DE2214510A1

DE2214510A1 - Verfahren zur reinigung von rohgasen

Info

Publication number: DE2214510A1
Application number: DE19722214510
Authority: DE
Inventors: Willibrordus Petrus Mari Swaay
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1973-01-25
Also published as: FR2130658B1; BE781191A; IT952386B; GB1384562A; FR2130658A1; CA965603A; NL7104144A; SE367614B; NO132874C; NO132874B

Description

SHELL IWi¹EHWATlONALE RESEARCH MAATSCIIAPPIJ N.V. Don Haag, Niederlande

"Verfahren zv.p Reinigung von Rohgasen"

Priorität: 26. Karr, 1971, Niederlande Nr.

DJo Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eine« durch partielle Oxidation von flüssigen Brennstoffen gewonnenen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Robgases durch Abtrennung der in dem Rohgas dispergieren festen Teilchen ndttels ciiu'-War.chbehandlung lait Wasser, bei der das praktisch von festen Teil chen freie Wasser zumimleoteria teilvieise viieder der V/aschsone angeführt viird.

Bei der Verv.'endr-n^ v^Ton Kohlenwasserstoffen und insbesondere: von SChWe]¹On Kohlenwasserstoffen als Ausgangsmaterial für das Verfahren der Gashorül el] ung enthalten die borge-st eilten Cio.i.e AmcIic und RuP.vorunreJn.igungen. Diese Verunreinigungen, die in Form fester Teilchen vorliegen, müssen vor der ins Auge gefaxten Verwendung ties Gases aus dem Oas entfernt werden, was durch eine

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Wasserwasehe erreicht worden kann. Die so erhaltene wässrige, feste Teilchen enthaltende Suspension hat eine schwärzliche Farbe und kann nicht ohne Verursachung einer Wasserverunreinigung abgelassen werden. Außerdem hat diese Suspension wegen der Anwesenheit von zusammen mit den festen Teilchen aus dem Rohgas ausgewaschenem Schwefelwasserstoff einen unangenehmen Geruch. Gleichfalls können andere Gasbestandteile mit einem unangenehmer: Geruch oder unangenehmen Eigenschaften vorhanden sein, wie z.B. Spuren von Blausäure. Das für das Waschen des Gases verwendete Waschwasser kann wegen aer damit verbundenen zunehmenden Konzentration der festen Teilchen und gelösten Gase nicht wiederverwondet werden. Darüber hinaus würde sich die Wassermenge und damit die Suspension:''^ngo zunehmend vergrößern, weil der in dem den Gasbildungsreaktor verlassenden Rohgas enthaltene, während der· partiellen Oxidation gebildete Wasserdampf bei der Wasnerwäschc des Gases kondensiert.

Ein bekanntes Verfahren zur vollständigen oder praktisch vollständigen Reinigung der vorstehend genannten Suspension von Rußteilchen ist die Aggregierung des Rußes nit einem Bindemittel. Die Ascheteilchon können gesondert aggregiert oder zumindestens teilweise durch Flotation entfernt v/erden. Das dann verbleibend.;:· V/asser zeigt eine erheblich hellere Farbe oder ist praktisch farblos. Es enthält jedoch noch immer gelöste Gase, die oft noch einen unangenehmen Geruch besitzen, so daß dieses praktisch rußfreie V/asser noch nicht abgelassen werden kann. Würde man dieses Wasser in die Gaswaschzone zurückleiten, würde ein zunehmender

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Aufbau der Konzentration der gelösten Gase stattfinden. Weiter uüßte in diesem Fall der auf die oben beschriebene Zunahme der We.sserinenge zurückgehende WasserÜberschuß in einem Nebenstrom kontinuierlich abgezogen werden. Auch dieser Kebenstrom könnte jedoch wegen der Anwesenheit unangenehm riechender Gase, deren Konzentration dann auch einen hohen Wert erreichen würde., nicht als solcher abgelassen v/erden.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung au stellen, bei welchem die feste Teilchen enthaltenden Gase mit Wasser gewaschen werden und bei welchem das Wasser zum Waschen einer weiteren Menge solcher Gase wiederverwendet werden kenn, ohne dadurch die oben genannten Nachteile su verursachen. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, bei welchem das in die bezeichnete Waschsone zurückgeleitete Wasser praktisch frei von gelösten übelriechenden Gasen ist und bei dem ein aus dem Verfahren stammender Wasserüberschuß praktisch frei von festen Teilchen ist. Ferner soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, bei dem die übelriechenden Gase aus dem Kreislauf entfernt werden, so daß sie leicht vielter in weniger gefährliche Verbindungen umgewandelt v/erden können.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines durch partielle Oxidation von flüssigen Brennstoffen gewonnenen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Rohgases durch Abtrennung der in dem Rohg-xS dispergierten festen

