Способ переработки продуктов гидрогенизации угля

 

СПОСОБ ПЕРЕРА ТКИ ПРОДУКТОВ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ путем их разделения в парожйдкостном сепараторе на парогаэожидкостной поток и шлам включающий разделение шлама на два потока, подачу потока на вакуумную дистилляцию с выделением целевой фракции 300-450С и остатка , кипящего выше 450С, и последующую утилизацию остатка, отличающий с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса,перед разделением шлам центрифугируют с отделением фугата и получают шлам, содержащий 30-40 мас.% твердых веществ , отделяют I первый поток шлама . .-;..,.,,. illikJtlHO :-. в количестве 30-50 мас.% и второй поток шлама в количрстве 50-70 мас.% который направляют на экстракцию, осуществляемую при 50-10О С растворителем , кипящим при 75-230 С, при массовом соотношении шлам: растворитель 1:0,5-3, экстракт отделяют ({жльтрованием с получением фильтрата и остатка фильтрования, фильтрат объединяют с фугатом, ректифицируют с выделением целевой фракции 230-300 С, растворителя, возвращаемого на экстракцию, и кубового остатка, кипящего выше , который нагревают в печи до 500-550 с при 10-20 атм и подвергают вакуумной дистилляции при остаточном давле НИИ О г1-0,2 атм с выделением целеСП вой фракщ1и 300-450С и остатка, кипящего выше 450С, который направляют в печь в качестве топлива, остаток фильтрования дистиллируют при 300-350°С с водородсодержащим газом или азотом при ссэотнтаиении газ:остаток l,2j-2:l нм/кг с выделением целевой фракции 300-400 С и. порошкообразного сыпучего остатка , который смешивают с остатком вакуумной дистилляции первого потока шлама и все целевые фракции объединяют и направляют на дальнейшую переработку.

ае ао

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 10 0 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3474092/23-04 (22) 19.07.82 (46) 07.02.84. Бюл. 9 5 (72) А.A. Кричко, Н.И. Гельперин

Е.Г. Горлов, В.Л. Пебалк,Г.С.Головин и М.Н. Шашкова (71) Институт горючих ископаемых (53) 662.74:662.75(088.8) (56) 1; Патент СССР Р 694081, кл. С 10 г* 1/04, опублик. 1979.

2. Патент США Р 4081359, кл. 208-8, опублик. 1978.

3. Патент GOA 9 4203823, кл. 208-10, опублик. 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ путем их разделения в парожидкостном сепараторе на парогазожидкостной поток и шлам, включающий разделение шлама на два потока, подачу потока на вакуумную дистилляцию с выделением целевой фракции 300-450 С и остатка, кипящего выше 450 С, и последующую утилизацию остатка, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, перед разделением шлам центрифугируют с отделением фугата и получают шлам, содержащий 30-40 мас.Ф твердых веществ, отделяют первый поток шлама в количестве 30-50 мас.% и второй поток шлама в количестве 50-70 мас.Ъ который направляют на экстракцию, осуществляемую при 50-100 С растворителем, кипящим при 75-230 С, при массовом соотношении шлам растворитель 110,5-3, экстракт 6тделяют фильтрованием с получением фильтрата н остатка фильтрования, фильтрат объединяют с фугатом, ректифицируют с выделением целевой фракции

230-300 С растворителя, возвращаемого на экстракцию, и кубового остатка, кипящего выше 300 С, который нагревают в печи до 500-550 С при 10-20 атм и подвергают вакуумС2 ной дистилляции при остаточном давле Е нии 0,1-0,2 атм с выделением целевой фракции 300-450 С и остатка, кипящего выше 450 C, который направляют в печь в качестве топлива, ос» таток фильтрования дистиллируют при 300-350 С с водородсодержащим газом или азотом при соотношении газ:остаток 1,2-2:1 нм /кг с вы- делением целевой фракции 300-400 С и.порошкообразного сыпучего остатка, который смешивают с остатком вакуумной дистилляции первого потока шлама и все целевые фракции объединяют и направляют на дальнейшую переработку.

1071629

Изобретение относится к способу переработки продуктов гидрогенизации угля и может быть применено в нефтеперерабатывающей,и коксохимической промышленности.

