DE2853366C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von feststoffhaltigen, nicht destillierbaren flüssigen Kohlen­ wasserstofffraktionen, die neben weiteren Produktkomponen­ ten bei der Veredlung von Kohle unter erhöhten Temperaturen anfallen, sowie ein Verfahren zur Herstellung von schwerem Heizöl unter Verwendung einer aufbereiteten Fraktion.

Bei der Veredlung von Kohle, beispielsweise der Verkokung oder der Verflüssigung durch Extraktion oder Hydrierung, fallen als Reaktionsprodukte unter anderem gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe an, die, soweit sie destillier­ bar sind, in einer oder mehreren Destillationsstufen abge­ trennt werden können. Dabei wird in der Regel als Destilla­ tionsrückstand eine Kohlenwasserstofffraktion gewonnen, die mit den in den Reaktionsprodukten immer enthaltenen Fest­ stoffteilchen, wie nicht umgesetzten Kohleteilchen, Asche­ teilchen und im Falle der Kohleverflüssigung gegebenenfalls auch Katalysatorteilchen, angereichert ist.

Im Falle der Kohleverflüssigung besteht die Rückstandsfrak­ tion im wesentlichen aus Bitumen, während im Falle der Steinkohleverkokung unter anderem Steinkohleteerpech als Destillierrückstand anfällt.

Im gereinigten Zustand eignet sich insbesondere Steinkohlen­ teerpech als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines hochwertigen Nadelkokses, der in erheblichen Mengen für elektrometallurgische Zwecke benötigt wird.

Die Abtrennung der Feststoffteilchen aus den flüssigen Koh­ lenwasserstofffraktionen bereitet jedoch erhebliche Schwie­ rigkeiten.

Bekannte Methoden, wie Filtration, Sedimentation unter Schwerkraft oder auch Zentrifugieren, führen, wie sich ge­ zeigt hat, nicht zu dem gewünschten Erfolg.

Aus dem Bereich der Kohlehydrierung ist es darüber hinaus bereits bekannt geworden, der als ein Endprodukt der Hy­ drierung anfallenden feststoffhaltigen, flüssigen Bitumen­ fraktion eine aromatische Verbindungen enthaltende Benzin­ fraktion zuzumischen (DE-OS 26 44 410). Durch Zumischung der Benzinfraktion gelingt es zwar, das Filtriervermögen des Bitumens zu verbessern, doch ist der Wirkungsgrad der Feststoffabtrennung noch nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirkungsvolles Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus schweren, nicht destillierbaren Kohlenwasserstofffraktionen zu entwickeln.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die nicht destillierbare Kohlenwasserstofffraktion mit einem aromatischen Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird und aus der Lösung zunächst die Feststoffe und dann das Lösungs­ mittel abgetrennt werden, wird diese Aufgabe erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, daß die nicht destillierbare flüssige Kohlenwasserstofffraktion durch Abkühlen verfestigt und in zerkleinerter, fester Form mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht und abgetrennt wird.

Das entscheidende Merkmal des Verfahrens liegt darin, die zu reinigende Kohlenwasserstofffraktion nicht in ihrem flüssi­ gen Ausgangszustand mit dem Lösungsmittel zu behandeln, son­ dern sie durch Kühlung zu verfestigen, dann zu zerkleinern und erst jetzt in zerkleinertem festem Zustand mit dem Lö­ sungsmittel zu kontaktieren.

