PROCESS FOR THE PREPARATION OF A FUEL FOR A CARBURETTER ENGINE FROM A LIGHT COAL OIL

Abstract: 1. Process for the preparation of a fuel for a carburettor engine, wherein light oil originating from coal is treated in a refining step and a succeeding reforming step, characterized in that a core fraction having the relatively highest benzol content is distilled off from the reformate (feed reformate), the boiling range of the core fraction to be distilled off being approx. 65 to 85 degrees C, that the other two reformate fractions are combined and jointly used as carburettor engine fuel, and that this carburettor engine fuel has a benzol content of at most 5 % by wt.

Description: Verfahren zur Herstellung eines Vergaserkraftstoffes aus Kohleleichtöl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vergaserkraftstoffes, bei dem kohlestämmiges Leichtöl in einer Raffinationsstufe und einer nachfolgenden Reformierstufe behandelt wird. Es ist bekannt, dass aus Kohle gewonnene Vergaserkraftstoffe wegen des molekularen Aufbaus der Kohle aus kondensierten Aromaten hocharomatisch sind und einen relativ hohen Benzolgehalt, nämlich zwischen 10 und 20 Gew.-%, aufweisen. Dieser hohe Benzolgehalt ist wegen der toxischen Eigenschaften des Benzols unerwünscht. Massnahmen zur Senkung des Benzolgehaltes laufen darauf hinaus, dass durch Verschneiden mit benzolarmen Vergaserkraftstoffen die Konzentration des Benzols gesenkt wird. Dies setzt voraus, dass benzolarmer Vergaserkraftstoff, meist mineralölstämmigen Ursprungs, zur Verfügung steht, was bei einer autark arbeitenden Kohleverflüssigungsanlage nicht der Fall sein wird. Davon ausgehend liegt der Erfindung die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem unmittelbar ein benzolarmer, hochoctaniger, umweltfreundlicher Vergaserkraftstoff erhalten wird, der bevorzugt ohne Hinzufügen octanzahlerhöhender Zusatzstoffe Octanzahlen (ROZ/MOZ) von mindestens 98/88 aufweist; dieses Verfahren soll also unabhängig von der Verfügbarkeit benzolarmer Zumischkomponenten arbeiten. Als technische L ö s u n g wird hierzu vorgeschlagen, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art aus dem Reformat (Einsatzreformat) eine Kernfraktion mit dem relativ höchsten Benzolgehalt abdestilliert wird, dass die beiden übrigen Reformatfraktionen vereinigt und gemeinsam als Vergaserkraftstoff verwendet werden, und dass dieser Vergaserkraftstoff einen Benzolgehalt von höchstens etwa 5 Gew.-% aufweist. Ein so gewonnener Vergaserkraftstoff hat den Vorteil, dass die Octanzahl trotz der weitgehenden Benzolgehaltsverminderung gleich gross oder grösser als die Octanzahl des Einsatzreformates ist, ohne dass hierzu Zumischkomponenten oder die octanzahlerhöhende, umwelt schädliche Zusatzstoffe erforderlich sind, wobei ein solcher Vergaserkraftstoff Octanzahlen (ROZ= Research Octan-Zahl /lTOZ=Motoroctanzahl) von 98/88 erreicht und damit als Superkraftstoff nach DIN 51 600 verwendbar ist. Gleichzeitig weist der erfindungsgemässe Vergaserkraftstoff einen im Grunde beliebig geringen, bevorzugt aber höchstens 5 Gew. %igen Benzolgehalt auf, so dass entsprechenden behördlichen Anforderungen an den Benzolgehalt ohne Schwierigkeiten entsprochen werden kann. Zudem wird mit dem erfindungsgemässen Verfahren gleichzeitig eine mit Benzol hoch angereicherte Fraktion erhalten, die aufgrund ihrer hohen Benzolkonzentration auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten als wertvoller Chemierohstoff weiterverwendbar ist. Dabei fallen auch Paraffine und Naphthene in hoher Konzentration an, die als Lösungsmittel oder als Einsatz zur Olefinherstellung nach bekannten Verfahren nutzbar sind. Es wurde überraschend gefunden, dass mittels Rektifikation aus dem kohlestämmigen Reformat stark benzolhaltige Fraktionen separiert werden können, ohne die ROZ/MOZ des übrigen Reformates zu erniedrigen, obwohl das die Octanzahl günstig beeinflussende Benzol entfernt wird. Das Reformat (Einsatzreformat) wird-in bekannter Weise