Известен способ переработки продуктов гидрогениэации угля путем экстракцйи продуктов ожижения раст.ворителем, выбранным из группы моноциклических ароматических углеводородов при соотношении растворителыжидкие продукты 0,5-10:1 при

30-300 С и давлении водорода

6,8-б8 атм Г11.

Однако при применении водорода и моноциклических ароматических угле- 15 водородов извлекается большое количество асфальтенов, а использование водорода существенно осложняет технологию экстракции, так как требуется применение компрессорного хо- 29 зяйства.

Известен способ переработки продуктов гидрогенизации угля путем их разделения на парогаэожидкостной поток и шлам, экстракции шлама раст- 25 ворителем, содержащим бензол, толуол ксилолы, при 50-100 С и соотношении шлам:растворитель 1:0,5-3, отделения эольного остатка от растворимой части центрифугированием с последующим выделением целевых продуктов t;21.

ЗО

Однако при экстракции жидких продуктов гидрогенизации угля расходуются большие объемы экстрагента, которые являются балластом в процессе, так как экстрагент в дальнейшей переработке необходимо возврацать на стадию экстракции. Кроме того, при этом извлекается основное количество образовавшихся в процес- 4О се асфальтенов, осложняющих технологию процесса не только в дальнейшей переработке, но и на стадии гидрогенизации угля. Все эти стадии требуют также большого расхода энергии. 45

Известен также способ переработки продуктов гидрогениэации угля путем разделения в парожидкостном сепараторе с получением парогазово- 5О го потока и шлама, разделение шла-, ма на два потока, подачи первого потока шлама на рециркуляцию в смеситель для получения углемасляной части, подачи второй части шлама на.атмосферно-вакуумную дистилляцию с выделением фракции. 193-454 С и остатка, кипящего выше 454 С, разделения фракции 293-454 С на целевой . поток и поток, рециркулируемый на смешение с углем для получения уг- 60 ле-масляной суспензии, подачи остатка, кипящего выше 454 С, на газификацию для получения СО и Я С31.

Недостатком способа является наличие в рециркулирующем потоке шла- 65 ма, идущего на пастоприготовление, асфальтенов, которые усложняют технологию гидрогенизации угля.

Цель изобретения — упрощение технологии процесса.

Поставленная цель достигается способом переработки продуктов гидрогенизации угля путем их разделения в парожидкостном сепараторе на парогазожидкостной поток и шлам, предварительного центрифугнрования шлама с получением фугата и шлама, содержащего 30-40 мас.Ъ твердых веществ, разделения шлама на два потока, подачи первого потока в количест ве 30-50 мас.Ъ на вакуумную дистилляцию с выделением целевой Фракции

300-450 С и остатка, кипящего выше

450 Сjи последующей утилизации остатка, подачи второго потока в количестве 50-70 мас.% на экстракцию, осуществляемую при 50-100 C растворителем,кипящим при 75-230 С, при массовом соотношении шлам:растворитель 1:0,5-3, экстракт отделяют фильтрованием с получением Фильтрата и остатка фильтрования, фильтрат объединяют с фугатом, ректнфицируют с выделением целевой фракции 230300 С, растворителя, возвращаемого на экстракцию, и кубового остатка, кипящего выше ЗОО С, который далее нагревают в печи до 500-550 С при

10-20 атм и подвергают вакуумной дистилляции при остаточном давлении

0,1-0,2 атм с выделением целевой фракции 300-450 С и остатка, кипящего выше 450 С, который направляют в печь в качестве топлива, остаток фильтрования дистиллируют при

300-350 С с водородсодержащим газом или азотом при соотношении газ:оста. ток 1,2-2:1 нм /кг с выделением

Ь целевой фракции 300-400 С и порошкообраз ного сыпучего остатка, который смешивают с остатком вакуумной дистилляцин первого потока шлама, и все целевые фракции объединяют и направляют на дальнейшую переработку.

Применение только атмосферновакуумной днстилляции для извлечения жидких фракций, свободных от асфальтенов, не позволяет замкнуть процесс по компоненту растворителя-пастообразователя фракции выше

400 С, так как часть этой фракции остается в кубовом остатке колонны вместе с асфальтенами и утилизируется как топливо печи для нагрева потока шлама после центрифуги, идущего на вакуумную дистилляцию.

