Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ - Патент РФ 2131904
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ
СПОСОБ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ

СПОСОБ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к химической технологии, а именно к ожижению углей, и может быть использовано для получения синтетических моторных топлив. Способ гидрогенизации угля включает приготовление углемасляной пасты из угля, пастообразователя и железосодержащего катализатора, подвергнутого механохимической обработке совместно с серой, нагрев последней при повышенном давлении в среде водорода с последующим выделением целевых продуктов. В качестве пастообразователя используют высококипящую фракцию угольного гидрогенизата после ее термического крекинга в среде паров воды на оксидах железа при 450 - 500oC с последующим смешением пастообразователя с катализатором перед приготовлением углемасляной пасты. Технический результат - повышение эффективности способа гидрогенизации, упрощение его, а также снижение концентрации активированного железорудного катализатора в реакционной смеси.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2131904
Класс(ы) патента: C10G1/06
Номер заявки: 98104218/04
Дата подачи заявки: 10.03.1998
Дата публикации: 20.06.1999
Заявитель(и): Институт химии и химической технологии СО РАН
Автор(ы): Шарыпов В.И.; Береговцова Н.Г.; Барышников С.В.; Дорогинская А.Н.; Кузнецов Б.Н.
Патентообладатель(и): Институт химии и химической технологии СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к химической технологии, а именно к ожижению углей, и может быть использовано для получения синтетических моторных топлив.
Известно, что гидрогенизация угля осуществляется при повышенной температуре под давлением водорода в присутствии катализаторов в среде пастообразователей, обладающих водородно-донорными свойствами. В ряде способов в качестве пастообразователей используют высококипящие продукты, образующиеся в этом процессе, предварительно подвергнутые гидрооблагораживанию. Последнее осуществляется с целью увеличения водородно-донорных свойств пастообразователей. Гидрооблагораживание проводят при высоком давлении водорода в присутствии дорогостоящих катализаторов (SU 717123 A, 27.02.80, RU 2036950, C1,09.06.95).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ гидрогенизации угля путем приготовления углемасляной пасты из угля и пастообразователя, нагрева последней в присутствии катализатора на основе железных руд при повышенном давлении в среде водорода с последующим выделением целевых продуктов, причем в качестве катализатора используют концентрат флотации хвостов электромагнитной сепарации железных руд, предварительно подвергнутый механохимической обработке в смеси с элементарной серой в водном растворе гидроокиси натрия с концентрацией 0,1 - 0,5 м/л, при центробежном ускорении, развиваемом мелющими телами, - 600 - 1000 м/с2 с последующим смешением полученной пульпы с углем, высушиванием и добавлением к пастообразователю при приготовлении углемасляной пасты. В качестве пастообразователя используют жидкие продукты гидрогенизации угля, состоящие на 70 вес.% из фракции, выкипающей выше 400oC, и на 30 вес.% из фракции, выкипающей в пределах 300 - 400oC, предварительно подвергнутой гидрооблагораживанию, которое осуществляется под давлением водорода 50 - 60 атм в присутствии катализатора на основе молибдена (RU 2050400, C1, 20.12.95).
Недостатком данного способа является:
- необходимость использования сложной стадии гидрооблагораживания жидких продуктов для приготовления одного из компонентов пастообразователя;
- использование в качестве пастообразователя части целевого продукта процесса гидрогенизации - фракции жидких угольных продуктов, выкипающей в пределах 300 - 400oC;
- высокая концентрация железорудного катализатора в реакционной смеси.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа гидрогенизации угля за счет использования пастообразователя с повышенными водородно-донорными свойствами. Техническим результатом изобретения является упрощение способа гидрогенизации угля путем замены стадии гидрооблагораживания пастообразователя на его термический крекинг в среде паров воды, осуществляемый в мягких условиях. Кроме того, задачей изобретения является снижение концентрации активированного железорудного катализатора в реакционной смеси за счет изменения способа его введения в углемасляную пасту.
Поставленная цель достигается тем, что в способе гидрогенизации угля, включающем приготовление углемасляной пасты из угля, пастообразователя и железосодержащего катализатора, подвергнутого механохимической обработке совместно с серой, нагрева последней при повышенном давлении в среде водорода с последующим выделением целевых продуктов, согласно изобретению, в качестве пастообразователя используют высококипящую фракцию угольного гидрогенизата после ее термического крекинга в среде паров воды на оксидах железа при температуре 450 - 500oC с последующим смешением пастообразователя с катализатором перед приготовлением углемасляной пасты.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительным признаком является использование в качестве пастообразователя высококипящей фракции угольного гидрогенизата после ее термического крекинга в среде паров воды на оксидах железа при температуре 450 - 500oC, которая более насыщена полиароматическими углеводородами, чем исходный гидрогенизат.
