DK143695B - Fremgangsmaade til fjernelse af partikulaer carbon fra syntesegas - Google Patents

Description

(19) DANMARK (^)

|p (12) FREMUEGGELSESSKRIFT od 143695 B

DIREKTORATET FOR PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5876/75 (51) IntCI.* COtB 3/32 (22) Indleveringsdag 22. dec. 1975 (24) Løbedag 22. dec. 1975 (41) Aim. tilgængelig 24. jun. 1976 (44) Fremlagt 28. BBp. 1981 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 25. dec. 1974, 555605, US23- dec. 1974, 535607, US

(71) Ansøger TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION, New York, US.

(72) Opfinder Charles Parker Marion, US.

(74) Fuldmægtig Th. Ostenfeld Patentbureau A/S.

(54) Fremgangsmåde til fjernelse af partikulær carbon fra syntesegas.

Den foreliggende opfindelse angår en kontinuert fremgangsmåde til fjernelse af partikulær carbon fra syntesegas og specielt fra .. carbon-vand-dispersioner.

Rå syntesegas som forlader en partiel oxidations syntesegas-generator består hovedsagelig af CO og H2 sammen med mindre mængder af findelt carbon eller partikulær carbon. Det partikulære carbon fjernes fortrinsvis fra udgangsgasstrømmen ved at gassen bringes i q kontakt med vand i en afkølings- og udvaskningszone. De fint udskilte O carbon sodpartikler vædes med vand, således at en blanding af partial kulær carbon og vand dannes. Det ved syntesegasfremstilling frem- 0 bragte partikulære carbon er enestående i sin art, og problemer fortf 2 143695 blindet med fraskillelsen af syntesegas-carbon er ikke de samme som i forbindelse med fjernelsen af carbon eller faste stoffer frembragt ved andre processer. For eksempel er de fine carbonpartikler fra partiel oxidation usædvanlige derved, at de sætter sig i vand til en koncentration på kun ca. 1,0 til 3,0 vægtprocent, hvorimod almindelige 'fcarbon-black1-typer kan sætte sig til koncentrationer på så meget som 10 vægtprocent.

For at syntesegas kan fremstilles rentabelt, er det vigtigt at klart vand adskilles fra carbon-vand blandingen for genbrug. Den fine partikelstørrelse af carbonsoden gør imidlertid sædvanlige filtreringsmetoder vanskelige, og gør adskillelser ved hjælp af tyngdekraft uøkonomiske på grund af ekstreme bundfældningstider, for eksempel ca. 1 - 2 dage. Endvidere kræver ekstraktion med flydende carbonhydrid til genvinding af partikulær carbonsod, således som det er beskrevet i USA Patentskrift nr. 2.992.906, store volumener af ekstraktionsmiddel. Dette kræver igen proceshjælpeudstyr af store dimensioner. Endvidere kan der under nogle betingelser ved tilsætningen af en gas til oliecarbondispersionen dannes besværlige emulsioner, som er vanskelige at adskille. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen adskilles partikulær carbon hurtigt og let fra afkølings- og vaskevand, således at recirkulation af det klare vand og recirkulation af ekstraktionsmidlet tillades.

Den foreliggende opfindelse angår således en fremgangsmåde til fremstilling af gasformige blandinger indeholdende ^ og CO, ved hvilken (1) et carbonhydrid-brændsel oxideres partielt med en fri oxygen-indeholdende gas i en ikke katalytisk fristrøms-syntesegasgenerator ved en temperatur i området fra ca. 704 -1927°C og et tryk i området fra ca. 1 - 300 atm. under tilstedeværelse af en temperaturmoderator til frembringelse af en afgangsgasstrøm indeholdende H^, CO, CO2, ^0 og medført partikulært carbon, (2) afgangsgasstrømmen afkøles og vaskes, hvorved en carbon-vand dispersion frembringes, (3) gasformige urenheder såsom carbondioxid og hydrogensulfid fjernes fra gasstrømmen, som forlader trin (2), ved en passende konventionel fremgangsmåde, f.eks. køling og fysisk eller kemisk absorption, hvorved en produktgasstrøm indeholdende H2 og CO frembringes, og 3 143695 (4) carbon-vand dispersionen i en blandingszone bringes i kontakt med et flydende, organisk ekstraktionsmiddel omfattende en organisk væske, over for hvilken carbonpartiklerne har større affinitet end for vand, i en mængde, som er tilstrækkelig til at gøre alle carbonpartiklerne i carbon-vand dispersionen hydrofobe og til at bryde carbon-vand dispersionen, og en strøm af klaret vand og en separat strøm af carbon-ekstraktionsmiddel fjernes i en adski Helses zone, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at dem omfatter (5) at carbon-ekstraktionsmiddel dispersionen centrifugeres til dannelse af en tyk centrifugestrøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion med et carbonindhold i området fra ca.

1 - ca. 10 vægtprocent, og en tynd centrifugestrøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion med et carbonindhold i området fra ca. 0,05 - ca. 1,0 vægtprocent, og at den tykke strøm i blanding med frisk, tungt flydende carbonhydrid-brændsel indføres i en fraktioneringsdestillationszone, samt (6) at en letflydende fraktion og et pumpeligt carbonslam fjernes separat fra destillationszonen, og at enten den tynde centrifugestrøm opnået under trin (5), den lette flydende fraktion opnået under trin (6) eller begge recirkuleres til blandingszonen under trin (4) som hele det flydende, organiske ekstraktionsmiddel eller en del deraf.

Syntesegassen kan fremstilles med tryk og H2/C0 molforhold, som gør den egnet til direkte anvendelse som fødemateriale i en oxo- eller oxylproces. En blanding af flydende, organiske biprodukter fremstillet ved oxo- eller oxylprocessen kan med fordel let anvendes i syntesegasgeneratoren som en del af brændslet.

Syntesegas omfatter foretrukket H2 og CO og kan indeholde relativt små mængder af C02, H20, CH4, H2S, N2, COS, A, partikulær carbon og brændselsaske. Den kan fremstilles ved partiel oxidation af et carbonhydrid-brændsel i en fri-strøms syntesegasgenerator. Eksempelvis omsættes et flydende carbonhydrid-brændsel såsom brændselsolie med en gas indeholdende fri oxygen og damp ved en autogent opretholdt temperatur i. området fra ca. 7C4 til 1927°C og ved et tryk i området fra 1 - 300 atm.

Ved vaskning af afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren med vand i en gasvaskezone kan partikulær carbon fjernes fra gasstrømmen som en pumpelig carbon-vand dispersion indeholdende ca. 0, 5 til 3 vægtprocent carbon. Denne carbon-vand dispersion behandles dernæst 4 143695 med et flydende, organisk ekstraktionsmiddel til adskillelse af carbonet fra vandet. Det flydende, organiske ekstraktionsmiddel kan være en blanding af flydende, organiske biprodukter fra oxo -eller oxylprocessen, et let flydende carbonhydrid-brændsel eller blandinger deraf. Det førnævnte flydende, organiske ekstraktionsmiddel kan opnås senere i processen fra en tynd centrifugestrøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion eller fra en let flydende fraktion fra en destillationszone, eller fortrinsvis fra begge kilder. Også supplerende frisk ekstraktionsmiddel fra en ydre kilde kan indføres i systemet. Det lette flydende carbonhydrid-brændsel beskrives mere udførligt senere og kan bestå af butaner, pentaner, hexaner, benzin, petroleum, nafta, lette gasolier og blandinger deraf.