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Teilchen mittels einer Waschbehandlung mit Wasser, das aus einer Kombination folgender in einem Kreislauf angeordneter Verfahrensstufen besteht :

a) Entfernen der in dein Rohgas enthaltenen festen Teilchen und der gasförmigen wasserlöslichen Verunreinigungen mittels einer Was se rv/äs ehe;

b) Abtrennen der im Wasetwasser enthaltenen festen Ruß- bzw. Ascheteilchen in einer Aggregations- bzw. Flotationszone;

c) Abtrennung der im Wasehwasser gelösten gas^-Ί Tigen Verunreinigungen in einer Abstreifzone, wo gleichzeitig eine solche Wassermenge mit abgestreift wird, daß die zum Waschen des genannten Rohgases pro Zeiteinheit zur Verfügung stehende Wasserumlauf menge praktisch konstant bleibt;

d) Abziehen des aus der Abstreifzone stammenden Wasserdampfes oder Gasstromes aus dem Kreislaufsystem; und

e) Rückführung der flüssigen Phase aus der Abstreifzone in die Waschzone.

Je nach dem für die Herstellung der Viasserstoff- und Kohlenmonoxid enthaltenden Gase verwendeten Ausgangsmaterial können die bezeichneten Gase entweder Ruß oder Ruß und Asche als feste Teilchen enthalten. Wie schon vorstehend erwähnt, führen schwere Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterial im allgemeinen zu Gasen, die sowohl Asche als auch Ruß enthalten. Ruß wird aus der bei der Wasserwäsche des Rohgases erhaltenen wässrigen Suspension mittels

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Agg^egierung wit einem geeigneten Bindemittel entfernt. Jodes, bekannte zu einer praktisch rußfreien ivässrigen Phase und aggregiertem Ruß führende Aggregationsverfahren kann für diesen Zv/eck verwendet werden.

In der praktisch rußfreien wässrigen Phase zurückbleibende Ascheteilchen können durch geeignete Mittel, wie z.B. durch Flotation _b entfernt werden, wodurch man ein praktisch von festen Teilchen freies V/asser erhält.

In einer vorzugsweise verwendeten Ausführungsform- dieser Erfindung wird die wässrige Suspension mit den' festen Teilchen zur Entfernung der gelösten Gase und zur Verdampfung der erwünschten Menge an überschüssigem V/asser abgestreift. Diese Anordnung wird deshalb vorzugsweise verwendet, weil die aus der Gaswaschzone erhaltene wässrige Suspension noch heiß ist und deshalb weniger Wärme für die Verdampfung benötigt wird. Nach dem Abstreifen wird die wässrige Suspension der Aggregierungsbehandlung und, wenn erforderlich, einer Flotation unterworfen.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, zunächst die Ruß- und/oder Ascheteilchen aus der wässrigen Suspension zu entfernen und das daraus erhaltene V/asser zur Entfernung der in ihm gelösten Gase abzustreifen.

Das auf die vorstehend genannte Weise 'erhaltene Wasser ist praktisch frei von festen Teilchen und gelösten Gasen. Da die Kon-

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zentration von übelriechenden Komponenten in diesem V/asser sehr niedrig ist, spricht nichts dagegen, dieses Wasser wieder für die Wasserwäsche des Rohgases zu verwenden.

Während des Abstreifens tritt eine Verdampfung von V/asser auf. Die Verdampfung der erwünschten Wassermenge kann durch die Menge und/oder die Temperatur des Abstreifgases geregelt werden.Außerdem kann der Suspension oder dem zur Entfernung der gelösten Gase abzustreifenden V/asser während des Abstreifens zusätzliche Wärme zugeführt werden. Dc" ^;1~streifgas kann Luft sein. Auch Dampf ist zur Verwendung als Abstreifgas sehr geeignet.

