Способ ожижения угля

 

Изобретение относится к способу ожижения угля путем гидрогенизационных процессов с получением жидких продуктов и может найти применение в нефтехимической и углехимической промышленностях. Цель изобретения - повьшение эффективности процесса за счет гибкого регулирования выхода целевых средних дистиллятов при низком расходе водорода - достигается путем осуществления процесса ожижения угля в нижеизложенно последовательности. Предварительно промытый уголь подают на стадию обеззоливания гравиметрическим способом. Обогащенный золой побочный продукт направляют на стадию газификации для получения водорода или перерабатывают в другие полезные продукты. Предварительно обработанный уголь смешивают в массовом соотношении 1:1,8 с растворителем-донором водорода и подают на стадию раст , ворения, где проходит ожижение в среде водорода при 440°С, давлении 150 атм и подаче водорода с объемной скоростью 1500 смеси угля и растворителя. Продукт ожижения подвергают фракционированию с выделением парогазового потока, содержащего газообразные продукты, бензиновую и газойлевую фракции, и остатка, содержащего золу и непрореагировавший уголь. Остаток ожижения делят на два потока . Первый поток подают в качестве растворителя на стадию смешения с предварительно обработанным углем. Второй поток подают в реактор (или реакторы) каталитической гидрообработки , которую проводят при 410°С, давлении 150 атм, объемной скорости подачи сырья 0,4 ч и подачи водорода 1700 м /м . Продукт гидрообработки подвергаьэт фракционированию в узлах высокого и низкого давления с по- , лучением парогазового потока, содержащего газообразные продукты бензиновую и газойлевуюфракции, иостатка. Остаток гидрообработки разделяют на два потока . Первый поток подают в качестве растворителя на смешение с предварительно обработанным углем. Второй поток подают в систему вакуумного фракционирования , в которой выделяют вакуумный газойль и зольный остаток. Зольный остаток подают на газиЛикацию. Предпочтительно часть зольного остатка подавать на стадию смешения с обеззоленным углем. Парогазовьм поток продуктов гидрообработки подвергают фракционированию с выделением легкого потока, содержащего газообразные продукты, бензиновую и газой§ СО IsD СО СО СП см

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 10 G 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3752791/23-04 (22) 07.06.84 (31) 21513А/83 (32) 08.06.84 (33) IT (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Эни-Энте Национале Идрокарбури (IT) (72) Джианкарло Пеццки Луиджи Карвани, Доменико Валентини и Иичеле Дзанинелли (IT) (53) 662.62(088.8) (56) Патент ClllA ¹ 3640816, кл. 208-10, 1972.

Патент США № 3488279, кл. 208-10, .1970. (54) СПОСОБ ОЖИЖЕНИЯ УГЛЯ (57) Изобретение относится к способу ожижения угля путем гидрогенизационных процессов с получением жидких продуктов и может найти применение в нефтехимической и углехимической промышленностях. Цель изобретения повьппение эффективности процесса за счет гибкого регулирования выхода целевых средних дистиллятов при низком расходе водорода — достигается путем осуществления процесса ожижения угля в нижеизложенной. последовательности.

Предварительно промытый уголь подают на стадию обеззоливания гравиметрическим способом. Обогащенный золой побочный продукт направляют на стадию газификации для получения водорода или перерабатывают в другие полезные продукты. Предварительно обработанный уголь смешивают в массовом соотношении 1:I 8 с растворителем-донором водорода и подают на стадию раст„,80„, 1299517 А3. ворения, где проходит ожижение в среде водорода при 440 С, давлении

150 атм и подаче водорода с объемной скоростью 1500 M /м эсмеси угля и растворителя. Продукт ожижения подвергают фракционированию с выделением парогазового потока, содержащего газообразные продукты, бензиновую и газойлевую фракции, и остатка, содержащего золу и непрореагировавший уголь.

Остаток ожижения делят на два потока. Первый поток подают в качестве растворителя на стадию смешения с предварительно обработанным углем.