Mængden af flydende, organisk ekstraktionsmiddel, som tilsættes, er tilstrækkelig til at gøre alle carbonpartiklerne i carbon-vand dispersionen hydrofobe og til at bryde carbon-vand dispersionen. Som det videre beskrives nedenfor kan ekstraktionsmidlet tilsættes i et eller to trin. Det flydende ekstraktionsmiddel danner sammen med carbonet fra carbon-vand dispersionen en pumpelig carbon-ekstraktionsmiddel dispersion indeholdende ca. 0^5 til 5 vægtprocent carbon. Et klaret vandlag fraskilles i et dekanteringsanlæg og synker til bunds. Vandlaget fjernes fra dekanteringsanlægget og kan recirkuleres til vaskezonen. Carbon-ekstraktionsmiddel dispersionen som dannes og flyder oven på vandlaget fjernes og koncentreres i en centrifugerings-adskillelseszone.

Carbon-ekstraktionsvæske dispersionen, som fjernes fra dekan-. teringsanlægget, koncentreres ved hjælp af centrifugal adskillelse i en sædvanlig centrifuge. En del af det flydende ekstraktionsmiddel i den øvre strøm fra dekanteringsanlægget kan med fordel fjernes ved centrifugal adskillelse, idet størrelsen og varmebehovet af ekstraktionsmiddel-stripperen, der anvendes senere i processen derved kan reduceres. Samtidig dannes en tynd centrifugestrøm af ekstraktionsmiddel indeholdende en mindre mængde af carbon. Denne tynde centrifugestrøm recirkuleres dernæst til blanderen, til dekanteringsanlægget eller til begge til brydning af carbon-vand dispersionen.

Industrielle centrifuger anvender således som beskrevet i 5 143696

Perry's Chemical Engineers' Handbook, af Perry, Chilton and Kirkpatrick, 4- udgave, McGraw Hill, sider 19-86 til 19-100, centrifugal accelerationer, som er mange gange tyngdeaccelerationen. Centrifugal kraft bevirker sedimentation af faste partikler gennem et væskelag eller filtrering af en væske gennem et porøst leje af faste stoffer. Centrifugal kraft som sædvanligvis udtrykkes i multipla af standard-tyngdekraften, varierer med rotationshastigheden og med radialafstanden fra rotationscentret.

Tallerkencentrifuger som for eksempel er illustreret ved figur 19-139 i Perry's Chemical Engineers' Handbook udvikler 4.000 - 10.000 gange tyngdekraften. Tallerkencentrifuger har kumme-diametre i området fra ca. 17 til 81 cm, en tallerkenafstand i området fra ca. 0,40 til 12,7 mm, et tallerkenantal i området fra ca. 30 til 130, og en halv tallerkentopvinkel i området fra ca. 35 - 50. Tallerkencentrifuger og andre konventionelle centrifuger er egnede til brug ved den omhandlede proces.

Den tunge (tykke) centrifugestrøm i blanding med tungt, flydende carbonhydrid-brændsel indføres i en konventionel fraktioneringsdestillationszone. Forholdet mellem tungt flydende carbonhydrid-brændsel og let flydende ekstraktionsmiddel i den tykke centrifugestrøm er i området fra ca. 0,02 til 40 kg pr. kg. Eksempelvis kan en let flydende carbonhydrid-brændsels-fraktion, som har et atmosfærisk kogepunkt i området fra. ca. 38 til 260°C fjernes fra destillationszonen, køles, fordråbes og recirkuleres til blandingszonen som i det mindste en del af ekstraktionsmidlet.

Den totale mængde af letflydende fraktion fra destillationszonen, som indføres i dekanteringsanlægget enten i et- eller totrins udførelser kan være ca. 0,05 til 20 vægtdele let flydende fraktion pr. vægtdel tynd centrifugestrøm i form af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion. Ved to-trins dekanteringsanlæg-drift foretrækkes det at indføre hele den tynde centrifugestrøm i dekanteringsanlægget i det andet trin. Imidlertid kan en lille del, d.v.s. op til 25 vægtprocent af den totale mængde af tynd centrifugestrøm herudover indføres i blandingszonen i det første trin sammen med 6 143695 den lette flydende fraktion. Den tynde centrifugestrøm kan dog i en anden udførelsesform indføres udelukkende i det første trin.

Når det flydende, organiske ekstraktionsmiddel omfatter det lette, flydende carbonhydrid-brændsel, så indeholder det flydende pumpelige bund-carbonslam fra destillationszonen, partikulær carbon fra carbon-ekstraktionsmiddel dispersionen og den ufordam-pede del af det tunge, flydende carbonhydrid-brændsel. Dette carbon-slam kan indføres i syntesegas-generatoren som i det mindste en del af fødematerialet.

Når alternativt det flydende, organiske ekstraktionsmiddel omfatter en blanding af flydende, organiske biprodukter fra en oxo-eller oxylproces, så indeholder det flydende pumpelige bund-carbonslam fra destillationszonen partikulær carbon, den uformdampede del af det tunge, flydende carbonhydrid-brændsel og den ufordampede del af de flydende organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessen. Dette carbonslam kan indføres i syntesegas-generatoren som i det mindste en del af fødematerialet.

Tunge, flydende carbonhydrid-brændsler, som er egnede til trug ved denne proces omfatter for eksempel tunge destillater, rest-brændselsolie, bunkerolie, brændselsolie nr. 6 og blandinger deraf. Carbon-indholdet i bundslammet er i området fra ca. 0, 5 til 25 vægtprocent. Foretrukket blandes en blanding af flydende, organiske biprodukter fra en oxo- eller oxylproces i en mængde på ca. 1 til 99 vægtprocent af den således fremstillede blanding med bundslammet. Denne blanding kan tilføres til syntesegas-generatoren som fødemateriale. Alternativt kan blandingen brændes i en ovn som brændsel. Eventuelt renses og recirkuleres det klarede vand fra adskillelseszonen til gasvaske-zonen til vaskning af afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren.

Gasformige urenheder i afgangsgasstrømmen fra syntesegas-generatoren kan fjernes på en måde som senere beskrives mere udførligt, til frembringelse af syntesegas, for eksempel blandinger af H2+C0 med et molforhold H2/CO i området fra ca. 0,9 til 2,0 mol H2 pr. mol CO. Til indførelse i de omtalte oxo- eller oxylprocesser kan 7 143695 fremstilles syntesegas med et specifikt E^/CO molforhold.

I en udførelse af opfindelsen anvendes blandingerne af carbon-monoxid og hydrogen produceret i syntesegas-generatoren som føde-materiale til den velkendte katalytiske oxo- eller oxylproces. Flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessen kan dernæst anvendes som det tidligere beskrevne flydende, organiske ekstraktionsmiddel. Disse flydende, organiske biprodukter kan ydermere indføres i syntesegas-generatoren som en del af brændslet. Syntesegas fremstillet ved den omhandlede proces med H2/CO molforhold i området fra ca. 1 til 2 mol pr. mol CO indføres i oxo-processen, hvor carbonmonoxid og hydrogen adderes til en olefin i nærværelse af en koboltkatalysator ved for eksempel en temperatur i området fra ca. 100 til 200° C og et tryk i området fra ca. 65 til 300 atm. til frembringelse af et aldehyd indeholdende et carbon-atom mere end den oprindelige olefin.

Oxylprocessen er, som den defineres heri, en metode til fremstilling af en blanding af oxygenerede organiske forbindelser ved katalytisk reduktion af carbonmonoxid med hydrogen ved en temperatur i området fra ca. 175 - 450°C og et tryk i området fra ca. 10 - 200 atm.

Biprodukter er, som de defineres heri, sædvanligvis flydende, organiske co-produkter dannet ved hydroformylerings- eller oxylprocessen og består af flydende, organiske materialer fra gruppen bestående af alkoholer, aldehyder, estere, ketoner, ethere, syrer, definer, mættede carbonhydrider og blandinger deraf.

