KR820002015B1

KR820002015B1 - Intefrated coal liquefaction gasfication method

Info

Publication number: KR820002015B1
Application number: KR7901521A
Authority: KR
Inventors: 케이. 스미드 브루스
Original assignee: 지. 엠. 비네가르; 걸프 오일 코오포레이숀
Priority date: 1979-05-12
Filing date: 1979-05-12
Publication date: 1982-10-24

Abstract

A combination coal liquefaction-gasification process is disclosed that is modified to give increased thermal efficiency. Coal is 1st liquefied by hydrogenation in the presence of recycle solvent, recycle dissolved coal, and recycle mineral residue. Gaseous and liq. hydrocarbons are sepd. from the product slurry, and a portion of the slurry is recycled to the liquefaction zone. The remainder of the slurry is subjected to atm. and vacuum distn.; and all of the residue, which contains inorg. mineral matter, undissolved org. mater, and normally solid dissolved coal, is passed with steam and O to a partial oxidn.-gasification zone for conversion to synthetic gas.

Description

통합된 석탄액화 및 기화방법Integrated Coal Liquefaction and Vaporization Methods

제1도는 병합된 석탄 액화-기화 공정의 열효율곡선.1 is the thermal efficiency curve of the coal coal liquefaction-gasification process.

제2도는 본 발명을 수행하기 위한 공정도.2 is a process diagram for carrying out the present invention.

본 발명은 석탄액화 산화기화장치가 함께 작통하여 열효율을 증진시키는 통합된 석탄 액화 및 기화방법에 관한 것이다. 본 공정에서 급탄은 역청탄, 아역청탄 또는 갈탄을 함유한다.The present invention relates to an integrated coal liquefaction and vaporization method in which the coal liquefaction oxidizer works together to enhance thermal efficiency. Coal coal in this process contains bituminous coal, sub-bituminous coal or lignite.

본 발명 공정의 액화대는 흡열의 예열단계와 발열의 용해단계를 제공한다. 용해기의 온도는 용해기에서 발생하는 수소첨가 반응과 수소첨가 분해 반응 때문에 최대 예열 온도보다 높다.The liquefaction zone of the process of the invention provides a preheating step of endotherm and a dissolving step of exotherm. The temperature of the dissolver is higher than the maximum preheating temperature due to the hydrocracking and hydrocracking reactions occurring in the dissolver.

액체 및 보통 고체성의 용해된 석탄과 현탁된 광물 잔류물을 함유하는 공정에서 용해기 또는 기타 장소에서 생성되는 잔류슬러리는 예열기 및 용해기 단계를 통하여 재순환된다.In processes containing liquid and usually solid dissolved coal and suspended mineral residues, residual sludge produced in the dissolver or elsewhere is recycled through the preheater and dissolver stages.

기체 탄화수소와 액체 탄화수소질 증류물은 액화대의 생성물 분리장치로부터 회수된다. 용해기로부터 재순환되지 않는 희광물질-함유 잔류슬러리 부분은 대기탑 및 진공증류탑으로 통과된다.Gaseous hydrocarbons and liquid hydrocarbonaceous distillates are recovered from the product separator of the liquefaction zone. Part of the rare substance-containing residual slurry that is not recycled from the dissolver is passed to the atmospheric tower and the vacuum distillation column.

보통 모든 액체 및 기체물질은 본 탑의 상부에서 제거되며 따라서 이들 물질은 실질적으로 무광물질이며, 반면에 농축 광물질-함유하는 잔류슬러리는 진공탑 하부(VTB)에서 회수된다.Usually all liquid and gaseous material is removed from the top of the tower so that these materials are substantially matte, while concentrated mineral-containing residual sludge is recovered from the bottom of the vacuum tower (VTB).

농축된 슬러리는 모든 무기광물질과 용해되지 않은 유기물질(UOM)을 함유하며 여기에서 이들을 함께 "광물잔류물"로 불리워진다. 보통 액체석탄은 본 명세서에서 "분류물액" 및 "액체석탄"으로 기술되었는데 모두 실온에서 액체 상태인 처리용매를 함유하는 용해석탄을 지칭한다.The concentrated slurry contains all inorganic minerals and undissolved organic substances (UOM), which together are referred to herein as "mineral residues". Liquid coal is usually described herein as "classification liquid" and "liquid coal" and refers to dissolved coal containing a treating solvent that is liquid at room temperature.

량은 항상 급탄량의 10 또는 15중량 퍼센트보다 적다. 또한 농축된 슬러리는 454℃⁺용해된 석탄을 함유하며 이는 상온에서 고체이고 여기서는 "보통 고체성의 용해된 석탄"으로 불리워진다. 본 슬러리는, 여과단계 또는 기타의 고체-액체분리단계없이 그리고 본 슬러리를 파괴하는 코우크스 단계 또는 기타의 단계없이, 합성가스로 전환시키기 위해 공급된 슬러리를 받아들이기에 적합한 부분적 산화 기화대로 완전히 통과되며, 본 합성가스는 일산화탄소와 수소와 혼합기체이다.The amount is always less than 10 or 15 weight percent of the coal supply. The concentrated slurry also contains 454 ° C. ^plus dissolved coal, which is solid at room temperature and is referred to herein as “usually solid dissolved coal”. The slurry is passed through a partially oxidized vaporizer suitable for receiving the supplied slurry for conversion into syngas, without filtration or other solid-liquid separation and without coke or other steps that destroy the slurry. This syngas is a mixture of carbon monoxide and hydrogen.

본 슬러리는 기화대로 제공된 유일한 탄소질 공급물이다. 산소장치는 기화장치로 제공된 산소로부터 질소를 제거하기 위해 제공되며 생성된 합성가스는 근본적으로 질소가 함유되어 있지 않다.This slurry is the only carbonaceous feed provided in the vaporization stage. An oxygen system is provided to remove nitrogen from the oxygen provided to the vaporizer and the resulting syngas is essentially free of nitrogen.

일부분의 합성가스는 이것을 수소와 이산화탄소로 전환시키기 위해 쉬프트반응을 시킨다. 황화수소와 함께 이산화탄소는 산 기체 제거 장치에서 제거된다. 이같이 생성된 모든 수소-기체-풍부한 기류는 근본적으로 액화공정에 사용된다.Some syngas shifts to convert it into hydrogen and carbon dioxide. Together with hydrogen sulfide, carbon dioxide is removed in an acid gas removal unit. All hydrogen-gas-rich air streams thus produced are essentially used for liquefaction processes.

수소풍부 기류로 전환된 것보다 많은 합성가스가 생성된다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 최소한 60, 70이나 80몰%의 상기 과량의 합성가스는 최소한 60, 70, 80, 100%까지의 열함량이 공정내 연소로 회수되게 연료로 연소된다. 본 공정내에 연료로서 사용된 합성가스는 공정내 연소전에 메탄올을 생성하는 등의 메탄화반응이나 기타 수소 연료반응은 거치지 않는다.It is an important feature of the present invention that more syngas is produced than converted to a hydrogen rich air stream. At least 60, 70, or 80 mole% of the excess syngas is burned into fuel so that at least 60, 70, 80, and 100% of the heat content is recovered by in-process combustion. Syngas used as fuel in this process is not subjected to methanation or other hydrogen fuel reactions such as methanol production before combustion in the process.

본 공정내의 연료로써 사용되지 않는 과잉의 합성가스는 항상 이 기체의 40, 30 또는 20몰 퍼센트보다 적으며 메탄첨가 단계 또는 메탄올 전환단계에 노출될 수 있다. 메탄첨가는 일산화탄소를 메탄으로 전환시켜 합성가스의 발열량을 증가하도록 보통 적용되는 공정이다.Excess syngas not used as fuel in the process is always less than 40, 30 or 20 mole percent of the gas and may be exposed to the methane addition step or the methanol conversion step. Methane addition is a process commonly applied to convert carbon monoxide to methane to increase the calorific value of syngas.

본 발명에 따라 VTB 슬러리에서 기화장치로 들어가는 탄화수소질 물질양은 부분적 산화반응과 쉬프트전화 반응에 의해 액화대에 필요한 전공정의 수소요구량을 생성하기 위한 적정 수준으로뿐만이 아니라, 합성가스를 생성하기 위한 충분량의 수준으로 조절되며, 이 합성가스의 총 연소발열량은 본 공정에서 요구되는 총 에너지의 5-100퍼센트간의 기본 열량으로 공급하기에 적절하여, 이와 같은 에너기는 장치내에서 생성되는 또는 구입되는 전력등으로 예열기에서는 연료 형태로 펌프에서는 증기형태로 요구된다.The amount of hydrocarbonaceous material entering the vaporizer from the VTB slurry in accordance with the present invention is not only at an adequate level to generate the hydrogen requirements of the pre-process required for the liquefaction zone by partial oxidation and shift conversion reactions, but also a sufficient amount to generate syngas. The total combustion calorific value of this syngas is adequate to supply 5-100 percent of the baseline energy required by the process, so that energy is generated by or purchased from the unit. It is required in the form of fuel in the preheater and in the form of steam in the pump.

본 발명과 관련하여 고유 기화장치대의 피압내에서 소요되는 에너지는 에너지 소비공정으로 생각되지 않는다. 본 기화장치에 공급되는 또는 탄소질물질은 연료라기보다는 기화장치 공급물로 생각된다. 기화장치 공급물이 부분적 산화에 노출된다 할지라도 이 산화기체는 기화장치의 반응산물이며, 연료기체가 아니다.In the context of the present invention, the energy consumed in the pressure of the inherent vaporization stage is not considered an energy consumption process. The carbonaceous material or carbonaceous material supplied to the present vaporizer is considered a vaporizer feed rather than a fuel. Although the vaporizer feed is exposed to partial oxidation, this oxidizer is the reaction product of the vaporizer and is not a fuel gas.

물론 기화장치의 증기를 생성하기 위해 요구되는 에너지는 이 에너지가 기화장치의 피압 외부에서 소비되기 때문에 에너지 소비공정으로 생각된다. 본 발명은 기화장치의 증기필요량이 다음에 표시되는 이유때문에 비교적 낮으므로 이점이 있다.Of course, the energy required to produce vapor in the vaporizer is considered an energy consuming process because this energy is consumed outside the pressure of the vaporizer. The present invention is advantageous because the vapor requirement of the vaporizer is relatively low for the following reasons.

기화장치에서 생성된 합성가스로부터 유래하지 않는 공정에너지는 액화대내에서 생성된 선택된 비-프레미엄 기체 및 액체 탄화수소질 공급물로부터, 또는 전기 에너지와 같은 공정의 외부원으로부터 얻어진 에너지로부터, 또는 이들 양쪽원으로부터 직접적으로 공급된다. 기화대는 전적으로 액화장치로 통합되며, 이는 기화대에 공급되는 전체 탄화수소질 물질은 액화대에서 연유되기 때문이며, 기화대에서 생성된 거의 모든 기체 생성물은 액화대에 의해 반응물 또는 연료로써 소비되기 때문이다.Process energy not derived from syngas produced in the vaporizer may be from selected non-premium gas and liquid hydrocarbonaceous feeds generated in the liquefaction zone, or from energy obtained from an external source of the process, such as electrical energy, or both sources. It is supplied directly from. The vaporization zone is fully integrated into the liquefaction apparatus, since the entire hydrocarbonaceous material supplied to the vaporization zone is condensed in the liquefaction zone, and almost all gaseous products produced in the vaporization zone are consumed as reactants or fuel by the liquefaction zone.

액화대의 용해기 단계에서 일어나는 수소첨가 반응 및 수소첨가분해 반응은, 선행기술의 물질수지 장치와 비교할 때 열효율을 기본으로 하여 본 병합공정을 적정화하는 본 발명에 따라 다양하게 분리된다. 용해기 단계의 분리는 온도, 수소압, 체류시간 및 광물잔류물의 재순환율로 설정된다. 본 병합공정을 물질수지를 기본으로 하여 작동시키는 것은 작동개념과는 전적으로 다르다.The hydrogenation and hydrocracking reactions taking place in the liquefaction stage of the liquefaction zone are variously separated in accordance with the present invention which optimizes this merging process on the basis of thermal efficiency as compared to the mass balance apparatus of the prior art. Separation of the dissolver stage is set by temperature, hydrogen pressure, residence time and recycle rate of mineral residues. The operation of this merging process on the basis of material balance is entirely different from the concept of operation.

기화장치로의 공급물의 탄화수소질 물질양이 결정되어서 기화장치의 총 합성가스생성물이 쉬프트 전환을 하여 병합공정의 정확한 처리수소 필요량을 함유하는 수소-풍부한 기류를 생성할 수 있을때 본 공정은 물질수지를 기본으로하여 작동된다.When the amount of hydrocarbonaceous material in the feed to the vaporizer is determined so that the total syngas product of the vaporizer can be shifted to produce a hydrogen-rich air stream containing the exact amount of hydrogen required for the coalescing process, It works by default.

본 공정을 열효율을 기본으로하여 적정화함은 공정 유동성을 필요로하며 이는 기화장치의 배출이 총공정 수소 필요량을 제공할뿐 아니라 병합공정의 상당 부분 또는 모든 에너지 필요량을 제공할 수 있도록 하기 위해서다. 쉬프트 반응을 통하여 총 처리 수소필요량을 제공하는 것외에도, 기화장치는 충분량의 합성가스를 생성하며, 직접적으로 태울때는 공정의 총에너지 요구열을 기본으로하여 최소 약 5, 10, 20 또는 50에서 100퍼센트까지를 공급하며 이는 기화장치에서 생성되는 열을 제외하고 전기에너지 또는 구입에너지를 함유한다. 이 과잉의 합성가스의 H₂와 CO의 총용량은 최소 60, 70, 80 또는 90퍼센트, 그리고 H₂와 CO의 분취량 또는 비-분취량을 기본으로 하여서는 100퍼센트까지가 본 공정에서 메탄 첨가 반응 및 수소첨가 전환 반응없이 연료로 연소된다.Optimizing this process on the basis of thermal efficiency requires process fluidity, in order to ensure that the evaporator emissions not only provide the total process hydrogen requirements, but also provide a substantial portion or all of the energy requirements of the coalescing process. In addition to providing the total treated hydrogen demand through the shift reaction, the vaporizer produces a sufficient amount of syngas, and when burned directly, at least about 5, 10, 20 or 50 to 100 based on the total heat requirements of the process. It supplies up to a percentage, which contains electrical or purchased energy, except for the heat produced by the vaporizer. The total capacity of H ₂ and CO in this excess syngas is at least 60, 70, 80 or 90 percent, and up to 100 percent based on the aliquots or non-fractions of H ₂ and CO. And burned into fuel without a hydrogenation conversion reaction.

이 기체가 공정에서 연료로 요구되지 않는다면 이 기체의 40퍼센트 보다 적은 양이 메탄 첨가되어 피펠린 기체로 사용될 수 있다. 비록 본 액화공정이 일반적으로 기화공정보다 효율이 있다 할지라도, 하기의 실시예로 보아 메탄을 생성하기 위해 액화대에서 기화대로 일부분의 공정물을 이동시킴으로서 기대하였던바, 공정효율이 감소되며, 더욱 놀랍게도 본 공정내의 연소용 합성가스를 생성하기 위해 액화대에서 기화대로 일부분의 공정물을 이동시켜 우연히 병합공정의 열효율이 증가됨을 알 수 있다.If this gas is not required as fuel in the process, less than 40 percent of this gas can be added to methane and used as pipelin gas. Although this liquefaction process is generally more efficient than the vaporization process, the following examples expected that by moving some of the components from the liquefaction zone to the vaporization zone to produce methane, the process efficiency is reduced, and more Surprisingly, it can be seen that the thermal efficiency of the merging process is increased by accident by moving a part of the process from the liquefaction zone to produce the synthesis gas for combustion in the process.

