DD240561A1 - Verfahren zur aufarbeitung von gaswaessern aus der kohledruckvergasung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohleveredlung, insbesondere auf die in diesem Prozess anfallenden Gaswaesser. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, durch welches der groesste Teil der bei hoeherer Temperatur kondensierenden Teere und Oele aus den Kondensaten gewinnbar sind. Aufgabe ist es, staubarme als auch staubreiche Kondensate verwerten zu koennen, und dazu eine relativ komplexe Loesung vorzulegen. Das wird dadurch erreicht, dass die Kondensate in zwei Temperaturstufen getrennt werden, vorzugsweise in die Temperaturstufen 200C und 130C, und dass diese Kondensate in separaten Anlagen aufbereitet werden. Ein Teil des Wassers aus beiden Temperaturstufen wird ohne vorherige Entspannung unter den Partialdruck des Wasserdampfes bei der entsprechenden Temperaturstufe nach Druckerhoehung den Waschkuehlern als Waschwasser zugefuehrt und die verbleibenden Wassermengen werden nach Entspannung einer Wasseraufbereitung zugefuehrt.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohledruckvergasung im Festbett, insbesondere auf die beim Prozeß anfallenden Kondensate.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Kühlung des im Prozeß der Kohledruckvergasung erzeugten Rohgases fallen in den einzelnen Temperaturstufen Kondensate an. Diese enthalten unterschiedliche Mengen flüssiger Kohlenwasserstoffe, wie Teer, Teeröl, Mittelöl und unterschiedliche Mengen fester Bestandteile, bestehend aus Kohlenstaub und Asche. Beim derzeitig großtechnisch angewendeten Verfahren werden die Kondensate der einzelnen Temperaturstufen von 200°C bis 13O⁰C entspannt und anschließend einem Absetzbecken zugeführt. Im Absetzbecken erfolgt durch Sedimentation unter atmosphärischem Druck die Abtrennung der festen Phase. Die angefallenen Teere und Öle sind weitestgehend an den Feststoff gebunden. Das so entstandene Teerschlamm-Produkt wird der energetischen Nutzung zugeführt. Das geklärte Phenolwasser aus dem Überlauf des Teerabsetzbeckens wird zu ca. zwei Dritteln wieder auf Druck gebracht und den Waschkühlern als Waschwasser zugeführt. Das restliche Drittel wird nach einer Entphenolung und Abwasserreinigung aus dem Prozeß abgeführt. Die Kondensate der Mittelölstufe bis 130⁰C werden getrennt in einer Mittelöldruckscheidung verarbeitet, welche nicht Gegenstand der weiter unten folgenden Erfindung ist. Das Verfahren ist mit zahlreichen Nachteilen behaftet.

So können die anfallenden Teere und Öle nicht gewonnen und einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Durch die Entspannung wird die Emulsionsbildung gefördert. Damit ist die Funktion der Absetzbecken eingeschränkt. Da alle Kondensate bis auf Atmosphärendruck entspannt werden, fällt eine große Menge Dämpfesgas an, welche einen großen Aufwand zur Dämpfegaskühlung bedingt. Des weiteren entsteht ein beträchtlicher Energiebedarf für die Druckerhöhung des Waschwassers. Durch die Entspannung der großen, zum Teil feststoffbeladenen Wassermengen tritt hoher Verschleiß an den Entspannern auf.