En særlig fordel ved den foreliggende opfindelse er at syntesegasstrømmen kan fremstilles i en syntesegas-generator ved et egnet tryk for brug i oxo- eller oxylprocessen. Derved kan en bekostelig gaskompressor undgås. Endvidere kan blandingen af flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessen, som tidligere har kunnet frembyde et deponeringsproblem, nu blandes på økonomisk fordelagtig måde med det omtalte carbon/tungt flydende carbonhydrid-slambundlag fra destillationszonen og brændes i gasgeneratoren som brændstof til fremstilling af mere syntesegas. Den specifikke sammensætning af blandingen af flydende, organiske biprodukter fra oxo-eller oxylprocessen vil afhænge af reaktionsbetingelserne, typen af reaktanter og fremgangsmåden, som er anvendt til rensning af produktet.

8 143695 Måden, hvorpå oxo- og oxylprocessen kan gennemføres, herunder typiske temperaturer, tryk, fødematerialer og katalysatorer, vil være fagmanden bekendt og behøver ikke at blive beskrevet nærmere her.

Sammensætningen af en typisk flydende organisk blanding, for eksempel fremstillet ved fremgangsmåden vist i Hydrocarbon Processing, side 211, november 1969, Gulf Publishing Co., Houston, Texas, og bestående af de flydende organiske biprodukter fra en oxoproces vises i Tabel I nedenfor.

Tabel I

Vægtprocent

Estere 56

Ethere 20

Aldehyder 5

Ketoner 5

Syrer 5 og derunder Mættede carbonhydrider 1 - -

Olefiner 1 - -

Alkohol 5

Vand 2.

Estrene i den førnævnte blanding har et gennemsnitligt antal carbonatomer på 12 og er dannet ved reaktionen af alkoholer med 4-9 carbonatomer, med syrer med 3-8 carbonatomer. Etherne er stærkt forgrenede og har et gennemsnitligt antal carbonatomer på 12. Alkoholerne omfatter normal- og isobutanol og isopropylalkohol.

9 143895

Syntesegas-generatoren til den foreliggende proces består fortrinsvis af en kompakt, upakket, fristrøms ikke-katalytisk, med ildfast materiale udforet ståltrykbeholder af den i USA Patentskrift nr. 2.809.104 beskrevne type.

Den fri oxygen indeholdende gas kan være i form af luft, oxygen-beriget luft (22 molprocent C>2 og højere), og fortrinsvis i hovedsagen ren oxygen (95 molprocent 0^ og højere).

Forvarmning af reaktanterne er valgfri men sædvanligvis ønskelig. En carbonhydridolie og damp kan eksempelvis forvarmes til en temperatur i området fra ca. 38 til 371° C, og oxygenet kan forvarmes til en temperatur i området fra ca. 38 til 399°C.

Mange forskellige carbonhydridbrændsler er egnede som føde-materialer til den partielle oxidationsproces, enten alene, i kombination med hinanden eller passende i kombination med det omtalte carbon/tungt flydende carbonhydrid-brændselsslam fra destillationszonen. Fortrinsvis kan fra ca. 0,01 til 99 vægtdele frisk blanding af flydende, organiske biprodukter fra en oxo- eller oxyl-proces blandes med hver vægtdel af bundproduktet fra den fraktionelle destillationszone, hvilket vil blive beskrevet nærmere.

Carbonhydrid-brændslerne omfatter såvel tunge som lette, flydende carbonhydrid-brændsler. Inkluderet er jordoliedestillater og -remanens, gasolie, residualt brændsel, reduceret råolie, brændselsolie, råolie, kultjæreolie, skiferolie, tjæresandsolie og blandinger deraf.

Pumpelige opslæmninger af faste carbonholdige fødematerialer, for eksempel lignit, bituminøse kul og antracitkul i vand eller i de flydende carbonhydrid-brændsler hører ligeledes til de carbonhydrid-brændsler, som kan anvendes som fødematerialer til gasgeneratoren. Også pumpelige opslæmninger af partikulær carbonsod i et bære medium i form af flydende carbonhydrid-brændsel eller rester deraf, flydende, organiske biprodukter fra en oxo- eller oxylproces eller rester deraf, er alene eller i blanding pr. definition carbonhydrid-brændsler som kan anvendes som fødematerialer til gasgeneratoren.

10 143695

Lette, flydende carbonhydrid-brændselsekstraktionsmidler som anvendes heri har følgende karakteristika: Atmosfærisk kogepunkt i området fra ca. 38 til 260° C/ specifik massefylde fra 0,61 3 til 0,935 g/cm og et carbontal i området fra ca. 5 til 16.

De tunge, flydende carbonhydrid-brændsler som anvendes heri har en specifik massefylde i området fra 0,935 til 1,27 g/cm3.

Det er sædvanligt ved partiel oxidation af carbonhydrid-brænd-sler at producere fra ca. 0, 5 til 20 vægtprocent fri carbonsod (baseret på carbon i carbonhydrid-brændslet). Den frie carbonsod produceres i gasgeneratorens reaktionszone, for eksempel ved krakning af carbonhydrid-brændsler. Carbonsod modvirker ødelæggelse af generatorens ildfaste foring forårsaget af forbindelser, som er til stede som askekomponenter i residualolierne. Når det drejer sig om tunge rå- eller brændselsolier er det foretrukket at efterlade ca.

2-3 vægtprocent af fødematerialets carbonindhold som fri carbonsod i produktgassen. Jo lettere destillatolier der anvendes, jo lavere carbonsodudbytter efterlades der.

Mængden af sod i produktsyntesegassen kan kontrolleres primært ved regulering af oxygen til carbonforholdet (O/C atom/atom) i området fra 0,7 til 1,5 oxygenatomer pr. carbonatom i brændslet og i nogen grad ved regulering af vægtforholdet af H^O til carbonhydrid-brændsel i området fra 0,15 til 3,0 kg 1^0 pr. kg brændsel. I den ovennævnte sammenhæng skal O/C forholdet baseres på (1) summen af de frie oxygenatomer i oxidantstrømmen og de kombinerede oxygenatomer i carbonhydrid-brændselsfødematerialets molekyler og (2) summen af carbonatomerne i carbonhydrid-brændselsfødematerialet og carbonatomerne i recirkuleret partikulær carbon (sod). Da oxo- og oxyl-biprodukterne indeholder kombinerede oxygenatomer, kræver de mindre fri oxygen til forgasning end sædvanlige carbonhydrider.

I virkeligheden er der en synergistisk effekt som medfører endnu lavere oxygenforbrug end der kunne forventes ud fra direkte proportionalitet. Formålet med at indføre H20 i reaktionszonen er især, at det skal hjælpe med at kontrollere reaktionstemperaturen, virke som et dispergeringsmiddel for carbonhydrid-brændslet som indfødes 143696 11 i reaktionszonen, og tjene som en reaktant med det formål at forøge den relative mængde af hydrogen der fremstilles. Af andre temperatur-moderatorer kan nævnes C02~rig gas, en kølet del af produktgas, afkølet afgangsgas fra en integreret malmreduktionszone, nitrogen samt blandinger deraf.

Ved tilsætning af oxygen indeholdende carbonhydrid-materiale, således som det forekommer i de flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylproc.essen, som en del af fødematerialet til syntesegas-generatoren opnås mange fordele ved den omhandlede proces. Eksempelvis kan mængden af fri oxygen tilført til syntesegas-genera-torens reaktionszone og damp til brændselsvægtforholdet formindskes og væsentlige omkostningsbesparelser opnås for et givet sodproduktions niveau.

Det frie carbonsod som forlader reaktionszonen indeholdt i strømmen af produktsyntesegas har unikke egenskaber. Det er både hydrofilt og oleofilt. Det kan let dispergeres i vand og har et stort overfladeareal. Eksempelvis varierer det specifikke over- 2 fladeareal af den frie carbonsod fra 100 til 1.200 m pr. g, bestemt ved nitrogenabsorption. Olieabsorptionstallet som er et mål for mængden af linolie, som er nødvendig til vædning af en 3 givet vægtmængde carbonsod, varierer fra 1,5 til 5 cm olie pr. g carbonsod. For yderligere information angående testmetoden til bestemmelse af olieabsorptionstallet henvises til ASTM metode D-281.

