Способ получения жидкого синтетического топлива

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЮН1У

Союз Соввтсиих

Социалистических

Республик

< 92?125 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2р1078 (21) 2678808/23-04 (23) Приоритет - (32) 21. 10. 77 (51) М. Кл.

С 10 G 1/04

1Ьеуаарстиеиый комитет

СССР (31) 844456 (331 США (53) УДК 665.75 (088.8) ао делам изе4ретеиий я еткрытяя

Опубликовано p?p5 82 Бюллетень у. 17

Дата опубликования описания 09.05.82

Иностранец

Джон Анджело Параскос (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Галф Рисерч энд Дивелопмент Компани" (СНА) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО

ТОПЛИВА

Изобретение относится к способам получения жидкого синтетического топяива иэ продуктов разжижений угля.

Известен способ получения жидкого синтетического топлива из суспендированных в растворителе продуктов разжижения угля, которые подвергают сепарации, с выделением топливных фракций и остатка, который не использовался (1j. !

О

Недостатком известного способа является то, что при производстве синтетических топлив значительная часть топлива теряется на стадии сепарации, в особенности, когда выполняется вы- 15 деление дегтя и твердых частиц. Обычно на этапе сепарации в процессе разжижения угля вместе с дегтем из син- тетических топлив выделяются асфальтены, смолы и ароматические соедине- 20 ния. Обогащение дегтесодержащего продукта для получения дополнительного синтетического топлива оказывается затруднительным из-за того, что асфальтены препятствуют доступу про- 25 дукта к поверхности катализаторов, обычно используемых в процессе обогащения.

Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения жидкого синтетического топлива из суспендированных в растворителе продуктов разжижения угля суспендированных продуктов разжижения угля смешивают с трихлорфторэтаном с образованием верхней фазы, содержащей деготь, и нижней фазы, содержащей трихлорфторэтан и остальные продукты разжижения угля, с последую= щим разделением образованных фаз друг от друга и обработкой дегтесодержащей фазы углеводородным растворителем с выделением целевого продукта.

Способ осуществляют следующим образом.

Измельченный уголь и масло подают в суспензионную зону. где они смешиваются с растворителем и.совместно с водородом подаются в зону разжижения, содержащую катализатор гидрированйя. Водород поступает из системы рециркуляции и если необходимо, из дополнительного источника. Продукт разжижения угля, полученный в зоне . разжижения в результате обычного процесса гидрирования, передается в смесительную зону вместе с трихлорфторэтаном. Трихлорфторэтан и продукт разжижения угля, содержащий деготь и/или твердые частицы, тщательно перемешивают и после. этого передают в сепарационную зону или гидроциклон, где продукт разжижения, деготь и твердые частицы .разделяют,o6разуя нижнюю фазу, содержащую продукт разжижения угля без дегтя и/или твердых частиц и трихлорфторэтан, и верхнюю фазу, содержащую деготь и/или твердые частицы, а также некоторые количества захваченного трихлорфторэтана ° Нижнюю фазу удаляют из зоны сепарации и передают в зону очистки растворителя, где с помощью теплообменника растворитель очищают от масла и удаляют. Маслопродукт поступает в собирающее устройство, а часть масла возвращают в суспензионную зону по каналу рециркуляции масла. Верхнюю зону, соДержащую деготь и/или твердые частицы и растворитель, подают в зону очистки растворителя, в которой растворитель очищают от дегтя и/или твердых продуктов с помощью теплообменника возвращают на смешение с продуктами разжижения угля в смесительной зоне.

Деготь и твердые частицы передают в зону промывки и извлечения, куда поступает также второй углеводородный растворитель, например бензол, гексан или циклогексан. Здесь из дегтя извлекают асфальтены, смолы и ароматические соединения, подаваемые в зону очистки второго растворителя, где с помощью теплообменника второй растворитель освобождают от асфальтенов, смол и ароматических соединений и подают в собирающее устройство. АсСостав

Содержание, вес.3 обычный диапазон широкий диапазон

Углерод 45-95

Водород 2,5-7,0

Кислород 2,0-45

60-92

4,0-6,0

3,0-25

50 фальтены, смолы и ароматические соединения подают в обогатительное устройство. Оставшийся деготь и твердые

3 927125

4 торой выделяют углекислыи газ, угарный газ, газообразные азот и метан, пары воды и тепло. Пар сдвигает вто- . ричные реакции между газами в сторону выделения водорода. Остающийся

5 деготь и МН поступают в собирающее устройство; водород и другие компоненты подают в зону обогащения водорода, откуда угарный газ, углекислый газ, азот и метан переходят в собирающее устройство. Водород в зону разжижения угля.

Выход топлив, получаемых в процессе разжижения угля, увеличивается путем извлечения асфальтенов, смол и ароматических соединений из дегтесодержащего побочного продукта, получаемого в процессе разжижения угля.

Синтетические жидкие топлива, получае20 мые из твердых углесодержащих продуктов, например каменного угля, относятся в основном к ароматическим веществам, кипят в диапазоне от 38,3 до 760 С, имеют плотность от 0,9 до 1,1, причем молекулярное соотношение углерода к водороду составляет от 1,3:1 до 0,66:1. Типичным примером может служить растворительное масло, получаемое из суббитуминозного угля, например войсминг-монтанско30 го угля, содержащее среднее масло с диапазоном кипения от 190,5 до 357 С.

