DE2953810C1

DE2953810C1 - Process for liquefying coal

Info

Publication number: DE2953810C1
Application number: DE792953810A
Authority: DE
Inventors: K Shimizu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1982-02-04
Also published as: WO1981000720A1; DK106081A; DK161600B; GB2075046A; GB2075046B

Description

Verfahren zur Verflüssigung von Kohle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verflüssigung von Kohle, das auf wirtschaftliche Weise ohne erhöhten Druck oder Wärme und ohne Hydrierung durchgeführt wird.

Stand der Technik;

Als technische Maßnahmen zur Verflüssigung von Kohle sind bisher die sog. Trockendestillation und Lösungsmittel-Extraktion etc. bekannt. Diese vorbekannten Verfahren weisen jedoch wesentliche Mängel, z.B. einen erhöhten Energieverbrauch zur Erlangung einer relativ geringen Größenordnung einer Energiequelle, die Notwendigkeit eines teuren Lösungsmittels etc. auf, die die praktische Anwendung dieser Verfahren in industriellem Umfang verhindern.

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Der Erfinder hat bereits früher ein Verfahren zur Verflüssigung von Kohle vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist/ daß man eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid in gebrochene und granulierte Kohle durch Eintauchen der granulierten Kohle in diese Lösung eindringen läßt/ die so behandelte Kohle - nachdem die granulierte Kohle herausgenommen und getrocknet wurde - auf einer Pulverisiereinrichtung zu Pulver mit einer Partikelgröße kleiner als eine Maschenweite von 100 mesh (entsprechend einer Maschenweite von 0/15 mm) pulverisiert/ das so gewonnene Pulver einer wässrigen Natriumhydroxid und eine Carbonsäure enthaltenden Lösung beigegeben und unter Rühren damit vermischt wird, die Mischung bis zum Beginn der Kohleverflüssigung im Ruhezustand gehalten und nach Beigabe von zusätzlichem Wasser die Mischung auf eine Temperatur von 90 bis 120° C erhitzt wird (japanische Veröffentlichung Sho 54-15564).

Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund einer nach diesem Verfahren entwickelten fortlaufenden Untersuchung gemacht/ wodurch herausgefunden wurde, daß die Verflüssigung von Kohle durch das nachstehend beschriebene Verfahren wirtschaftlicher durchgeführt werden kann.

Offenbarung der Erfindung:

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verflüssigung von Kohle, das dadurch gekennzeichnet ist, daß pulverisierte Kohle in Form einer Suspension während einer relativ langen Zeitdauer in einer wässrigen Lösung von mindestens einem Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid dispergiert wird/ indem die pulverisierte Kohle in dieser Lösung in einem turbulenten Zustand gehalten wird.

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Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung bietet die Möglichkeit einer Kohleverflüssigung, die in der Praxis einfacher durchzuführen und vom wirtschaftlichen Standpunkt aus vorteilhafter als das bekannte, in der Veröffentlichung Sho 54-15564 beschriebene Verfahren ist weder erhöhten Druck noch eine hohe Temperatur erfordert und in großem Umfang praktisch angewendet werden kann.

Beste Ausführungsform zur Ausübung der Erfindungt

Für das erfindungsgemäße Verfahren kann jede Kohlensorte verwendet werden, z.B. rauchfreie Kohle, Steinkohle, Braunkohle und Lignit, ggf. zusammen mit ungenügend verkohltem Torf, z.B. Gras- und Waldtorf. Die Kohle wird in pulverisierter Form, vorzugsweise mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 70 bis 300 mesh, insbesondere 100-200 mesh (entsprechend einer Maschenweite von ca. 0,045 bis 0,18 mm, insbesondere 0,075 bis 0,15 mm), verwendet, wie sie durch eine herkömmliche Brecheinrichtung gewonnen werden kann.