선행기술은 석탄액화와 기화의 병합을 수소물질 수지를 기본으로 하여 이미 나타내었다. 제목은 "SRCII-공정-이는 피츠버그 대학에서 석탄기화와 액화에 대한 제3차 애뉴얼 인터내셔날 컨퍼런스에 기재"이며 1976년 8월 3-5일이 비. 케이스미드 및 디. 엠. 잭슨에 의한 것이며 병합된 석탄 액화-기화장치에서 액화대에서 기화대로 통과된 유기물질양은 본 공정에서 필요로 하는 수소를 생성하기에 충분해야 한다고 강조한다.The prior art has already shown the merging of coal liquefaction and vaporization on the basis of hydrogen material resin. The title is "SRCII-Process-This is presented at the 3rd Annual International Conference on Coal Gasification and Liquefaction at the University of Pittsburgh", dated 3-5 August 1976. Casemead and D. M. It is stressed that the amount of organic material passed by the liquefaction zone from the liquefied bed in the coal liquefaction-vaporizer combined with Jackson should be sufficient to produce the hydrogen needed for the process.

여기에서는 통과되는 에너지를 액화대와 기화대 사이의 연료로 제시하지 않았으므로 제1도에서 설명되고 다음에서 논의되는 바, 효율의 적정 가능성을 결코 알지 못했다.Since the energy passed here is not presented as a fuel between the liquefaction zone and the vaporization zone, it never knows the feasibility of the efficiency as described in FIG. 1 and discussed below.

제1도의 설명으로 보아 적정효율은, 두대사이의 연료로써 통과되는 에너지를 필요로하며 에너지의 통과 없이는 수소 수지를 통하여 얻어질 수 없음을 알 수 있다.From the description of FIG. 1, it can be seen that the optimum efficiency requires energy to be passed as fuel between the two generations and cannot be obtained through the hydrogen resin without passing energy.

VTB는 본 공정에서 생성되는 모든 보통 고체성의 용해된 석탄과 함께 슬러리로써 광물잔류물을 모두 함유하기 때문에, 그리고 모든 양의 VTB가 직접적으로 기화장치대로 통과되기 때문에, 용해된 석탄에서 광물잔류물의 분리단계 즉, 여과, 침적, 용매-의존침적, 광물잔류물 함유하는 수소-풍부한 화합물의 용매추출, 원심분리, 또는 이와 유사한 단계가 본 공정에서 요구되지 않는다.Since the VTB contains all the mineral residue as a slurry with all the usual solid dissolved coal produced in this process, and because all the amount of VTB is passed directly to the vaporizer, separation of the mineral residue from the dissolved coal No filtration, deposition, solvent-dependent deposition, solvent extraction of hydrogen-rich compounds containing mineral residues, centrifugation, or similar steps are required in this process.

또한 광물잔류물건조, 일반적으로 고체성의 용해된 석탄냉각 및 처리단계, 또는 지연되는 코우크스단계 또는 유액 코우크스단계가 병합공정의 장치에서는 필요로 하지 않는다. 각각의 이들 단계를 제거하거나 회피하므로서 본 공정의 열효율을 상당히 증진시킨다.Also, mineral residue drying, generally solid dissolved coal cooling and treatment steps, or delayed coke stages or latex coke stages are not required in the apparatus of the coalescing process. Eliminating or avoiding each of these steps significantly enhances the thermal efficiency of the process.

일부분의 광물잔류물-함유하는 슬러리가 액화대를 통하여 재순환되므로써 용해기 단계에서 광물잔류물의 농도를 증가시킨다. 광물잔류물의 무기광물질이 용해기 단계에서 일어나는 수소첨가반응 및 수소첨가분해반응의 촉매이기 때문에 그리고 황이 황화수소로의 전환 및 산소가 물로의 전환에 대한 촉매이기 때문에, 용해의 크기와 체류시간은 광물재순환에 의하여 감소되므로써 본 공정의 높은 효율을 만들 수 있다.이들 광물잔류물의 재순환으로 보통 고체성의 용해된 석탄의 수율을 약 1/2 정도로 유리하게 감소시킬 수 있으므로 더욱 유용한 액체생성물과 탄화수소 기체 생성물의 수율을 증가시키며 기화장치대에 대한 공급율을 감소시킨다. 광물질 재순환때문에 본 공정은 자동촉매로 불려지며 외부촉매를 필요로 하지 않고, 더 나아가서는 공정효율을 증가시키는 경향이 있다.A portion of the mineral residue-containing slurry is recycled through the liquefaction zone to increase the concentration of mineral residues in the dissolver stage. Since inorganic minerals in the mineral residues are catalysts for the hydrogenation and hydrocracking reactions taking place in the dissolver stage, and because sulfur is a catalyst for the conversion of hydrogen sulphide and oxygen to water, the size and residence time of the dissolution The efficiency of this process can be reduced by recycling the residues of these mineral residues. The recycling of these mineral residues can advantageously reduce the yield of solid molten coal by about half, yielding more useful liquid products and hydrocarbon gas products. Increases the feed rate to the vaporizer stage. Because of the mineral recycling, this process is called an autocatalyst and does not require an external catalyst and, moreover, tends to increase process efficiency.

본 발명의 특징은 재순환 용매가 이의 수소-공여능력을 부활하기 위해 외부 촉매 존재하에 수소첨가를 필요로 하지 않는다.A feature of the present invention is that the recycle solvent does not require hydrogenation in the presence of an external catalyst to revive its hydrogen-donating ability.

용해기에서 발생하는 반응은 발열 반응이기 때문에 높은 공정효율은 용해기온도를 최소 약 20, 50, 100또는 200℉ (11.1, 27.8, 55.8 또는 일층 111.1℃)로, 또는 최대 예열기 온도이상으로 올려야 한다.Since the reactions occurring in the dissolver are exothermic, high process efficiencies should raise the dissolver temperature to at least about 20, 50, 100 or 200 ° F (11.1, 27.8, 55.8 or 1st floor 111.1 ° C) or above the maximum preheater temperature. .

이같은 온도차를 방해하기 위해 용해기를 냉각시키는 것은 쉬프트 반응에서 첨가되는 급냉수소 생성을 필요로 하며, 양쪽대 사이의 온도차를 없애기 위해 예열단계로 첨가되는 열의 입력을 필요로 한다. 이들 양쪽에서 더욱 많은 양의 석탄이 공정에서 소비되며 따라서 본 공정의 열효율을 감소시키는 경향이 있다.Cooling the dissolver to counter this temperature difference requires the formation of quench hydrogen, which is added in the shift reaction, and the input of heat added to the preheating step to eliminate the temperature difference between the two. In both of these, more coal is consumed in the process and therefore tends to reduce the thermal efficiency of the process.

병합공정에 기공되는 모든 불순한 석탄은 액화대로 공급되며 직접적으로 기화대로 공급되는 것은 없다. 광물잔류물-함유하는 슬러리는 기화장치대로 공급되는 또는 탄화수소질 물질을 함유한다. 액화공정은 보통 수율로 고체성의 용해된 석탄 생성물을 올리는 기화공정보다 높은 열효율로 작동될 수 있다.All impure coals in the coalescing process are supplied to the liquefaction zone and not directly to the vaporization zone. Mineral residue-containing slurries are fed to the vaporizer or contain hydrocarbonaceous material. The liquefaction process can be operated with higher thermal efficiency than the vaporization process, which usually raises the solid dissolved coal product in yield.

기화공정이 보다 낮은 효율을 갖는 부분적 이유는 부분적산화의 기화공정이 합성가스(CO와 H₂)를 생성하기 때문이며, 수소가 최후의 기체 생성물이라면 일산화탄소에 수증기를 가하여 수소로 전환시키는 일련의 쉬프트 반응단계를 필요로 하거나, 또는 피펠린 기체가 최후의 기체 생성물이라면, 일련의 쉬프트 반응 단계와 메탄 첨가 단계를 필요로 하기 때문이다.Part of the reason for the lower efficiency of the gasification process is that the partial oxidation gasification process produces syngas (CO and H ₂ ), and if hydrogen is the last gas product, a series of shift reactions that convert water to carbon monoxide and convert it to hydrogen. This is because a step, or if the pipelin gas is the last gas product, requires a series of shift reaction steps and a methane addition step.

메탄첨가용 기체를 만들기 위해 H₂대 CO 비율을 약 0.6에서 3으로 증가시키기 위해 메탄첨가 단계전에 쉬프트 반응을 필요로 한다. 총 불순한 급탄이 액화대를 통과하므로써 일부 석탄 구성물을 액화대의 더 높은 효율의 프레미엄 생성물로 전환시키며, 이것은 보다 낮은 효율로 전환시키기 위해 비-프레미엄의 보통 고체성의 용해된 석탄이 기화대로 통과하기 전이다.A shift reaction is required before the methane addition step to increase the H ₂ to CO ratio from about 0.6 to 3 to make the gas for methane addition. Total impure coal feed passes through the liquefaction zone, converting some coal constituents into a higher efficiency premium product of the liquefaction zone, which is before the non-premium, usually solid, dissolved coal passes through the vaporization stage.

상기 인용된 선행기술인 병합된 석탄액화-기화공정장치에서 생성된 모든 합성가스 쉬프트 반응기를 통과하여 필요한 처리 수소의 정확한 양을 생성한다. 따라서 선행기술 공정에서는 견고한 물질수지 피압에서 노출된다. 그러나 본 공정은 기화장치에 처리수소를 생성하는데 필요한 양보다 많은 탄화수소질 물질을 공급하므로써 정확한 물질수지를 조절하는 공정을 나타낸다.It passes through all syngas shift reactors produced in the prior art merged coal liquefaction-gasification plant cited above to produce the exact amount of process hydrogen required. Thus, prior art processes are exposed to a rigid mass balance pressure. However, this process represents a process of controlling the exact mass balance by supplying more vaporaceous matter to the vaporizer than the amount needed to generate the treated hydrogen.

수소를 생성하는데 필요한 양 이상으로 생성된 합성가스는 기화시스템 예컨대 부분적 산화대와 전이반응대 사이에서 제거된다.Syngas produced in excess of the amount necessary to produce hydrogen is removed between vaporization systems such as partial oxidation zones and transition reaction zones.

산 기체를 제거하기 위해 처리한 후에 연소 발열량을 기본으로 한 제거된 부분의 최소 60퍼센트는 메탄첨가 단계나 수소첨가단계 없이 본 장치의 연료를 사용할 수 있다. 항상 제거된 부분의 40퍼센트 이하의 양은 쉬프트 반응기를 통과하여 판매용 공정수소를 생성하며, 메탄 첨가되어 피펠린 기체로 사용될 수 있거나 또는 메탄올이나 기타의 연료로 전환될 수 있다.At least 60 percent of the removed portion, based on the calorific value of combustion, after treatment to remove the acid gases, can use the fuel of the unit without a methane or hydrogenation step. Always less than 40 percent of the amount removed is passed through the shift reactor to produce commercial process hydrogen, which can be added to methane to be used as pipelin gas or converted to methanol or other fuels.

그러므로 거의 모든 기화장치의 생성물은 본 장치내에서 반응물 또는 에너지원으로 소비된다. 장치와 잔여의 연료 필요량은, 액화장치에서 생성된 연료와 공정의 외부원으로부터 제공된 에너지로 공급된다.Therefore, almost all vaporizer products are consumed as reactants or energy sources in the apparatus. The device and remaining fuel requirements are supplied by the fuel produced in the liquefaction device and the energy provided from external sources of the process.

본 공정대의 연료로써 합성가스나 일산화탄소-풍부한 기류를 이용하는 것이 본 발명의 중요한 특징이며 따라서 본 공정의 높은 효율에 기여한다. 합성가스나 일산화탄소-풍부한 기류는 상업연료로써 시장성이 없으며 이는 일산화탄소 함유로 독성이 있고 메탄보다 낮은 발열양을 갖기 때문이다. 그러나 연료로써 합성가스나 일산화탄소의 상업적 이용에 대한 이러한 반대이유는 본 발명의 장치에 적용되지 못한다. 첫째, 본 장치는 이미 합성가스 장치를 함유하기 때문에 일산화탄소의 독성을 방어하기 위한 장치로 설치된다. 이런 방어장치 합성가스를 생성하지 않는 장치에는 유용하지 않을 것이다. 둘째, 합성가스가 본 장치부위에서 연료로써 적용되기 때문에 이는 원거리장소로의 운반을 필요로 하지 않는다. 피펠린 기체의 압송비용(pumping cost)은 기체용량에 근거를 두며 열용량에 근거를 두지 않는다. 그러므로 발열양에 근거하여 합성가스나 일산화탄소를 운반하기 위한 압송비용은 메탄을 운반하기 위한 압송비용보다 높다. 그러나 합성가스나 일산화탄소가 본 발명에 따른 장치 부위에서 연료로 사용되기 때문에 운반비용은 중요하지 않다.The use of syngas or carbon monoxide-rich airflow as fuel for the process zone is an important feature of the present invention and thus contributes to the high efficiency of the process. Syngas or carbon monoxide-rich air streams are not commercially available as commercial fuels because they contain carbon monoxide that is toxic and has a lower calorific value than methane. However, this objection to the commercial use of syngas or carbon monoxide as fuel does not apply to the device of the present invention. First, since the device already contains a syngas device, it is installed as a device to defend against the toxicity of carbon monoxide. It would not be useful for a device that does not produce this defense syngas. Secondly, since syngas is applied as fuel on the part of the device, it does not require transport to a remote location. The pumping cost of pipelin gas is based on gas capacity and not on heat capacity. Therefore, the cost of transporting syngas or carbon monoxide based on the calorific value is higher than the cost of transporting methane. However, the cost of transportation is not critical since syngas or carbon monoxide is used as fuel in the apparatus section according to the invention.

본 장치는 메탄첨가단계 또는 수소첨가 단계없이 합성가스나 일산화탄소를 연료로써 사용하는 부위에 설치되기 때문에 열효율을 증진시킬수 있다.The device can be installed at sites where syngas or carbon monoxide is used as fuel without methane or hydrogenation, thereby improving thermal efficiency.

과잉의 합성가스가 메탄첨가되어 피펠린 기체로 이용된다면 달성된 열효율 증가의 이점이 감소되거나 손실된다는 것이 다음에 예시된다. 합성가스가 공정수소에 필요한 과잉의 양으로 기화장치에 의해 생성되고 과잉의 합성가스 모두가 메탄첨가된다면, 액화공정과 기화공정을 병합함으로써 열효율에 감소효과를 가져온다는 것이 또한 다음에 예시된다.It is illustrated next that if excess syngas is added to methane and used as pipelin gas, the benefits of the increased thermal efficiency achieved are reduced or lost. It is also illustrated next that if syngas is produced by the vaporizer in the amount of excess hydrogen required for process hydrogen and both excess syngas is methane-added, a reduction in thermal efficiency is achieved by combining the liquefaction and vaporization processes.

연료와 전기에너지를 함유하는 본 장치의 총 에너지 요구랑의 5-100퍼센트는 기화대에서 생성되는 합성가스를 직접 연소시켜 얻을 수 있기 때문에 본 장치의 열효율이 증가된다. 액화대내에서 보통 고체성의 용해된 석탄을 기화시킴으로써 액화공정의 열효율이 증가될 수 있음은 매우 놀라운 일이며, 이는 석탄 기화가 석탄액화보다 효율이 적은 석탄전환의 방법으로 알려져 있기 때문이다.The thermal efficiency of the device is increased because 5-100 percent of the total energy demand of the device, which contains fuel and electrical energy, can be obtained by directly burning the syngas produced in the vaporization zone. It is surprising that the thermal efficiency of the liquefaction process can be increased by vaporizing solid dissolved coal, usually in the liquefaction zone, because coal vaporization is known as a method of coal conversion that is less efficient than coal liquefaction.

따라서 공정 수소외에 공정에너지를 생성하기 위해 첨가물을 필요로 하기 때문에 기화대에 이 첨가물을 가함으로서 병합공정의 효율이 감소됨을 기대할 수 있다. 더우기 기화장치에 이미 수소첨가에 노출된 석탄을 공급하는 것이 원료석탄(raw coal)과 비교하여 특히 비효율적임을 기대할 수 있으며 이는 기화장치대의 반응은 산화반응이기 때문이다.Therefore, since additives are required to generate process energy in addition to process hydrogen, it can be expected that the efficiency of the merging process is reduced by adding these additives to the vaporization zone. Moreover, it can be expected that the supply of coal already exposed to hydrogenation to the vaporizer is particularly inefficient compared to raw coal, since the vaporizer stage is an oxidation reaction.