Известно, что в процессе термического крекинга в среде паров воды на оксидах железа, осуществляемом в отсутствии водорода при невысоком давлении (не превышающем 5 атм) высококипящие продукты гидрогенизации угля могут быть превращены в дистиллятные фракции и остаток, обогащенный би-, трициклическими ароматическими углеводородами с низким содержанием гетероатомов и алифатических заместителей (Sharxpov V. J. and andere Fuel, 1996, v. 75, p. 791-794). При использовании остатка дистилляции в качестве пастообразователя в процессе гидрогенизации угля входящие в его состав полиароматические углеводороды будут гидрироваться на поверхности активированных железорудных катализаторов с образованием активных доноров водорода. Последние будут донировать водород фрагментам термической деструкции угля, что и приведет к повышению эффективности способа гидрогенизации угля. Т.е. в предлагаемом методе доноры водорода генерируются непосредственно из пастообразователя в процессе гидрогенизации угля. В прототипе с этой целью используется специальная стадия - предварительное гидрооблагораживание угольных продуктов под высоким давлением водорода в присутствии молибденсодержащих катализаторов.
Кроме того, отличительным признаком от прототипа является способ введения катализатора в углемасляную пасту. В настоящем изобретении катализатор, после его мехактивирования совместно с серой, вводят в дисперсном виде в пастообразователь, что приводит к увеличению поверхности пастообразователя. Такой способ введения, по сравнению с прототипом, позволяет снизить концентрацию активированного железорудного катализатора в реакционной смеси в 2 раза, без ухудшения показателей процесса гидрогенизации угля. В прототипе катализатор, после его мехактивирования совместно с серой смешивается с воздушно-сухим углем с последующим высушиванием смеси и добавлением ее к пастообразователю.
Пример 1. Гидрогенизацию угля проводят в лабораторном вращающемся автоклаве емкостью 0,25 л. В качестве пастообразователя используют фракцию, выкипающую выше 400oC продуктов термического крекинга в среде паров воды остатков дистилляции угольного гидрогенизата. Парокрекинг осуществляется при 450oC, давлении 3 атм в отсутствие водорода в присутствии оксидов железа.
Приготовление катализатора для процесса гидрогенизации угля осуществляют следующим образом: концентрат флотации хвостов электромагнитной сепарации железных руд предварительно подвергают совместной с элементарной серой механохимической обработке в мельнице-активаторе центробежно-планетарного типа (АГО-2), из расчета 0,30 кг катализатора (2,5% к весу сухого угля) и 0,24 г серы (2,0% к весу сухого угля). Обработку осуществляют следующим образом: в барабан активатора емкостью 0,15 литра загружают 8,8 г рудного катализатора, 7,0 г элементарной серы и 110 г стальных шаров диаметром 8 мм, до полного заполнения барабана добавляют 80 мл дистиллированной воды и 0,32 г гидроксида натрия (0,1 М раствор), после чего его закрывают и производят обработку в течение 30 минут при скорости вращения барабана 1820 об/мин. В этих условиях центробежное ускорение, развиваемое мелющими телами, составляет 600 м · с-2. Полученную пульпу катализатора вводят в пастообразователь при интенсивном перемешивании. К приготовленной смеси пастообразователя и катализатора добавляют уголь (соотношение уголь: пастообразователь 1:1).
Автоклав закрывают, подают водород до давления 5,0 МПа. При непрерывном вращении автоклав нагревают, по достижении 430oC выдерживают при этой температуре в течении 60 мин. Затем автоклав охлаждают, твердый продукт отфильтровывают и далее экстрагируют бензолом в аппарате Сокслетта.
Степень конверсии органической массы угля (ОМУ) в бензолрастворимые и газообразные продукты в этих условиях составляет 90 мас.%.
Пример 2. Аналогично примеру 1, за исключением того, что пастообразователь получен при температуре процесса парокрекинга гидрогенизата 470oC. Степень конверсии ОМУ при использовании такого пастообразователя составляет 94 мас.%.
Пример 3. Аналогично примеру 1, за исключением того, что пастообразователь получен при температуре процесса парокрекинга гидрогенизата 500oC. Степень конверсии ОМУ при использовании такого пастообразователя составляет 80 мас.%.
