DE2542055B2 - Verfahren zur Behandlung eines Rohgases aus der Druckvergasung von Kohle - Google Patents

Verfahren zur Behandlung eines Rohgases aus der Druckvergasung von Kohle

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Rohgases aus der Vergasung von Kohle unter erhöhtem Druck bei erhöhten Temperaturen mit Sauerstoff und Wasserdampf und gegebenenfalls weiteren Vergasungsmitteln, wobei das die Vergasung verlassende Rohgas zunächst in einer ersten Kondensationsstufc durch direkten Wärmeaustausch in einem Waschkühler auf Temperaturen von 170 bis 220 ( und durch indirekten Wärmeaustausch in einem Abhitzekessel sowie in mindestens einer weiteren Kondensationsstuie gekühlt wird.
Ein solches Verfahren ist aus der DD-PS 109658 bekannt. Die Reaktoren, in denen Kohle durch Vergasung unter Druck mit Sauerstoff und Wasserdampf vergast wird, sogenannte Gaserzeuger, sind z. B. aus der DE-PS 1021 116 und der US-PS 2 667 409 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das den Gaserzeuger verlassende heiße Rohgas so weiterzubehandeln, daß in möglichst optimaler Weise störende Substanz aus ίο dem Gas entfernt werden und anfallendes Kondensat kostengünstig weiterverarbeitet werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Gas den Abhitzekessel mit einer Temperatur im Bereich von 150° bis 217° C verläßt, die 3° bis 25° C unter der Taupunkttemperatur des Rohgases liegt, und das im Waschkühler und Abhitzekessel anfallende Kondensat der ersten Kondensationsstufe zusammen und getrennt von Kondensat der weiteren Kondensationsstufe bzw. Kondensationsstufen behandelt wird, mindestens ein Teil des Kondensats der ersten Kondensationsstufe von Staub und/oder Teer befreit und teilweise zum Waschkühler zurückgeführt und das Kondensat der weiteren Kondensationsstufe(n), welches einen niedrigeren Salzgehalt als das Kondensat der ersten Kondensationsstufe aufweist, gereinigt und entphenolt wird.
Die Kühlung in der ersten Kondensationsstufe auf eine bestimmte Temperatur bewirkt, daß im anfallenden Kondensat der weit überwiegende Teil der aus in dem Rohgas auszuwaschenden und auskondensierenden Salze enthalten ist. Diese Salze stören bei der Aufarbeitung des Kondensats und verteuern die Rückgewinnung von Kühlwasser. Da die weiteren Kondensationsstufen Salze jedoch nur noch in ganz geringer Konzentration enthalten, kann das dabei anfallende Kondensat ohne Schwierigkeiten wieder aufgearbeitet und daraus Kühlwasser für den Gesamtprozeß gewonnen werden. Die relativ geringe Menge an Kondensat der ersten Kondensationsstufe wird jedoch gelrennt für sich weiterbehandelt und z. B. zu einem Eindicker geführt. Die Wiedergewinnung von Kühlwasser wird dabei nicht angestrebt.
In der ersten Kondensationsstufe wird das Rohgas zunächst durch direkten Wärmeaustausch gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt; ein indirekter Wärmeaustausch schließt sich an, durch welchen die Taupunkttemperatur des Rohgases unterschritten wird. Für den direkten Wärmeaustausch dient üblicherweise ein Waschkühler, in dem das Rohgas auf eine Temperatur w in Bereich von 170" bis 220" C gekühlt wird, daran schließt sich ein Abhitzekessel für den indirekten Wärmeaustausch an.
Im Kondensat der ersten Kondensationsstufe sammeln sich aufgrund der Temperaturlage nicht nur -,<-, Salze, sondern auch mehrwertige Phenole, sofern diese im Rohgas enthalten sind. Dies ist zusätzlich vorteilhaft, weil dadurch die Entphenolung für nachfolgend anfallendes Kondensat weiterer Kühl- und Kondensationsstufen entlastet wird.
h(i Ein Beispiel für die Vcrfahrenslührung der erfindungsgemäßen Rohgasbehandlung wird mit Hilfe der Zeichnung erläutert.
In einem an sieh bekannten Gaserzeuger I mit
Kohlezufuhr 2, Sauerstoffleitung 3 und Wasser-
h-, dampfzugabe 4 wird Kohle unter einem Druck von 5 bis 120 atm, vorzugsweise IO bis (SO atm, vergast.
Die Asche wird über die Leitung 5 abgezogen.