이럼에도 불구하고 기화장치는 처리수소뿐만 아니라 모든 양의 또는 상당량의 장치연료를 생성할때에 본 병합공정의 열효율이 증가됨을 기대하지 않았다. 본 발명에서 시사하건대, 석탄-액화-기화 병합공장에서 효율이 높은 액화대에서 효율이 낮은 기화대로 이미 기술된 방법과 정도로 일부의 공정물을 이동시킴으로써 더 효율적인 병합공정의 제공을 기대할 수 없다.Nevertheless, the vaporizer did not expect to increase the thermal efficiency of the merging process when producing not only treated hydrogen but also all or a significant amount of fuel. As suggested by the present invention, it may not be expected to provide a more efficient coalescing process by moving some of the processes and methods already described in the coal liquefaction-vaporization plant in the high efficiency liquefaction zone as the low efficiency vaporization zone.

본 발명에서 발전된 열효율 증가의 이점을 실시하기 위해, 석탄 액화-기화 병합장치는 부분적 산화대에서 생성된 일부의 합성가스를, 본 공정내의 합성가스의 연소장치가 제공된 하나 또는 그 이상의 연소대로 운반하기 위한 도관장치가 제공되어 있어야 한다. 우선, 본 합성가스는 산기체 제거장치를 통파하여 여기에 생성된 황화수소와 이산화탄소가 제거된다. 환경적 이유때문에 황화수소의 제거가 요구되며, 반면에 이산화탄소의 제거로 합성가스의 발열양을 증가시키며 합성가스를 연료로 사용하는 버너에서는 미세한 온도조절을 가능케 한다.In order to realize the advantages of increased thermal efficiency developed in the present invention, a coal liquefaction-vaporization coalescing apparatus is provided for transporting a part of syngas generated in a partial oxidation zone to one or more combustors provided with a combustion apparatus of syngas in the present process. Conduit arrangements should be provided. First, the syngas is passed through an acid gas removing device to remove hydrogen sulfide and carbon dioxide. For environmental reasons, the removal of hydrogen sulfide is required, while the removal of carbon dioxide increases the calorific value of syngas and enables fine temperature control in burners that use syngas as fuel.

시사된 바와 같이 열효율을 증진시키기 위해 합성가스는 중간의 합성가스의 메탄 첨가 단계나 수소첨가 단계없이 연소대로 통과되어야만 한다.As suggested, syngas must be passed through the combustor without methane addition or hydrogenation of intermediate syngas.

1,204°-1,982℃의 범위로 고온의 기화장치가 적용되는 것이 본 발명의 특징이다. 이 고온으로 인해, 기화장치에 공급되는 근본적인 모든 탄소질 공급물의 기화를 촉진 시킴으로써 공정효율을 증진시킨다.It is a feature of the present invention that a high temperature vaporizer is applied in the range of 1,204 ° -1,982 ° C. Due to this high temperature, process efficiency is enhanced by promoting the vaporization of all essential carbonaceous feeds to the vaporizer.

기화장치에 수증기와 산소의 투입율을 적절히 조정하고 제어함으로써 기화장치의 고온을 만들 수 있다. 수증기 투입율은 CO와 H₂를 생성하기 위한 수증기와 탄소의 흡열반응에 영향을 미치며, 반면에 산소투입율은 CO를 생성하기 위한 탄소와 수소의 발열반응에 영향을 미친다.The high temperature of the vaporizer can be achieved by appropriately adjusting and controlling the rate of introduction of water vapor and oxygen into the vaporizer. The steam input rate affects the endothermic reaction of water vapor and carbon to produce CO and H ₂ , while the oxygen input rate affects the exothermic reaction of carbon and hydrogen to produce CO.

상기 지시된 고온 때문에 본 발명에 따라 생성된 합성가스는 CO대 H₂의 몰 비율이 1 이하이며 심지어는 0.9, 0.8 또는 0.7 이하이다. 그러나 H₂와 CO의 동일연소열 때문에 생성된 합성가스의 연소열은 CO대 H₂의 비율이 높은 합성가스의 연소열보다 낮지 않을 것이다. 그러므로 본 발명의 기화장치의 고온은 본 기화장치내의 거의 모든 탄소질물질을 가능하게 산화시킴으로써 높은 열효율에 기여하는데에 유리하다.Due to the high temperatures indicated above, the syngas produced according to the invention has a molar ratio of CO to H ₂ of 1 or less and even 0.9, 0.8 or 0.7 or less. However, the combustion heat of syngas produced by the same combustion heat of H ₂ and CO will not be lower than the combustion heat of syngas with high CO to H ₂ ratio. Therefore, the high temperature of the vaporizer of the present invention is advantageous in contributing to high thermal efficiency by possibly oxidizing almost all the carbonaceous material in the vaporizer.

그러나 이같은 고온은 연료로써 많은 양의 합성가스를 사용하기 때문에 H₂와 CO 비율에 관하여 볼 때 뚜렷한 단점을 제시하지 않는다. 모든 합성가스가 진행되어 수소첨가 전환을 하는 공정에서 CO대 H₂의 낮은 비율을 상당한 단점을 제시한다.However, these high temperatures do not present any significant disadvantages in terms of H ₂ and CO ratios because they use large amounts of syngas as fuel. The low ratio of CO to H ₂ in the process where all syngas proceeds to the hydrogenation conversion presents a significant disadvantage.

H₂와 CO 함량의 분취량 또는 비-분취랑 분배를 기본으로하여 본 공정내에서 합성가스를 분할할 수 있다. 합성가스가 비-분취량에 기본하여 분할된다면, 일부의 합성가스는 수소에서 일산화탄소를 분리해내기 위해 냉동분리기 또는 흡착기로 통과될 수 있다. 수소-풍부한 기류가 회수되어 액화대로 가는 이미 만들어진 수소기류에 함유된다. 일산화탄소-풍부한 기류가 회수되어 H₂와 CO의 분취량을 함유하는 모든 합성가스 연료와 혼합되거나 또는 독자적으로 공정 연료로써 적용된다.Syngas may be split within this process based on aliquots or non-preparative distributions of H ₂ and CO content. If the syngas is split based on non-fractions, some syngas can be passed through a freeze separator or adsorber to separate carbon monoxide from hydrogen. Hydrogen-rich air streams are recovered and contained in the already produced hydrogen streams going to the liquefaction zone. The carbon monoxide-rich air stream is recovered and mixed with all syngas fuels containing aliquots of H ₂ and CO or applied as process fuel on its own.

일산화탄소에서 수소를 분리해내기 위해 냉동기, 흡착기 또는 기타장치를 적용하므로써 공정효율에 기여하고 이는 수소와 일산화탄소가 동일 연소열을 나타내기 때문이지만, 수소는 연료로써 보다는 반응물로써 더욱 유용하다.Applying a refrigerator, adsorber or other device to separate hydrogen from carbon monoxide contributes to process efficiency because hydrogen and carbon monoxide show the same heat of combustion, but hydrogen is more useful as a reactant than as a fuel.

일산화탄소에서 수소를 제거하는 것은, 적절한 일산화탄소가 대부분의 공정연료 요구량을 충족시키기에 유용한 공정에서는 특히 유리하다. 합성가스 연료에서 수소를 제거함으로써 잔여의 일산화탄소 풍부한 기류의 발열량을 실질적으로 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.Removing hydrogen from carbon monoxide is particularly advantageous in processes where the appropriate carbon monoxide is useful to meet most process fuel requirements. It can be seen that by removing hydrogen from the syngas fuel, the calorific value of the residual carbon monoxide-rich air stream can be substantially increased.

발열량 300BTU/SCF (2.670cal·kg/M³)을 갖는 합성가스는 이의 수소함량을 제거시킴으로 증가된 발열량 321BTU/SCF (2,857cal·kg/M³)을 나타낸다.Synthesis gas having a heating value 300BTU / SCF (2.670cal · kg / M 3) denotes the amount of heat generated increases the hydrogen content thereof sikimeuro remove 321BTU / SCF (2,857cal · kg / M 3).

공정 연료로써 모든 합성가스 또는 일산화탄소-풍부한 기류를 상호 교환하여 이용할 수 있는 본 공정에 의해 잔여의 일산화탄소-풍부한 기류를 분해하기 위해 페널티(penalty)를 유입하지 않고서 합성가스중 더욱 유용한 수소물질을 유리하게 회수할 수 있다. 그러므로 그 이상의 개선된 단계없이 공정 연료로써 잔여의 일산화탄소-풍부한 기류를 직접적으로 사용할 수 있다.This process, which can be used interchangeably with all syngas or carbon monoxide-rich air streams as process fuel, advantageously provides more useful hydrogen material in syngas without introducing a penalty to decompose residual carbon monoxide-rich air streams. It can be recovered. Therefore, the remaining carbon monoxide-rich air stream can be used directly as a process fuel without further improved steps.

기대하지 않은 본 발명의 열효율의 이점을 병합된 석탄 액화-기화 장치에서 성취하는 방법이, 제1도의 도면적 예시와 관련하여 다음에서 상세히 설명된다. 제1도는, 단지 액체와 기체연료만을 생성하는 병합된 석탄-액화-기화공정의 열효율은 액화공정자체만의 열효율보다 높음을 나타낸다. 이러한 우수성은 액화대가 보통 고체성의 용해된 석탄을 중간수율로 생성할때에 최대이며, 이들 모두는 기화대에서 소비된다. 보통 고체성의 용해된 석탄의 중간수율은, 재순환되는 슬러리내의 광물질의 촉매효과와 재순환되는 용해된 석탄을 계속하여 반응시킴에 따라 슬러리 재순환을 적용함으로써 매우 쉽게 얻을 수 있다.A method of achieving the unexpected advantages of thermal efficiency of the present invention in a combined coal liquefaction-vaporization apparatus is described in detail below in connection with the drawing illustration of FIG. 1 shows that the thermal efficiency of the combined coal-liquefaction-vaporization process that produces only liquid and gaseous fuel is higher than that of the liquefaction process itself. This superiority is greatest when the liquefaction zone usually produces solid dissolved coal in medium yield, all of which are consumed in the vaporization zone. Medium yields of usually solid dissolved coal can be obtained very easily by applying slurry recycling as the catalytic effect of the minerals in the slurry being recycled and the continuously reacting recycled dissolved coal.

그러므로 병합공정의 열효율은, 액화조작 분리정도가 너무 낮고 기화장치로 통과하는 고체석탄양이 매우 높아서 본 장치가 소비할 수 있는 양보다 많은 양의 수소와 합성가스를 생성한다면, 기화공정 자체만의 열효율보다 낮을 것이며, 이는 석탄을 직접적으로 기화시키는 것과 유사하기 때문일 것이다.Therefore, the thermal efficiency of the coalescing process is very low if the liquefaction separation is too low and the amount of solid coal passing through the vaporizer is so high that it produces more hydrogen and syngas than the unit can consume. It will be lower than thermal efficiency, because it is similar to vaporizing coal directly.

또 다른 극단의 면에서 보면 액화공정의 분리정도가 너무 높고 기화장치로 통과하는 고체석탄양이 너무 적어서 기화장치가 본 공정의 수소 요구량조차 생성할 수 없다면 (수소생성은 기화의 최우선적이다). 기타 물질원에서 수소부족을 보충해야만 할 것이다.In another extreme aspect, if the separation of the liquefaction process is too high and the amount of solid coal passing through the vaporizer is too small to produce the hydrogen demand of the process (hydrogen production is the first priority of vaporization). Other sources will have to compensate for the lack of hydrogen.

본 장치의 유일한 실용적인 수소원은 메탄과 같은 가벼운 기체나 가벼운 액체를 액화대에서부터 재정형시키는 수증기일 것이다.The only practical source of hydrogen for this device would be steam that reformats light gases such as methane or light liquids from the liquefaction zone.

그러나 이것으로 인해 총효율의 감소를 초래할 것이며, 현저한 정도로 메탄을 수소로 전환시키고 다시 메탄으로 돌아오기 때문에 위의 방법은 불가능하며 또한 성취시키에 어렵고 비실용적일 수 있다.However, this would result in a reduction in total efficiency, and the above method would be impossible and difficult to achieve because of the significant conversion of methane to hydrogen and back to methane.

본 발명의 병합장치로 인한 열효율은 본 장치의 입력과 출력에너지로 측정된다. 출력에너지는 본 장치로부터 회수된 생성물인 모든 연료의 높은 발열량(킬로칼로리)에 해당된다. 입력에너지는 급탄의 높은 발열량과 외부원에서 본 장치로 공급된 또는 연료의 발열량과, 구입된 전력을 만들기에 요구되는 열량을 합한 양에 해당된다. 전력생성에서 34퍼센트 효율을 가정하면, 구입되는 전력을 생성하기에 요구되는 열량은 구입된 전력을 0.34로 나눈 열량과 동일하다. 급탄의 높은 발열량과 본 공정의 생성물인 연료는 계산에 사용된다. 이같이 높은 발열량으로 보아 본 연료가 건조하고 수소와, 산소의 반응으로 생성되는 물의 열용량을 축합반응을 통하여 회수됨을 추정할 수 있다.Thermal efficiency due to the merging device of the present invention is measured by the input and output energy of the device. The output energy corresponds to the high calorific value (kilo calories) of all fuels that are products recovered from the device. The input energy corresponds to the sum of the high calorific value of the coal supply and the calorific value of the fuel supplied or supplied to the device from an external source and the amount of heat required to produce the purchased power. Assuming 34 percent efficiency in power generation, the heat required to generate the power purchased is equal to the power purchased divided by 0.34. The high calorific value of the coal feed and the fuel which is the product of this process are used in the calculation. In view of the high calorific value, it can be estimated that the fuel is dried and the heat capacity of water generated by the reaction between hydrogen and oxygen is recovered through the condensation reaction.

열효율을 하기와 같이 계산할 수 있다.Thermal efficiency can be calculated as follows.

본 장치에 공급된 원료석탄은 분쇄되고, 건조되어 뜨거운 용매-함유한 재순환되는 슬러리와 혼합된다. 재순환되는 슬러리는, 처음에 진공 증류되지 않고 용매작용을 수행하는 193-454℃의 상당량의 증류액을 함유하기 때문에 기화장치대로 통과하는 슬러리보다 상당히 희석된다. 중량을 기본으로하여 재순환되는 슬러리 4부대 1부가, 바람직하게는 2,5부대 1.5부가 원료석탄 1부에 적용된다. 재순환되는 슬러리, 수소 및 원료석탄은 화염의 관상(管狀) 예열대로 통과하며 다음에는 반응기 또는 용해기대로 통과한다. 원료석탄에 대한 수소 비율범위는 20,000-80,000이며 톤당 30,000-60,000 SCF가 바람직하다. (0.62-2.48이며 kg당 0.93-1.86M³가 바람직하다)The raw coal fed to the apparatus is crushed, dried and mixed with a hot solvent-containing recycled slurry. The recycled slurry is significantly diluted than the slurry passed through the vaporizer since it contains a substantial amount of 193-454 ° C. distillate that does not first vacuum distillate but performs the solvent action. 1 part of 4 parts of slurry to be recycled on the basis of weight is preferably applied to 1 part of raw coal. The recycled slurry, hydrogen and raw coal pass through the tubular preheater of the flame and then through the reactor or the melter. The proportion of hydrogen to raw coal is in the range of 20,000-80,000, preferably 30,000-60,000 SCF per ton. (0.62-2.48, preferably 0.93-1.86M ³ per kg)

예열기에서 반응물의 온도는 점차 증가하여 예열기 배출온도의 범위는 360-438℃로 되며 바람직한 온도로는 양 371-404℃ 이다. 석탄은 이 온도에서 부분적으로 용해되어 발열의 수소첨가 및 수소첨가 분해반응이 시작된다. 교반되고 일정온도로 유지되는 용해기 내에서 이들 발열반응에 의해 생성되는 열로 반응물의 온도가 점차 427-482℃로 증가되며 바람직하게는 449-466℃이다.The temperature of the reactants in the preheater is gradually increased so that the range of the preheater discharge temperature is 360-438 ° C and the preferred temperature is 371-404 ° C. Coal is partially dissolved at this temperature and the exothermic hydrogenation and hydrocracking reactions begin. The heat produced by these exothermic reactions in the melter, which is stirred and maintained at a constant temperature, gradually increases the temperature of the reactants to 427-482 ° C, preferably 449-466 ° C.

