Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch Druckhydrierung in zwei Stufen

Beschreibung

[0001] Es ist bekannt, Kohle durch Druckhydrierung in der Sumpfphase, in Gegenwart feinverteilter Katalysatoren, in flüssige und gasförmige Produkte überzuführen und diese in der Gasphase oder Gemischtphase über fest angeordneten Katalysatoren weiter zu hydrieren. Bei diesem Verfahren wird das Hydriergemisch der ersten Stufe (Sumpfphase) in einem, dem Reaktionsraum nachgeschalteten Heißabscheider in gas- bzw. dampfförmige Produkte, die weiter hydriert werden, und ein flüssiges Schweröl, das Asphalte, Feststoffe, nicht umgewandelte Kohle, die Kohlenasche und den zugegebenen Katalysator enthält, getrennt. Das Schweröl kehrt als Anreibe- öl für die Kohle in den Hydrierprozeß zurück.

[0002] Die gasförmigen und ein Teil der flüssigen Produkte werden in einem oder mehreren Reaktoren über fest angeordnete Hydrierkatalysatoren weiterhydriert, um den Anteil der leichtflüchtigen Produkte zu erhöhen.

[0003] Ein besonderes Problem bei der großtechnischen Durchführung der Kohlehydrierung ist die Beseitigung der Abwässer. Bei der Hydrierung fallen pro to Kohle und Stunde 100 kg eines stark verunreinigten Abwassers an, das nachbehandlungsbedürftig ist. Das Abwasser enthält pro to ca 7,8 kg Phenole sowie C₅- und C₆-Kohlenwasserstoffe und Schwefelwasserstoff.

[0004] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung in zwei Stufen, bei dem man in der ersten Stufe gemahlene Kohle zusammen mit fein verteilten Katalysatoren mit öl-Gemisch anreibt, den Brei und den Wasserstoff unter Druck von 200 bis 700 bar auf 380 bis 440°C aufheizt und durch einen oder mehrere Re-Gr/P

[0005] 'aktionsräume leitet und hydriert (Sumpfphase) und die gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte in Heißabscheidern von den festen trennt und durch einen oder mehrere, mit fest angeordneten Hydrierkatalysatoren versehene Reaktionsräume leitet und abermals hydriert (Gasphase).

[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren bei dem man das behandlungsbedürftige Abwasser aus der Gesamtanlage als Vergasungsmittel für die Herstellung des Hydrierwasserstoffes, durch partielle Oxidation von Kohle und/oder kohle- und bitumenhaltigen Hydrierrückstand, verwendet.

[0007] Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, den Hydrierwasserstoff zumindest teilweise aus dem Prozeßabwasser der Sumpfphase und der Gasphase zu gewinnen, indem man diese bei der Wasserstofferzeugung durch partielle Oxidation, einsetzt. Aus Kohle und/oder flüssigem Schweröl, das Asphalte, Feststoffe, nicht umgewandelte Kohle, die Kohlenasche und den zugegebenen Katalysator enthält (Rückstand) kann man z.B. durch autotherme Spaltung Wasserstoff erzeugen, wobei.die schädlichen Komponenten z.B. Phenol vergast werden. Auf diese Weise werden die bei der Hydrierung von 200 t/h Kohle anfallenden 20,15 t/h Prozeßabwässer für die Wasserstoffgewinnung im Prozeß selbst verwertet und ihre kostspielige Reinigung eingespart.

[0008] Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß ein Teil des behandlungsbedürftigen Abwassers als Quenchmedium bei der partiellen Oxidation in Temperaturbereichen von 1000 bis 1500⁰C eingesetzt und in prozeßunschädliche Komponenten umgewandelt wird.

[0009] Man kann z.B. in einer Verdampfungseinrichtung bei Drücken zwischen 15 und 90 bar das behandlungsbedürftige Abwasser in einen flüssigen Anteil, der die behandlungsbedürftige Bestandteile enthält und einen dampfförmigen Anteil zerlegen und den flüssigen Anteil als Vergasungsmittel und den dampfförmigen Anteil als Quenchmedium einsetzen. Man kann aber auch das Abwasser destillativ zerlegen, den Flüssiganteil als Vergasungsmittel für die Kohlevergasung und den dampfförmigen Teil als Vergasungsmittel für die Rückstandsvergasung einsetzen. Man kann als Verdampfungseinrichtung auch den Quenchteil des P.O.-Gen. verwenden oder als Verdampfungseinrichtung eine semipermeable Wand einsetzen. Bei der Herstellung des Hydrierwasserstoffes durch partielle Oxidation von Kohle mit Sauerstoff unter gleichzeitigem Einsatz von Prozeß-Wasser und/oder Wasserdampf aus Prozeßwasser wird das Prozeßwasser aus Sumpf- und Gasphase so behandelt, daß es schadlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Bei anderen Verfahren wird z.B. das phenolhaltige Abwasser im Gegenstrom zu einer Schwerbenzinfraktion des Kohleöls geleitet, dabei gehen die niedrigen und damit in Wasser besser löslichen Phenole in das Wasser und die Phenole mit mehr als 8 C-Atomen treten über in die Benzinfraktion. Gleichzeitig erhöht sich der Phenolgehalt im Wasser von 7 bis 8 auf 17 g/l. In einer folgenden Extraktionsstufe kann man mit Butylacetat als Extraktionsmittel das Wasser von Phenol befreien.