Das Rohgas der Vergasungsreaklion verläßt ilen
Gaserzeuger 1 durch die Leitung 6 mit einer Temperatur im Bereich von 400° bis 800° C.Hauptbestandteile dieses Rohgases sind Kohlenoxide, Wasserstoff, Methan und höhere Kohlenwasserstoffe, Teer- und Wasserdampf, Staub, daneben auch Phenole, Schwefelverbindungen und Salze, wie etwa Halogenverbindungen, insbesondere Chloride und Fluoride. Im Waschkühler 7 wird das Rohgas mit Kondensat aus der Leitung 8 berieselt, dabei auf Temperaturen von 170° bis 220° C gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt. Pro Kilogramm Rohgas wird im Waschkühler eine Kondensatmenge, die vor allem auö Gaswasser besteht, von 1 bis 8 kg durchgesetzt.
Das im Sumpf des Waschkühlers anfallende staub- und teerhaltige Kondensat wird in der Leitung 9 abgezogen. Das durch direkten Wärmeaustausch gekühlte Rohgas strömt in der Leitung 10 zu einem Abhitzekessel 11, wo es indirekt gekühlt wird. Die Zu- und Ableitungen für Kühlmittel, üblicherweise Wasser, sind der besseren Übersichtlichkeit wegen in der Zeichnung weggelassen. Die dem Rohgas im Abhitzekessel entzogene Wärme wird ζ. Β. ϊλιγ Dampferzeugung genutzt.
Das aus dem Abhitzekessel 11 in der Leitung 12 abströmende Rohgas hat eine Temperatur von 150° bis 217° C; diese Temperatur wird so eingestellt, daß sie 3° bis 25° C unter der Taupunkttemperatur des den Gaserzeuger in der Leitung 6 verlassende.ι Rohgases liegt. Dadurch fällt im Sumpf 11a des Abhitzekessels nur relativ wenig Kondensat an. Zu diesem Kondensat kommt noch hinzu, was durch den Flüss.igkeitsabscheider 13 dem Rohgas der Leitung 12 entzogen und in der Leitung 14 abgeleitet wird. Auch die Leitung9 mündet in den Sumpf 11a.
Das sich im Sumpf 11a sammelnde Kondensat wird in der Leitung 15 abgezogen, die sich in die Leitungen 16 und 17 vdzweigt. Leitung 16 führt einen Teilstrom des Kondensats zu einem Teerscheider 18. Der Teilstrom in Leitung 17 wird mit Hilfe der Pumpe 19 der Leitung 8 zugeführt und zurück in den Waschkühler 7 gegeben. Teer und Staub werden aus dem Teerscheider über Leitung 20 entfernt, und das weitgehend teer- und staubfreie Kondensat verläßt den Teerscheider in der Leitung 21.
Das die erste Kondensationsstufe in der Leitung 24 verlassende Rohgas wird zumindest einer weiteren Kühleinrichtung 25 zugeführt, die in der Zeichnung vereinfacht durch einen Wärmeaustauscher dargestellt ist. In der Praxis folgt dem Wärmeaustauscher häufig eine weitere nicht dargestellte Kühl- und Kondensationsstufe. Das in der Kühleinrichtung 25 und der gegebenenfalls nachfolgenden weiteren Kühlstufe anfallende Kondensat (Leitung 26) wird gesammelt und gemeinsam einer an sich bekannten, nicht dargestellten Anlage zur Entphenolung zugeführt. Das so behandelte Gaswasser kann als Kühlwasser im Prozeü der Rohgiiskühlung wieder verwendet werden.
Das Kondensat in der Leitung 21 wird in einem Teilstrom über die Pumpe 22 dem im Kreislauf geführten Kondensat der Leitungen 17 und 8 zugemischt. Diis Kondensat, vor allem Gaswasser, in der Leitung 21 enthält etwa 85 bis 95% der Salze, die hei der Vc'-rgasung in das Rohgas übergehen, daneben noch vor allem etwa SO bis 70% der im Rohgas enthaltenen mehrwer'igen Phenole. Hei den Salzen handelt es sieh überwiegend um Halogenverbindungen, wie Chloride und Fluoride. Ein Teilstrorn des Gaswassers der Leitung 21 wird in der Leitung 23 abgezogen und einer gesonderten Behandlung, z. B. einem Eindicker, zugeführt.
Dieses salzhaltige Wasser der ersten Kondensatsammeistufe eignet sich nicht zur Entphenolung und Aufarbeitung als Kühlwasser. Da die aus der Rohgasbehandlung abzuziehende Menge an salzhaltigem Gaswasser aber aufgrund der relativ hohen Kühltemperatur vergleichsweise klein ist, bedeutet die gesonderte Behandlung dieses Gaswassers und seine nur beschränkt mögliche Aufarbeitbarkeit und Wiederverwendbarkeit keinen gravierenden Nachteil. Der diesen Nachteil mehr als kompensierende Vorteil liegt
i"> darin, daß die störenden Salze bereits fast vollständig im Gaswasser der ersten Kondensationsstufe enthalten sind, so daß sie nicht mehr in erheblicher Menge in den weiteren Kühl- und Kondensationsstufen für das Rohgas anfallen können.