용해기대 내의 체류시간은 예열기대에서보다 길다. 용해기의 온도는 예열기의 출력온도 보다 높은 최소 11.1, 27.8, 55.5 또는 111.1℃이다. 예열 및 용해단계의 수소압의 범위는 1000-4,000psi이며, 바람직하게는 1 500-2,500psi이다 (70-280이며, 바람직하게는 105-175kg/cm²이다). 수소는 하나또는 그 이상의 시점에서 슬러리에 첨가된다.The residence time in the melt zone is longer than in the preheat zone. The temperature of the melter is at least 11.1, 27.8, 55.5 or 111.1 ° C above the output temperature of the preheater. The hydrogen pressure in the preheating and dissolution steps ranges from 1000-4,000 psi, preferably 1 500-2,500 psi (70-280, preferably 105-175 kg / cm ² ). Hydrogen is added to the slurry at one or more time points.

최소한 일부분의 수소가 예열기의 입구전에 슬러리에 첨가된다. 예열기와 용해기 사이에서 수소를 첨가할 수 있으며, 또는 용해기 자체내에서 급냉수소로써 첨가될 수 있다.At least a portion of the hydrogen is added to the slurry before the inlet of the preheater. Hydrogen may be added between the preheater and the dissolver, or may be added as quench hydrogen in the dissolver itself.

급냉수소는, 현저한 코우크스 반응을 회피하는 정도로 반응온도를 유지시키기 위해 본 용해기내의 다양한 시점에서 사출된다.The quench hydrogen is injected at various points in the present dissolver to maintain the reaction temperature to the extent that avoiding significant coke reactions.

기화장치가 바람직하게 압축되어 슬러리공급을 받고 처리하기에 적합하기 때문에 진공탑 저부물질은 이상적인 기화장치의 공급물을 구성하며, 기화장치로 가기전에 슬러러를 방해하는 탄화수소 전환단계 또는 기타의 공정단계에 노출시켜서는 안된다.Since the vaporizer is preferably compressed and suitable for receiving and processing the slurry, the bottom of the vacuum constitutes the ideal vaporizer feed, and the hydrocarbon conversion or other process steps that obstruct sludge before going to the vaporizer. Do not expose to

예로써 VTB는 코우크스 장치로부터의 코우크스 증류물을 생성하기 위하여 기화장치로 가기전에 지연되는 또는 유동성의 코우크스 장치로 통과되어서는 안되며, 이는 생성된 코우크는 이를 기화장치에 공급하기에 허용 가능한 조건으로 돌리기 위해 물속에서 반죽시킴을 필요로 하기 때문이다.By way of example, the VTB should not be passed through a delayed or fluidized coke unit before going to the vaporizer to produce coke distillate from the coke unit, where the resulting coke is acceptable to feed it to the vaporizer. This is because it requires kneading in water to return to the condition.

고체 공급물을 받아들이기에 적합한 기화장치는 로크-호퍼(lock-popper) 공급기구를 필요로 하며 따라서 슬러리공급물을 받아들이기에 적합한 기화장치보다 더욱 복잡하다. 받아들이고 압송되는 코우크스슬러리를 만드는 데 필요한 물의 양은 본 발명의 기화장치로 공급되어야만 하는 물의 양보다 더욱 많다.Vaporizers suitable for receiving solid feeds require a lock-popper feeder and are therefore more complex than vaporizers suitable for receiving slurry feeds. The amount of water needed to make the coke slurry that is accepted and sent is greater than the amount of water that must be supplied to the vaporizer of the present invention.

비록 조절된 물 또는 수증기양은, 흡열반응에 의해 CO와 H₂를 생성하기 위한 슬러리 공급물을 독자적으로 필요로 하는 본 기화장치에 요구되지만 본 발명의 기화장치로 공급되는 슬러리는 물이없다. 이 반응은 열을 소비하며 반면에 CO를 생성하기 위해 탄소질공급물과 산소를 반응시킴으로써 생성된다. H₂가 CO보다는 바람직한 기화장치 생성물이고 쉬프트 반응, 메탄첨가반응 또는 메탄을 전환반응이 계속되는 기화공정에 있어서, 많은 양의 물을 도입 함이 유익할 것이다. 그러나 상당랑의 합성가스가 공정연료로써 사용되는 본 발명의 공정에서 수소생성은 CO생성과 비교하여 이점이 감소되며, 이는 H₂와 CO가 대락 동일한 연소열을 갖기 때문이다. 그러므로 본 발명의 기화장치는 다음에 지시된 상승된 온도에서 작동할 수 있으며, 이는 비록 이러한 고온에서의 작용으로 CO대 H₂의 1보다 적은 몰비율로, 바람직하게는 0.8 또는 0.9보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.6 또는 0.7보다 적은 몰비율로 합성가스 생성물을 유도한다 할지라도 탄소질 공급물의 거의 완전한 산화를 증진시키기 위함이다.Although a controlled amount of water or water vapor is required for the present vaporizer, which requires its own slurry feed to produce CO and H ₂ by endothermic reaction, the slurry supplied to the vaporizer of the present invention is free of water. This reaction consumes heat while produced by reacting oxygen with the carbonaceous feed to produce CO. In a vaporization process where H ₂ is the preferred vaporizer product rather than CO and the shift reaction, methane addition or methane conversion is continued, it may be beneficial to introduce a large amount of water. However, hydrogen production in the process of the present invention in which a considerable amount of syngas is used as process fuel is reduced compared to CO production, since H ₂ and CO have much the same heat of combustion. The vaporizer of the present invention can therefore be operated at elevated temperatures as indicated below, which, although at this high temperature, has a molar ratio of less than 1 of CO to H ₂ , preferably less than 0.8 or 0.9, more Preferably to promote nearly complete oxidation of the carbonaceous feed, even if it leads to syngas product at a molar ratio of less than 0.6 or 0.7.

일반적으로 기화장치는 이에 공급되는 모든 탄화수소실 연료를 산화시킬 수 없고 일부연료는 제거되는 슬랙에서 코우크스로 손실되는 것은 피할 수 없기 때문에, 기화장치는 코우크스 같은 고체 탄소질물질보다는 액체상태의 탄화수소질 물질과 더 높은 효율로 작동하는 경향이 있다. 코우크스가 고체의 탄화수소이기 때문에, 액체 탄화수소질 공급물 같이 거의 100퍼센트효율로 기화될 수 없으며 기화장치의 액체 공급물의 경우에서보다 기화장치에서 형성된 용해된 슬랙에서 더욱 많이 손실되며, 이는 장치에서부터 불필요한 탄소질물질의 손실을 가져온다.Vaporizers are generally liquid hydrocarbons rather than solid carbonaceous materials such as coke, because vaporizers cannot oxidize all hydrocarbon chamber fuel supplied to them and some fuel is inevitably lost to coke. There is a tendency to work with higher quality materials. Because coke is a solid hydrocarbon, it cannot be vaporized with nearly 100 percent efficiency, such as a liquid hydrocarbonaceous feed, and is more lost in the dissolved slack formed in the vaporizer than in the case of the liquid feed of the vaporizer, which is unnecessary from the device. It causes a loss of carbonaceous material.

기화장치에 어떤 물질이 공급되든기 간에 이 장치의 강화된 산화작용은 증가하는 기화장치 온도의 영향을 받는다. 그러므로 본 발명의 높은 공정 열효율을 올리기 위해 기화장치의 고온을 필요로 한다. 본 발명의 기화장치의 최대온도 범위는 일반적으로 1,204-1,982℃이고, 바람직하게는 1,260-1760℃이고, 가장 바람직하게는 1,316 또는 1,371-1760℃이다. 이들 온도에서 광물잔류물은, 본 기화장치의 하부에서 부터 제거되는 용해된 슬랙으로 전환된다.Whatever material is supplied to the vaporizer, the enhanced oxidation of the device is affected by increasing vaporizer temperature. Therefore, the high temperature of the vaporization apparatus is required to increase the high process thermal efficiency of the present invention. The maximum temperature range of the vaporizer of the present invention is generally 1,204-1,982 占 폚, preferably 1,260-1760 占 폚, most preferably 1,316 or 1,371-1760 占 폚. At these temperatures, mineral residues are converted to dissolved slack that is removed from the bottom of the vaporizer.

용해기대와 기화장치대 사이에 코우크스 장치를 적용하으로써 병합공정의 효율을 감소시킨다. 코우크스장치는 보통 고체성의 용해된 석탄을 코우크스의 실질적 수율로 증류물 연료와 탄화수소기체로 전환시킨다. 용해기대 또한 보통 고체성의 용해된 석탄을 증류물과 탄화수소기체로 전환시키지만 보다 낮은 온도에서는 최소의 코우크스수 율을 갖는다. 용해기대 만으로는 본 발명의 병합공정에서 적정 열효율을 얻기에 필요한 보통 고체성의 용해된 석탄의 수율을 생성할 수 있기 때문에 액화대와 기화대 사이에서 코우크스 단계가 요구되지 않는다.The application of coke between the melt and vapor stages reduces the efficiency of the coalescing process. Coke units usually convert solid dissolved coal into distillate fuel and hydrocarbon gas in substantial yield of coke. Melting zones also usually convert solid dissolved coal into distillate and hydrocarbon gas, but at lower temperatures have a minimum coke yield. The coke stage is not required between the liquefaction and vaporization stages because the soluble stage alone can produce the yield of normally solid dissolved coal that is required to obtain adequate thermal efficiency in the coalescing process of the present invention.

최소의 코우크스 수율을 갖는 단일공정 단계에서 요구되는 반응을 수행하는 것은 2단계 공정을 사용하는 것보다 효율적이다.Performing the required reaction in a single process step with minimal coke yield is more efficient than using a two step process.

본 발명에 따르면, 코우크스 총수율은 용해기내에서 단지 소량의 석출물의 형태로써 발생하며, 급탄량에 기본하여 1중량 퍼센트보다 충분히 적으며 보통 1중량 퍼센트의 1/10보다 적다.According to the invention, coke total yield occurs in the form of only a small amount of precipitate in the dissolver, which is sufficiently less than 1% by weight and usually less than 1/10 of 1% by weight based on the amount of coal.

액화공정은 판매하기 위해 상당량의 액체연료와 탄화수소 기체를 생성한다. 총 공정열효율은, 독점적으로 탄화수소기체나 액체의 생성을 강화시키기에 적합한 공정조건에 비교하여, 상당량의 탄화수소기체와 액체연료를 생성하기에 적합한 공정조건을 적용함으로써 강화된다. 예로써 액화대는 최소 8 또는 10중랑퍼센트의 C₁-C₄기체연료를 생성해야 하며 급탄량에 기본하여 최소 15-20중량 퍼센트의 193-454℃의 증류물 액체연료를 생성해야 한다. 메탄과 에탄의 혼합물이 회수되어 피펠린 기체로 판매된다. 프로판과 부탄의 혼합물이 회수되어 LPG로 판매된다. 이들 두가지 생성물은 프레미엄 연료이다.The liquefaction process produces a significant amount of liquid fuel and hydrocarbon gas for sale. Total process thermal efficiency is enhanced solely by applying process conditions suitable for producing a significant amount of hydrocarbon gas and liquid fuel, compared to process conditions suitable for enhancing the production of hydrocarbon gases or liquids. For example, the liquefaction zone should produce at least 8 or 10 weight percent C ₁ -C ₄ gaseous fuel and at least 15-20 percent by weight of distillate liquid fuel at 193-454 ° C based on the amount of coal supply. A mixture of methane and ethane is recovered and sold as pipelin gas. A mixture of propane and butane is recovered and sold as LPG. These two products are premium fuels.

본 공정에서 회수되어 193-454℃ 범위로 비등시킨 기름연료는 프레미엄 보일러 연료이다.The oil fuel recovered in this process and boiled to 193-454 ° C. is a premium boiler fuel.

이것은 근본적으로 무광물질이며 약 0.4 또는 0.5 중량퍼센트보다 적은 양의 황을 함유한다. 193℃의 나프타 기류로 C₅는 전처리하고 재생성하여 프레미엄 가솔린 연료로 개선될 수 있다. 황화수소는 산기체제거장치내의 용출공정에서부터 회수되어 원소황으로 전환된다.It is essentially matte and contains less than about 0.4 or 0.5 weight percent sulfur. With a naphtha stream at 193 ° C, C ₅ can be pretreated and regenerated to be upgraded to premium gasoline fuel. Hydrogen sulfide is recovered from the elution process in the acid gas removal apparatus and converted to elemental sulfur.

도면 1은 427-460℃의 용해기 온도와 1700psi(119kg/m²)의 용해기 수소압을 사용하여 캔터기 역청탄으로 수행되는 병합된 석탄액화-기화공정의 열효율 곡선을 나타내므로써 본 발명의 이점을 설명할 수 있다. 용해기 온도는 예열기 최대온도보다 높다. 액화대는 고정율로 원료석탄이 제공되며 광물잔류물은, 공급되는 슬러리 총 고체함량을 48중량 퍼센트로 고정적으로 유지하기 위한 비율로 증류물인 액체용매와 보통의 고체성의 용해된 석탄과 함께 슬러리내에서 재순환되며, 상기의 총 고체함량은 압송하기위해 제한된 고체 수준양과 밀접하여 이는 약 50-55중량퍼센트이다. 도면 1은 병합공정의 열효율과 454℃+의 용해된 석탄수율을 연관시키며, 용해된 석탄은 상온에서 고체이고 광물잔유물을 함유하고 용해되지 않은 유기물질을 포함하고 액화대로부터 얻어진 진공탑 저물질을 함유한다. 이 물질은 기화대로 공곱되는 유일한 탄소질물질이며 중간처리 단계없이 직접적으로 기화대로 통과한다. 진공탑 저물질내의 보통의 고체성의 용해된 석탄양은 용해기내의 온도, 수소압 또는 체류시간을 변화시킴으로써 다양할 수 있으며, 또는 재순환되는 광물잔류물대 급탄 비율을 변화시킴으로써 다양할 수 있다. 진공탑 하부물질의 454℃+의 용해된 석탄양을 변화시킬때, 재순환 되는 슬러리 조성은 자동적으로 변화된다. 곡선 A는 병합된 액화-기화공정의 열효율 곡선이며, 곡선 B는 전형적인 기화공정단의 열효율이고, 점 C는 병합공정의 최대 열효율의 일반영역을 나타내며, 예시되는 실시예에서 약 72.4퍼센트를 나타낸다.1 shows the thermal efficiency curve of the combined coal liquefaction-gasification process performed with canterite bituminous coal using a melter temperature of 427-460 ° C. and a melter hydrogen pressure of 1700 psi (119 kg / m ² ). This can be explained. The melter temperature is higher than the preheater maximum temperature. The liquefaction zone is provided with raw coal at a fixed rate and the mineral residue is contained in the slurry with distillate liquid solvent and ordinary solid dissolved coal at a rate to maintain a fixed total solids content of the slurry at 48 weight percent. Recycled, the total solids content is approximately 50-55 weight percent, closely related to the limited solids level to be conveyed. Figure 1 correlates the thermal efficiency of the coalescing process with the yield of dissolved coal at 454 ° C +, where the dissolved coal is solid at room temperature, contains mineral residues, contains undissolved organic matter, It contains. This material is the only carbonaceous material that is empty by the vaporization stage and passes directly through the vaporization stage without the intermediate treatment step. The amount of normal solid dissolved coal in the vacuum column bottoms can be varied by varying the temperature, hydrogen pressure, or residence time in the melter, or by varying the ratio of mineral residue to coal feed recycled. As the amount of dissolved coal at 454 ° C + in the bottom of the vacuum column is changed, the recycled slurry composition is automatically changed. Curve A is the thermal efficiency curve of the merged liquefaction-vaporization process, curve B is the thermal efficiency of a typical vaporization process stage, point C represents the general range of the maximum thermal efficiency of the merge process, and represents about 72.4 percent in the illustrated example.