Второй поток подают в реактор (или реакторы) каталитической гидрообработки, которую проводят при 410 С, давлении 150 атм, объемной скорости подачи сырья 0,4 ч и подачи водорода 1700 м /м . Продукт гидрообработз ки подвергают фракционированию в узлах высокого и низкого давления с по,лучением парогазового потока, содержащего гаэообразныепродукты бензиновую и газойлевую фракции, и остатка. Остаток гидрообработки разделяют на два потока. Первый поток подают в качестве растворителя на смешение с предварительно обработанным углем. Второй поток подают в систему вакуумного фракционирования, в которой выделяют вакуумный газойль и зольный остаток. Зольный остаток подают на газиАикацию.

Предпочтительно часть эольного остатка подавать на стадии смешения с обеэзоленным углем. Парогазовый поток продуктов гидрообработки подвергают фракционировании с выделением легкого потока, содержащего газообразные продукты, бензиновуи и газой.1299517 левую фракции, и атмосферного газойля, содержащего вещества-доноры водорода, используемого в качестве растворителя. Вакуумный гаэойль, выделенный иэ продуктов гидрообработки, под.вергают гидрокрекингу в присутствии предварительно осерненного катализатора, содержащего окислы никеля и молибдена. Гидрокрекинг осущгствляют в двух реакторах, в первом предпочтительно при 350 С, а во втором при 400 С при объемной скорости подачи водорода 1700 м /м . Продукты гидз рокрекинга разделяют на парогаэовый поток и остаток гидрокрекинга. Остаток гидрокрекинга рециркулируют на

Изобретение относится к способам ожижения угля путем гидрогенизационных процессов с получением жидких продуктов и может найти применение в нефтехимической и углехимическои промышленностях.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса за счет гибкого регулирования выхода целевых фракций — средних дистиллятов при низ- 10 ком расходе водорода на стадиях гидрогенизации.

Iia чертеже приведена схема, реализующая предлагаемый способ.

Предварительно промытый уголь по линии 1, поступающий из шахты, пода ют на стадию 2 предварительной обработки, на которой снижают содержание золы в угле до наименьшего возможного значения с помощью известных 2О способов гравиметрического типа (обработка тяжелыми жидкостями, циклонирование, использование вибросит, вибрационных столов и подобных устройств). Обогащенный золой побочный продукт по линии 3 направляют либо на стадию получения гаэа для получения водорода, либо на другие стадии с получением полезных продуктов процесса.

Предварительно обработанный уголь по линии 4 с низким содержанием золы смешивают с растворителем-донором водорода, подаваемым по линии 5. Смесь угля и растворителя по линии 6 на- 35 стадию гидрокрекинга. Часть его может быть использована в качестве растворителя. Парогазовые потоки стадий растворения угля и гидрокрекинга в смеси с легким потоком, выделенным из продуктов гидрообработки, подвергают фракционированию с выделением целевых продуктов — нефтяного газа бензина и газойля. В результате проведения вышеописанного процесса получают 20,44-20,72 мас. газообразных продуктов, 17,87-18,5 мас. бензина и 41,46-44,68 мас. газойля и 23,9-24,0 остатка для производства газа. 2 э.п. ф-лы, 1 ил. правляют к стадии 7 растворения, где осуществляют ожижение. Продукт реакции по линии 8 подают в систему

9 фракционирования, состоящую иэ сепараторов высокого и низкого давления, где происходит атмосферное испарение с получением в результате разделения легкого потока IO, содержащего газ, сжиженный нефтяной газ, бензин и атмосферный газойль, и тяжелого потока ll содержащего золосодержащие атмосферные остатки и непрореагировавший уголь.

Поток ll разделяют на два потока

l2 и 13. Поток 13 подают на стадию гидрообработки 14, в то время как поток 12 явпяется частью рециркулирующего растворителя, подаваемого по линии 5.