Als wässrige Lösungen einer Hydroxidverbindung zur Verwendung nach der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise wässrige Lösungen von Alkalimetallhydroxiden wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, eine aus der elektrolytischen Herstellung von Natriumhydroxid entstandene NaOH enthaltende wässrige Lösung und wässrige Lösungen von Erdalkalimetallhydroxiden wie Magnesiumhydroxid und Calciumhydroxid sowie wässrige Lösungen mit 2 oder mehr dieser Hydroxidverbindungen in Kombination aufgezählt. Von diesen Lösungen hatten sich besonders wässrige

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Lösungen von Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid und die während der elektrolytischen Herstellung von Natriumhydroxid als Nebenprodukt entstandene Ablauge bewährt.

Der pH-Wert der wässrigen Mischung von pulverisierter Kohle und wässriger Hydroxidlösung kann vorzugsweise bei 10 ohne höher, insbesondere im Bereich zwischen 11 und 13,5 liegen.

Es ist ausreichend, die Menge wässriger Hydroxidlösung zur Menge pulverisierter Kohle in einem solchen Verhältnis zu wählen, daß sich die Kohle in der Lösung in günstiger Weise dispergieren läßt. Vorzugsweise soll die wässrige Hydroxidlösung jedoch die Menge pulverisierter Kohle um das 1,5-fache, insbesondere 2-fache oder mehr übersteigen.

Um den turbulenten Zustand, dem die pulverisierte Kohle entsprechend der vorliegenden Erfindung unterworfen werden soll, zu erreichen, kann jedes Mittel in angemessener Weise verwendet werden, das die Aufrechterhaltung des dispergierten Zustandes der pulverisierten Kohle in Suspension in der wässrigen Hydroxidlösung ermöglicht, wobei insbesondere Rühren und Zwangsströmung etc. bevorzugt werden. Es ist ebenfalls möglich,zusätzlich zu diesen Turbulenzeinrichtungen Ultraschall zu verwenden.

Die Dauer der Aufrechterhaltung des suspendiert dispergierten Zustandes nach der vorliegenden Erfindung entspricht im wesentlichen der zur Entwicklung der öligen Komponente als

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tfberstandsschicht erforderlichen Zeit, wobei im allgemeinen 15 bis 26 Stunden dafür ausreichen.

Es kann kein Anstieg der Menge der öligen Komponente erkannt werden, wenn nach Bildung der tfberstandsschicht der öligen Komponente weiter gerührt wird. Das Rühren wird nach Abschwemmen der öligen Komponente eingestellt. Nach einem kurzen Ruhezustand trennt sich die Mischung in drei Schichten, bestehend aus der öligen, wässrigen und einer Feststoffschicht (die nahezu ganz aus nichtverflüssigter pulverförmiger Kohle besteht). Die ölige Schicht besteht hauptsächlich aus öl. Ebenso ist in der wässrigen Schicht eine beträchtliche Menge öl in Dispersion enthalten. Das Kohleverflüssigungsöl wird durch ein herkömmliches Verfahren, z.B. Destillation, sowohl aus der öligen als auch der wässrigen Schicht gewonnen.

Die Feststoffschicht kann für sich als Rohmaterial zur Verflüssigung wieder verwendet werden.

50 % oder mehr der Menge des nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen Kohleverflüssigungsöls destillieren innerhalb eines Temperaturbereiches von 155 C bis 244° C ab. Die so gewonnene Fraktion kann für sich allein als Brennstoff verwendet werden. Es ist ebenso möglich, das Verflüssigungsöl einer Fraktionierung oder Rektifizierung zu unterwerfen, um jede Fraktion im entsprechenden Bereich der petrochemischen Industrie zu verwenden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, die Ausbeute der Fraktion mit hoher Flüchtigkeit von Rohöl zu erhöhen.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beispiele im einzelnen weiter erklärt.

Es wird jedoch festgestellt, daß die Erfindung in
keiner Hinsicht auf diese Beispiele beschränkt werden soll.

Beispiel 1

300 g pulverisierter Steinkohle (von der Taiheiyo Coal Mine K.K.) mit einer Partikelgröße von 100 mesh (entsprechend einer Maschenweite von ca. 0,15 mm) werden in ein Becherglas mit einem Fassungsvermögen von 3 1 gegeben, und dazu werden 650 g einer wässrigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 0,85 % hinzugefügt. Der Ausgangs-pH-Wert dieser wässrigen Mischung ist ca. 13,2. Diese wässrige Mischung wird bei 500-600 u.p.m. durch eine Rühreinrichtung mit Flügeln von 6 cm Länge gerührt.