Вакуумная дистилляция жидких продуктов гидрогенизации без центрифугирования позволяет извлечь лишь

5ОЪ жидких фракций, содержащихся в них, и в кубовом остатке остается 50% жидких фракций с зольностью

1071629

30 мас.Ъ. Вакуумная дистилляция

30-50% шлама после центрифуги позволяет закрыть дефицит растворите ля по фракции выше 400 С, образовавшейся при дистилляции в ректификационной колонне. Кроме того, 5 переработка свыше 70 вес.Ъ шлама после центрифуги экстракцией требует больших энергетических затрат, так как в среднем на 1 объем шлама расходуется 1,5-2 объема растворителя, который необходимо возвращать в процесс экстракции.

На чертеже приведена принципиаль» иая схема осуществления способа.

Жидкие продукты гидрогенизации 15 угля с содержанием твердой фазы

13-15% после реактора по линии 1 подают в сепаратор 2, где происходит, разделение парогаэожидкостного потока, отводимого по линии 3 и содержащего газ и жидкие фракции, кипящие при 300 С. Шлам отводят по линии 4 и подают в теплообменник 5, где его охлаждают. После теплообменника 5 шлам дросселируют и дросселе 6 и подают по линии 7 в центрифугу 8. Фугат подают по линии

9 в двухсекционную колонну 10. Остаток после центрифуги, содержащий

30-40 вес.Ф твердой фазы, делят на два потока и 50-70% его направляют ио линии 11 в экстрактор 12. Оставшуюся часть шлама подают по линии

13 в насос 14, а насосом 14 по линии 15 - в печь 16. В экстракторе

12 шлам смешивают с растворителем поступающим по линии 17. Суспензия после экстрактора 12 поступает по линии 18 на фильтр 19, где отделяют

- фильтрат, отводимый по линии 20 в колонну 10, и зольный остаток, ко- 49 торый по линии 21 подают в аппарат

22 для доотгонки оставшихся жидких фракций. В этот аппарат из сепаратора 23 по линии 24 подают водород солержащий газ или азот с темпе- 45 ратурой 300-350 С. Отэгнанные це левые жидкие фракции, кипящие при

300-400 С, поступают по линии 25 в линию 26, а осушенный остаток .подают по линии 27 в смеситель 28. Фильтрат с фугатом нагреваЬт в двухсекционной колонне 10 кипятильником 29. Сконденсировавшиеся пары по линии 30 поступают на охлаждение верхней секции колонны 10. Фракцию, кипящую при 75-230 С, используют в качестве растворителя и по линии

17 направляют в экстрактор 12, а целевая фракция, кипящая при 230-.300 С по линии 31 поступает в линию 26 на дальнейшую переработку. Кубовый ос- 60 таток из нижней секции колонны 10, содержащий асфальтены и минеральную часть, попавшую с фугатом и фильтратом, подают по линии 32 в печь

16, где его нагревают до 500-550 С 65.и по линии 33 подают в вакуумную колонну 34. Ilo линии 35 отводят целевую фракцию 300-450 С, а по линии

36 — кубовый остаток, идущий как ком понент топлива печи 16 ° (1пам, поданный по линии. 15 в печь

16, нагревают до 500-550 С и далее дросселируют через дроссель 37 в вакуумную колонну 38 с остаточным давлением 0,1-0,2 атм. Отогнан-. ные пары целевой фракции 300-450 С не содержащие асфальтены, поступают по линии 39 в линию 26 для дальнейшей переработки, а остаток из вакуумной колонны о линии 40 подают в смеситель 28, где по линии 41 отводят сыпучий порошок на регенерацию катализатора или на газификацию.