곡선 B의 기화장치는 합성가스를 생성하기 위한 산화대, 일부분의 합성가스를 수소-풍부한 기류로 전화시키기 위한 연결된 쉬프트 반응기와 산기체 제거장치, 기타 일부분의 합성가스를 연료로 사용하기 위해 정제시키기 위한 분리된 산기체 제거장치 및 잔여의 합성가스를 피펠린 기체로 전환시키기 위한 연결된 쉬프트 반응기와 메탄화기를 함유한다.The vaporizer of curve B is used for the oxidation of the syngas to produce syngas, the associated shift reactor for converting a portion of the syngas into a hydrogen-rich air stream, an acid gas remover, and a portion of the syngas for purification. A separate acid gas remover and a connected shift reactor and methanator for converting the remaining syngas to pipelin gas.

산화대와, 연결된 쉬프트 반응기와 메탄화기를 함유하는 기화장치의 열효율은 일반적으로 50-65퍼센트 범위이며, 보통 수율의 보통의 고체성의 용해된 석탄을 갖는 액화공정의 열효율보다 낮다. 기화장치내의 산화기는 제 1단계로 합성기체를 생성한다. 전술한 바와 같이 합성가스는 일산화탄소틀 함유하기 때문에 합성가스는 시장성 있는 연료가 아니며, 시장성 있는 연료로 개량하기 위해 메탄첨가 단계같은 수소첨가전환 또는 메탄올 전환을 필요로 한다. 일산화탄소는 독성 뿐만 아니라 낮은 발열량을 갖기 때문에 발열량에 기본하여 합성가스의 운반비용을 허용할 수 없다.The thermal efficiency of an evaporator containing an oxidation zone, a connected shift reactor and a methanator is generally in the range of 50-65 percent, which is lower than the thermal efficiency of a liquefaction process with usually solid molten coal in yield. The oxidizer in the vaporizer produces a synthesis gas in the first step. As described above, since syngas contains carbon monoxide, syngas is not a marketable fuel and requires a hydrogenation conversion or a methanol conversion such as a methane addition step in order to improve it into a marketable fuel. Since carbon monoxide has a low calorific value as well as toxicity, the transport cost of syngas based on the calorific value cannot be tolerated.

본 공정은, 수소첨가 전환없이 본 장치내에서 연료로써 생성된 합성가스의 H₂와 CO의 합한 용랑의 연소발열량을 모두 또는 최소 60퍼센트를 사용할 수 있으므로, 본 병합공정의 상승된 열효율에 기여한다.This process contributes to the increased thermal efficiency of the merging process, as it can use all or at least 60 percent of the combined calorific value of the combined H ₂ and CO of the syngas produced as fuel in the apparatus without hydrogenation conversion. .

합성가스를 본 발명에 따른 장치대에서 연료로 사용하기 위해서도 관장치가 합성가스 또는 비-분취된 합성가스의 CO용량을 액화대로 운반시키기 위해 제공되어야 하며, 이는 산기체 제거를 시키며, 액화대는 합성가스 수소첨가 장치를 거치지 않고 합성가스 또는 합성가스의 일산화탄소 풍부한 부분을 연료로써 연소시키기에 적합한 연소장치가 설치되어야만 한다.In order to use the syngas as fuel in the apparatus stage according to the present invention, a piping system must be provided to transport the CO capacity of the syngas or the non-fractionated syngas to the liquefied bed, which removes acid gas, and the liquefied stage is syngas Combustion apparatus suitable for the combustion of syngas or carbon monoxide-rich portions of syngas as fuel without having to go through a hydrogenation apparatus must be installed.

만약 합성가스양이 본 공정의 총연료 필요량을 제공하기에 충분하지 못하면, 도관장치는, 용해기대에서 생성된 연료, 즉 나프타, 또는 메탄, 에탄과 같은 기체연료를, 이들 연료를 연소시키기에 적합한 공정내의 연소장치로 운반시키기 위해 또한 제공되어야 한다.If the amount of syngas is not sufficient to provide the total fuel requirements of the process, the conduit system is a process suitable for burning these fuels, such as naphtha, or gaseous fuels such as methane and ethane, from the melting zone. It should also be provided for transport to the internal combustion apparatus.

도면 1이 제시하는 바, 병합공정의 열효율이 454℃+의 용해된 석탄 수율이 약 45퍼센트로 낮아서 보통의 고체성의 용해된 석탄을 이같이 높은 수율로 병합공정을 진행시키는데 있어서 기화대 자체와 관련된 효율의 이점이 없다. 도면 1에서 지시하는 바와 같이 액화공정에서 액화반응을 촉진시키기 위해 재순환되는 광물잔류물이 존재하지 않으므로 454℃+의 용해된 석탄을 급탄양에 기본하여 60퍼센트 범위로 수율을 올린다. 도면 1이 나타내는 바, 광물잔류물의 재순환으로 454℃+의 용해된 석탄 수율은 20-25퍼센트범위로 감소되며 이는 본 병합공정의 최대열효율범위에 해당된다. 광물잔류물의 재순환으로, 공급될 슬러리내의 고체물을 일정 수준으로 유지시키는 반면 온도, 수소압 체류시간과, 또는 급탄대 재순환 슬러리비율을 변화시킴으로써 열효율을 적정화하기 위해 454℃+의 용해된 석탄의 수율을 미세하게 조절할 수 있다.As shown in Figure 1, the thermal efficiency of the coalescing process is about 45 percent lower in molten coal yield of about 454 ° C, so that the efficiency associated with the vaporizer itself in the process of coalescing the solid molten coal in such high yields is high. There is no advantage. As indicated in FIG. 1, since no mineral residues are recycled to promote the liquefaction reaction in the liquefaction process, the yield is raised to 60 percent based on the dissolved coal at 454 ° C. + based on the coal quantity. As shown in Figure 1, the recycling of mineral residues reduces the yield of dissolved coal at 454 ° C. to 20-25 percent, which corresponds to the maximum thermal efficiency range of this coalescence process. Recirculation of mineral residues yields 454 ° C. + of dissolved coal to optimize thermal efficiency by varying the temperature, hydrogen pressure residence time, or feed-to-recycle slurry ratio while maintaining the solids in the slurry to be fed at a constant level. Can be finely adjusted.

곡선 A상의 점 D₁은 병합공정의 화학적 수소 수지점을 나타낸다. 454℃+의 용해된 석탄의 15퍼센트 수율(점 D₁)에서 기화장치는 액화공정의 정확한 화학적 수소 요구량을 생산한다. 점 D₁의 454℃+의 용해된 석탄 수율에서 열효율은, 점 D₂의 454℃+의 용해된 석탄의 더 많은 수율에서와 보다 낮은 수율의 점 D₁영역에서 본공정을 수행할때에 용해기대의 크기는 필요한 수소첨가분해 정도를 성취시키기에 비교적 클것이며, 기화장치대는 이곳으로 공급되는 비교적 적은 양의 탄소질 물질때문에 비교적 적을것이다.Point D ₁ on curve A represents the chemical hydrogen balance point of the merging process. At 15 percent yield (point D ₁ ) of dissolved coal at 454 ° C +, the vaporizer produces the exact chemical hydrogen demand of the liquefaction process. In the dissolved coal yield of the thermal efficiency of 454 ℃ + of point D ₁ is dissolved in to carry out the present process in that D ₁ region of point D ₂ is lower than in more of the dissolved coal yield yield of 454 ℃ the + The size of the expectation will be relatively large to achieve the required degree of hydrocracking, and the vaporizer stage will be relatively small due to the relatively small amount of carbonaceous material supplied to it.

점 D₂영역에서 본 공정을 수행할때에 용해기대의 크기는 점 D₂에서 요구되는 수소첨가 분해정도의 감소 때문에 비교적 적을 것이나 기화장치는 비교적 클것이다. 점 D₁과 D₂상의 영역에서 용해기대와 기화장치대는 비교적 균형을 이루어서 열효율을 거의 최대로 될 것이다.When performing this process in the point D ₂ region, the size of the melting zone will be relatively small due to the reduction in the degree of hydrocracking required at point D ₂ , but the vaporizer will be relatively large. In the regions of points D ₁ and D ₂ , the melting and vaporizing zones will be relatively balanced, maximizing thermal efficiency.

곡선 A상의 점 E₁은 공정수소 수지점을 나타내며, 이는 본 공정에서 수소손실을 함유한다. 점 E은 454℃+의 용해된 석탄양을 나타내며 이는 생성되어, 본 공정의 화학적 수소 필요량과 생성물 액체 및 기체 기류내의 기체수소의 손실을 합한양을 충족시키기 위해서 충분한 기체수소를 생성하기위해 기화장치대로 통과되어야 한다. 점 E₂에서 생성된 비교적 다량의 454℃+의 용해된 석탄은 점 E₁에서 성취된 것과 같은 열효율을 성취할 것이다. 점 E1조건에서 용해기 크기는 비교적커서 이점에서 요구되는 보다 큰 정도의 수소첨가 분해를 성취시킬 것이며 따라서 기화장치크기는 비교적 적을 것이다. 반대로 점 E₂조건에서 용해기 크기는 보다 낮은 정도의 수소첨가 분해 때문에 비교적 적을 것이며 반면에 기화장치크기는 비교적 클 것이다. 용해기의 기화장치대는 점 E₁과 E₂상의 중간에서 크기에 있어 비교적균형을 이룰 것이며 (예로써 454℃+의 석탄수율의 약 17.5와 27중량 퍼센트상의 중간에서), 열효율은 이 중간대에서 최고이다. 선 E₁E₂상의 점 X에서, 454℃+의 용해된 석탄수율은 모든 공정 수소 필요량과 모든 공정 연료필요랑을 공급하기에 매우 적당할 것이다. 점 E₁과 X사이의 454℃+의 용해된 석탄 수율에서 공정수소하 요구되지 않는 합성가스를 본 공정내에서 연료로써 사용하므로써 합성가스의 수소첨가 전환을 필요로에지 않고 열효율이 높다. 그러나, 점 X와 E₂사이의 영역의 454℃+의 용해된 석탄 수율에서 과잉의 점X로 생성된 454℃+의 용해된 석탄은 본 공정내에서 소비될 수 없으므로 피펠린 기체로 판매하기 위해 더 나아가 메탄첨가와 같은 전환을 요할 것이다. 도면 1이 나타내는 바 연료로 유용한 합성가스양을 증가시키는 병합공정의 열효율은 증가하여 점 Y의 영역의 최고점에 달하며, 여기에서 생성된 합성가스는 전공정 연료요구량을 공급한다. 공정에서 장치연료로 사용할 수 있는 것 보다 더욱 많은 합성가스가 생성되기 때문에, 바로 점 Y에서 과잉의 합성가스를 피펠린 기체로 전환시키기 위해 메탄 첨가 장치를 필요로 하기 때문에, 본 효율은 점 Y에서 감소하기 시작한다. 도면 1이 나타내는 바 생성된 454℃+의 용해된 석탄양이 적절하여 임의의 양, 예로써 약 5, 10 또는 20에서 90 또는 100퍼센트에 이르기까지 처리 연료필요량을 생성할 때에 본 발명의 열효율을 증가시킬 수 있다. 그러나 도면 1이 지시하는바 본 발명의 열효율을 증가하는 이점은, 대개의 생성된 합성가스를 메탄첨가없이 처리 연료필요량을 공급하기 위해, 사용할때에, 제한된 과잉의 합성가스가 생성되어 이것을 시장성 있도록 하기 위해 메탄 첨가를 필요로 할지라도, 감소된 정도에도 불구하고 여전히 널리 사용된다. 메탄 첨가를 필요로 하는 생성된 합성가스가 과잉일때에 점 Z에서 지시하는 바와 같이 본 발명의 효율이 점은 손실된다.Point E ₁ on curve A represents the process hydrogen balance, which contains hydrogen losses in this process. Point E represents the amount of dissolved coal at 454 ° C. +, which is produced to evaporate to produce sufficient gaseous hydrogen to meet the sum of the chemical hydrogen requirements of this process plus the loss of gaseous hydrogen in the product liquid and gas streams. It must be passed as it is. A relatively large amount of dissolved coal at 454 ° C. + produced at point E ₂ will achieve the same thermal efficiency as achieved at point E ₁ . At point E1, the dissolver size is relatively large and will achieve the greater degree of hydrocracking required in this respect and therefore the vaporizer size will be relatively small. In contrast, at point E ₂ conditions, the dissolver size will be relatively small due to the lower degree of hydrocracking, while the vaporizer size will be relatively large. The vaporizer stage of the melter will be relatively balanced in size in the middle of the points E ₁ and E ₂ phases (for example between about 17.5 and 27 weight percent of the coal yield of 454 ° C +), and the thermal efficiency is highest in this middle zone. to be. At point X on line E ₁ E ₂ , the dissolved coal yield of 454 ° C. + will be very suitable to supply all process hydrogen requirements and all process fuel needs. The use of syngas, which is not required under process hydrogen at 454 ° C + dissolved coal yield between points E ₁ and X, as the fuel in the process does not require the hydrogenation conversion of syngas and the thermal efficiency is high. However, at 454 ° C. + dissolved coal yield in the region between points X and E ₂ , the excess of 454 ° C. dissolved coal produced at point X cannot be consumed within the process and therefore for sale as pipelin gas. Further conversion will be required, such as methane addition. As shown in FIG. 1, the thermal efficiency of the coalescing process which increases the amount of syngas useful as fuel increases to reach the highest point of the region of point Y, and the syngas produced here supplies the pre-process fuel demand. Since the process produces more syngas than can be used as equipment fuel, this efficiency is needed at point Y because a methane addition device is needed to convert excess syngas to pipelin gas at point Y. Begins to decrease. As shown in Figure 1, the amount of dissolved coal produced at 454 ° C. + is adequate to produce the thermal efficiency of the present invention when generating the required amount of treated fuel from any amount, such as from about 5, 10 or 20 to 90 or 100 percent. Can be increased. However, as shown in Fig. 1, the advantage of increasing the thermal efficiency of the present invention is that, when using the generated syngas to supply the processing fuel requirement without adding methane, a limited excess of syngas is produced to make it marketable. Although methane addition is required to do this, it is still widely used despite its reduced degree. The point of efficiency of the present invention is lost, as indicated by point Z, when the resulting syngas that requires methane addition is excess.

본 발명의 상업적 크기의 장치에서 1퍼센트의 효율증가로 매년 약 1000만 달라 절약에 영향을 미칠 수 있다.An increase of 1 percent in the commercial sized device of the present invention can affect the savings by about 10 million dollars per year.

본 액화공정은 분리하여 수행되어야 하며, 따라서 건조급탄을 기본으로 하여 454℃+의 보통 고체성의 용해된 석탄의 중량퍼센트는 광범위하게는 15-45퍼센트, 보다좋게는 15-30퍼센트, 더욱좋게는 17-27퍼센트 사이의 임의의 값이며 이는 본 발명의 열효율의 이점을 제공한다. 전술한 바와 같이 이들 기화장치공급양에서 생성된 발열량을 기본으로 하여 최소 5, 10, 20 또는 30퍼센트, 또는 더욱 100퍼센트까지이며, 잔여의 공정 에너지는 액화대에서 직접적으로 생성된 연료 및 전기에너지 같은 공정의 외부원에서 공급된 에너지에서 얻어진다.This liquefaction process should be carried out separately, so that the weight percent of moderately solid dissolved coal at 454 ° C + on a dry coal basis is broadly 15-45 percent, better 15-30 percent, even better. Any value between 17 and 27 percent, which provides the benefit of the thermal efficiency of the present invention. As mentioned above, based on the calorific value generated by these vaporizer feed quantities, it is at least 5, 10, 20 or 30 percent, or even 100 percent, and the remaining process energy is fuel and electrical energy generated directly from the liquefaction zone. Obtained from energy supplied from external sources of the same process.

합성가스가 아닌 본 장치 연료는 불순환 석탄보다는 액화공정에서 얻어지는 것이 유리하며, 이는 액화공정에서 석탄을 전처리하므로써 여기에서 유용한 분획을 본 병합공정의 상승된 효율로 추출시킬 수 있기 때문이다.The device fuel, which is not syngas, is advantageously obtained in the liquefaction process rather than recycled coal, because the pretreatment of the coal in the liquefaction process allows the fractions useful here to be extracted with the increased efficiency of the present coalescing process.