Aus der Literatur sind einige Lösungen bekannt, welche Teile der genannten Nachteile beseitigen sollen. Nach DD-WP 53370 ist ein Verfahren bekannt, in dem eine Abscheidung des Teeres bei einem Systemdruck von 0,8MPa in einem nach dem Scheideflaschenprinzip arbeitenden Druckscheider erfolgt. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine teilweise Gewinnung des Teeres, beseitigt aber nicht die anderen aufgeführten Nachteile* da die Kondensate bis unter den _f

Wasserdampfpartialdruck entspannt werden. Im DD-WP 48834 ist eine Vorrichtung genannt, die eine Abtrennung von Tee'ren und Ölen sowie einen Abzug des Feststoffes nach dem Rundeindickerprinzip ermöglicht. Diese Vorrichtung arbeitet ebenfalls bei atmosphärischem Druckund könnte deshalb bestenfalls als Zusatz für die Absetzbecken verwendet werden. Die aufgeführten Nachteile sind damit nicht beseitigt. Ähnliches gilt für die im DD-WP 121877 beschriebene Vorrichtung zur Trennung durch Dekantation von heterogenen Gemischen. Diese Vorrichtung wird ebenfalls unter atmosphärischem Druck betrieben. Im DD-WP 150758 wird ein Waschwasserkreislauf beschrieben. Nach dieser Erfindung verbleibt der als Waschwasser für die Waschkühler vorgesehene Teil der Kondensate unter Druck, wodurch Dämpfegasanfall und Energiebedarf gesenkt werden. Eine Abtrennung von Teer, Öl oder Feststoff aus dem Kreislaufwasser ist jedoch nicht vorgesehen. Ein ähnliches Verfahren wird im DD-WP C10 K/229986.6 erklärt. Hier ist eine Erwärmung der als Waschwasser vorgesehenen kälteren Kondensate durch die wärmeren Kondensate vorgesehen. Die Abscheidung von Öl ist ebenfalls nicht vorgesehen.

Nach DD-WP C10J/260 774.5 ist ein Verfahren bekanntgeworden, nach welchem die bei der Druckvergasung anfallenden Kondensate auf Atmosphärendruck entspannt und in eine Trenneinrichtung geleitet werden, aus welcher eine hoch feststoff haltige Fraktion abgezogen wird, die der Druckvergasung wieder zugeführt wird. Dieses Verfahren sieht ebenfalls keine Gewinnung der Öle und Teere vor und weist die Nachteile der unter Atmosphärendruck arbeitenden Anlagen auf. Das DD-WP 156711 nennt ein Verfahren zur Kühlung und Entstaubung von Druckvergasungsrohgas, welches eine Ölwäsche des Rohgases

mit Rückführung in den Generator vorsieht. Die Abscheidung von Öl und Teer erfolgt ebenfalls drucklos. Eine gleichfalls bei Atmosphärendruck arbeitende Abscheidung von Teer und Öl wird im DD-WP 147682 beschrieben. Hier wird ein Teil des Sumpfproduktes aus dem Abhitzekessel dem Waschkühler direkt als Waschwasser zugeführt. Die restlichen Kondensate werden vorder Abscheidung gemischt und gekühlt

Mit allen genannten Verfahren können die aufgeführten Mangel nicht beseitigt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es,ein Verfahren zu schaffen, durch welches der größte Teil der bei höherer Temperatur kondensierenden Teere und Öle aus den Kondensaten der Kohledruckvergasung gewinnbar sind. Die Bildung von Emulsionen muß dabei eingeschränkt sein. Die anfallenden Dämpfegasmenge und der Energiebedarf des Verfahrens müssen so gering wie möglich sein. Weiter ist der Butylacetatverbrauch der nachgeschalteten Entphenolungsanlage zu senken, und Verseifungen des Sulfosolvanextraktes sind zu verhindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit der Teerscheidung für staubarme als auch staubreiche Kondensate der Druckvergasung von Weichbraunkohle zu schaffen, die im wesentlichen frei von den Mangeln der bekannten technischen Lösungen ist.