Пример 4. Аналогично примеру 2, за исключением того, что катализатор добавлен к воздушно-сухому углю с последующим высушиванием смеси перед приготовлением углемасляной пасты. Степень конверсии ОМУ 80 мас.%.
Пример 5. (Реализация способа по прототипу).
Гидрогенизацию угля по известному способу проводят в лабораторном вращающемся автоклаве емкостью 0,25 л. В качестве технического пастообразователя используют смесь 30% жидких угольных продуктов, выкипающих при 300 - 400oC, гидрированных в присутствии Mo катализатора под давлением водорода 5,0 МПа и 70% фракции жидких угольных продуктов, выкипающих при выше 400oC. Приготовление катализатора осуществляют следующим образом: концентрат флотации хвостов электромагнитной сепарации железных руд, подвергают совместной с элементарной серой механохимической обработке в мельнице-активаторе центробежно-планетарного типа (АГО-2), из расчета 0,60 г катализатора (5% к весу сухого угля) и 0,48 г серы (4,0% к весу сухого угля). Обработку осуществляют следующим образом: в барабане активатора емкостью 0,15 л загружают 8,8 г рудного катализатора, 7,0 г элементарной серы и 110 г стальных шаров диаметром 8 мм до полного заполнения барабана добавляют 80 мл дистиллированной воды и 0,32 г гидроксида натрия (0,1 М раствор), после чего его закрывают и производят обработку в течение 30 мин при скорости вращения барабана 1820 об/мин. В этих условиях центробежное ускорение, развиваемое мелющими телами составляет 600 м · с-2. Из полученной пульпы отбирают расчетное количество катализатора и смешивают с измельченным воздушно-сухим углем. Смесь высушивают при 100 - 105oC и добавляют ее в автоклав к расчетному количеству пастообразователя для приготовления углемасляной пасты с последующим перемешиванием смеси вращением автоклава.
Автоклав закрывают, подают водород до давления 5,0 МПа. При непрерывном вращении автоклав нагревают, по достижении 430oC выдерживают при этой температуре в течение 60 мин. Затем автоклав охлаждают, твердый продукт отфильтровывают и далее экстрагируют бензолом в аппарате Сокслетта. Степень конверсии ОМУ при таком способе введения катализатора составляет 92 мас.%.
Как видно из примеров, максимальная степень конверсии угля достигается в присутствии пастообразователя, полученного в процессе парокрекинга высококипящих продуктов гидрогенизации угля при 470oC. Уменьшение или увеличение температуры процесса получения пастообразователя сопровождается снижением конверсии угля, что связано с изменением состава используемого продукта парокрекинга, ухудшающего его свойства как пастообразователя. Пастообразователь, полученный при температурах ниже 450oC, характеризуется пониженным содержанием полиароматических углеводородов, а пастообразователь, полученный при температуре выше 500oC, содержит в значительном количестве кокс и асфальты.
Т. о. , по сравнению с прототипом, заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность процесса гидрогенизации угля за счет использования пастообразователя с повышенными водородно-донорными свойствами. Кроме того, достигнуто упрощение способа гидрогенизации угля путем замены пастообразователя на основе гидрированных угольных продуктов на пастообразователь, полученный термическим крекингом гидрогенизата на оксидах железа в среде паров воды, проводимом в мягких условиях. При осуществлении изобретения достигнуто снижение расхода активированного железорудного катализатора в 2 раза без ухудшения показателей процесса гидрогенизации угля.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 717123, кл. C 10 G 1/06, 1980.
2. Патент РФ N 2036950, 6 C 10 G 1/06, 1995.
3. Патент РФ N 2050400, 6 C 10 G 1/06, 1995.
4. Sharyрov V. I. , Kuznetsov B.N., Beregovtsova N.C. end al. Fuel. - 1996, v. 75, N 7, p. 791-794.
Формула изобретения: Способ гидрогенизации угля, включающий приготовление углемасляной пасты из угля, пастообразователя и железосодержащего катализатора, подвергнутого механохимической обработке совместно с серой, нагрева последней при повышенном давлении в среде водорода с последующим выделением целевых продуктов, отличающийся тем, что в качестве пастообразователя используют высококипящую фракцию угольного гидрогенизата после ее термического крекинга в среде паров воды на оксидах железа при 450-500oC с последующим смешением пастообразователя с катализатором перед приготовлением углемасляной пасты.