전술한 바와 같이 높은 열 효율은 적절한 수율의 보통 고체성의 용해된 석탄과 관련되며 따라서 적절한 액화조건과 관련된다. 적절한 조건에서, 상당한 수율의 탄화수소 기체와 액체연료가 액화대에서 생성되며 매우높고 매우 낮은 수율의 보통 고체성의 용해된 석탄은 감소된다. 지시한 바와같이 적절한 조건의 결과로 탄화수소기체, 액체 및 고체석탄 액화대 생성물의 비교적 균형있는 혼합물이 생성되며, 이 적절한 조건은 용해기대와 기화장치대의 크기가 합리적으로 균형잡혀 이들대가 중간크기를 갖는 장치를 필요로한다.As mentioned above, high thermal efficiencies are associated with moderate yields of normally solid dissolved coal and hence with appropriate liquefaction conditions. Under appropriate conditions, considerable yields of hydrocarbon gas and liquid fuel are produced in the liquefaction zone and very high and very low yields of moderately solid dissolved coal are reduced. As indicated, the appropriate conditions result in a relatively balanced mixture of hydrocarbon gas, liquid and solid coal liquefaction zone products, which are reasonably balanced in size between the dissolution and vaporizer stages, thus having a medium size. Need a device.

용해기대와 기화장치대가 합리적으로 균형잡힐때에 기화장치는 처리수소필 요랑에 요구되는 양보다 많은 합성가스를 생성할 것이다. 그러므로 균형된 공정은 다음과 같은 장치를 필요로하며, 이들장치는 본 공정에서 산기체 제거후에 합성가스 기류를 하나 이상의 장치부위의 액화대, 또는 그외의 장소로 통과시키기 위해 제공되며, 이들 장치는 장치연료(plant-fuel)로써 생성된 상기 합성가스 또는 일산화탄소-풍부한 부분의 연소를 위해 버너장치로 제공된다. 일반적으로 탄화수소기체의 연소에 요구되는 버너와는 다른 형의 버너가 합성가스의 연소에 필요할 것이다. 이같은 장치에서만이 적정 열효율을 얻을 수 있다. 그러므로 장치로 본 발명의 적정열효율을 발견할 수 있다면 이같은 장치의 특징은 중요하다.When the dissolved and vapor stages are reasonably balanced, the vaporizer will produce more syngas than is required for the treatment hydrogen ditches. A balanced process therefore requires the following devices, which are provided to pass the syngas stream to one or more liquefaction zones, or elsewhere, after the removal of the acid gases in the process. A burner device is provided for combustion of the syngas or carbon monoxide-rich portion produced as a plant-fuel. In general, a burner of a type different from that required for the combustion of hydrocarbon gas will be required for the combustion of syngas. Only in such devices can this thermal efficiency be achieved. Therefore, the features of such a device are important if the device can find the proper thermal efficiency of the invention.

제한된 반응 또는 과잉의 반응을 가하지 않고 용해기로써 쉽게 이룰 수 있는 반응평형을 얻으므로써, 상기한 적절하고 비교적 균형된 작동을 매우 쉽게 얻을 수 있다. 예로써 수소첨가 분해 반응이 과잉으로 진행되어서는 안되며, 이때는 보통 고체성의 용해된 석탄이 거의 또는 전혀 생성되지 않는다.By obtaining a reaction equilibrium which can be easily achieved with a dissolver without adding limited or excess reactions, it is very easy to obtain the appropriate and relatively balanced operation described above. As an example, hydrocracking reactions should not proceed excessively, usually with little or no solid dissolved coal.

반대로 수소첨가 분해반응은 지나치게 제한하여서 안되며, 이는 지나치게 감소된 효율로 매우 높은 수율의 보통 고체성의 용해된 석탄을 생성하기 때문이다. 수소첨가 분해반응은 발열 반응이기 때문에 용해기내의 온도를 예열기 온도 이상으로 당연히 올려야 한다. 전술한 바와 같이 이 같은 온도증가의 억제로써, 이같은 온도증가에 요구되는 양보다 상당히 많은 급냉수소의 도입을 필요로 한다. 이것은, 위와는 다른 경우에 필요로하는 양보다 많은 수소의 제조를 필요로 함으로씨 열효율을 감소시키며, 또한 과잉의 수소를 압축시키기 위해 첨가된 에너지소비를 필요로 한다. 예열기대의 용해기 대사이에서 전개되는 온도차이를 없애기 위해 예열기대의 온도를 증가시켜 양쪽 대 사이에 전개되는 온도차이를 피할 수 있으나 예열기대내의 과잉의 원료를 사용 해야한다. 그러므로 보통의 예열기와 용해기 온도를 유지하는 편리한 방법은 액화반응의 자연적 경향에 반대하여 작동하며 본 공정의 열효율을 감소시킨다.Hydrocracking, on the other hand, should not be overly restrictive, because it produces very high yields of normally solid dissolved coal with excessively reduced efficiency. Since hydrocracking reactions are exothermic, the temperature in the melter must be raised above the preheater temperature. As described above, the suppression of such temperature increase requires the introduction of quench hydrogen significantly more than the amount required for such temperature increase. This reduces the thermal efficiency of the seed by requiring the production of more hydrogen than would otherwise be required, and also requires the added energy consumption to compress the excess hydrogen. The temperature difference between the two stages can be avoided by increasing the temperature of the preheating stage to eliminate the temperature difference developed at the dissolver metabolism of the preheating stage, but excess raw material in the preheating stage should be used. Therefore, a convenient way of maintaining normal preheater and dissolver temperatures works against the natural tendency of liquefaction and reduces the thermal efficiency of the process.

본 공정에서 생성된 광물잔류물은 이의 농도를 증가시키기 위해 본 공정내에서 이것을 수소첨가 수소첨가, 분해 촉매 및 재순환시키며, 결과로 자연적으로 발생하는 반응율의 증가를 가져오고 따라서 용해기내의 요구되는 체류시간을 감소시키고(또는) 용해기대의 요구되는 크기를 감소시킨다. 본 광물잔류물은 생성물인 슬러리에서 매우 적은 입자 1-20마이크론의 크기를 갖는 형태로 현탁되며 작은 입자크기로 이들의 촉매작용을 증가시킬 것이다. 촉매물질의 재순환으로 요구되는 용매의 양을 매우 감소시킨다. 그러므로 액체용매를 갖는 슬러리내에서 적절한 평형 촉매 작용을 제공하기 위한 적절한 양으로 공정 광물잔류물을 재순환시킴으로써 본 공정의 열효율을 증가시키는 경향이 있다.The mineral residues produced in this process are hydrogenated, cracked catalyst and recycled in this process to increase their concentration, resulting in an increase in the naturally occurring reaction rate and thus the required retention in the dissolver. Reduce time and / or reduce the required size of the dissolution zone. The present mineral residues are suspended in very small particles in the form of 1-20 microns in the slurry, which will increase their catalysis. Recirculation of the catalyst material greatly reduces the amount of solvent required. Therefore, there is a tendency to increase the thermal efficiency of the process by recycling the process mineral residues in an appropriate amount to provide adequate equilibrium catalysis in the slurry with liquid solvent.

공정 광물잔류물의 재순환에 기인하는 촉매 및 기타효과는, 황과 산소제거를 증가시킬 뿐만 아니라 수소첨가 분해 작용을 통하여 본 액화대에서 보통 고체성의 용해된 석탄수율을 약 1/2 또는 그 슬러리으로 감소시킬 것이다. 제1도에서 나타내는 바와같이, 20-25퍼센트의 454℃+석탄수율은 본질적으로 병합된 액화-기화 공정내의 최대 열효율을 제공한다. 과잉의 코우크스가 결과로 생기기 때문에 용해기내에서 발생하는 발열반응을 통하여 제한시키지 않고 용해기 온도를 증가시킴으로써 위와 유사한 정도의 수소첨가분해를 만족하게 성취할 수 없다.Catalysts and other effects due to the recycling of process mineral residues not only increase the removal of sulfur and oxygen, but also reduce the yield of normally dissolved solids of coal in the liquefaction zone to about 1/2 or its slurry through hydrocracking. I will. As shown in Figure 1, a 20-25 percent 454 ° C + coal yield essentially provides the maximum thermal efficiency in the combined liquefaction-vaporization process. As a result of the excess coke, it is not possible to satisfactorily achieve a hydrocracking of this degree by increasing the melter temperature without limiting it through exothermic reactions occurring in the melter.

본 액화공정에서 외부촉매를 사용하는 것은, 토착적인 또는 시험관내 촉매를 사용함과 비교하여, 외부촉매의 도입으로 공정비용을 증가시키고 공정을 더욱 복잡하게 들만므로 공정효율을 감소시키기 때문에 광물잔류물을 재순환시키는 것과 동일한 값어치를 갖지 못한다.The use of external catalysts in this liquefaction process results in mineral residues, as compared with the use of indigenous or in vitro catalysts, the introduction of external catalysts increases the process cost and reduces the process efficiency because of the more complex process. It does not have the same value as recycling.

이미 전술한 바와같이, 제 1도의 열효율 적정 곡선은 적정 열효율과 특별히 보통 고체성의 용해된 석탄수율과 관련시키며 얻어진 모든 보통 고체성의 용해된 석탄이 액체석탄 또는 탄화수소 기체 없이 기화장치로 통과되어야 한다. 그러므로 상기 기술된 효율 적정 곡선을 실시하는 장치는, 액체석탄과 탄화수소기체로부터 보통 고체성의 용해된 석탄을 완전히 분리하기, 위해 바람직하게는 대기탑과 관련된 진공증류탑을 적용하는 것이 중요하다. 대기탑만으로는 보통 고체성의 용해된 석탄에서 증류물인 액체를 완전히 게거할 수 없다. 실제로 대기탑은 필요하다면 본 공정에서 생략될 수 있다. 만약 액체석탄이 기화장치를 통과한다면, 보통 고체성의 용해된 석탄과 달리 액체석탄은 프레미엄 연료이기 때문에 결과로써 효율이 감소될 것이다.As already mentioned above, the thermal efficiency titration curve of FIG. 1 relates to the optimum thermal efficiency and especially the yield of dissolved coal, which is usually solid, and that all the usual solid dissolved coal obtained must be passed through the vaporizer without liquid coal or hydrocarbon gas. Therefore, in the apparatus implementing the efficiency titration curve described above, it is important to apply a vacuum distillation column, preferably associated with an atmospheric tower, to completely separate the solid dissolved coal from the liquid coal and hydrocarbon gas. Atmospheric towers alone do not completely remove the distillate liquid from the solid dissolved coal. In practice, the atmospheric tower can be omitted in the process if necessary. If the liquid coal passes through the vaporizer, the efficiency will be reduced as a result of liquid coal being a premium fuel, unlike solid dissolved coal.

액체석탄은 보통 고체성의 용해된 석탄이 소비하는 것보다 많은 양의 수소를 소비한다. 액체석탄에 함유된 증가된 수소는 산화대에서 소비되며 이 소비로 인해 공정효율을 감소시킨다.Liquid coal usually consumes more hydrogen than solid dissolved coal consumes. The increased hydrogen contained in the liquid coal is consumed in the oxidizing zone, which reduces the process efficiency.

본 발명의 병합공정을 수행하기 위한 공정도가, 제 2도에서 설명된다. 건조되고 분쇄된 불순한 석탄은 본 공정의 공급되는 총 불순한 석탄이며 선(10)을 통하여 슬러리 혼합탱크(12)로 통과하며 여기에서 석탄은 뜨거운 용매를 함유하는, 선(14)로 흐르는 공정에서부터 재순환되는 슬러리와 혼합된다. 선(16)에서 용매-함유하는 재순환슬러리 혼합물(석탄 1부에 대해 슬러리 중량된 1.5-2.5부의 범위로 혼합된)은 왕복펌프(18)에 의해 압송되며, 선(20)을 통하여 들어가는 재순환수소와 혼합되며, 선(24)를 통하여 용해기(26)으로 운반되는 것으로 부터 관상예열기로(燼)(22)로 통하기전에 선(92)를 통하여 들어가는 이미 만들어진 수소와 혼합된다. 급탄 대수소비율은 약 40,000SCF/ton(1.24M³/kg)이다.A flowchart for carrying out the merging process of the present invention is described in FIG. The dried and crushed impure coal is the total impurity coal supplied in this process and passes through the line 10 to the slurry mixing tank 12 where the coal is recycled from the process flowing to the line 14 containing hot solvent. Mixed with slurry. In line 16, the solvent-containing recycle slurry mixture (mixed in the range of 1.5-2.5 parts of slurry weight per 1 part of coal) is pumped by reciprocating pump 18 and recycle hydrogen entering through line 20 Mixed with the already produced hydrogen entering through line 92 before being passed to dissolver 26 through line 24 and into tubular preheater 22. Coal briquette consumption is about 40,000SCF / ton (1.24M ³ / kg).

예열기 출구의 반응물 온도는 약 371-404℃이다.The reactant temperature at the preheater outlet is about 371-404 ° C.

이 온도에서 석탄은 재순환용매에서 부분적으로 용해되며 발열성의 수소첨가 반응과 수소첨가 분해작용은 곧 시작된다. 온도가 예열기관 길이를 따라 점차 증가되기 때문에 용해기는 대체로 철저하게 획일성의 온도를 갖으며 용해기내에서 수소첨가 분해 작용에 의해 생성된 열은 반응물의 온도를 449-466℃범위로 증가시킨다. 선(28)로 통과하는 급냉수소는, 반응온도를 조절하고 발열반응의 충격을 완화시키기 위해어려점에서 용해기내로 사출된다.At this temperature, coal is partially dissolved in the recycle solvent, and pyrogenic hydrogenation and hydrocracking begin soon. As the temperature gradually increases along the length of the preheater, the dissolver is generally of a fairly uniform temperature and the heat generated by hydrocracking in the dissolver increases the temperature of the reactants in the range of 449-466 ° C. The quench hydrogen passing through line 28 is injected into the dissolver at several points to control the reaction temperature and to mitigate the impact of the exothermic reaction.

용해기의 용출물은 선(29)를 통하여 증기-액체 분리장치(30)으로 간다. 이들 분리기로부터 상부의 뜨거운 증기 기류는 일련의 열교환기내에서 그리고 증기-액체 분리단계를 첨가하여 냉각되며 선(32)를 통하여 제거된다. 이들 분리기로터 액체 증류물은 선(34)를 통하여 대기 분획기(36)으로 한다. 선(32)내의 비-응축된 기체는 반응하지 않는 수소, 메탄 및 기타 가벼운 탄화수소, 게다가 H₂S와 CO₂를 함유하며, H₂S와 CO₂의 제거를 위해 산 기체 제거장치로 통과한다. 회수된 황화수소는 선(40)을 통하여 본 공정에서 제거되는 원소황으로 전환된다.The eluate of the dissolver goes to the vapor-liquid separator 30 via line 29. The upper hot steam stream from these separators is cooled in a series of heat exchangers and by addition of a vapor-liquid separation step and removed via line 32. The liquid distillate from these separators is taken to the atmospheric fractioner 36 via line 34. Ratio in the line 32-condensed gas is passed to a non-reaction of hydrogen, methane and other light hydrocarbons, plus contains an H ₂ S and CO _2, acid gas removal for the removal of H ₂ S and CO ₂ device . The recovered hydrogen sulfide is converted to elemental sulfur removed in the present process through the line 40.

일부분의 정제된 기체는, 많은 양의 메탄과 에탄을 선(46)을 통과하는 피펠린 기체로 제거하기위해, 프로판과 부탄을 선(48)을 통과하는로 제거하기 위해, 냉각장치(44)내에서 더 계속하여 처리하기 위해서 선(42)로 통과된다. 선(50)에서 정제된 수소 90퍼센트순드는 선(52)의 산기체 처리단계로부터 남아있는 기체와 혼합되며 본 공정의 재순환 수소를 함유한다.A portion of the purified gas is chiller 44 to remove large amounts of methane and ethane with pipeline gas passing through line 46 and to remove propane and butane with furnace 48 through line. Passed by line 42 for further processing within. The 90 percent pure hydrogen purified in line 50 is mixed with the gas remaining from the acid gas treatment step in line 52 and contains recycled hydrogen of the process.

증류-액체분리기(30)으로부터 액체 슬러리는 선(56)을 통과하며 2가지 주요기류, (58)과 (60)으로 분리된다.The liquid slurry from distillation-liquid separator 30 passes through line 56 and is separated into two main streams, 58 and 60.