Dietechnischen Ursachen der Mangel der bereits bekannten Lösungen sind in derTatsache begründet, daß bei diesem Verfahren alle anfallenden Kondensate auf einem Druck unterhalb des Wasserdampfpartialdruckes bei der entsprechenden Medientemperatur entspannt werden. Die dabei freiwerdenden Energien begünstigen in erheblichem Maße die Emulsionsbildung. Durch die hohe Temperatur der Kondensate treten bedeutende Dämpfegasmengen auf. Da ein Teil der Kondensate anschließend dem Prozeß als Waschwasser wieder zugeführt wird, ist ein relativ großer Energieaufwand für die Druckerhöhung erforderlich.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem die Verarbeitung der Kondensate der Kohledruckvergasung, daß heißt die Gewinnung von Teer und Öl und die Auftrennung in feststoffreiches und feststoffarmes Wasser unter einem Druck erfolgt, der über dem Wasserdampfpartialdruck bei der entsprechenden Medientemperatur liegt. Dabei werden die Kondensate der Temperaturstufe 200⁰C und der Temperaturstufe 185-13O⁰C getrennt, aber nach dem gleichen Wirkprinzip behandelt, um die Bildung von Emulsionen einzuschränken. Im ersten Verfahrensschritt erfolgt eine Gasabscheidung und die gleichzeitige Einstellung des Systemdruckes. Der Systemdruck wird so eingestellt, daß er oberhalb des Wasserdampfpartialdruckes bei der entsprechenden Temperatur des Kondensates, aber so tief liegt, daß eine problemlose Ausschleusung aus den einzelnen Waschkühlern, Kesseln und Kühlern möglich ist. Im Gasabscheider werden mitgerissene und gelöste Gase aus derflüssigen Phase abgeschieden. Gleichzeitig erfolgt eine Vorabscheidung von feststoffbeladenem Kondensat. Im nachfolgenden Druckscheider erfolgt die Abscheidung von Teer und Öl und die Auftrennung in feststoffarmes und feststoffreiches Kondensat unter Ausnutzung des Dichteunterschiedes der einzelnen Phasen. Das feststoffarme Kondensat wird den Waschkühlern als Waschwasser zugeführt, während das feststoffreiche Kondensat entspannt und einer Wasserabscheidung zugeführt wird. Erfindungsgemäß entspricht die zu entspannende Menge feststoffreichen Kondensates der aus dem Prozeß abzuführenden Überschußwassermenge, so daß eine Druckerhöhung von Atmossphärendruck auf Systemdruck für im Kreislauf gefahrene Wässer nicht erforderlich ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In einer Kohledruckvergasungsanlage wird das im Generator erzeugte Rohgas 1 in einem nachgeschalteten Waschkühle.r 7 von mitgerissenem Feststoff befreit und mit Wasserdampf gesättigt. Der Waschkühler arbeitet nach dem Prinzip des Venturi- " Wäschers und wird mit prozeßeigenem Waschwasser 18 beaufschlagt.

Das Rohgas verläßt den Waschkühler 7 mit einer Temperatur von ca. 200⁰C und tritt in den Abhitzekessel 8 ein.

In diesem erfolgt bei gleichzeitiger Dampferzeugung eine Abkühlung auf ca. 185°C. In der nachgeschalteten Kondensationsanlage wird in einem Abhitzeerzeuger 10 das Rohgas auf 165°C und in den nachfolgenden vier Kondensationskühlern 12 und 14 bis auf 30⁰C gekühlt. Das Kondensat der Waschkühler 2 gelangt über Standregelventile und Rohrleitungssammelsystem in die beiden parallel geschalteten Gasabscheider 3, hier werden mitgerissene und gelöste Gase abgeschieden. Gleichzeitig wird durch Druckregelung der abströmenden Gase oder durch geregelte Beaufschlagung mit einem Fremdgas, wie zum Beispiel Stickstoff, ein Systemdruck von 1,8MPa eingestellt. Im Sumpf des Gasabscheiders 3 erfolgt eine Vorabscheidung von Feststoff. Das den Gasabscheider 3 verlassende Kondensat gelangt in den Druckscheider 4. In diesem herrscht ebenfalls ein Druck von ca. 1,8 MPa.