Fri carbonsod også omtalt heri som partikulær carbon har i den form, hvori det fremstilles ved nærværende proces, en partikelstørrelse i området fra ca. 0,01 til 0,5 μ, og sædvanligvis en partikeldiameter på ca. 77 my. Fri carbonsod indeholder ca. 92 til 94 vægtprocent carbon, 0,1 til 4 vægtprocent svovl og 3 til 5 vægtprocent aske. Da det er dannet ved høje temperaturer er det i det væsentlige fri for flygtigt materiale.

I én udførelsesform af den foreliggende opfindelse kan den varme gasformige afgangsstrøm fra syntesegas-generatorens reaktionszone nedkøles hurtigt under reaktionstemperaturen til en temperatur 12 143695 i området fra 82 til 371° C ved direkte køling i vand i en gas/ræskekontakt- eller afkølingszone. Kølevandet kan eksempelvis være indeholdt i en kølebeholder eller et kølekammer af kulstofstål placeret umiddelbart nedenfor gasgeneratorens reaktionszone. Et forbindelsesrør med stor diameter begyndende i bunden af reaktionszonen og udmundende nedenfor vandoverfladen i kølekammeret tjener som en forbindelse mellem reaktionszonen og kølezonen, hvorigennem de varme produktgasser passerer. Denne forbindelse tjener også til i det væsentlige at udligne trykket i de to zoner. Et i begge ender åbent koncentrisk lederør kan omgive det omtalte forbindelsesrør og danne en ringformet åbning, hvorigennem en blanding af kølet gas og vand stiger voldsomt op og sprøjter mod understøttelsespladen for reaktorgulvet, hvorefter vand og gas adskilles i kølekammeret i rummet udenfor lederøret. Vandcirkulationen gennem lederørssystemet fastholder hele kølesystemet på i det væsentlige samme temperatur som vandet der forlader kølebeholderen og den mættede damp i kølezonen.

Recirkuleret vand fra carbonvaskezonen, som senere beskrives nærmere, indføres sædvanligvis ved toppen af forbindelsesrøret gennem en kølering for at køle metallet på det sted. Store mængder damp dannes i kølebeholderen, og kølekammeret kan sammenlignes med en højtrykskedel med stor ydelse.

Turbulensen i kølekammeret, som skyldes det store gasvolumen der bobler op gennem den ringformede åbning, hjælper vandet til at udvaske en stor del af de faste stoffer fra afgangsgassen, således at en dispersion af uomdannet partikulær carbon og kølevand dannes. Ydermere opsamler den udgående syntesegas under kølingen damp, som er nødvendig hvis et efterfølgende shift konverteringstrin skal gennemføres. For en detailleret beskrivelse af kølekammeret henvises til USA Patentskrift nr. 2.896.927. Faste stoffer i den afkølede og vaskede afgangssyntesegas, som måtte være tilbage, når gassen har forladt kølekammeret, kan fjernes ved hjælp af en konventionel venturi- eller strålevasker således som beskrevet i Perry's Chemical Engineers' Handbook, 4. udgave, McGraw-Hill Co., 143696 13 1963, sider 18 - 55 til 56.

Alternativt kan den varme afgangsgasstrøm fra syntesegas-generatorens reaktionszone afkøles til en temperatur i området fra ca. 116 til ca. 371°C ved indirekte varmeveksling i en spildvarmekedel. De indeholdte faste partikler kan dernæst udvaskes fra afgangssyntesegassen ved at denne bringes i kontakt med og yderligere køles med kølevand i et gas/Væskekon takt apparatur, for eksempel en bratkølerørsindretning, et forstøvningstårn, en venturi-eller strålevasker, et boblepladekontaktanlæg, en fyldlegemekolonne eller i en kombination af det nævnte udstyr. For en detailleret beskrivelse af afkøling af syntesegas ved hjælp af en spildvarmekedel og et vasketårn henvises til USA Patentskrift nr. 2.999.741.

Det er ønskeligt at holde koncentrationen af partikulær carbon i gaskøle- og vaskevandsstrømmene på fra ca. 0,5 - 3 vægtprocent og fortrinsvis under ca. 1,5 vægtprocent. På denne måde forbliver dispersionen af carbon i vand tilstrækkelig flydende til at den let kan pumpes gennem rørledninger og tilstrækkelig flydende til videre behandling.

Temperaturen i vaskezonen er i området fra ca. 82 - 371° C, og fortrinsvis i området ca. 121- 288° C. Trykket i vaskezonen er i området fra ca. 1 - 250 atm., og foretrukket i det mindste 25 atm. Det er hensigtsmæssigt at trykket i vaskezonen er omtrent det samme som i gasgeneratoren bortset fra sædvanligt trykfald i rørledningen.

Det er vigtigt a f hensyn til processens økonomi at det partikulære carbon kan fjernes fra carbon-vand dispersionen, og det resulterende klare vand kan recirkuleres og genanvendes til køling og udvaskning af mere partikulær carbon fra syntesegassen. I en enkelt-trins udførelsesform af den omhandlede proces kan hele den tidligere beskrevne lette, flydende fraktion fra destillationszonen i blanding med hele den tynde centrifugestrøm blandes med carbon-vand dispersionen på én gang. Carbon-vand dispersionen brydes derved . og carbonet adskilles fra vandet. I denne udførelsesform er vægten af den omtalte blanding af let flydende fraktion og tynd centrifugestrøm, som blandes med den nævnte carbon-vand dispersion 14 143695 i en blandingszone i området fra ca. 10 til 200 gange, og fortrinsvis i området fra ca. 20 - 100 gange vægten af det partikulære carbon i carbon-vand dispersionen. Denne mængde er tilstrækkelig til at gøre alt det partikulære carbon hydrofobtog til at bryde carbon-vand dispersionen. Klaret vand adskilles fra det partikulære carbon, og en carbonekstraktionsmiddel dispersion frembringes.

Dette er en pumpelig dispersion af partikulær carbon i ekstraktionsmiddel indeholdende ca. 0,5 til 5 vægtprocent carbon, og fortrinsvis ca. 0,5 til 3 vægtprocent carbon.

Den førnævnte carbon-vand dispersion kan bringes i kontakt med det flydende ekstraktionsmiddel ved hjælp af i og for sig kendt udstyr, for eksempel blandingsventiler, statiske blandere, prelplade-blandere, pumper, strålerør, dyser, skrueblandere eller turbineblandere. Højt tryk vil gøre brugen af et ekstraktionsmiddel med et lavere kogepunkt muligt. Høj temperatur letter faseadskillelsen.

Den blandede strøm ledes til en faseadskillelseszone, for eksempel et dekanteringsanlæg eller en tank forsynet med en relativt rolig bundfældningszone. I adskillelseszonen, også kendt som et dekanteringsanlæg, synker klaret vand til bunden ved hjælp af tyngdekraften. En dispersion af carbon i det lette flydende ekstraktionsmiddel kan flyde på toppen af det klarede vand. Bundfældningstankens volumen skal være tilstrækkelig stort til at frembringe en passende opholdstid, fortrinsvis på i det mindste 2 minutter og sædvanligvis i området fra ca. 5 til 15 minutter.

Trykket i bundfældningszonen eller dekanteringsanlægget skal være tilstrækkeligt til at holde både ekstraktionsmidlet og vandet i flydende fase, dvs. 1 til 200 atm. afhængigt af temperaturen. Temperaturen i dekanteringsanlægget vil være lig med eller lavere end temperaturen af carbon-vand dispersionen, som forlader vaskezonen, f. eks. mellem omgivelsestemperatur og 371° C, og fortrinsvis i området fra ca. 93 - 288° C.