Während einer Rührdauer von 24 Stunden tritt unter gleichzeitiger Bildung einer öligen Schicht ein petroleumartiger Geruch in der Mischung auf. Da öl neben der nach Beendigung des Rührens in Form einer Dispersion gebildeten oben schwimmenden ölschicht auch in der wässrigen Schicht enthalten ist, werden sowohl die ölschicht als auch die wässrige Schicht gleichzeitig

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einer Destillationsbehandlung unterworfen. Nach der Destillation wurden 62 g einer ölfraktion mit einem Siedebereich von 150 bis 244 C und 51, g einer anderen, oberhalb dieses Bereiches siedenden ölfraktion gewonnen.

Beispiel 2

Die Schritte entsprechend Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß anstelle der 0,85 %-igen wässrigen NaOH-Lösung eine wässrige NaOH-Lösung mit einer Konzentation von 0,65 % verwendet wurde, die durch Beigabe von Wasser zu einer NaOH in einer Konzentration von 45 % enthaltenden und aus einer elektrolytischen Herstellung von NaOH stammenden Ablauge hergestellt wurde, und daß der Ausgangs-pH-Wert entsprechend ca. 12,8 betrug.

In diesem Fall wurden 64 g einer ölfraktion mit einem Siedebereich von 150 bis 244 C und 45 g einer anderen, oberhalb dieses Bereiches siedenden ölfraktion gewonnen.

Beispiel 3

Die Schritte entsprechend Beispiel 1 wurden wiederholt, außer daß 650 g einer wässrigen KOH-Lösung mit einer Konzentration von 0,84 % verwendet wurden und daß der Ausgangs-pH-Wert der wässrigen Mischung ca. 12,8 betrug.

In diesem Fall wurden 58 g einer ölfraktion mit einem Siedebereich von 150 bis 244 C und 49 g einer anderen, oberhalb dieses Bereiches siedenden ölfraktion gewonnen.

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Beispiel 4

450 g einer wässrigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 0,85 % wurden 200 g der Rest-Feststoffschicht nach Beispiel 1 beigegeben. Der Ausgangs-pH-Wert dieser wässrigen Mischung betrug 13,6. Die anderen Schritte wurden wie in Beispiel 1 durchgeführt..

In diesem Fall wurden 40 g einer ölfraktion mit einem Siedebereich von 150 bis 24 4° C und 31 g einer anderen, oberhalb dieses Bereiches siedenden ölfraktion gewonnen.

Möglichkeit der Verwendung in der Industrie

50 % oder mehr des nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen Kohleverflüssigungsöls destillieren innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 155 und 244° C ab, und die so gewonnene Fraktion kann für sich als Brennstoff verwendet werden. Es ist ebenso möglich, das Verflüssigungsöl einer Fraktionierungs-Destillation oder Rektifizierung zu unterwerfen, um jede Fraktion im entsprechenden Bereich der petrochemischen Industrie zu verwenden.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Verflüssigung von Kohle, gekennzeichnet durch Lösen von pulverisierter Kohle in Suspension in einer wässrigen Lösung von mindestens einem Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid während einer relativ langen Zeitdauer, wobei die pulverisierte Kohle in der Lösung in einem turbulenten Zustand dispergiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wässrige Hydroxidlösung eine wässrige Lösung von NaOH oder KOH oder eine bei der elektrolytischen Her-

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Stellung von NaOH entstehende NaOH enthaltende Ablauge verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverisierte Kohle in einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 70 bis 300 mesh, insbesondere zwischen 100 und 200 mesh (entsprechend einer Maschenweite von ca. 0,045 bis 0,18 mm, insbesondere 0,075 bis 0,15 mm) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wässrige Hydroxidlösung mit einem pH-Wert von 10 oder höher verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der turbulente Zustand durch Rühren erreicht wird.

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