Der durch das Abstreifen erhaltene Wasserdampf und der Gasstrom werden vorzugsweise durch einen Kühler geleitet und das daraus erhaltene Kondensat unter oxidierenden Bedingungen von brennbaren Produkten befreit. Auf diese Weise werden die zusammen mit Dampf in Gasform vorliegenden unerwünschten Bestandteile mit unangenehmen Eigenschaften wieder in Wasser aufgenommen, wenn auch in einer erheblich kleineren Wassermenge als der bei der Wasserwäsche des Rohgases erhaltenen. Die Oxidation findet schon bei 90 C bis 120 C mit Luft bei einem Druck von 6 bis 10 kg/cm wirksam statt.

Die Erfindung wird jetzt an Hand von zwei in den Figuren 1 und 2 dargestellten Fließdiagrammen erläutert.

Gemäß Fig. 1 wird ein aus der partiellen Verbrennung eines Brennstoffes stammender Rohgasstrom 1 zusammen mit einem Wasserstrom 2

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in einen Kühler 3 eingeleitet;, wo es zum direkten Kontakt zwischen dem Wasser und dem Gas kommt. Das den Kühler 3 verlassende Gas wird als Strom 4 durch eine Gaswaschzone 5 geleitet«, v/o es noch einmal intensiv mit einem Wasserstrom 6 in Kontakt gebracht wird. Der die Gaswaschzone 5 verlassende Wasserstrom wird wie der vorstehend genannte Strom 2 in den Kühler 3 geleitet. Ein von festen Teilchen, wie Ruß- und Ascheteilchen, und auch weitgehend von einigen übelriechenden gasförmigen Bestandteilen/Wie Schwefelwasserstoff und Blausäurespuren/freier Gasstrom 7 verläßt die Waschzone 5.

Aus dem Kühler 3 erhält man einen Strom 8, der aus einer wässrigen Suspension der vorstehend beschriebenen festen Teilchen besteht. Außerdem sind in diesem Strom die vorstehend genannten gasförmigen Komponenten vorhanden.

In einer Aggregierungszone 9 wird der Strom der Suspension 8 von Ruß befreit, der als Strom 10 abgezogen wird. Wenn gewünscht, kann dieser Ruß wieder der Zuspeisung für den Gasgenerator zugeführt oder an anderer Stelle als Brennstoff verwendet v/erden. Aus der Aggregierungszone 9 kommt ein praktisch rußfreier Wasserstrom 11, der in eine Flotationszone 12 geleitet wird, aus der man einen Wasserstrom erhält, der jetzt praktisch frei von festen Teilchen ist und als Verunreinigungen nur gelöste Gase enthält. Die Ascheteilchen werden über Ik abgezogen.

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In einer Abstreifzone 15 wird der Wasserstrom 13 mit einem Dampfst rom 16 in Kontakt gebracht. Auf diese Weise erhält man einen Gasstrom 17, der hauptsächlich aus Dampf und den aus Strom 13 freigesetzten Gasen besteht. Um eine genügende Wassermenge aus dem Strom 13 zum Ausgleich der aus dem Gaserzeugungsverfahren stammenden Erhöhung der Wassermenge zu verdampfen, w,ird über eine Heizvorrichtung 18 zusätzliche Wärme zugeführt. Strom 17 wird im Kühler 19 kondensiert, wodurch man einen Wasserstrom 20 erhält, der als Verunreinigungen nur die gelösten Gasbestandteile enthält. Hier können Ascheteilchen nicht mehr vo-riiaiiden sein. In einer Oxidationszone 21 wird der Wasserstrom 20 mit Sauerstoff oder mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom 22 unter geeigneten Bedingungen in Kontakt gebracht, wodurch Verbrennungsgase 23 und sauberes V/asser 24 gebildet werden. Aus der Abstreifzone 15 erhält man einen Strom reinen Wassers S, der gegebenenfalls nach Abkühlung in die Waschzone 5 eingeleitet wird.