Anstatt verfestigt und dann erneut aufgemahlen zu werden kann die zu reinigende Kohlenwasserstofffraktion auch zunächst zerstäubt und dann in Tröpfchenform verfestigt werden, so daß sich die Aufmahlung erübrigt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich das an­ fallende Gemisch nunmehr besonders vorteilhaft in Zentrifu­ gen und Zyklonen, also unter Wirkung von Zentrifugalkräften, sehr gut trennen läßt. Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Bitumenfraktion, deren Feststoffgehalt vor der Behandlung bei etwa 50% lag, ergab sich ein Rest­ feststoffgehalt im Bitumen von etwa 0,1%. Der erzielte technische Erfolg dürfte in erster Linie darauf zurückzu­ führen sein, daß sich durch die Verfestigung und anschlie­ ßende Zerkleinerung der zu reinigenden Fraktion zunächst einmal größere, mit Kohlenwasserstoffteilchen versetzte Asche- bzw. andere Feststoffagglomerate bilden. Durch die Behandlung mit dem Lösungsmittel werden die Kohlenwasser­ stoffe dann aus diesem Verbund herausgelöst, so daß ein re­ lativ großvolumiges Feststoffgerüst zurückbleibt, welches sich dann leicht aus der Lösung abtrennen läßt.

Die Abtrennung der ungelösten Feststoffe aus der Lösung er­ folgt, wie bereits erwähnt, zweckmäßigerweise in Zentrifugen oder Zyklonen. Aber auch andere Trennmethoden, wie Filtrier­ en und Sedimentation sind möglich. Nach Abtrennung der Fest­ stoffe wird dann das Lösungsmittel selbst aus der nunmehr feststofffreien Lösung abgeschieden, beispielsweise durch Verdampfen, und gegebenenfalls rezirkuliert.

Die mittlere Korngröße auf die die zu reinigende Kohlen­ wasserstofffraktion nach ihrer Verfestigung aufgemahlen wird, liegt zweckmäßigerweise bei etwa 100 bis 1000 µm.

Als Lösungsmittel können Verbindungen wie Toluol, Benzol, Xylol und Tetrahydrofuran verwendet werden.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall des erfindungs­ gemäßen Verfahrens liegt auf dem Gebiet der Kohlenverflüssi­ gung. Bei der Verflüssigung von Kohle unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur entweder durch Extraktion oder durch Hydrierung fällt bekanntlich eine Produktfraktion an, die neben Wasser, unverbrauchtem Wasserstoff, gasförmigen Koh­ lenwasserstoffen und Destillatölen noch Bitumen enthält. Die Zerlegung der Produktfraktion in einzelne Komponenten er­ folgt in mehreren Schritten, wobei als Sumpfprodukt der letzten Destillationsstufe, in der Regel ist dies eine Vaku­ umdestillationsstufe, das Bitumen zusammen mit den in der Produktfraktion ebenfalls noch anwesenden Feststoffen, wie Ascheteilchen, nicht umgesetzten Kohleteilchen und mög­ licherweise auch Katalysatorteilchen, anfällt.

Zur Abtrennung der Feststoffe aus der Bitumenfraktion wird diese durch Abkühlung verfestigt, dann aufgemahlen und an­ schließend vorzugsweise unter Erwärmung, mit dem Lösungs­ mittel behandelt. Dabei wird das Bitumen aus dem durch den Grad der Aufmahlung vorgegebenen Feststoff- und Aschegerüst, herausextrahiert. Dann werden, wie bereits erwähnt, zunächst die verbleibenden Feststoffteilchen und anschließend das Lösungsmittel aus der Lösung abgetrennt.

Es hat sich gezeigt, daß sich für den Fall der Kohlever­ flüssigung neben den bereits genannten Lösungsmitteln be­ sonders vorteilhaft ein im Zuge der Verflüssigung erzeugter Destillatölschnitt, dessen Siedebeginn vorzugsweise bei etwa 75°C und dessen Siedeende vorzugsweise bei etwa 200°C liegt, eignet.

Falls das im Zuge der Kohleverflüssigung erzeugte Bitumen verkokt wird, kann auch ein bei der Verkokung gewonnener Destillatölschnitt als Lösungsmittel verwendet werden. Die Abtrennung des Lösungsmittels aus der feststofffreien Lösung aus Bitumen und Lösungsmittel erfolgt mit Vorteil durch Ver­ dampfung. Das abgetrennte Lösungsmittel kann dann erneut eingesetzt werden. Die Menge des einzusetzenden Lösungs­ mittels hängt unter anderem von der Art des Lösungsmittels ab. Bei Verwendung von Destillatöl wurden zweckmäßigerweise etwa 2 Teile Lösungsmittel mit einem Teil festoffhaltigem Bitumen vermischt.

