, % с дальнейшим разделением продуктов смешения на поток, направляемый на фракционирование, и на поток, содержащий твердые примеси и золу, направляемый на стадию отгонкн жидких продуктов, кипящих при температуре ниже 482 С,о о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь хащних продуктов, на стадию отгонки жидких продуктов953987 направляют поток с содержанием эолы 6-18 вес, % с получением остатка после отгонки с содержанием растворимых веществ в бенэоле не менее 35 об. %.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 141, Гндрированне угля и дегтя. Бюллетень Бюро шахт США М 633, 1968,с. 91-103,2. Патент СССР по заявкеСоставитель Н. КоролеваРедактор Н. Егорова Техред М.Рейвес Корректор :.1 ИекмарЗаказ 6302/83 Тираж 524 ПодписноеВНИИ ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открой113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Фцпал ППП фПатент, г. УЖгород, ул. Проектная, 4