In Fig. 2 haben die vorstehend verwendeten Bezugszahlen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1. Hier wird der Strom der Suspension 8 zunächst in die Abstreifzone 15 geleitet. Aus dieser Abstreifzone fließt ein jetzt von den oben genannten gelösten Gasen freier Suspensionsstrom 25 ab. Das nach dem Durchlaufen der Aggregierungszone 9 und der Flotationszone 12 erhaltene Wasser wird über Strom 26 zur Waschzone 5 zurückgeleitet.

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Beispiel

Die BozugBzahlen in der ersten Spalte der folgenden Tabelle bezeichnen Stellen im Verfahren, wie sie entsprechend in Fig. 2 gekennzeichnet worden sind.

Stellen im Verfahren	Strom	Menge	Gehalt an Verunrei	gasförmigen .nigungen
1	Rohgas	3 x 10⁶ Nm³/Tag	110	mg/Nin
26	Wasser	1680 t/Tag	5	mg/kg
8	Wasser	2020 t/Tag	170	mg/kg
25	V/asser	1680 t/Tag	15	mg/kg
17	Dampf + Gas	3'4O t/Tag	936	mg /kg
7	Gas	3 χ 10⁶ Nm³/Tag	12	mg/Nm

Aus dieser Tabelle geht hervor, daß die Konzentration gasförmiger Verunreinigungen in dem behandelten Gas (Strom 7) auf etwa 10 Prozent des ursprünglichen Viertes vermindert worden ist. Die Hauptmenge dieser gasförmigen Verunreinigungen wird mit Strom 17 entfernt, wodurch der zurückgaleitete Wasserstrom 26 praktisch frei von diesen Verunreinigungen ist.

Wenn das vorliegende Verfahren auch unter besonderer Bezugnahme auf die partielle Oxideition von flüssigen Kohlenwasserstoffen abgehandelt worden ist, so ist doch offensichtlich, daß das eri'indungsgemäße Verfahren gleichermaßen auf die partielle Oxidation

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anderer flüssiger Brennstoffe^wie auf flüssige Suspensionen von i'einverteiltem festen Brennstoff, anwendbar ist. Beispiele solcher aiiderer flüssiger Brennstoffe sind v/äs sr ige Kohleaufschlämmungen und eine Aufschlämmung von Ruß in öl.

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Claims

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Pa t c _n_t a η s^ ρ r ü _c_Ji _e

1. Verfahren zur Reinigung, eines durch partielle Oxidation von flüssigen Brennstoffen gewonnenen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Rohgases durch Abtrennung der in dem Rohgas dispergieren festen Teilchen mittels einer Waschbehandlung mit Wasser, dadurch gekennzeichnet , daß es aus einer Kombination folgender in einem Kreislauf angeordneter Verfahrensstufen besteht:

a) Entfernen der in dem Rohgas enthaltenen festen Teilchen und der gasförmigen wasserlöslichen Verunreinigungen mittels einer Wasserwäöche; · -

b) Abtrennen der im Waschwasser enthaltenen festen Ruß- bzw. Ascheteilchen in einer Aggregations- bzw. Flotationszone;

c) Abtrennung der im Waschwasser gelösten gasförmigen Verunreinigungen in einer Abstreifzone, wo gleichzeitig eine solche Wassermenge mit abgestreift wird, daß die zum Waschen des genannten Rohgases pro Zeiteinheit zur Verfügung stehende Wasserumlauf menge praktisch konstant bleibt;

d) Abziehen des aus der Abstreifzone stammenden Wasserdampfes oder Gasstromes aus dem Kreislaufsystem; und

e) Rückführung der flüssigen Phase aus der Abstreifzone in die Waschzone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Ab r;t Vf; if ζ one vor der Aggregations- und Flotationszone .angeordnet ist.

3· Verfahren lisch Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Abutreif/,one nach der Aggregations- und Flotationszone angeordnet ist.

^}i. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifbehandlung mit einem Abstreifgas, insbesondere mit Luft oder Wasncrdampi,durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung der erwünschten V/assermenge in der Abstreifzone durch die lie η ge und/oder die Temperatur des verwendeten Abatreifga α e s ge re ge It wi rd.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifbehandlung durch zusätzliches Erhitzen gefördert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in Stufe d) aus der Abstreifzone abgezogene Wasserdampf oder Gase enthaltende Strom durch einen Kühler geleitet wird und das so erhaltene Kondensat unter oxidierenden Bedingungen von brennbaren Stoffen befreit wird.

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