В таблице приведены данные о составе и содержании углей и других твердых углесодержащих веществ, которые могут использоваться для получения жидкого продукта, извлекаемого ° с помощью трихлорфторэтана в соответствии с предлагаемым способом ри отсутствии влажности).

40 частицы могут поступать в зону получения газа, куда вводят также пар и свободный кислород. В зоне получения газа свободный кислород вступает в экзотермическую реакцию с дегтем и твердыми частицами, в результате ко0,75-2,5

0,5-0,6

Наличие углерода и водорода в углесодержащем материале связано главным

Азот

55 Сера

0,75

0,3-10

5 6 цепи. В структуре конденсационных полициклических ароматических колец обычно могут содержаться небольшие количества других элементов, например сера, азот и/или атомы кислорода и тяжелых металлов (ванадия, никеля и т.п.).

Антрацитные, битуминоэные и суббитуминозные угли, буроугольные материалы, а также другие типы угольных продуктов являются примерами твердых углесодержащих материалов, которые могут обрабатываться в соответствии с предлагаемым изобретением для получения из них обогащенных продуктов.

Вместо твердых углесодержащих материалов могут обрабатываться и другие угленосные сланцы и дегтесодержащие пески, из которых получаются сходные жидкие углеводороды.

Пример. Угольную суспензию, содержащую измельченный бигхлорнский уголь 14,8 кг; антраценовое масло

33,76 кг и измельченный катализатор гидрирования 1,44 кг, включающий Ni

3,8i Ti 5,4.": и Мо 10,4i нанесенные на основу из окиси алюминия, совместно с водородом подвергают гидроге изации при 398,88 С и давлении

274 кг/см - в течение 0,75 ч, в результате чего получают продукт разжижения угля, содержащий жидкий уголь

9,6 кг, деготь 116, 44 кг и 2,5 кг твердых частиц. В продукт разжижения ! угля добавляют трихлортрифторэтана

24 кг и получившуюся смесь размешивают 5 мин. Затем смеси дают разделиться на верхнюю фазу, содержащую деготь, твердые частицы и некоторое количество захваченного трихлортрифторэтана, и нижнюю фазу, содержащую жидкий уголь и трихлортрифторэтан.

После разделения двух фаз в нижней фазе по существу не содержится дегтя или твердых частиц.

Нерастворимые деготь и твердые частицы извлекают с помощью второго растворителя, например бензола,толуола, и -гексана или циклогексана и их смесей. Из дегтя и твердых частиц получают около 10,30 кг дополнительного синтетического топлива.

Из вышеизложенНого очевидно, что практически все твердые частицы в продукте разжижения угля отделяются от получаемого жидкого синтетического топлива, выход которого возрастает.

5 92712 образом с бензольными соединениями, многокольцевыми ароматическими соединениями, гетероциклическими соединениями и т,д, Азот присутствует в основном в хи- 5 мической связи с ароматическими соединениями. Некоторое количество серы и кислорода находится в химической связи с ароматическими соединениями, а часть - в химической связи с неорга10 ническими элементами, например железом и кальцием.

Примерами твердых углесодержащих материалов, котсрые можно обрабатывать в соответствии с предлагаемым изобретением, получая из них обогащенные продукты, являются антрацитные, битуминозные и суббитуминозные, бурые и другие типы углей.

Относительное количество растворителя и твердого углесодержащего вещества может изменяться, но требует" ся, чтобы растворителя было достаточно для обеспечения конверсии большей части твердого углесодержащего вещест- 5 ва в реакционном сосуде. Отношение веса растворителя к весу твердого углесодержащего материала может ле1жать в диапазоне от 0,6:1 до 9:1, но в предпочтительном варианте от 1:1 до 4:1. Наилучшие результаты достигаются, когда это соотношение составляет 2:1. Могут быть использованы отношения веса растворителя к весу твердого углесодержащего материала, превышающие 4:1, но дополнительных преимуществ при растворении или суспенэировании твердого вещества это не дает.

Излишнее количество растворителя вводить нецелесообразно, поскольку для последующего выделения растворителя потребуются дополнительные энергозатраты. Можно применять любой растворитель, способный извлечь асфаль" тены, смолы и ароматические соединения, например бензол, толуол, н-гексан или циклогексан и их смеси..Под асфальтенами имеются ввиду скопления конденсационных полиароматических соединений, содержащих гетероатомные соединения и образующих большие мицеллярные структуры, их молекулярный вес составляет от 200 до 25000, а в предпочтительном варианте от 500 до

5000. Более конкретно асфальтены мож55 но характеризовать высоким числом кон денсац ионных поли ци кли чес ки х ароматических колец, содержащих, кроме того, нафталиновые и парафиновые боковые

7 9271

Формула изобретения

Способ получения жидкого синтетического топлива из суспендированных в растворителе продуктов разжижения угля, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта, суспендированные продукты разжижения угля смешивают с трихлорфторэтаном с образованием верхней фазы, содержащей деготь, и

25 нижней фазы,. содержащий трихлорфторэтан и остальные продукты разжижения угля, с последующим разделением образовавшихся фаз и обработкой дегтесодержащей фазы углеводородным растворителем с выделением целевого продукта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент США H 4049537, кл. 20810, онублик. 20. 10.77 (прототип).

Составитель Н. Богданова ч - . - * ° С басам.

Заказ 3018/50 Тираж 524 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И)ОЯ Москва Ж Я Раушская наб. д. 4/$

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4