Тяжелый поток со стадии растворения 13 направляют на стадию гидрообработки поспе соответствующего смешения с водородом. Реактор (или реакторы) представляет из себя реактор суспензионного типа с катализатором, суспензированным внутри вытекающего потока. Продукт со стадии гидрообработки по линии 15 направляют к системе 16 фракционирования, содержащей узлы разделения высокого и низкого давления, где при атмосферном испарении выделяют рециркулируемый водород и легкий поток 17, содержащий газ, сжиженный нефтяной I àç, бензин и атмосферный газойль.

1299517

Донный поток 18 содержит. остатки атмосферной перегонки. Поток 17 подают к узлу 19 фракционирования, где отделяют поток 20, содержащий атмосферный газойль, с интервалом ки- 5 пения, соответствующим наибольшему содержанию веществ-доноров водорода и отделяют легкий поток 21, содержащий газ, сжиженный нефтяной газ, бензин и атмосферный газойль. Поток

20 является наиболее легким компонентом рециклируемого растворителя

5. Поток 18 разделяют на потоки 22 и 23. Поток 22 является компонентом рециклирующего растворителя 5. Поток

f5

23 подают к системе 24 вакуумного фракционирования, где отделяют донный поток 25, который содержит большие количества золы и непрореагировавшего угля. Этот поток разделяют на два потока 26 и 27 . Поток 26 отличается таким же содержанием золы, которое находится в предварительно обработанном угле, выходящем по линии 4, и такой поток подают к узлу производства газа для получения водорода, вследствие чего предотвращается накапливание золы в рециклируемом растворителе.

Поток 27 может быть компонентом рециклируемого растворителя 5, но зто не является необходимым.

Поток 28, отделяемый с верхней части системы вакуумного фракционирования, в основном содержит беззоль-35 ный вакуумный газойль. Этот поток после смешивания с потоком 29, содержащий непрореагировавшее вещество, и с водородом подают по линии 30 к .стадии 31 гидрокрекннга с целью оп40 тимизации скорости производства промежуточных дистиллятов.

Продукт Реакции со стадии гидрокрекинга по линии 32 подают к системе 33 фракционирования, состоящей иэ сепараторов высокого и низкого давлений, и с помощью атмосферного испарения разделяют на поток 34, содержащий продукты реакции, и поток

35, содержащий непрореагировавшее вещество.

Поток 34 и потоки 10 и 21 образуют поток 36, который подают к окончательной стадии фракционирования продуктов процесса сжижения (не по-; казана), где разделяют с выделением продуктов процесса, таких как сжиженный нефтяной газ, бензин, атмосферный гаэойль и т.д.

Непрореагировавшее вещество по линии 35 частична рециклируют по линии

37 на стадию гидрокрекинга, а час-, тично рециклируемое — по линии 38 в качестве компонента рециклируемого растворителя.

Линия 39 представляет собой вход водорода от внешнего источника.

Пример 1. Используют уголь

Иллинойс Р 6 в качестве исходного продукта, который имеет следующий элементный состав (на сухой уголь), мас. :

Углерод 69,53

Водород 4,71

Кислород 11,02

Азот 1,47

Сера 2,93

Зола 10,34

Уголь подвергают стадии предварительной обработки гравиметрического типа с целью уменьшения содержания золы в нем до величины 3 мас. . Вы1 ход такого угля составляет 61,5 мас.Х.

Обработанный уголь размалывают до гранулометрического состава 70150 мкм и смешивают с рециклирующим растворителем, состоящим из среднего дистиллята (204-372 С), полученного на стадии гидрообработки 2О11,1 мас.Х, донного потока со стадии атмосферного фракционирования продукта (372 С), полученного со стадии растворения 12-26,7 мас.Х, донного потока со стадии атмосферного фракционирования продукта (372 С), полученного со стадии гидрообработки 2262,2 мас.X.

Потоки 27 и 38 не используют. Массовое отношение растворителя к углю составляет 1,8:1. Смесь подают к реактору растворения, в котором поддерживают следующие условия процесса: парциальное давление водорода

150 кг/см, скорость потока рецикли2 рующего водорода 1500 мз/м смеси о растворитель/уголь, температура 440 С, время контакта 6 мин.