bevorzugt aus Kohleleichtöl wie folgt hergestellt: die Umwandlung der Kohle zu einem Vergaserkraftstoff (Benzin) erfolgt in mehreren Stufen. In einer ersten Stufe, der Sumpfphase, wird die Kohle in Gegenwart feinverteilter Katalysatoren mittels Wasserstoff unter geeignetem Druck und Temperatur in ein rohes Kohleöl (Mittelöl und Rohbenzin) überführt. Das Rohbenzin wird dann zunächst in einer nachgeschalteten Raffinationsstufe über Raffinationskatalysatoren in Gegenwart von Wasserstoff bei erhöhtem Druck (50-100 bar = 50-100 ' 105 Pa) und bei höherer Temperatur (550-400 C) raffiniert. Bei der Raffination werden die als Katalysatorgifte für den Reformerkontakt wirkenden Hcteroatome Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff, die organisch gebunden im öl vorhanden sind, bis auf geringe Spuren ( < 1 ppm) entfernt. Das raffinierte Benzin besitzt relativ geringe Octanzahlen und erfüllt die nach DIN 51600 geforderDen ROZ/MOZ von 98/88 nicht. Zur Octanzahlverbesserung muss reformiert werden. Das Reformieren erfolgt in bekannter Weise über Reformerkontakte auf Basis Platin oder Platin/Rhenium bei 10-30 bar (=10-30 105 Pa) Wasserstoffdruck und ca. 5000 C. Im Reformer finden zahlreiche Reaktionen wie Isomerisierungs-, Dehydrccyklisierungsreaktionen, Olefinbildung und Aromatisierung statt. Bei den kohlestämmigen Raffinaten, die hohe Konzentrationen von Naphthenen (also hydrierten Aromaten) enthalten, ist die Isomerisierungs Aromatisierungsreaktion im Reformer vorherrschend. Die Naphthene, das Cyclohexan und Methylcyclopentan bilden im Reformer Benzol. Je nach den Verfahrensbedingungen im Reformer liegt der Benzolgehalt im Kohlebenzin zwischen 10 und 20 Gew.-%. Mit einem solchen Einsatzreformat werden nun durch die erfindungsgemässe Verfahrensweise die vorerwähnten Vorteile erzielt. Dabei weist gemäss einer praktischen Ausführungsform der Erfindung das Einsatzreformat eine Siedelage von 40 bis 200 OC und eine Octanzahl ROZ bzw. MOZ von > 98 bzw. 88 auf. Grundsätzlich ist es aber nicht ausgeschlossen, dass ausser dem erwähnten Kohle-Leichtöl auch Naphthaaus einem Kohle-Mittelöl mit dem gleichen Erfolg dem erfindungsgemässen Verfahren unterworfen wird, wobei dieses Naphthaaber nicht aus einem Hydrocrackprozess kommen sollte, da ein solches Einsatzprodukt sehr stark isomerisiert ist. Demnach ist auch ein aus einem Kohle-Mittelöl durch sogenannte Hydrotreating erhaltenes Naphta als ein Kohle-Leicht öl im Sinne der Erfindung zu verstehen, welches dem Reformierschritt und dem erfindungsgemässen Destillationsschritt unterworfen wird. Die für das Hydrotreating bevorzugten Bedingungen ergeben sich aus der Zeitschrift "Erdöl und Kohle - Erdgas - Petrochemie vereinigt mit Brennstoff-Chemie", Bd. 36, 19835 Seiten 370 bis 372. Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung beträgt die Siedelage der abzudestillierenden Kernfraktion*etwa 65 bis 85 OC. Gemäss einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird bei einer mehrstufig durchgeführten Reformierung die erste Stufe unter solchen Betriebsbedingungen gefahren, die für die Benzolbildung besonders günstig sind, wobei nachfolgend die Kernfraktion abdestilliert wird und die übrigen Fraktionen in nachfolgenden weiteren Reformiersturen gemeinsam * aus dem Reformat unter solchen Bedingungen behandelt werden, dass das dabei anfallende und insgesamt als Vergaserkraftstoff verwendete Reformat möglichst weitgehend isomerisiert ist. Durch diese Massnahme werden besonders günstige Ergebnisse im Sinne der Erfindung erzielt. Ausführungsbeispiel: Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein kohleölstämmiges Reformat (Strom 1 gemäss dem beigefügten Verfahrensschema) mittels Rektifikation in drei Fraktionen zerlegt (Strom 2; 3 und 4). Strom 2 besteht aus niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen, der je nach Trennwirksamkeit und Fahrweise der Rektifizierkolonne schwankende Benzolanteile erhält, im allgemeinen aber weniger als 5 %. Strom 3 ist eine Fraktion5 