DD240562A1 - Verfahren zur gaswasseraufbereitung in der kohledruckvergasung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohleveredlung, insbesondere auf die bei diesem Verfahren anfallenden Prozesswaesser. 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 eine relativ komplexe Loesung vorzulegen. Das wird dadurch erreicht, dass die Gaswaesser aus Waschkuehler und Abhitzekessel nach Druckerhoehung, jedoch ohne vorherige Entspannung, gemeinsam wieder in den Waschkuehler zurueckgefuehrt werden. Im Sumpf des Waschkuehlers nach entsprechender Verweilzeit anfallendes Feststoff-Teer-Wasser-Gemisch wird dem Generator als Einsatzstoff zugefuehrt. Die Kondensate der Temperaturstufe 165C bis 130C werden unter Verfahrensdruck getrennt. Erst danach erfolgen Entspannung und weitere Aufbereitung.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

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

Beider 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 200⁰C 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 Dämpfegas an, welche einen großen Aufwand zur Dämpfegaskühlung bedingt. Desweiteren 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 0,8 MPa 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 Wasserdampfpartialdruck entspannt werden. Im DD-WP 48834 ist eine Vorrichtung genannt, die eine Abtrennung von Teeren und Ölen sowie einen Abzug des Feststoffes nach dem Rundeindickerprinzip ermöglicht. Diese Vorrichtung arbeitet ebenfalls bei atmosphärischem Druck und 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/229 986.6 erkärt. 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/260774.5 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 feststoffhaltige 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 vor der Abscheidung gemischt und gekühlt

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

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 anfallende Dämpfegasmenge und der Energiebedarf des Verfahrens müssen so gering wie möglich sein. Weiter ist der Butylacetatverbrauch der nachgeschalteten Entphenolungsanlagezu 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 Mängeln der bekannten technischen Lösungen ist.

Bei den bekannten technischen Lösungen werden die anfallenden Kondensate auf einen Druck unterhalb des Wasserdampfpartialdruckes bei der entsprechenden Medientemperatur entspannt. Durch die hohe Temperatur der Kondensate treten dabei erhebliche Mengen an Dämpfegas auf, für deren Kühlung große Kühlwassermengen notwendig sind.

Durch die Mischung der Kondensate aus Waschkühler und Abhitzekessel und anschließende Entspannung auf Normaldruck, fällt eine stabile Teeröl-Staub-Wasser-Emulsion an, die entweder durch erhöhte Aufwendungen energetisch nutzbar ist oder durch stoffliche Trennung einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Da ein Teil der Kondensate anschließend als Waschwasser dem Prozeß wieder zugeführt wird, ist ein relativ großer Energieaufwand für die erneute Druckerhöhung notwendig.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß das im Waschkühler anfallende Staub-Dickteer-Wasser-Gemisch bei entsprechend eingeräumter Verweilzeit im Sumpf des Waschkühlers und entsprechend der Dichteunterschiede der Bestandteile des Gemisches in ein Staub-Dickteer-Produkt und Phenolwasser getrennt wird. Das anfallende Staub-Dickteer-Produkt wird einer energetischen Nutzung, beispielsweise als Einsatzprodukt für den Druckgasgenerator, zugeführt. Das ebenfalls abgetrennte Phenolwasser wird als Waschwasser zusammen mit dem Kondensat des Abhitzekessels dem Waschkühler wieder zugeführt.

Dazu ist eine Druckerhöhung notwendig. Der überschüssige Teil des Staub-Dickteer-Produktes wird druckentspannt bis auf ca.

2000mm WS. Dieses entspannte Produkt wird in entsprechenden Einrichtungen weiter in ein Staub-Teer-Gemisch und Phenolwasser getrennt, wobei das Staub-Teer-Gemisch einer energetischen Nutzung zugeführt und das geklärte Phenolwasser in die Entphenolung gegeben wird.

Diese Lösung gewährleistet eine autarke Waschwasserversorgung je Generator, und die sogenannte Staub-Dickteerwirtschaft, die im praktischen Betrieb immer wieder Grund für Unregelmäßigkeiten war, entfällt.

Die Kondensate derTemperaturstufe165°C bis 130⁰C, die hauptsächlich in der sogenannten Abhitzestation anfallen, werden, um die Bildung von Emulsionen einzuschränken, in einem Druckscheider, dessen Druck oberhalb des Wasserdampfpartieldruckes liegt, durch den Dichteunterschied in Öl und Wasser getrennt. Dem Druckscheider ist eine Gasabscheidung vorgeordnet, worin mitgerissene und gelöste Gase ausgeschieden werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel mittels eines Fließschemas näher erläutert werden.