Пример 1. Жидкие продукты гидрогенизации бурового угля Канско.Ачинского бассейна <характеристика жидких продуктов: содержание твердой фазы 15,00, фенолов 10%, рН 6,0, содержание асфальтенов 10,0Ъ) в количестве 14 кг направляют в сепаратор высокого давления, отделяют парожидкостную часть и в количестве

10 кг подают при 80-85 С в центрифугу 8 со скоростью 3,0 кг/мин. В ре" эультате получают фугат в количестве 5 кг с эольностью 2,5 вес.Ъ и зольный остаток, содержащий 30% твердой фазы. Зольный остаток после центрифугирования в количестве 2,5 кг (50Ъ) подают в одноступенчатый экстрактор непрерывного действия 12 со скоростью 2,5 кг/ч. Одновременно в экстрактор подают растворитель, (кипящий при 75-230 С, содержание ароматических углеводородов 49,7% ).при соотношении остаток (шлам ):растворитель 1:2, температура экстракции

75 С. Полученная при экстракции суспензия выходит иэ экстрактора и поступает на вакуумный фильтр 19.

На фильтре происходит разделение полученной суспензии.под вакуумом

300-400 мм рт. ст.

В результате получают 6 кг фильтрата и 1,5 кг влажного зрльного ос" татка. Влажный остаток направляют в отгонный аппарат 22 ° В аппарат подают горячий гаэ — азот с температурой 350ОС в соотношении

1,2:1 нм /кг, который движется противотоком к обрабатываемому влажному остатку. Осушенный .материал в виде сыпучего порошка выходит снизу и идет на дальнейшую переработку в смеситель 28. Отогнанные жидкие фракции и остаток экстрагента выходят из аппарата с температурой

200 С и конденсируются. Сконденсировавшиеся углево;;сродные фракции поступают на дальнейшую переработку, а циркуляционный газ с температурой 50 С забирают воздуходувкой и пропускают через нагреватель, 1071629 где нагревают до рабочей температуры.

В результате такой. обработки получают 0,45 кг целевой Фракции

300-400С и осушенный остаток 1,05 кг), содержащий 71,4% твердой фазы.

Фильтрат и фугат смешивают и в количестве 11 кг подают в двухсекционную колонну 10, где отделяют

5 кг.фракции 75-230 С, используемой как растворитель, 2,7 кг целевой фракции 230-300 С и 3,3 кг остатка, кипящего при температуре выше

300 С, содержащего асфальтены и минеральную фазу, поступившую с Фугатом и фильтратом.

Этот остаток нагревают до 500+C и дросселируют в вакуумную колонну

34 с остаточным. давлением 0,2 атм с получением 1,5 кг целевой фракции

Пример

2 (2

3 4

Показатели

Центри фу гирование

10 20 20

10 10

15 15

5 (50) 5 (50) 13,5

13,5

Содержание твердых,Ъ

4,8

7,8

6,2

6,2

5,0 (50) 5,0 (50) 5,0(50) 6 75 (33,7) 6,75 (33,7) 30

40

30

Экстракция 12.

Растворитель, кипящий при 75-230"С

Гидрогенизат

1:2,5

1:1,5

1г3

1:2

75

100

Температура, С

50(2,5) 60 (3,0) . 70 (3,5) 50 (3,38) 60 (4,05) 8,45

7,5

14, 18

Количество поступающих на центрнфугнрованне жидких продуктов (шлама), кг

Количество фугата, кг (Ъ) Содержание асфальтенов, вес.Ъ.Количество шлама, полученного после центрифуги,,кг (вес.Ъ от остатка) Содержание твердой фазы

s остатке, вес,В

Соотношение остаток-.растворитель, вес.ч.

Количество шлама,идущего на эстракцню,,Ъ (кг), Фильтрование

Количество суспензии, кг

300-450 С и остатка в количестве

1,8 кг, который содержит асфальтены.

Шлам после центрифугировання в количестве 2,5 кг нагревают в печи

16 до 550 С и дросселируют в вакуумную колонну 38 с остаточным давлением 0,2 атм. В результате получают

1,13 кг целевой фракции 300-450, не содержащей асфальтены.

Остаток после дросселирования

10 представляет собой вязкотекучую массу с т. заст. 150 С, содержащий

54,7% твердой фазы.

Баланс переработки шлама н каче ство получаемых продуктов приведе)5 ны в таблице.

Пример 2-5. Условия проведения, количество и качество получаемых продуктов разделения шлама гидрогенизации Канско-Ачинского угля приведены в таблице.