Die Druckscheider sind so bemessen, daß eine Verweilzeit von mindestens 10 Minuten gewährleistet ist. Auf der Basis des Dichteunterschiedes erfolgt hier eine Abtrennung desTeeröles und eines feststoff beladenen Teer-Öl-Phenolwasser-Gemisches.

Das geklärte Kondensat wird über Waschwasserpumpen 17 den Waschkühlern 7 wieder als Waschwasser 18 zugeführt.

DasTeeröl 19 wird geregelt am Kopf des Druckscheiders 4 abgezogen und der weiteren Nutzung zugeführt. Im Sumpf des Druckscheiders4fällt ein feststoffgeladenes Teer-Öl-Phenolwasser-Gemisch an, welches in die Entspanner 5 geleitet wird. Hier wird das Produkt bis auf einen Druck von 2000 mm WS entspannt. Die dabei entstehenden Entspannungsdämpfe werden in Querrohrkühlern kondensiert, welche hier nicht näher beschrieben werden sollen.

Das entspannte feststoffhaltige Teer-Öl-Phenolwasser-Gemisch gelangt nunmehr in die Wasserabscheider 6. Diese arbeiten nach dem Prinzip des Rundeindickers. Aus den Wasserabscheidern 6 wird ein wäßriges Feststoff-Teer-Öl-Gemisch 21

abgezogen, ' .

welches energetisch, das heißt,durch Verbrennung in Kesselanlagen genutzt wird. Das geklärte Phenolwasser 20 wird der Entphenolungsanlage zur Aufbereitung zugeführt.

Die Kondensate aus den Abhitzekesseln 8, den Abhitzeerzeugern 10 und den Kondensationskühlern 12, das heißt die Kondensate, welche im Temperaturbereich von 185⁰C bis 130°C kondensieren, werden zusammengeführt und in einer gleichartigen Anlage bestehend aus Gasabscheidern 3, Druckscheidern 4 und Entspannern 5 verarbeitet. In den Gasabscheidern wird gleichfalls ein Systemdruck von 1,8MPa eingestellt. Das geklärte Kondensat aus den Druckscheidern 4 wird über die Umwälzpumpen 17 ebenfalls den Waschkühlern 7 als Waschwasser 18 zugeführt. Der Abzug von Teeröl 19 und die weitere Verarbeitung des feststoffhaltigen Teer-Öl-Wasser-Gemisches über Entspanner 5 und Wasserabscheider 6 erfolgt wie bereits beschrieben. Bedingt durch den unterschiedlichen Kondensatanfall in den einzelnen Temperaturstufen sind hier drei parallel geschaltete Anlagen erforderlich. Die Kondensate 15 aus den Kühlern 14, welche bei Temperaturen unter 130°C kondensieren, werden nach dem bekannten Verfahren der Mittelöldruckscheidung aufgearbeitet.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Aufarbeitung von Gaswässern aus der Kohledruckvergasung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Kohlenwasserstoffe vor der Entspannung der Kondensate, das heißt bei einem Systemdruck oberhalb des Partialdruckes des Wasserdampfes bei der entsprechenden Temperaturstufe erfolgt, daß dazu die Kondensate in zwei Temperaturstufen getrennt werden, vorzugsweise in die Temperaturstufen 200⁰C und 130⁰C bis 185°C, und daß diese Kondensate je nach Temperaturstufe in getrennten Anlaben aufbereitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein definierter, zum Einsatz in den Waschkühlern erforderlicher Teil des Wassers aus beiden Aufbereitungsstufen ohne vorherige Entspannung unter den Partialdruck des Wasserdampfes bei der entsprechenden Temperaturstufe nach Druckerhöhung den Waschkühlern als Waschwasser wieder zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbleibenden Teilströme der Kondensate der beiden Temperaturstufen nach Entspannung gemeinsam einer Wasseraufbereitung zugeführt werden und die danach anfallenden Produkte abgeführt werden, das Feststoff-Teer-Öl-Wassergemisch zur energetischen und/oder stofflichen Nutzung und das emulsionsfreie Wasser zur Entphenolung.