Klaret vand fjernes fra dekanteringsanlægget, og i det mindste en del recirkuleres til vaskezonen blandet med frisk vand. Eventuelt kan i det mindste en del af de opløste vandopløselige forbindelser 143695 15 fra ekstraktionsmidlet fjernes fra det klarede vand ved konventionelle midler før vandet recirkuleres til vaskezonen.

Eksempelvis kan den klarede vandstrøm indføres i en gas/væske adskillelseszone, hvor trykket pludseligt sænkes. En let gasformig fraktion afdestilleres og køles til under dugpunktet til adskillelse af ukondenserede lette gasser, vand og vandopløselige flydende carbonhydrid-forbindelser. Klaret vand fjernes fra adskillelseszonen og recirkuleres til vaskezonen.

Som tidligere omtalt anvendes i en anden udførelsesform af opfindelsen to samtidige tilsætninger af ekstraktionsmiddel i to trin. I det første trin opspaltes således den førnævnte carbon-vand dispersion i et klaret vandlag og et tørt carbonpulver som flyder på det klarede vand. Dette kan gennemføres ved tilsætning af det flydende ekstraktionsmiddel til carbon-vand dispersionen i en mængde, som netop er tilstrækkelig til at gøre al carbonet hydrofobt men utilstrækkelig til at frembringe en carbon-ekstraktions-middel dispersion på dette trin. Som et resultat af denne mindre ekstraktionsmiddelmængde adskilles carbonet hurtigt og i det væsentlige fuldstændigt fra vandet og flyder til overfladen af det klarede vandlag som en tørt udseende uagglomereret sod.

Det flydende ekstraktionsmiddel som tilsættes i blandingszonen i det første trin indeholder en del af den lette flydende fraktion, som fås senere i destillationszonen. Den lette flydende fraktion kan endvidere være blandet med 0-25 vægtprocent af den tynde centrifugestrøm. Eventuelt kan der ydermere tilsættes en supplerende mængde flydende ekstraktionsmiddel fra en ydre kilde til blandingszonen på dette tidspunkt.

Mængden af flydende ekstraktionsmiddel som skal tilsættes kan findes eksperimentalt ved rysteprøver. Ekstraktionsmiddel tilsættes lidt ad gangen til carbon-vand dispersionen, indtil carbonet fraskilles hurtigt og flyder på overfladen af det klarede vand. Mængden af ekstraktionsmiddel er optimal når vandfasen er klar og carbonet er tørt og fnugget. Den tilsatte mængde af ekstraktionsmiddel i det første trin er ca. 1 - 3 gange olieabsorptionstallet af det parti- U3695 16 kulaere carbon i carbon-vand dispersionen. Der kan anvendes mellem ca. 1,5 og 10 kg ekstraktionsmiddel pr. kg carbon eller mere sandsynligt fra ca. 1,5 til under 5.

I det andet trin drives det partikulære carbon fra overfladen af det klarede vandlag ved at der til dekanteringsanlægget ved grænsefladen mellem det klarede vandlag og det partikulære carbon sættes en horisontal strøm af flydende ekstraktionsmiddel, indeholdende i det mindste en del af den tyndé centrifugestrøm, eventuelt i blanding med en del af den lette flydende fraktion ved destillationszonen. Denne fejende virkning henover grænsefladen vil endvidere dispergere carbonet i den lette flydende fraktion.

Den principielle fordel ved to-trins tilsætningen af det flydende ekstraktionsmiddel ligger i, at der undgås dannelse af emulsioner. I det første trin brydes carbon-vand dispersionen, og carbonet flyder til overfladen af vandet ved tilsætning af en minimal mængde flydende ekstraktionsmiddel. I det andet trin tilsættes det sekundære ekstraktionsmiddel i meget større mængder under minimal blanding med vandet, således at en emulsiondannelse undgås selv hvis emulgerende midler er tilstede.

Mængden af flydende ekstraktionsmiddel som tilsættes i det andet trin er tilstrækkelig til at en carbon-ekstraktionsmiddel dispersion indeholdende ca. 0,5 - 5 vægtprocent carbon dannes.

Denne mængde kan være ca. 10 gange mængden af ekstraktionsmiddel, der anvendtes i det første trin. Det klarede vand fjernes fra dekanteringsanlægget på den tidligere beskrevne måde.

Som tidligere omtalt kan carbon-ekstraktionsmiddel dispersionen der udtages i toppen af dekanteringsanlægget koncentreres ved centrifugal adskillelse og deles i en tyk strøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion og en i sammenligning dermed tynd strøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion. Den tykke strøm kan have et carbon-indhold i området fra ca. 1 til 10 vægtprocent og foretrukket ca.

4 til 7 vægtprocent. Den tynde strøm har et carbonindhold i området fra ca. 0,02 til 1,0 vægtprocent, og foretrukket ca. 0,1 til 0,5 vægtprocent. Den tykke strøm af carbon-ekstraktionsmiddel 143696 17 ledes dernæst til destillationskolonnen i blanding med frisk tung flydende carbonhydrid-brændsel som tidligere beskrevet. Denne pumpelige blanding kan indeholde ca. 0.02 til 40 og fortrinsvis 0,1 til 10 kg frisk tungt flydende carbonhydrid-brændsel pr. kg ekstraktionsmiddel i den tykke centrifugestrøm.

Forud for recirkulering til blandings- og adskillelseszone kan den forholdsvis tynde centrifugestrøm af carbon-ekstraktions-middel ledes til en gasvæskeseparator, hvor eventuel spildgas fjernes.

Temperaturen og trykket i dekanteringsanlægget og centrifugal adskillelseszonen er fortrinsvis i det væsentlige ehs.

En pumpelig dispersion af partikulær carbon-ekstraktionsmiddel indeholdende ca. 0,5 til 5 vægtprocent carbon, og fortrinsvis ca.

0,5 til 3 vægtprocent carbon, fjernes fra dekanteringsanlægget. Ca. 0,02 til 40 kg, og fortrinsvis ca. 0,1 til 10 kg frisk, tungt flydende carbonhydrid-brændsel kan blandes med hvert kg ekstraktionsmiddel i den nævnte carbonekstraktionsmiddel dispersion.

Mængden af det tidligere beskrevne friske, tunge flydende carbonhydrid-brændsel holdes så lavt som muligt. Denne mængde ska}, blot være tilstrækkelig til at danne et pumpeligtbundslam med det partikulære carbon fra carbonekstraktionsmiddel dispersionen i en efterfølgende fraktioneringsdestillationszone.Det pumpelige bundslam kan have et carbonindhold på ca. 0,5 til 25 vægtprocent, og fortrinsvis 4 til 8 vægtprocent.

Eventuelt kan ca. 0 til 0/25 kg frisk, flydende ekstraktionsmiddel tilsættes til systemet og blandes med hvert kg carbonekstraktionsmiddel dispersion plus tungt,, flydende carbonhydrid-brændsel. Blandingen af væsker forvarmes foretrukket til en temperatur i området på ca. 93-316°C og indføres i en fraktioneringsdestiilations-kolonne. En let flydende ekstraktionsmiddel fraktion med et atmosfærisk kogepunkt i området fra ca. 38 - 371° C såsom for eksempel i området fra ca. 66 - 316° C fjernes fra toppen af destillationS'-tårnet.