Конверсия угля составляет

90,3 мас.X. Донный поток, полученный в результате атмосферного фракционирования продукта, поступившего со стадии. растворения, разделяют на потоки 12 и 13 с массовым отношением

19.5 : 80,5. Поток 12 представляет

1299517

2-й реактор 45

1-й реактор

Давление водорода, кг/см

Температура, С

Объемная

120

120

400

350

50 скорость, ч1

Скорость потока ре- циркулирующего водорода, м /м, 3 З загрузки

0 5

0,5

1700

1700 собой часть рециклирующего растворителя.

Поток 13 вместе с водородом подают на стадию гидрообработки 14. Концентрация золы в загрузке составля- 5 ет 6,7 мас.%. Условия работы реактора поддерживают на следующих значениях: давление водорода 150 кг/см I о температура 410 С, объемная скорость (измеренная для потока 372 С) 0,4 ч . 1О объемная скорость потока рециклирующего водорода 1700 м /м загрузки. з

Используют катализатор промышленного типа (Shell-S-324), содержащий окиси никеля и молибдена в осерненной форме на подложке из окиси алюминия.

Конверсия загрузки, измеренная для потока, 372 С, составляет

28,8 мас.%. В процессе атмосферно- 20

ro фракционирования продукта реакции получают фракцию с т.кип. 204-372 С (поток 20), которую частично рециркулируют в реактор растворения. Донный поток со стадии атмосферного фракционирования 18 разделяют на два потока 22 и 23 в соотношении 77,5

22,5. Поток 22 рециркулируют в реактор растворения, а поток 23 подают на вакуумное фракционирование 24.

Донный поток 25 после вакуумного фракционирования, содержащий

12i5 мас.% золы, полностью подают к узлу производства газа 26. Поток дистиллята после вакуумной дистилля- 35 ции, составляющий 8,79 мас.% по отношейию к массе подаваемого угля на стадию растворения, подают на стадию гидрокрекинга, где эту часть полностью преобразовывают.

На сгадии гидрокрекинга поддерживают следующие условия реакции:

17,87

В первом реакторе гидрокрекинга используют промышленный катализатор (Cyanamid HDN-30), содержащий окислы никеля и молибдена на окиси алюминия: во втором реакторе используют промышленный катализатор (Shell-8-354), содержащий окислы никеля и вольфрама на двуокиси кремния и окиси алюминия. Оба катализатора предварительно осерняют перед использованием.

Конверсия составляет 61,0 мас.% по отношению к массе загрузки.

Баланс процесса представлен в следующем виде, мас.%:

Уголь (сухой), подаваемый к стадии растворения 100 Водород 4,27

Общее 104,27

Продукты реакции, мас.%:

Газ (Н О, Н Я, ИНЗ С1 С4 ) 20,72

Бензин (C ), 204 С

Атмосферный гаэойль (204372 С) 41,68

Остаток к узлу производства газа (26) 24,00

Пример 2. Тот же самый уголь, предварительно отработанный таким же образом, как в примере l, смешивают с рециклирующим растворителем, содержащим. мас.%: средний о дистиллят 204-372 С, полученный со стадии гидрообработки 20 — 12,5; донный поток после атмосферногр фракционирования продукта, полученного со стадии растворения 12-35,0; донный поток после атмосферного фракционирования продукта, полученного со стадии гидроообработки 22-35,0; донный поток после вакуумного фракционирования продукта, полученного со стадии гидрообработки 27-17,5.

Поток 38 не используют. Массовое отношение растворителя к углю составляет 1,8:l.

При тех же условиях процесса, что в примере 1, проводят стадию растворения с конверсией 90,1 мас.%. Донный поток 11 после атмосферного фракционирования разделяют на два потока

12 и 13 в массовом отношении 26/74.