in der Benzol angereichert ist und die für Kohleöl spezifischen Begleitkohlenwasserstoffe des Benzols enthält. Strom Lt enthält d-e höher siedenden Kohlenwasserstoffe des Einsatzreformates und je nach Trennwirksamkeit und Fahrweise der Rektifizierkolonne schwankende Benzolteile, im allgemeinen weniger als 5 %. Strom 5, eine Vereinigung der Ströme 2 und 4, stellt den benzolarmen Vergaserkraftstoff mit Benzolgehalten von weniger als 5 % dar. Zur Rektifikation können die gebräuchlichen Füllkörperoder Glockenbödenkolonnen eingesetzt werden. Aus Strom 3 kann durch bekannte Extraktionsverfahren das Benzol - in hoher Reinheit - als wertvoller Chemierohstoff gewonnen werden. Die restlichen Anteile, bestehend aus Parafinen und dthenen, können als Lösungsmittel oder als Einsatz zur Olefinherstellung nach bekannten Verfahren benutzt werden. Beim Einsatz von 100 Gew.-Teilen (Gew.-Tle) kohlenstämmigen Reformats werden im allgemeinen 5 bis 15 Gew.-Tle Strom 2, 10 bis 25 Gew.-Tle Strom 3 und 60 bis 85 Gew.-Tle Strom 4 gewonnen. Die Anteile sind jedoch von der Zusammensetzung des Reformates abhängig und können bei abweichender Kohleölaufarbeitung, unter dem Gesichtspunkt der Erzeugung eines benzolarmen Vergaserkraftstoffes, andere Verhältnisse bilden. Der Siedeschnitt des Stromes 3 muss so erfolgen, dass letztlich im Strom 5 ein Benzolgehalt < 5 Gew.-% erhalten wird. Bei allen nach dem erfindungsgemässen Verfahren durchgeführten Versuchen ergaben die Messungen der ROZ/MOZ der Einzelströme überraschend, dss der Strom 3 trotz hoher Benzolgehalte (Benzol ROZ > 100) wesentlich geringere Octanzahlen aufweist, als das Einsatzreformat,und zwar ROZ/MOZ 83/76. Demzufolge wird die Octanzahl des Stromes 5 trotz Entfernung des hochoctanigen, aber umweltschädigenden Benzols unerwartet erhöht. So werden aus einem kohlestämmigen, in vorbeschriebener Weise hergestellten, Reformat mit einer ROZ/MOZ von 99,3/ 88,0 unc einem Benzolgehalt von 12 Gew.-% 19 Gew.-Tle einer Fraktion-von 65 bis 85 C siedend-isoliert (Strom 3). In dieser Fraktion waren ca. 50 Gew.-% Benzol enthalten und es wurden eine ROZ/MOZ von 83/76 gemessen. Der resultierende benzolarme Vergaserkraftstoff (81 Gew.-Tle,Strom 5) erreichte eine ROZ/MOZ von 100/89 bei einem Restbenzolgehalt von 2,6 Gew.-. Dabei diente eine 15-bödige Füllkörperkolonne mit einem Rücklaufverhältnis von 1 : 2 als Rektifikationsapparatur.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Vergaserkraftstoffes, bei dem kohlestämmiges Leichtöl in einer Raffinations stufe und einer nachfolgenden Reformierstufe behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Reformat (Einsatzreformat) eine Kernfraktion mit dem relativ höchsten Benzolgehalt abdestilliert wird, dass die beiden übrigen Reiormatfraktionen vereinigt und gemeinsam als Vergaserkraftstoff verwendet werden, und dass dieser Vergaserkraftstoff einen Benzolgehalt von höchstens etwa 5 Gew.-% aufweist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzreformat eine Siedelage von 40 bis 205 OC und eine Octanzahl (ROZ bzw. MOZ) von > 98 bzw. 88 aufweist. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Siedelage der abzudestillierenden Kernfraktion etwa 65 bis 85 OC beträgt. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass bei einer mehrstufig durchgeführten Beformie- rung die erste Stufe unter solchen Betriebsbedingungen gefahren wird, die für die Benzolbildung besonders günstig sind, dass nachfolgend die Kernfraktion abdestilliert wird, und dass die übrigen Fraktionen in nachfolgenden weiteren Reformierstufen gemeinsam unter solchen Bedingungen behandelt werden, dass die Paraffine des dabei anfallenden und insgesamt als der Vergaserkraftstoff verwendeten Reformates möglichst weitgehend isomerisiert sind.

Inventors: DOHLER, WERNER, DR.-ING., FEHRER, ALBERT, DIPL.-ING., JANKOWSKI, ALFONS, DR. RER.NAT, Döhler, Werner, Dr.-Ing.
Applicants: RUHRKOHLE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: C10L1
IPC codes: C10L1, C10G59, C10L10