Et passende tryk i destillationstårnet kan være i området fra 18 2 143698 ca. Ir 03 til 7,00 kp/cm . Sædvanligsvis er temperatur- og trykbetingelserne i destillationskolonnen således, at der i det væsentlige ikke sker nogen fraktionering af det friske, tunge, flydende carbon-hydrid-brændsel. I så fald indeholder den lette topfraktion fra destillationicolonnen i det væsentlige enten det lette, flydende carbonhydrid-brændsel eller blandingen af flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessen, som så alene udgør det flydende, organiske ekstraktionsmiddel. I en anden udførelsesform kan destillationskolonnen imidlertid drives således, at topfraktionen indeholder 0,1-25 vægtprocent let, flydende carbonhydrid-brændsel, og den resterende del består af en blanding af flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessen. Det lette, flydende carbonhydrid-brændsel er flydende carbonhydrid-brændsler med specifikke massefylder op til 0,935 g/cm^, fx. butaner, .pentaner, hexaner, benzen, toluen, naturlig benzin, benzin, naftagasolie og blandinger deraf. Alternativt kan den lette. , flydende fraktion som recirkuleres til blandingszonen som det tidligere beskrevne flydende, organiske ekstraktionsmiddel have en sammensætning som vist i tabel I.

Den lette, flydende, organiske fraktion fjernes fra den konventionelle fraktioneringsdestillationskolonne eller afdrivningstårnet, køles, fortættes og recirkuleres til blandingszonen, dekanteringsanlægget eller begge som let flydende fraktionekstraktionsmiddel som tidligere beskrevet.

Destillations- eller afdrivningstårnet drives under sådanne . . betingelser, at carbonet fjernes fra den tykke centrifugestrøm og et i det væsentlige carbonfrit let flydende fraktionekstraktionsmiddel dannes. Der dannes ligeledes et pumpeligt remanensslam indeholdende det partikulære carbon og den ufordampede del af det tunge flydende carbonhydrid-brændsel og ekstraktionsmiddel. Dette remanensslam indeholder ca. 0, 5 - 25 vægtprocent carbon og fjernes fra destillationskolonnens bund. Før dette indføres i partiel oxidationh-syntesegas-generatoren som i det mindste en del af brændslet, kan det ledes til indirekte varmeveksling med indgående fødemateriale.

143695 19

Det foretrækkes som fødemateriale til syntesegas-generatoren at anvende brændselblandinger indeholdende ca. 1 - 99 vægtprocent og fortrinsvis ca. 5 - 50 vægtprocent af den omtalte blanding af flydende, organiske biprodukter fra oxo- eller oxylprocessenog bund-slammet fra destillationskolonnen som den resterende del. De kan indføres i gasgeneratoren i flydende fase eller dampfase eller i blanding med vand. Alternativt kan brændselsblandingen brændes i en ovn, for eksempel til dampproduktion.

Skønt fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særlig egnet til fjernelse af hovedsagelig alt dispergeret partikulært carbon fra en carbon-vand dispersion fremstillet ved vandvaskning af afgangsgasstrømmen fra den partielle oxidationsproces, kan den anvendes på lignende måde ved mange andre carbonhydrid-forgasningsprocesser.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere i det efterfølgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 illustrerer den tidligere beskrevne proces, hvor ekstraktionsmidlet indføres i ét trin, og fig. 2 illustrerer en udførelsesform, hvor ekstraktionsmidlet indføres i to trin. Mængderne af de forskellige strømme er angivet pr. 2 timer, således at den efterfølgende beskrivelse desuden kan tjene som udførelseseksempler.

Eksempel 1.

I denne udførelsesform af den kontinuere proces drives dekanteringsanlægget i et enkelt trin. Som ekstraktionsmiddel til brydning af carbon-vand dispersionen anvendes et let flydende carbonhydrid-brændsel. Der henvises til figur 1. Pr. 2 timer ledes ca. 14.400 kg af en partikulær carbon-vand dispersion ved en temperatur på ca. 121°C og indeholdende ca. 144 kg partikulær carbon fra gas-vaskezonen i en proces til fremstilling af syntesegas ved partiel oxidation af et carbonhydrid-brændsel, som det vil blive beskrevet senere^ gennem rørledningen 1 til blandingsventilen 2, hvori carbon-vand dispersionen blandes med ca. 10-727 kg af et let flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel fra rørledningen 3. Det flydende ekstraktionsmiddel i rørledningen 3 indeholder 2.880 kg let carbonhydrid-brændsel-fraktion fra rørledningerne 4 og 5, hvilken er fremstillet senere i processen i en fraktioneringsdestil- 20 143695 lationskolonne 6, som det beskrives senere, i blanding med 7.847 kg af en tynd centrifugestrøm, som pumpes af pumpen 7 fra opbevaringstanken 8 gennem rørledningerne 9 og 10. I det foreliggende eksempel er det lette flydende carbonhydrid-brændsel naphtha ifølge ASTM D288, Den tynde centrifugestrøm omfatter en carbondispersion af det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel indeholdende partikulær carbon som det beskrives senere.

Blandingen af let flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel og carbon-vand ledes gennem rørledningen 14 til dekanteringsanlægget 15. I bundfældningszonen tilvejebringes et relativt roligt volumen ved et tryk på ca. 25 atm. Vand som i hovedsagen er klart, i det væsentlige uden indhold af opløste vandopløselige forbindelser fra det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel, synker ved tyngdekraftens hjælp til bunds i dekanteringsanlægget 15 og fjernes ved hjælp af rørledningen 16. Om nødvendigt kan vandet i rørledningen 16 renses ved hjælp af konventionelle midler og derefter recirkuleres til gaskøle- og vaskezonen. En del kan fjernes fra systemet og erstattes af frisk vand. 10.727 kg af det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel i en dispersion med ikke mindre end 144 kg partikulær carbon sammen med eventuelt indeholdt vand fjernes nær toppen af dekanteringsanlægget 15 ved hjælp af rørledningen 17 og indføres i en centrifugal separator 18 af tallerkentypen. Centrifugeringshastigheden svarer til 9.500 omdrejninger pr. minut.

Ca. 7.847 kg af en tynd centrifugestrøm af det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel indeholdende partikulær carbon fjernes fra centrifugen 18 ved hjælp af rørledningen 19 og indføres i opbevaringstanken 8. Gennem rørledningen 20 ledes spildgas til afbrænding. En frisk strøm af let flydende carbonhydrid-brændsel fra en ydre kilde kan eventuelt ledes til systemet gennem rørledning 21, ventil 22 og rørledning 23.

Ca. 3.024 kg· af en tyk centrifugestrøm af partikulær carbon-ekstraktionsmiddel indeholdende ca.144 kg partikulær carbon fjernes fra centrifugen 18 ved hjælp af rørledningen 24. Tyk centri- 21 U3695 fugestrøm blandes i rørledning 25 med ca. 8.172 kg af et frisk, tungt flydende carbonhydrid-brændsel fra rørledning 26. Det tunge carbonhydrid-brændsel er en tung brændselsolie med følgende karak- 3 teristika: specifik massefylde 0,94 g/cm , brutto brændværdi 9,896 kcal/kg, og grundstofanalyse i vægtprocent C 81,2, H 11,4, N 0,5, S 3,3, O 3,5 og aske 0,2. Blandingen i rørledning 25 indføres i tårnet 6 til fraktioneret destillation.

Driftsbetingelserne for destillationskolonnen 6 i dette eksempel er således, at i hovedsagen intet af det tunge flydende carbonhydrid-brændsel i blandingen fra rørledningen 25 fjernes som en del af den lette carbonhydrid-fraktion, som forlader søjlen ved hjælp af rørledning 27. Med andre ord passerer i hovedsagen hele det tunge flydende carbonhydrid-brændselfødemateriale ud gennem bunden af kolonnen gennem rørledningen 28 som et pumpe ligt carbons lam indeholdende 144 kg partikulær carbon. Trykket i destillationskolonnen er ca.

1,05 kp/cm2.