H,
CH4
Beispiel
In einem Gaserzeuger 1 werden pro Stunde 38 000 kg Kohle (wasser- und aschefrei gerechnet) mit K)OOONm' Sauerstoff und 60000 kg Wasserdampf unter einem Druck von 30 atm vergast. Das dabei erzeugte Rohgas von 450° C enthält 75000 Nm' trokkenes Gas mit folgender Zusammensetzung:
CO1 28 Vol.-%
CO" 21Vol.-%
39 VoI.-% ; 1 Vol.-% 1 Vol.-%
In diesem Rohgas sind noch 40000 kg Wasserdampf, 9,2 kg Chloride, 4,1 kg Fluoride. 210 kg einwertige Phenole und 90 kg mehrwertige Phenole sowie Teer, Öle, Fettsäuren und Ammoniak enthalten. Die Taupunkttemperatur des Rohgases liegt bei 184° C.
In einem Waschkühler 7 wird das Rohgas mit 4 kg Gaswasser-Kondensat pro kg Rohgas intensiv gewaschen und verläßt den Waschkühler wasserdampfgesättigt mit einer Temperatur von 184° C. Im nachfolgenden Abhitzekessel wird das Rohgas indirekt auf 180° C gekühlt. Das dabei anfallende Kondensat zusammen mit dem Ablauf des Waschkühlers wird zu einem Teil wieder dem Waschkühler aufgegeben, zum anderen Teil einem Teerscheider 18 zugeführt.
Aus dem Teerscheider wird Gaswasser in der Leitung 21 abgezogen. Ein Anteil von 5000 kg Gaswasser pro Stunde wird über die Leitung 23 einem Eindicker zugeführt. Dieses Gaswasser enthält 8,7 kg Chloride, 3,9 kg Fluoride, 33 kg einwertige Phenole und 50 kg mehrwertige Phenole.
Das Rohgas in der Leitung 24 wird durch zwei weitere Kühl- und Kondensationsstufen geführt, wobei pro Stunde weitere 34 900 kg wäßriges Kondensat anfallen, die getrennt vom Kondensat der ersten Kondensationsstufe gesammelt und weiterverarbeitet werden. Dieses wäßrige Kondensat enthält nur noch 0,5 kg Chloride und 0,2 kg Fluoride, dazu 40 kg mehrwertige Phenole und 177 kg einwertige Phenole. Aufgrund seines geringen Salzgehaltes kann dieses Koii.'lcnsai ohne Schwierigkeiten gereinigt und zu Kühlwasser aufgearbeitet weiden, das im Prozeß wieder verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Behandlung eines Rohgases aus der Vergasung von Kohle unter erhöhtem Druck bei erhöhten Temperaturen mit Sauerstoff und Wasserdampf und gegebenenfalls weiteren Vergasungsmitteln, wobei das die Vergasung verlassende Rohgas zunächst in einer ersten Kondensationsstufe durch direkten Wärmeaustausch in einem Waschkühler auf Temperaturen von 170° bis 220° C und durch indirekten Wärmeaustausch in einem Abhitzekessel sowie in mindestens einer weiteren Kondensationsstufe gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas den Abhitzekessel mit einer Temperatur im Bereich von 150° bis 217° C verläßt, die 3° bis 25° C unter der Taupunkttemperatur des Rohgases liegt, und das im Waschkühler und Abhitzekessel anfallende Kondensat der ersten Kondensationsstufe zusammen und getrennt vom Kondensat der weiteren Kondensationsstufe bzw. Kondensationsstufen behandelt wird, mindestens ein Teil des Kondensats der ersten Kondensationsstufe von Staub und/oder Teer befreit und teilweise zum Waschkühler zurückgeführt und das Kondensat der weiteren Kondensationsstufe(n), welches einen niedrigeren Salzgehalt als das Kondensat der ersten Kondensationsstufe aufweist, gereinigt und entphenolt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte und entphenolte Kondensat der weiteren Kondensationsstufc(n) als Kühlwasser im Verfahren verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas im Waschkühler mit 1 bis 8 kg Wasser pro kg Rohgas besprüht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des im Abhitzekessel anfallenden Kondensats dem Waschkühler aufgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensat aus dem Waschkühler zum Abhitzekessel geleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des von Staub und/oder Teer befreiten Kondensats, das Salze und/oder mehrwertige Phenole enthält, aus der ersten Kondensationsstufe abgezogen wird.
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