Das aus dem Generator der Kohledruckvergasungsanlage erzeugte Rohgas 1 wird in einem nachgeschalteten Waschkühler 7 mit Waschwasser 18 gereinigt und gekühlt. Das den Waschkühler verlassende gereinigte und gesättigte Rohgas wird nachfolgend in einem Abhitzekessel 8 von ca. 200⁰C auf 185⁰C weiter gekühlt. Der dabei anfallende Niederdruckdampf wird im Verbundsystem genutzt. Das im Abhitzekessel 8 anfallende ammoniakarme Gaskondensat 9 wird nach einer bekannten Lösung als Waschwasser 18 über die Waschwasserpumpe 17 bereitgestellt. In der nachgeschalteten Kondensationsanlage wird das Rohgas in einer Abhitzestation 10 auf 165°Cund in den nachfolgenden Kondensationskühlern 12 und 14 bis auf 30⁰C gekühlt. Das an den 2. bis 4. Kondensationskühlern 14 anfallende ammoniakreiche Kondensat wird über eine Mittelöldruckscheidung separat der Entphenolungsanlage zugeführt.

Das im Waschkühler anfallende Staub-Teer beladene Kondensat wird im Sumpf des Waschkühlers bei Gewährleistung einer entsprechenden Verweilzeit durch den Dichteunterschied getrennt in ein Staub-Dickteer-Produkt und in Phenolwasser. Das Phenolwasser wird über eine Pumpe 17 ebenfalls dem Waschkühler 7 als Waschwasser zugeführt. Die eingedickte Feststoff-Wasser-Suspension 2a wird über eine Pumpe dem Druckgasgenerator zur Vergasung zugeführt. Das überschüssige Feststoff-Wasser-Gemisch 2b wird in die Entspanner 5 ausgeschleust. Hier wird das Produkt entspannt bis auf einen Druck von 2000 mm WS. Das entspannte Gemisch wird anschließend zum Wasserabscheider 6 gefahren. Hier wird ein wäßriges Staub-Teer-Gemisch 21 abgezogen und einer energetischen Nutzung zugeführt. Das geklärte Phenolwasser 20 wird der Entphenolungsanlage zur Aufbereitung zugeführt. Die Kondensate aus der Abhitzestation 10 und den Kondensationskühlern 12, das heißt die Kondensate, die im Temperaturbereich von 165⁰C bis 13O⁰C kondensieren, werden zusammengeführt und in die Gasabscheider 3 ausgeschleust. Hier werden die anfallenden Kondensate von mitgerissenen Gasen getrennt und den Druckscheidern zugeführt. Der Druckscheider ist auf ein Systemdruck von 1,8MPa eingestellt. Im Druckscheider 4 erfolgt eine Trennung von Teeröl und Phenolwasser auf der Basis des Dichteunterschiedes. Das Teeröl wird geregelt abgezogen und einer Nutzung zugeführt. Das restliche Gaswasser wird über einen Entspanner 5 auf ca. 2000 mm WS entspannt und dem Wasserabscheider 6 zugeführt. Die Entspannungsdämpfe werden im vorhandenen Dämpfegassystem gekühlt und abgeführt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Gaswasseraufarbeitung in der Kohledruckvergasung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Kohlenwasserstoffe vor dem Entspannen, das heißt also bei einem Systemdruck oberhalb des Partialdruckes des Wasserdampfes bei der entsprechenden Temperaturstufe erfolgt, daß dazu die in den einzelnen Temperaturstufen anfallenden Kondensate entsprechend ihrer Temperatur in zwei Gruppen zusammengefaßt und separat behandelt werden, wozu zum einen die Kondensate aus Waschkühler und Abhitzekessel ohne Entspannung den Waschkühlern wieder als Waschwasser zugeführt werden, wobei eine Überschußwassermenge entspannt, geklärt und einer stoffwirtschaftlichen und/oder energetischen Verwertung zugeführt beziehungsweise entphenolt wird, und daß nur die Kondensate einer zweiten Temperaturstufe von 165°C bis 13O⁰C zur Abscheidung, um die Bildung von Emulsionen zu verhindern, genutzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß bereits im Sumpf des Waschkühlers bei Einrichtung einer entsprechenden Verweilzeit ein feststoffhaltiges Teer-Wasser-Gemisch abgeschieden wird, das vorzugsweise direkt in den Generator zurückgeführt wird und von dem aber auch ein Teil nach Entspannung einer weiteren Aufbereitung zugeführt werden kann.