기류(58)은 재순환 슬러리를 포함하여 이는 용매, 보통 용해된 석탄 및 촉매성장물 잔류물을 함유한다.Air stream 58, including the recycle slurry, contains solvent, usually dissolved coal and catalyst residues.

재순환되지 않는 슬러리는 본 공정의 주요 생성물의 분리를 위해 선(60)을 통하여 대기분획기(36)으로 간다.Slurry that is not recycled goes to line fractionator 36 through line 60 for separation of the main product of the process.

분획기(36)에서 슬러리는, 선(62)를 통하여 상부의 나프트기류를, 선(64)를 통하여 중간 증류물 기류를 그리그 선(66)을 통하여 하부기류를 제거하기 위해 대기압에서 증류된다. 선(66)의 하부기류는 진공증류탑(68)로 통과한다. 분획장치로의 공급물의 온도는, 시동작동을 위해서라기보다 예열기첨가를 필요로 하지 않는 충분히 높은 수준으로 일반적으로 유지된다. 선(64)의 대기탑으로부터 연료기능과 선(70)을 통하여 진공탑으로부터 회수되는 중간 증류물을 혼합하므로써 본 공정의 주요 연료기름 생성물을 만들며 선(72)를 통하여 회수된다.In the fractionator 36, the slurry is distilled at atmospheric pressure to remove the upper air flow through line 62, the middle distillate stream through line 64, and the lower stream through grease line 66. do. The bottom stream of line 66 passes through vacuum distillation tower 68. The temperature of the feed to the fractionator is generally maintained at a sufficiently high level that does not require preheating rather than for startup operation. Mixing the fuel function from the atmospheric tower of line 64 and the intermediate distillate recovered from the vacuum tower via line 70 makes the main fuel oil product of the process and is recovered via line 72.

선(72)의 기류는 증류물인 193-454℃의 연료기름 생성물을 함유하며 이의 일부분은, 공급되는 슬러리의 고체농도와 석탄-용매비율을 조절하기 위해 선(73)을 통하여 슬러리 혼합탱크(12)로 공급하기 위해 재순환 될 수 있다.The stream of line 72 contains a fuel oil product of distillate 193-454 ° C., a portion of which is a slurry mixing tank 12 through line 73 to control the solid concentration and coal-solvent ratio of the slurry supplied. Can be recycled to feed.

재순환기류(73)은, 재순환되는 슬러리에 대한 용매비율을 다양하게 함으로써 본 공정에 유동성을 주며, 따라서 선(58) 내의 일반적인 비율로 본 공정의 이러한 비율을 고정시키지 않는다.The recycle stream 73 gives fluidity to the process by varying the solvent ratio to the slurry to be recycled, and therefore does not fix this ratio of the process to the general proportion within line 58.

이것은 또한 슬러리의 압송을 개선시킬 수 있다.This can also improve the feeding of the slurry.

진공탑 저물질은 모든 보통 고체성의 용해된 석탄, 용해되지 않은 유기물질 및 광물질을 함유하며, 증류액체 또는 탄화수소기체 없이 선(74)를 통하여 부분적 산화 기화장치대(76)으로 간다. 기화장치(76)은 탄화수소질 슬러리 공급기류를 받고 진행시키기에 적합하기 때문에, 진공탑(68)과 기화장치(76) 사이에 코우크스 장치같은 탄화수소 전환 단계가 필요 없으며 이는 슬러리를 파괴하고 물에서 슬러리의 재순환을 필요로 할 것이다. 코우크스를 슬러리로 만드는테 필요한 물의 양은 일반적으로 기화장치에 의해 요구되는 물의 양보다 많으며 따라서 기화장치의 효율은 과잉의 물을 증발시키기에 소비되는 열의 양으로 감소될 것이다. 기화장치(76)의 무질소 산소 산소장치(78)에서 만들어져서 선(80)을 통하여 기화장치로 간다.수증기는 선(82)를 통하여 기화장치에 공급된다. 선(10)을 통하여 공급되는 급탄의 광물 총 함량은 불활성 슬랙으로써 선(84)를 통하여 본 공정에서부터 제거되며, 이는 기화장치(76)의 하부에서부터 방출된다.The vacuum column bottoms contain all normally solid dissolved coal, undissolved organics and minerals, and go through the line 74 to the partial oxidizing vapor stage 76 without distillate or hydrocarbon gas. Since the vaporizer 76 is suitable for receiving and running a hydrocarbonaceous slurry feed stream, there is no need for a hydrocarbon conversion step, such as a coke unit, between the vacuum tower 68 and the vaporizer 76, which destroys the slurry and removes it from the water. Recirculation of the slurry will be required. The amount of water needed to slurry the coke is generally greater than the amount of water required by the vaporizer, so the efficiency of the vaporizer will be reduced to the amount of heat consumed to evaporate excess water. It is made in the nitrogen-free oxygen oxygen device 78 of the vaporization device 76 and goes to the vaporization device through the line 80. Water vapor is supplied to the vaporization device via the line 82. The total mineral content of the coal supplied through line 10 is removed from this process via line 84 as inert slag, which is discharged from the bottom of vaporizer 76.

합성가스는 기화장치(76)에서 생성되며 이의 일부는, 수증기와 CO가 H₂와 CO₂로 전환되는 쉬프트 반응에 의해 전환시키기 위해 선(86)을 통하여 쉬프트 반응기대(88)로 가며, H₂S와 CO₂제거를 위해 산기체 제거대(89)로 이어진다. 얻어진 정제된 수소(90-100퍼센트 순도)는 압축기(90)으로 압력을 처리하기 위해 압축되며, 예열기대(22)와 용해기(26)에 이미 만들어진 수소를 제공하기 위해 선(92)를 통하여 공급된다.Syngas is produced in the vaporizer 76, a portion of which goes to the shift reactor stage 88 via line 86 to be converted by a shift reaction in which water vapor and CO are converted to H ₂ and CO ₂ . _It is followed by an acid gas removal zone 89 for ₂ S and CO ₂ removal. The resulting purified hydrogen (90-100 percent purity) is compressed to treat pressure with a compressor 90 and through line 92 to provide hydrogen already produced in preheater 22 and in dissolver 26. Supplied.

상기 설명된 바와 같이, 기화장치대(76) 내에서 생성된 열은 본 공정내 에너지 소비로 생각되지 않고 단지 합성가스 반응 생성물을 생성하기 위해 요구되는 반응열로 생각된다.As explained above, the heat generated in the vaporizer stage 76 is not considered an energy consumption in the present process, but only the heat of reaction required to produce the syngas reaction product.

기화장치(76)에서 생성된 합성가스양은 본 공정에 의해 요구되는 모든 수소 분자를 공급하기에 충분할 뿐만 아니라, 메탄첨가 단계없이 5-100퍼센트 사이의 본 공정의 열과 에너지 총 요구량을 공급하기에 충분한 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 이것 때문에, 이등 반응기로 흐르지 않는 합성가스부분은, 선(94)를 통하여 CO₂+H₂S가 제거되는 산기체 제거장치로 통과한다. H₂S의 제거로 합성가스가 연료로 요구되는 외부 표준량을 충족시킬 수 있으며, CO₂제거로는 합성가스 열용량을 증가시켜 이를 연료로 사용할 때에 더욱 미세한 열 조절을 성취할 수 있다.The amount of syngas produced in the vaporizer 76 is not only sufficient to supply all the hydrogen molecules required by the process, but also sufficient to supply the total heat and energy requirements of the process between 5-100 percent without a methane addition step. It is an important feature of the present invention. For this reason, the part of the synthesis gas which does not flow to the secondary reactor passes through the line 94 to the acid gas removal device from which CO ₂ + H ₂ S is removed. The removal of H ₂ S allows the syngas to meet the external standard required for fuel, and the CO ₂ removal increases syngas heat capacity and achieves finer thermal control when used as fuel.

정지된 합성가스 기류는 선(98)을 통하여 보일러(100)으로 간다. 보일러(100)은 합성가스를 연료로써 연소시키는 장치가 제공된다. 물은 선(102)를 통하여 보일러(100)으로 가며 여기서 물은 수증기로 전환되며 수증기는 선(104)를 통해 흘러 공정에너지를 공급하며 이는 왕복 펌프(18)을 통과하는 것과 같다. 산기체 제거장치(96)으로부터 합성가스의 분리된 기류는 선(106)을 통과하여 예열기(22)로 가며 여기에서 연료로 사용된다. 본 합성가스는 연료를 요구하는 본 공정의 기타의 모든 시점에서 위와 유사하계 사용될수 있다. 합성가스가 본 공정에 요구되는 모든 연료를 제공하지 않는다면, 본 공정에서 요구되는 연료와 에너지 나머지 부분은 본 액화대에서 직접적으로 생성된 비-프레미엄 연료기구로부터 공급될 수 있다.The stopped syngas stream is directed to boiler 100 via line 98. The boiler 100 is provided with an apparatus for burning syngas as fuel. Water goes to the boiler 100 via line 102 where water is converted to water vapor and water vapor flows through line 104 to supply process energy, which is like passing through a reciprocating pump 18. The separated stream of syngas from the acid gas removal device 96 passes through the line 106 to the preheater 22 where it is used as fuel. The syngas can be used similarly to the above at all other points in the process requiring fuel. If the syngas does not provide all the fuel required for the process, the fuel and the rest of the energy required in the process can be supplied from a non-premium fuel apparatus produced directly in the liquefaction zone.

이것이 더욱 경제적이라면, 합성가스에서 유래되지 않는 일부 또는 모든 공정에너지는 아직 예시되지 않은 전력과 같은 공정의 외부원으로부터 유래할 수 있다.If this is more economic, some or all of the process energy not derived from the syngas may come from an external source of the process, such as power not yet illustrated.

첨가되는 합성가스는 선(112)를 통하여 쉬프트 반응기(114)로 가며 일산화탄소에 대한 수소비율은 0.6에서 3으로 증가시킨다. 이같이 풍부하게 된 수소 혼합물은 선(116)을 통하여 피펠린 기체로 전환시키기위해 메탄 첨가장치(l18)로 가며, 선(120)을 통과하여 선(46) 내의 피펠린 기체와 혼합된다. 선(120)을 통과하는 발열량에 기본한 피펠린 기체의 양은 선(98)과 (106)을 통과하며 공정연료로 사용되는 합성가스의 양보다 적을 것이며, 따라서 본 발명의 열효율 이점을 보층해 준다.The syngas added is directed to the shift reactor 114 via line 112 and the hydrogen to carbon monoxide ratio is increased from 0.6 to 3. This enriched hydrogen mixture passes through line 116 to a methane adder 1 1 18 to convert to pipelin gas and passes through line 120 and mixes with pipelin gas in line 46. The amount of pipelin gas based on the calorific value passing through line 120 will be less than the amount of syngas passing through lines 98 and 106 and used as process fuel, thus adding to the thermal efficiency benefits of the present invention. .

일부의 정제된 합성가스 기류는 선(122)를 통하여 냉각분리 장치(124)로 가며 여기에서 수소와 일산화탄소가 각각 분리된다.Some purified syngas streams go through line 122 to a cooling separator 124 where hydrogen and carbon monoxide are separated respectively.

냉각장치 대신에 흡착장치가 사용될 수 있다. 수소-풍부한 기류는 선(126)을 통하여 회수되며 선(92)내에서 이미 만들어진 수소기류와 혼합되며, 각각 액화대로 통과하거나 본 공정의 생성물로 판매된다. 일산화탄소-풍부한 기류는 선(128)을 통하여 회수되며 선(98) 또는 선(106)에서 공정연료로 적용되는 합성가스와 혼합될 수 있으며, 또는 각각 공정연료거나 화학적 공급원료로 판매되거나 사용될 수 있다.An adsorption device may be used instead of the cooling device. The hydrogen-rich air stream is recovered through line 126 and mixed with the hydrogen stream already produced in line 92, each passing through a liquefied bed or sold as a product of the process. The carbon monoxide-rich air stream is recovered through line 128 and may be mixed with syngas applied as process fuel in line 98 or line 106, or may be sold or used as process fuel or chemical feedstock, respectively. .

제2도가 나타내는 바 본 공정의 기화장치 부분은 액화장치 부분으로 매우 통합된다. 기화장치 부분으로의 총 공급물(VTB)은 액화부분에서 유리하며 기화장치 부분의 거의 또는 모든 기체 생성물은 본공정 내에서 반응물 또는 연료로써 소비된다.As shown in FIG. 2, the vaporizer portion of the process is very integrated into the liquefaction portion. The total feed to the vaporizer section (VTB) is advantageous in the liquefaction section and almost or all of the gaseous products of the vaporizer section are consumed as reactants or fuel in the process.

[실시예 1]Example 1

불순한 켄터키 역청탄을 분쇄하고 건조시켜 본 공정에서부터 재순환되는 뜨거운 용매-함유한 슬러리와 혼합한다. 석탄-재순환 슬러리의 혼합물(석탄 1부에 대해 슬러리 중량당 1.5-2.5부의 범위로)이 수소와 함께 압송되며 화염의 예열기대를 통하여 용해기대로 간다. 석탄 대 수소비율은 약 40.000SCF/ton(1.24M³/kg)이다.Impure Kentucky bituminous coal is ground and mixed with hot solvent-containing slurries that are recycled from this process. A mixture of coal-recycle slurry (in the range of 1.5-2.5 parts per slurry weight for 1 part of coal) is condensed with hydrogen and passed to the melting stage through the flame preheating zone. The coal-to-hydrogen ratio is about 40.000 SCF / ton (1.24 M ³ / kg).

예열기 출구에서 반응물은 온도는 약 371-399℃이다. 이점에서 석탄은 재순환 슬러리에서 부분적으로 용해되며 발열성 수소첨가 반응과 수소첨가 분해반응이 곧 시작된다. 용해기 내에서 이들 반응에 의해 생성되는 열로 반응물의 온도는 820-870℉ 범위로 더욱 증가된다. 급냉수소는 용해기내의 여러점에서 사출되며 본 발열반응의 충격을 감소시킨다. 용해기대에서부터의 용출물은 생성물 분리장치를 통과하며, 이는 대기탑과 진공탑을 함유한다. 진공탑으로부터의 454℃+의 잔류물은 모든 용해되지 않은 광물잔류물 및 석탄액체와 탄화수소 기체가 없는 모든 보통 고체성의 용해된 석탄을 함유하며 산소-송풍의 기화장치로 간다. 기화장치에서 생성된 합성가스는 CH 대 H₂의 비율 약 0.6을 갖으며 쉬프트 반응기로 통과하고 여기서 수증기와 일산화탄소는 수소와 이산화탄소로 전환되며 그리고 이산화탄소와 황화수소를 제거하기위해 산기체 제거단계로 간다. 그리그 수소(94퍼센트 순도)는 압축되며 이미 만들어진 수소로써 예열기-용해기대로 공급된다.At the outlet of the preheater the temperature of the reactants is about 371-399 ° C. At this point, the coal is partially dissolved in the recycle slurry and the pyrogenic and hydrocracking reactions begin soon. The heat generated by these reactions in the dissolver further increases the temperature of the reactants in the range of 820-870 ° F. The quench hydrogen is injected at several points in the melter and reduces the impact of this exothermic reaction. Eluate from the melt zone passes through the product separator, which contains an atmospheric tower and a vacuum tower. The residue at 454 ° C. from the vacuum tower contains all undissolved mineral residues and all normally solid dissolved coal without coal liquid and hydrocarbon gas and goes to an oxygen-blowing vaporizer. The syngas produced in the vaporizer has a ratio of CH to H ₂ of about 0.6 and is passed through a shift reactor where steam and carbon monoxide are converted to hydrogen and carbon dioxide, followed by an acid gas removal step to remove carbon dioxide and hydrogen sulfide. Grieg's hydrogen (94 percent purity) is compressed and is produced hydrogen that is supplied to the preheater-melt stage.