5(501 13,25 (66,3) 13,25 (66,:ф

Толуол+ Тетралин Гидроге- Толуол н-гептан низат (50: 5О), 1071629

Продолжение таблицы

Пример

Показатели

1 2

80 ) 6) 78 (4,68) 75 (10,57) 79 (6,68) 82 (11,62) Содержание асфальтенов в филътрате, вес-.Ъ

2у1

9,8

1,4

1i3

1,7

20 (1,5) 22 (1,32) 25 (3,43) 21 (1,77) 18 (2,56) Содержание жидких фракций, извлекаемых из остатка бензолом, вес.Ф от остатка 38

39 5 37 2

49.Поступает на дистилляцию, кг 11

15,57

19,93 24,87

9,68

Получено, кг: растворителя

5,07 10,03

10 5

5,0

3,0, фракции, кипящей при 230-300 C

6,5

2,7

0,35

6,29

2,8

3,3

8,24

3,88

4,72

9,57

550

500

550

500

50.0

0,1

0,2

0,1

0,2

0i2

1,5 фракции, кипящей при 350-450®С

3,8

4,6

2,35.1,75

4,97

1,8

4,44

2,13

2,37

Отсутствуют

Отсутствуют

Поступило влажного остатка, кг .1,5

1,32

2,56

1,77

3,43

Азот

Азот

Водородсодержащий газ

Азот

Температура газа, С

300

330

350

310

350

Количество фильтрата, вес.Ъ (jxa) Количество влажного вольного остатка, вес.% (кг) Дистилляция фильтрата и фугата в двухсекцнонной колонне остатка, кипящего прн температуре выше -3004С

Нагрев остатка выше

:ЗОО ..в печи до температуры, С

Дросселирование в вакуум: ную колонну

Остаточное давление, атм. остатка кипящего при температуре виаае 450 С,. со" держащего асфальтены.

Содержание асфальтенов во фракции 350-450, вес.Ъ

Переработка зольного остатка фильтрования (3 ),4. 5

1071629

Продолжение таблицы

Пример

Показатели

1 J 2

4 5

1,231

2:1

1,8:1

1 5!1 1 5!1

1,58

0,45

0,26

0,5

0,74

Отсутствуют

От сутствуют 1,05 1,06

1,85

1,27

1,32

1,5 (50) Температура нагрева шлама, 6С

530

550

500

550

510.

20

20

0,2

0,12 .

0,1

0,15 0 15

1,13

0,86

Отсутствуют

От сутствуют

1,14

Остаток, вес. ч.

1,37

0,6 в т.ч. твердая фаза

0,75

0,45

1,35 1,08

Итого:

5,78

5,41

2,42

2,2

2,6

3,32

3,72

1,8

2,13

2,37

4,97

4,44

Соотношение газгостаток, нм /кг

Количество извлеченных жидких фракций, кг

Содержание в них асфальтенов, вес.В .

Сухой остаток, кг

Вакуумная дистилляция

Поступает зольного остатка, кг (вес.Ъ

Давление в печи, атм

Давление в вакуумной колонне, атм

Количество извлеченных жидких фракций 300-450 С, кг

Содержание асфальтенов, вес.Ъ

Извлечено жидких целевых фракций, кг

Получено зольного остатка, кг

Подано остатков жидких фракций в виде топлива,кг

Таким образом, в соответствии в предлагаемым способом можно извлечь свыше 50% жидких фракций, кипящих при температуре выше 3006С, от содержания их в шламе гидрогенизации, и не содержащих асфальтены, наличие которых осложняет как технологию гидрогенизации угля, так и дальнейшую переработку целевых про- 60 дуктов. Кроме того, такой процесс

2,0 (40) 1,5 (30) 3,37 (50) 2,7 (40) 0 75 1 32 0 80

0,75 2,05 1,9

5,03 12,71 11,84 переработки жидких продуктов позволяет снизить энергетические затраты на процесс, так как кубовый остаток дистилляции утилизируется в виде топлива. Экстракция шлама с содержанием 30-40% твердой фазы позволяет существенно снизить расход экстрагента (в 2-3 раза) и, как следствие, снизить его потери при пе- реработке.

1071629

BHHHIIH Заказ 43/20 . Тираж 489 Подписное

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