Das gereinigte Bitumen aus der Kohleverflüssigung kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zur Herstellung von schwerem Heizöl, einem gegenüber dem Bitumen wertvollen Pro­ dukt, verwendet werden. Dieses so gewonnene schwere Heizöl kann einen Teil des schweren Heizöls ersetzten, das sonst in üblicher Weise aus der Gasphase des Heißabscheiders gewonnen werden muß.

Zur Herstellung von schwerem Heizöl werden etwa drei Teile Bitumen mit einem Teil Mittelöl und/oder Schweröl vermischt. Die Zugabe des Mittel- oder Schweröles erfolgt dabei zweck­ mäßigerweise vor oder während der Abtrennung des Lösungs­ mittels aus der Lösung.

Ein weiterer bevorzugter Anwendungsfall des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens liegt in der Reinigung von Steinkohlenteer­ pech, welcher als Rückstand bei der Aufbereitung von Koke­ reiprodukten aus der Verkokung von Steinkohlen anfällt. Es hat sich gezeigt, daß das sonst wenig wertvolle Kokereiab­ fallprodukt Steinkohleteerpech im gereinigten Zustand zu hochwertigem Nadelkoks verkokt werden kann, welcher zur Her­ stellung von Elektroden für elektrometallurgische Zwecke be­ nötigt wird.

Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsge­ mäßen Verfahrens liegt darin, daß die zu reinigende Kohlen­ wasserstofffraktion vor dem Reinigungsschritt auf einfache Weise zwischengelagert werden kann, da die Reinigung nicht unmittelbar im Anschluß an die Produktion zu erfolgen braucht.

Claims (8)

1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus nicht de­ stillierbaren, flüssigen Kohlenwasserstofffraktionen, die neben weiteren Produktkomponenten bei der Verede­ lung von Kohle unter erhöhten Temperaturen anfallen, wo­ bei die nicht destillierbaren Kohlenwasserstofffraktionen mit einem aromatischen Lösungsmittel in Kontakt gebracht und aus der Lösung zunächst die Feststoffe und dann das Lösungsmittel abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht destillierbare flüssige Kohlenwasserstoff­ fraktion durch Abkühlen verfestigt und in zerkleinerter, fester Form mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht und abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht destillierbare flüssige Kohlenwasserstofffrak­ tion zerstäubt und die sich bildenden Tröpfchen durch Ab­ kühlen verfestigt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verfestigte Kohlenwasserstofffrak­ tion auf eine mittlere Korngröße von etwa 100 bis 1000 µm zerkleinert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als nicht destillierbare feststoffhal­ tige Kohlenwasserstofffraktion eine Bitumenfraktion be­ handelt wird, die bei der Verflüssigung von Kohle nach Abtrennung von Wasser, Gas und Destillatölen als fest­ stoffhaltiges Reaktionsprodukt anfällt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Lösungsmittel ein kohlestämmiger De­ stillatölschnitt mit einem Siedebeginn von etwa 75°C und einem Siedeende von etwa 200°C verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein aus dem bei der Kohlehydrierung anfallenden Reaktionsgemisch abgetrennter Destillatöl­ schnitt verwendet wird.

7. Verfahren zur Herstellung von schwerem Heizöl unter Ver­ wendung des nach Anspruch 4 erhaltenen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß drei Teile Bitumen mit einem Teil Mittel- und/oder Schweröl, welches ebenfalls bei der Ver­ flüssigung von Kohle anfällt, vermischt werden.

8. Verfahren zur Herstellung von schwerem Heizöl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelöl und/oder Schweröl vor oder während der Abtrennung des Lösungsmittels der Lösung aus Bitumen und Lösungs­ mittel zugegeben wird.