이 실시예에서, 기화대로 공급되는 탄화수소질 물질모양은 충분하여서 생성된 합성가스는 공정수소 필요량을 총즉시킬 수 있으며, 이는 공정 손실량을 포함하며, 그리고 본 공정에서 직접적으로 연소시킬 때에는 본 공정의 총 에너지 요구량의 5퍼센트를 함유한다. 액화대에서 생성되는 가벼운 탄화수소 기체 또는 나프타를 연소시킴으로써 그리고 구입되는 전력에 의해 본 공정의 잔여 에너지 필요량을 충족시킬 수 있다.In this embodiment, the hydrocarbonaceous material supplied to the vaporization stage is sufficient so that the syngas produced can total process hydrogen demand, which includes process losses, and when burned directly in the process, Contains 5 percent of energy requirements. The remaining energy requirements of the process can be met by burning light hydrocarbon gas or naphtha produced in the liquefaction zone and by the power purchased.

하기는 급탄의 분석이다.The following is an analysis of the coal supply.

하기는 액화대의 생성물의 목록이다. 여기에서 보면 액화대는 액체 또는 기체 생성물을 생성하고 게다가 454℃+의 재-함유한 잔류물을 생성한다. 본 공정의 주요 생성물은, 발전소와 산업장치에 유용한 0.3중량 퍼센트의 황을 참유하는 무재의 연료 기름이다.The following is a list of products of the liquefaction zone. Viewed here, the liquefaction zone produces a liquid or gaseous product and further a re-containing residue of 454 ° C. +. The main product of this process is 0.3 percent by weight sulfur-free fuel oil useful for power plants and industrial equipment.

하기의 수율은, 상기한 바와 같이 장치의 연료 요구랑을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.The yield below shows the residual product for sale after obtaining the fuel requirements of the device as described above.

장치의 생성물 수율Product yield of the device

석탄공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D) 30,000(27.2×18)Coal Supply Rate (Based on Dried): T / D (kg / D) 30,000 (27.2 × 18)

생성물product

피펠린기체 : MMSCF/ D (MMM³/ D ) 23.2(0.66)Pipeline gas: MMSCF / D (MMM ³ / D) 23.2 (0.66)

LPG : B/D(M³/D) 21,362(2,563)LPG: B / D (M ³ / D) 21,362 (2,563)

나프타 : B/D(M³/D) 23,949(2,874)Naphtha: B / D (M ³ / D) 23,949 (2,874)

증류물연료기름 : B/D(M³/D) 54,140(6,497)Distillate fuel oil: B / D (M ³ / D) 54,140 (6,497)

하기의 데이타는 본 병합공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열효율을 나타낸다.The following data shows the input energy, output energy and thermal efficiency of this merge process.

(1) 1,317 BTU/SCF(11,590cal. kg/M³)(1) 1,317 BTU / SCF (11,590 cal.kg/M ³ )

이 실시예가 나타내는 바 병합된 액화-기화공정이 작동되어서 액화대에서 기화장치대로 통과하는 탄화수소질 물질양이 기화장치로 하여금 충분한 합성가스를 공급하기에 적절하여 처리수소 필요량과 단지 약5퍼센트의 총공정 에너지 필요량을 충족시킬 때에, 본 병합공정의 열효율은 71.9퍼센트이다.This embodiment shows that the combined liquefaction-gasification process is operated so that the amount of hydrocarbonaceous material passing from the liquefaction zone to the vaporizer is adequate to supply the vaporizer with sufficient syngas, thus requiring only about 5 percent of the total amount of treated hydrogen required. When meeting the process energy requirements, the thermal efficiency of the combined process is 71.9 percent.

[실시예 2]Example 2

병합된 액화-기화공정은 실시예 1과 유사한 공정으로 수행되며 동일한 켄터키 역청급탄을 사용하지만 하기의 것은 제외한다.The merged liquefaction-vaporization process is carried out in a similar process as in Example 1, using the same Kentucky bituminous coal, except as follows.

즉, 액화대에서 기화대로 통과하는 탄화수소 물질양이 적절하여 기화대는 공정손실량을 함유하는 총 공정 수소 요구량과 본 공정에서 직접적으로 연소될 때에 공정의 총 에너지 요구량의 약 70퍼센트를 공급하기에 적합한 합성가스의 양을 생성할 수 있다.That is, the amount of hydrocarbon material passing from the liquefaction zone to the vaporization zone is adequate so that the vaporization zone is suitable for supplying about 70 percent of the total process hydrogen demand, including process losses, and about 70 percent of the total energy requirements of the process when burned directly in the process. It can produce an amount of gas.

하기는 액화대 생성물의 목록이다.The following is a list of liquefaction zone products.

수율 : 건조석탄의 중량퍼센트Yield: weight percent of dry coal

하기의 수율은, 산기한 바와 같이 장치의 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.The yield below shows the residual product for sale after obtaining the fuel demand of the device as calculated.

장치의 생성물 수율Product yield of the device

석탄공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D) 30,000(27.2×10⁶)Coal supply rate (based on dry): T / D (kg / D) 30,000 (27.2 × 10 ⁶ )

생성물product

피펠린기체 : MMSCF/ D(MMM³/ D ) 77.(2.16)Pipeline gas: MMSCF / D (MMM ³ / D) 77. (2.16)

LPG; B/D(M³/D) 16,883(2,026)LPG; B / D (M ³ / D) 16,883 (2,026)

나프타 : B/D(M³/D) 20,440(2,453)Naphtha: B / D (M ³ / D) 20,440 (2,453)

증류물연료기름 : B/D(M³/D) 49,343(5,921)Distillate fuel oil: B / D (M ³ / D) 49,343 (5,921)

하기의 데이타는 본 공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열효율을 나타낸다.The following data shows the input energy, output energy and thermal efficiency of this process.

이 실시예의 72.4퍼센트의 열효율은 실시예 1의 71.9퍼센트의 열효율보다 많으며 이 양 실시예는 동일한 켄터키 역청급탄을 사용하며, 이들의 차이는 0.5퍼센트이다. 이것이 나타내는 바, 기화장치가 총 공정수소 요구량과, 5퍼센트보다는 70퍼센트의 본 공정의 에너지 필요량을 공급할 때에 보다 높은 열효율을 성취할 수 있다. 이들 실시예의 급탄공급을 갖는 상업적 장치에서 열효율의 0.5퍼센트 차이로 매년 약 5백만 달라를 절약할 수 있음은 주지할만 하다.The thermal efficiency of 72.4 percent of this example is greater than the 71.9 percent thermal efficiency of Example 1 and both examples use the same Kentucky bituminous coal, with a difference of 0.5 percent. This indicates that higher vapor efficiency can be achieved when the vaporizer supplies the total process hydrogen demand and the energy requirements of the process 70 percent rather than 5 percent. It is noteworthy that in a commercial unit with the feed supply of these examples, a savings of about $ 5 million annually can be achieved with a 0.5 percent difference in thermal efficiency.

[실시예 3]Example 3

병합된 액화-기화공정은 실시예 2와 유사한 공정으로 수행되며 동일한 켄터키 역청급탄을 사용하며 하기의 것은 제외한다. 극, 처리수소 필요량을 충족시키기에 요구되는 과잉의 양으로 생성되는 모든 합성가스는 판매를 위해 메탄 첨가된다. 액화단계에서 생성된 C₁∼C₄기체로 모든 공정연료를 충족시킨다.The merged liquefaction-vaporization process is carried out in a similar process to Example 2, using the same Kentucky bituminous coal, except as follows. In the extreme, all syngas produced in the excess amount required to meet the treated hydrogen requirements is methane added for sale. All process fuels are satisfied with the C ₁ -C ₄ gas produced in the liquefaction step.

하기의 것은 액화대의 생성물의 목록이다 :The following is a list of products of the liquefaction zone:

하기의 수율은 상기한 바와 같이 장치의 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.The yield below shows the residual product for sale after obtaining the fuel requirement of the device as described above.

장치의 생성물 수율Product yield of the device

생성물product

피펠린기체 : MMSCF/D(MMM³/D) 78(2.21)Pipeline gas: MMSCF / D (MMM ³ / D) 78 (2.21)

LPG : B/D(M³/D) 16,883(2,026)LPG: B / D (M ³ / D) 16,883 (2,026)

나프타 : B/D(M³/D) 20,440(2,453)Naphtha: B / D (M ³ / D) 20,440 (2,453)

실시예 1과 2는, 과잉의 합성가스가 장치연료로써 직접적으로 사용될 때, 공정수소 요구량을 충족시키기 위해 요구되는 양 이상으로 과잉의 합성가스가 생성될 때에 71.9와 72.4퍼센트의 열효율을 나타내는 반면에, 본 실시예의 70퍼센트의 열효율은 과잉의 합성가스가 생성될 때에 열효율 단점을 나타내며, 여기서 과잉의 합성가스는 본 장치에서 직접적으로 연소되는 대신에 수소첨가를 거쳐 상업연료로 개선된다.Examples 1 and 2 show 71.9 and 72.4 percent thermal efficiency when excess syngas is produced in excess of the amount required to meet the process hydrogen demand when the excess syngas is used directly as equipment fuel. The thermal efficiency of 70 percent of this embodiment represents a thermal efficiency drawback when excess syngas is produced, where the excess syngas is improved to commercial fuel via hydrogenation instead of being burned directly in the apparatus.

[실시예 4]Example 4

병합된 액화-기화공정은 급탄이 웨스트버지니아피츠버그 시일 역청탄인 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 공정으로 수행된다. 액화대에서 기화대로 통과하는 탄화수소질 물질의 양이 적절하여서 기화대는 공정손실량을 함유한 총 공정 수소 요구량과, 본 공정에서 직접적으로 연소될 때에 공정의 총 에너지 요구량의 약 5퍼센트를 공급하기에 적합한 합성가스의 양을 생성할 수 있다.The merged liquefaction-vaporization process is carried out in a process similar to Example 1 except that the coal is coal in West Virginia Pittsburgh Seal Bituminous. The adequate amount of hydrocarbonaceous material from the liquefaction zone to the vaporization zone ensures that the vaporization zone is adequate to supply the total process hydrogen demand, including process losses, and about 5 percent of the total energy demand of the process when burned directly in the process. The amount of syngas can be produced.

하기는 액화대 생성물의 목록이다 :The following is a list of liquefaction zone products:

수율 : 건조석탄의 중량퍼센트Yield: weight percent of dry coal

하기의 수율은 상기한 바와 같이 연료필요량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.The yield below shows the residual product for sale after obtaining the fuel requirement as described above.

장치의 생성물 수율Product yield of the device

생성물product

피펠린기체 : MMSCF/ D(MMM³/ D ) 26.2(0.74)Pipeline gas: MMSCF / D (MMM ³ / D) 26.2 (0.74)

LPG; B/D(M³/D) 23,078(2,769)LPG; B / D (M ³ / D) 23,078 (2,769)

나프타 : B/D(M³/D) 21,885(2,626)Naphtha: B / D (M ³ / D) 21,885 (2,626)

증류물 연료기름 : B/D(M³/D) 45,060(5,407)Distillate Fuel Oil: B / D (M ³ / D) 45,060 (5,407)

[실시예 5]Example 5

또 하나의 병합된 액화-기화공정은 실시예 4와 유사한 공정으로 수행되며 동일한 웨스트버지니아 피츠버그 시일석탄을 사용하지만 하기의 것은 제외한다. 즉, 액화대에서 기화대로 통과하는 반화수소질 물질양이 적절하여서 기화대는 총 처리수소 필요량과, 본 공정에서 연소될 때 본 공정의 에너지 필요량의 약37퍼센트를 제공하기에 적절한 합성가스양을 생성할 수 있다.Another merged liquefaction-vaporization process is carried out in a similar process to Example 4, using the same West Virginia Pittsburgh Seal Coal, except as follows. That is, the amount of semi-hydrogen material passing from the liquefaction zone to the vaporization zone is adequate so that the vaporization zone will produce an adequate amount of syngas to provide about 37 percent of the total hydrogen demand and about 37 percent of the energy requirements of the process when burned in the process. Can be.

수율:전조석탄의 중량퍼센트Yield: weight percent of rolled coal

생성물product

피펠린기체 : MMSCF/MMM³/D) 64.8(1.83)Pipeline gas: MMSCF / MMM ³ / D) 64.8 (1.83)

LPG : B/D(M³/D) 18,338(2,200)LPG: B / D (M ³ / D) 18,338 (2,200)

나프타 : B/D(M³/D) 20,233(2,428)Naphtha: B / D (M ³ / D) 20,233 (2,428)

증류물연료기름 : B/D(M³/D) 43,004(5,160)Distillate fuel oil: B / D (M ³ / D) 43,004 (5,160)

본 실시예의 열효율은 실시예 4의 열효율보다 높으며 이들 두가지 실시예는 동일한 피츠버그 시임석탄을 사용하며, 열효율 차이는 1.3퍼센트이다. 본 실시예의 보다 높은 열효율로 기화장치에 충분한 454℃+의 용해된 석탄을 공급하는 이점을 나타내며, 따라서 기화장치는 총 공정수소 요구량과, 합성가스를 직접적으로 연소시켜 5퍼센트보다는 37퍼센트의 본 공정의 에너지 필요량을 공급할 수 있다.The thermal efficiency of this example is higher than that of Example 4, and these two examples use the same Pittsburgh Sea Coal, with a thermal efficiency difference of 1.3 percent. The higher thermal efficiency of this example provides the advantage of supplying enough 454 ° C. + of dissolved coal to the vaporizer, so that the vaporizer can burn 37 percent of the process rather than 5 percent by directly burning the total process hydrogen demand and syngas. Can supply the required energy.

Claims

탄화수소가스, 용해된 액체, 액체석탄과 현탁된 잔류광물로 구성된 혼합물을 형성할 수 있도록 잔류광물로부터 탄화수소물질을 용해하고 상기 탄화수소 물질을 수첨분해하기 위해서 광물이 함유된 공급탄, 수소, 재순환액체용매, 재순환액체석탄과, 재순환 잔류광물을 석탄액화 영역으로 도입시켜,Feed coal, hydrogen, and recirculating liquid solvent containing minerals to dissolve hydrocarbons from the remaining minerals and to hydrolyze the hydrocarbons to form a mixture consisting of hydrocarbon gas, dissolved liquid, liquid coal and suspended residues. The recycled liquid coal and recycled residual minerals into the coal liquefaction zone,

액체석탄, 용매와 잔류광물로 구성된 슬러리로부터 증류액과 슬러리를 분리한 다음;Separating the distillate and the slurry from the slurry consisting of liquid coal, a solvent and residual minerals;

상기 슬러리중 일부를 상기 액화영역으로 순환시키고Circulating some of the slurry into the liquefaction zone

잔여분은 진공증류탑을 갖는 증류장치로 도입하여The remainder is introduced into a distillation unit with a vacuum distillation column

그 결과 상기 진공증류탑저에서 형성된 것으로서, 거의 모든 탄화수소 공급물이 되는 액체석탄과, 액체석탄 및 탄화수소를 거의 갖지 않는 상기 액화영역의 잔류광물을 함유하는 기화기 공급슬러리를, 탄화수소물질을 합성가스로 전환하기 위해 산화영역을 포함하는 기화영역으로 도입하고,As a result, the vaporizer feed slurry formed in the vacuum distillation column and containing the liquid coal which becomes almost all hydrocarbon feeds and the remaining minerals in the liquefaction zone which has almost no liquid coal and hydrocarbons is converted into hydrocarbon gas. To the vaporization zone including the oxidation zone,

상기 합성가스중 일부를 수소함랑이 많은 가스유체로 전환시켜 처리수소로 사용하기 위해 상기 액화영역으로 도입한 후,After converting a part of the synthesis gas into a gas fluid containing a lot of hydrogen and introduced into the liquefaction zone for use as treated hydrogen,

상기 기화영역으로 도입되는 탄화수소 물질의 양을 충분하게 하여 처리수소가 연소될 때 열효율을 증진시키는 처리수소를 생성하는데 필요한 양 이상으로 합성가스의 추가량을 상기 기화영역에서 생성시킴으로서,By generating an additional amount of syngas in the vaporization zone in an amount sufficient to generate an amount of hydrocarbon material introduced into the vaporization zone so as to generate treated hydrogen that enhances thermal efficiency when the treated hydrogen is combusted.

본 공정에서 필요한 총 열에너지중 5-100%를 공급할 수 있도록 상기 합성가스의 추가량을 연소하는 것을 특징으로 하는 통합된 석탄액화 및 기화방법.Integrated coal liquefaction and vaporization method characterized in that the combustion of the additional amount of the synthesis gas to supply 5-100% of the total thermal energy required in the process.