Det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel i den tykke centrifugestrøm, der indføres i destillationskolonnen 6 fordampes, og 3.606 kg ledes ud af toppen som en carbon-fri strøm gennem, rørledningen 27. Denne strøm køles og kondenseres dernæst i varmeveksleren 29. Strømmen ledes gennem rørledningen 30 til en væske-væske separator 31. Eventuel· vand drives af gennem rørledningen 32. Det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel pumpes ved hjælp af pumpen 33 gennem rørledningen 34 og ind i rørledningen 35. Ca. 2.880 kg af det lette flydende carbonhydrid-brændsel ekstraktionsmiddel ledes gennem rørledningerne 35, 4, 5 og 3 til blandingszonen 2 som tidligere beskrevet som en del af det nævnte enkelttrins flydende ekstraktionsmiddel. Resten af den flydende strøm fra rørledningen 35, dvs.726 kg recirkuleres gennem rørledningen 36 til fraktioneringskolonnen 6. Recirkulationsforholdet for destillationskolonnen 6 kan variere fra 0,05 til 0,5 kg reflux i rørledningen 36 pr. kg ekstraktionsmiddel i kolonnefødematerialet i rørledning 25.

En slipstrøm fjernes fra kolonnen 6 ved hjælp af rørledningen 40 og ledes gennem opvarmningsenheden 41, hvor temperaturen hæves til 143695 22 den ønskede temperatur for fordampning af topfraktionen og recirkuleres til kolonnen 6 gennem rørledningen 42.

Bundcarbon-olie-slammet i rørledningen 28 indeholdende 8.172 kg tungt flydende carbonhydrid-brændselsolie og 144 kg partikulær carbon pumpes ved hjælp af pumpen 43 ind i reaktionszonen i en syntesegas-generator (ikke vist) som en del af brændslet. Bundslammet kan ligeledes pumpes gennem rørledningerne 44-46, ventilen 47 og rørledningen 48 til en syntesegas-generator (ikke vist).

En del af den friske blanding af flydende, organiske biprodukter fra en oxo- eller oxylproces i rørledningen 53, som beskrives senere, kan med fordel ledes gennem ventilen 54, rørledningen 55 og ind i rørledningen 45, hvor det blandes med carbon-olie-slammet fra rørledningen 44. Denne forbedrede flydende brændselsblanding ledes dernæst gennem rørledningerne 46 og 48 til syntesegas-generatoren som i det mindste en del af fødematerialet. En del af væskeblandingen i rørledningen 45 kan eventuelt indføres i en ovn (ikke vist) som brændsel ved hjælp af rørledningen 56, ventilen 57 og rørledningen 58.

Ved den omhandlede proces blandes således ca. 1.794 kg flydende organiske biprodukter fra en oxoproces til fremstilling af n-butyr-aldehyd fra rørledningen 53 i rørledningen 45 med 8.316 kg carbon-tung brændselsolie-slam fra rørledningen 44. Denne blanding indføres dernæst i syntesegas-generatoren som det omtalte carbonhydrid-brændsel og omsættes med 10.183 kg oxygen (99.5 molprocent 02) og 4.395 kg damp.

Ved den partielle oxidation af carbonhydrid-brændselsfødemateri-ale i en ikke.-katalytisk fristrøms gasgenerator ved en temperatur på ca. 1316° C og et tryk på ca. 37 atm. fremstilles ca. 14.074 Nm^ (tør basis) syntesegas..Sammensætningen af syntesegassen er i molprocent som følger: CO 41,00, H2 42,22, C02 4,39, H20 11,26, CH^ 0,21, A 0,11, N2 0,12, H2S 0,66 og COS 0,03. Efter rensning som tidligere beskrevet komprimeres blandingen af H2 og CO og indføres i oxoprocessen til fremstillingen af n-butyraldehyd.

143695 23

Eksempel 2 .

I denne udførelsesform af opfindelsen omfatter det flydende, organiske ekstraktionsmiddel en blanding af flydende, organiske biprodukter fra en oxo- eller en oxylproces. Det flydende, organiske ekstraktionsmiddel tilsættes i ét trin. Sammensætningen af det flydende, organiske ekstraktionsmiddel er vist i Tabel 1, og slut-analysen i vægtprocent er som følger: C 69,2, H 12,0, 0 18,8, idet alle vandopløselige forbindelser i det væsentlige er fjernet. Den fremstillede syntesegas har følgende sammensætning i molprocenti CO 41,00, H2 42,22, C02 4,39, H20 11,26, CH^'0,21, A 0,11, N2 0,12, H2S 0,66 og COS 0,03. Efter rensning som tidligere beskrevet til fjernelse af sure gasser og partikulær carbon komprimeres syntesegassen og indføres i en oxoproces (ikke vist), for eksempel til fremstilling af n-butyraldehyd med hydroformylering af propylen i nærværelse af koboltkatalysator ved en temperatur i området fra ca.

130 - 175°C og et tryk på ca. 200 atm.

Der henvises til figur 2. Pr. 2 timer ledes ca. 14.400 kg af en partikulær carbon-vand dispersion ved en temperatur på ca.

121° C og indeholdende ca. 144 kg partikulær carbon fra den tidligere beskrevne gasvaskezone i processen til fremstilling af syntesegas ved partiel oxidation af et carbonhydrid-brændsel som beskrevet i Eksempel 1, gennem rørledningen 1 til blandingsventilen 2, hvor det blandes med 10.727 kg. flydende, organisk ekstraktionsmiddel fra rørledningen 3. Med ventilerne 74 og 77 lukkede og 71 og 69 åbne indeholder det flydende, organiske ekstraktionsmiddel i rørledningen 14 7.847 kg tynd centrigefugestrøm fra opbevaringstanken 8, rørledningen 9, pumpen 7 og rørledningerne 10, 70, 72 og 68 i sammenblanding med 2.880 kg af den lette topfraktion fra destillationskolonnen 6 indeholdende en blanding af flydende organiske biprodukter fra oxo-processen, som tilføres via rørledningerne 4, 67 og 68.

Blandingen af ekstraktionsmiddel og carbon-vand ledes gennem rørledningen 14 til en fase-separationszone for eksempel dékante-ringsanlægget 15. Et relativt roligt volumen tilvejebringes i bund- 24 143695 fældningszonen ved et tryk på ca. 25 atm. I det væsentlige klart vand indeholdende eventuelle opløste vandopløselige forbindelser fra det flydende organiske ekstraktionsmiddel synker ved tyngdekraftens hjælp til bunden i dekanteringsanlægget 15 og fjernes ved hjælp af rørledningen 16. Det foretrækkes at vandet i rørledningen 16 renses ved hjælp af konventionelle midler til fjernelse af eventuelle opløste vandopløselige forbindelser fra ekstraktions-midlet, hvorefter det recirkuleres til syntesegaskøle- og vaskezonen. En del af dette vand kan fjernes fra systemet og erstattes af frisk vand. På denne måde kan 10.727 kg ekstraktionsmiddel indeholdende i det mindste 144 kg . sod fjernes fra dekanteringsanlægget gennem rørledningen 17. Denne strøm indføres i en konventionel centrifuge 18. Centrifugeringshastigheden svarer til ca.

9.500 omdrejninger pr. minut.

Ca. 7.817 kg af det flydende, organiske ekstraktionsmiddel i den tynde centrifugestrøm fjernes fra centrifugen 18 ved hjælp af rørledningen 19 og indføres i opbevaringstanken 8. Spildgas ledes fra systemet gennem rørledningen 20 til afbrænding. Dispersionen af partikulær carbon og ekstraktionsmidlet fjernes gennem rørledningen 9 og pumpes ved hjælp af pumpen 7 ind i blanderen 2 som en del af det flydende, organiske ekstraktionsmiddel som tidligere beskrevet.