Поток 12 составляет часть рециклиоую1299517

20,44

41,46

23,90

Формула изобретения

1. Способ ожижения угля путем его обеззоливания, последующего смешения его с растворителем-донором водорода в массовом соотношении 1:1,8, ожижения при 440 С, разделения продуктов ожижения с вьщелением парогазового потока, содержащего газообщего растворителя. Поток 13, содержащий 7,12 мас.7., золы, обрабатывают на стади » гидрообработки при условиях, которые идентичны примеру I.

Конверсия по потоку 372 С состав- 5 ляет 25,3 мас.X. После атмосферного фракционирования получают фракцию продукта реакции с интервалом кипения 204-372 С (поток 20), которую частично рециркулируют в реактор растворения. Донный поток, полученный после атмосферного фракционироваиия 18, разделяют на два потока

22 и 23 в отношении 46:54.

Поток 22 рециркулируют в реактор растворения, а поток 23 подают на вакуумное фракционирование.

Донный поток 25 после вакуумного фракционирования разделяют на два потока 26 и 27 в массовом отношении 20

43:57. Поток 26 подают к узлу получе. ния газа, а поток 27 представляет собой часть рециклирующего растворителя.

Вакуумный дистиллят, содержащий

19,19 мас.7 к массе угля, подаваемого на стадию растворения, направляют на стадию гидрокрекинга. Процесс проводят ц условиях, что в примере 1.

Конверсия составляет 59,9 мас.X. -30

Общий баланс процесса следующий, мас. 7.:

Уголь, подаваемый к узлу растворения 100,0

Водород 4,31

Общее 104,3!

Продукты. реакции, мас.7:

Газ (Б О, Н Б, . NH, С,-C )

Бейзин (С

204 С) 18,51

Атмосферный газойль (204371 С)

Остаток к узлу получения газа (26) разные продукты, бензиновую и газойлевую фракции и оста,ка, содержащего золу и непрореагировавший уголь, каталитической гидрообработки остатка при температуре 410 С, давлении

150 атм., объемной скорости 0,4 ч, разделения продуктов гидрообработки на парогаэовый поток, содержащий газообразные продукты, бензиновую и газпйлевув фракции, и остаток, выделение из остатка газойлевой фрак-, ции, разделения парогаэового потока гидрообработки на легкий потоК, содержащий газообразные продукты, бензиновую и газойлевую фракции, и на фракцию растворителя, подачи газойля гидрообработки на каталитический гидрокрекинг, осуществляемый при

350-400 С, давлении 120 атм, объемной скорости 0,5 ч разделения продуктов гидрокрекинга с получением парогазового потока и остатка гицрокрекинга, объединения(парогазовых потоков стадий ожижения и гидрокрекинга с легким потоком, вьщеленным из продуктов гидрообработки, и подачи их на разделение с выделением целевых фракций, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, ожижение осуществляют в среде водорода при давлении 150 атм., объемной скорости подачи водорода 1500 м /м смеси угля и растворителя, времени контакта

6 мин, остаток ожижения разделяют на два потока, первый поток подают в качестве растворителя на смешение с обезэоленным углем, второй поток подают на гидрообработку, которую проводят при объемной скорости подачи водорода 1700 м /м, остаток гид— рообработки разделяют на два потока, первый поток подавт в качестве растворителя на смешение обезэоленным углем, второй поток подвергают вакуумной дистилляции с выделением вакуумного гаэойля и зольного остатка, который подают на газификацию, и.гидрокрекинг осуществляют в двух реакторах при объемной скорости подачи водорода 1700 м /м з с последующей рециркуляцией выделенного остатка гидрокрекинга на гидрокрекинг, 2. Сгособ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что часть зольного остатка вакуумной дистиляции ос- .

10!

299517

Составитель Е. Горлов

Редактор Н. Рогулич Техред Ч.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 906/64 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 татка гидрообработки рециркулируют в качестве растворителя на стадию смешения с обеззоленным углем.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что гидрокрекинг в первом реакторе осуществляют при

350 С,. а во втором — при 400 С.