[0010] In nachgeschalteten Rektifikationskolonnen wird das Extraktionsmittel zurückgewonnen und die verschiedenen Phenole destillativ getrennt. Das Abwasser enthält jetzt noch NH₃ und C0₂, die chemisch gebunden sind. Bei höheren Temperaturen (>120 C) können die chemische Bindung gespalten und C0₂ sowie NH₃ über Kopf in einer Kolonne abgetrieben werden. NH₃ ist ein Wertprodukt. Das Abwasser aus der NH₃-Kolonne enthält kleine Mengen an Phenolen (>200 mg/1). Der Phenolabbau kann in einer biologischen Kläranlage erfolgen und das Wasser von dort in den Vorfluter fließen.

[0011] Dieses Verfahren zur Aufarbeitung des Kaltabscheider-Abwassers wird dann angewendet, wenn Phenole und/oder NH₃ als Wertprodukte gelten können. Nachteilig ist, daß ein weiterer Phenolabbau nur durch eine biologische Kläranlage möglich ist.

[0012] Der vorliegenden Erfindung liegt ein Verfahren zugrunde, bei dem der Einsatz einer biologischen Kläranlage für das Prozeßwasser nicht erforderlich ist.

[0013] Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Prozeßwasser aus der Sumpfphase und der Gasphase zusammenzuführen und in einer Verdampfungseinrichtung bei Temperaturen zwischen 200 bis 300°C bei einem Druck zwischen 40 und 80 bar so in einen flüssigen und einen dampfförmigen Anteil zu zerlegen, daß der Flüssiganteil zur Suspendierung der durch partielle Oxidation zu vergasenden Kohle eingesetzt werden kann und der dampfförmige Anteil an Stellen des p.0.-Generators zugegeben wird, die im Temperaturbereich zwischen 1000 und 1400°C liegen, wobei der dampfförmige Anteil auch an den benannten Stellen des Rückstandsvergasers zugegeben werden kann.

[0014] Eine weitere Ausführungsform besteht darin, das Prozeß- wasser aus der Sumpfphase und der Gasphase in den Quenchteil der Generatoren zu leiten und daraus die erforderliche Menge an Suspensionswasser abzuziehen.

[0015] In einer anderen Ausführungsform wird das Prozeßwasser aus der Sumpf- und Gasphase ganz oder teilweise in einem Trennapparat mit semipermeablen Wänden eingedickt, wobei die eingedickte Wassermenge genau dem Anteil entspricht, der als Suspensionswasser benötigt wird.

[0016] Bei allen Ausführungsformen ergibt sich, daß sich die Phenole ganz oder mit einem Anteil größer 90 % in dem für die Kohlevergasung erforderlichen Anmaischwasser anreichern und bei den Temperaturen, wie sie bei der partiellen Oxidation vorliegen in Komponenten zerlegt werden, die keiner besonderen Nachbehandlung bedürfen.

Ansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung in zwei Stufen, wobei man in der ersten Stufe gemahlene Kohle zusammen mit fein verteilten Katalysatoren mit Öl-Gemisch anreibt, den Brei und den Wasserstoff unter Druck von 200 bis 700 bar auf 380 bis 440 C aufheizt und durch einen oder mehrere Reaktionsräume leitet und hydriert (Sumpfphase) und die gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte in Heißabscheidern von den festen trennt und durch einen oder mehrere, mit fest angeordneten Hydrier-Katalysatoren versehene Reaktionsräume leitet und abermals hydriert (Gasphase), dadurch gekennzeichnet, daß man das behandlungsbedürftige Abwasser aus der Gesamtanlage als Vergasungsmittel für die Herstellung des Hydrierwasserstoffes, durch partielle Oxidation von Kohle und/oder Kohle- und bitumenhaltigen Hydrierrückstand, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des behandlungsbedürftigen Abwassers als Quenchmedium bei der partiellen Oxidation in Temperaturbereichen von 1000 bis 1500°C eingesetzt und in prozeßunschädliche Komponenten umgewandelt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man in einer Verdampfungseinrichtung bei Drücken zwischen 15 und 90 bar das behandlungsbedürftige Abwasser in einen flüssigen Anteil, der die behandlungsbedürftigen Bestandteile enthält und einen dampfförmigen Anteil zerlegt und den flüssigen Anteil als Vergasungsmittel und den dampfförmigen Anteil als Quenchmedium einsetzt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Abwasser zerlegt, den Flüssiganteil als Vergasungsmittel für die Kohlevergasung und den dampfförmigen Teil als Vergasungsmittel für die Rückstandsvergasung einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß man als Verdampfungseinrichtung den Quenchteil des Generators verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Verdampfungseinrichtung eine semipermeable Wand eingesetzt wird.