En tyk centrifugeslamsstrøm indeholdende ca. 144 kg partikulær carbon og ca. 2.880 kg af det flydende organiske ekstraktionsmiddel fjernes fra centrifugen 18 ved hjælp af rørledningen 24. Denne slamstrøm kan blandes med frisk blanding af flydende organiske biprodukter fra oxoprocessen som tidligere beskrevet, hvilken indføres i systemet ved hjælp af rørledningerne 60, 64, ventilen 65 og rørledningen 66. Denne blanding blandes dernæst i rørledningen 25 med 8.172 kg frisk flydende carbonhydrid-brændselfødemateriale for eksempel tung brændselsolie som tidligere beskrevet, som indføres i systemet gennem rørledningen 26 og dernæst ledes til destillationskolonnen 6.

Driftsbetingelserne for destillationskolonnen 6 i dette eksempel 143695 25 er således, at i det væsentlige intet af det tunge flydende carbon-hydrid-brændselfødemateriale fra rørledningen 26, som føres til kolonnen som en del af fødematerialet fjernes som en del af den lette topfraktion. I det væsentlige tages således hele det tunge flydende carbonhydrid-brændsel ud af bunden af kolonne 6 som et pumpeligt carbonslam gennem rørledningen 28 med et indhold på 144 kg carbon og i det væsentlige uden indhold af ufordampet rest af blandingen af flydende, organiske biprodukter fra oxoprocessen. Trykket i destillationskolonnen er ca. 1 atm.

Ca. 3.606 kg flydende, organisk ekstraktionsmiddel i destillationskolonnen 6 fordampes og ledes ud fra toppen som en carbonfri gas-formig strøm gennem rørledningen 27. Denne strøm køles dernæst og kondenseres i varmeveksleren 29 og ledes gennem rørledningen 30 til væske-væske separatoren 31. Eventuelt vand kan drives af gennem rørledningen 32, og det flydende organiske ekstraktionsmiddel pumpes ved hjælp af pumpen 33 ind i rørledningen 35. Ca. 2.880 kg af det flydende, organiske ekstraktionsmiddel ledes gennem rørledningerne 4, 67, 68 og 3 ind i blåndingsventilen 2 som tidligere beskrevet. Resten af den flydende strøm fra rørledningen 35 recirkuleres gennem rørledningen 36 til fraktioneringskolonnen 6. Recirkulationsforholdet; for destillationskolonnen 6 kan eksempelvis variere fra 0,05 - 0,5 vægtdele reflux pr. vægtdel kolonnefødemateriale.

En slipstrøm fjernes fra kolonnen 6 ved hjælp af rørledningen 40 og ledes gennem opvarmningsenheden 41, hvor temperaturen hæves til den ønskede temperatur for fordampning af topfraktionen, hvorefter den recirkuleres til kolonne 6 gennem rørledningen 42.

Ca. 8.316 kg af bundcarbon-olie-slammet i rørledningen 28 indeholdende ca. 144 kg carbon kan pumpes ved hjælp af pumpen 43 til reaktionszonen i syntesegas-generatoren som i det mindste en del af brændslet.

En del af blandingen af væsker i rørledningen 45 kan eventuelt indføres i en ovn (ikke vist) som brændsel ved hjælp af rørledningen 56, ventilen 57 og rørledningen 58.

143695 26

Eksempel 3.

I denne udførelsesfom af opfindelsen betjenes dekanteringsanlægget 15 i to trin til forbedring af ydelsen. Bortset fra denne ændring er resten af processen i det væsentlige mage til processen beskrevet tidligere i Eksempel 2.

Der henvises til figur 2. Pr. 2 timer indføres i det første trin af to-trins driften af dekanteringsanlægget med ventil 71 lukket og ventilerne 69, 77 og 74 åbne, ca. 432 kg af blandingen af carbon-fri flydende organiske biprodukter fra oxo-processen, opnået som en del af topfraktionen fra destillationskolonnen 6, i blandingsventilen 2 ved hjælp af rørledningerne 4, 67, 68 og 3 sammen med 14.400 kg carbon-vand dispersion indeholdende 144 kg partikulær carbon fra rørledningen 1. Denne mængde flydende ekstraktionsmiddel er tilstrækkelig til at gøre det partikulære carbon hydrofobt og til at frigøre pulverformet carbon som i det væsentlige er tørt. I det andet trin af det kontinuert drevne dekanteringsanlæg indføres samtidigt ca. 10.295 kg af en carbon-ekstraktionsmiddel dispersion fra rørledningen 75 i dekanteringsanlægget nær carbon/ vand-grænsefladen til bortskylning af carbonpartiklerne og til dannelse af carbon-flydende organisk ekstraktionsmiddel dispersionen, som fjernes gennem rørledningen 17. Det flydende ekstraktionsmiddel i rørledningen 75 omfatter 2.880 kg af blandingen af flydende, organiske biprodukter fra oxoprocessen, opnået fra destillationskolonnen 6 via rørledningerne 4, 76, ventilen 77, rørledningerne 78, 73 og ventilen 74, og ca. 7.847 kg af den tynde centrifugestrøm som indeholder carbon fra rørledningen 9, pumpen 7, rørledningerne 10 og 73 samt ventilen 74. Eventuelt kan enten den tynde centrifugestrøm 10 eller den lette, flydende fraktion i rørledningen 4 fra destillationskolonnen 6 alene eller i blanding med den anden strøm indføres i det første trin, det andet trin eller begge som i det mindste en del af det flydende, organiske ekstraktionsmiddel.

Claims (2)

1. 27 143896
2. 1. Fremgangsmåde til fremstilling af gasformige blandinger indeholdende H2 og CO, ved hvilken (1) et carbonhydrid-brændsel oxideres partielt med en fri oxygen-indeholdende gas i en ikke katalytisk fristrøms-syntesegasgenerator ved en temperatur i området fra ca. 704 -1927°C og et tryk i området fra ca. 1 - 300 atm. under tilstedeværelse af en temperaturmoderator til frembringelse af en afgangsgasstrøm indeholdende H2, CO, CO2, H20 og medført partikulært carbon, (2) afgangsgasstrømmen afkøles og vaskes, hvorved en carbon-vand dispersion frembringes, (3) gasformige urenheder såsom carbondioxid og hydrogensulfid fjernes fra gasstrømmen, som forlader trin (2), ved en passende konventionel fremgangsmåde, f.eks. køling og fysisk eller kemisk absorption, hvorved en produktgasstrøm indeholdende H2 og CO frembringes, og (4) carbon-vand dispersionen i en blandingszone bringes i kontakt med et flydende, organisk ekstraktionsmiddel omfattende en organisk væske, over for hvilken carbonpartiklerne har større affinitet end for vand, i en mængde, som er tilstrækkelig til at gøre alle carbonpartiklerne i carbon-vand dispersionen hydrofobe og til at bryde carbon-vand dispersionen, og en strøm af klaret vand og en separat strøm af carbon-ekstraktionsmiddel fjernes i en adskillelseszone, kendetegnet ved, at den omfatter, (5) at carbon-ekstraktionsmiddel dispersionen centrifugeres til dannelse af en tyk centrifugestrøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion med et carbonindhold i området fra ca. 1. ca. 10 vægtprocent, og en tynd centrifugestrøm af carbon-ekstraktionsmiddel dispersion med et carbonindhold i området fra ca. 0,05 - ca. 1,0 vægtprocent, og at den tykke strøm i blanding med frisk, tungt flydende carbonhydrid-brændsel indføres i en fraktioneringsdestillationszone, samt (6) at en let flydende fraktion og et pumpeligt carbonslam fjernes separat fra destillationszonen, og at enten den tynde centrifugestrøm opnået under trin (5), den lette flydende fraktion opnået under trin (6) eller begge recirkuleres til blandingszonen under trin (4) som hele det flydende, organiske ekstraktionsmiddel eller en del deraf.