DE2651177A1 - Verfahren zum entfernen von schwefelverbindungen, insbesondere von h tief 2 s, aus einem synthesegas - Google Patents
Verfahren zum entfernen von schwefelverbindungen, insbesondere von h tief 2 s, aus einem synthesegasInfo
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Description
Saarbergwerke AG P 76/17 ?RR1 177
Saarbrücken, 4. November 1976 3 Ma/Pe
Verfahren zum Entfernen von Schwefelverbindungen,
insbesondere H2S, aus einem Synthesegas
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Schwefelverbindungen, insbesondere H~S, aus einem Synthesegas,
welches durch Vergasung von Kohle oder anderer kohlenstoffhaltiger
Feststoffe in einem Vergasungsreaktor bei erhöhter Temperatur entsteht, durch Stoffaustausch mit mineralartigen
Absorptionsmitteln.
Durch Vergasung von Kohle mit Wasserdampf und Sauerstoff bzw. Luft entstandenes Synthesegas enthält in der Regel Schwefelanteile,
die bei bzw. nach der Ausnutzung des Gases in einem Verbraucher Korrosionsschäden in den Anlageteilen des Verbrauchers
anrichten bzw. zu Umweltverschmutzungen führen, wenn das Abgas ungereinigt in die freie Atmosphäre abgelassen wird.
Aus der DT-OS 1444961 ist ein Verfahren zur Entschwefelung von
aus Brennstoffvergasern stammenden Rohgasen bekannt. Dabei wird
in einem gesonderten Vergasungsraum entstandenem, ca. 1000 0C
heißem Rohgas in einem nachgeschalteten Reaktionaraum Kalkstaub
als Absorptionsmittel zugemischt, der mit den Schwofolverbindunqfui
dea Rohgases reagiert und in einem nachgeschalteten Zyklon
wieder abgeschieden wird.
Nachteilig ist, daß ein großer technischer Aufwand bei diesem bekannten Verfahren benötigt wird und daß der Entschwefelunqsgrad
nicht besonders hoch ist. Es sind jo ein beoondercr Vorqnuunqs-
und Reaktionsraum erforderlich, um das Entschwefelunqovorfuhron
809820/01 3S
Saarberg*:/erke AG
durchzuführen.Da der Stoffaustausch in einer dem Reaktor
nachgeschalteten Verfahrensstufe in der Schwebe stattfindet, ist darüberhinaus die für die Entschwefelung zur Verfügung
stehende Oberfläche klein und somit der Entschvi/efelungsgrad
gering.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln,
mittels dessen bei geringem technischem Aufwand in zuverlässiger Weise ein möglichst hoher Schwefelanteil aus dem erzeugten
Synthesegas abgeschieden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgmeäß dadurch gelöst, daß der
Stoffaustausch mit dem Absorptionsmittel überwiegend in der
flüssigen Phase stattfindet.
Ein wichtiger Vorteil des erfindunqsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß das Absorptionsmittel in flüssiger Phase besser den
Stoffaustau3ch vollziehen kann als in fester Phase, da der Stoffaustausch
in der flüssigen Phase wesentlich intensiver und schneller abläuft.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens das Absorptionsmittel
zusammen mit der Kohle in den Vergasungsreaktor eingespeist und der Stoffaustausch zwischen den Schwefelverbindungen und
dem Absorptionsmittel direkt im Vergasunqsreaktor durchgeführt
wird, so daß die exotherme Wärme der Vergasungsreaktionen unmittelbar
zur Verflüssigung des Absorptionsmittels .verwendet
werden kann.
Falls die Verqasunqsreaktionen bei Temperaturen oberhalb des Schlackeschmelzpunktes durchqeführt werden, kommt alc weiteror
Vorteil hinzu, daß nunmehr das boladons, flüssige Absorptionsmittel
in einfacher Weise zusammen mit .der flüssigen Phase ouo
dem Vcrgasungareaktor abgezogen wordon kann.
809820/0139
Sa π rn r>
cgv'^rkfcj AC
Es hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad der Entschwefelung
dann besonders gut ist, wenn der Stoffaustausch zwischen den
Schwefelverbindungen und dem flüssigen Absorptionsmittel unmittelbar
oberhalb bzw. im Grenzbereich eines im unteren Bereich des Vergasungsreaktors vorgesehenen flüssigen Schlackenbndos
erfolgt, da aufgrund der in diesem Bereich vorherrschenden hochturbulenten Strömungsverhältnisse eine besonders innige Durchwirbelung
und somit Durchmischung zwischen flüssigen Absorptionsmitteltröpfchen
und dem die Schwefelverbindungen enthaltenden Synthesegas erfolgt.
Vorteilhaft kann als Absorptionsmittel einö Kalziumverbindung,
vorzugsweise Kalziumoxid (CaO) oder Kaliumcarbonat (CaCfK),
vorgesehen werden, die bei den im Reaktor vorliegenden Temperaturen mit den Aschebestandteilen der Kohle flüssige Verbindungen
bildet, welche bei gezielter Basizitätsführung den Stoffaustausch
bewirken. Darüberhinaus ist Kalk leicht verfügbar und wirtschaftlich
anwendbar.
Ebenso vorteilhaft wie die Verwendung von Kalziumverbindungen können Alkaliverbindungen, beispielsweise Na2O, Na2CO,, K2O,
K2CO-, usw. als Absorptionsmittel verwendet werden. Diese haben
ebenfalls eine ausgesprochene Affinität zu Schwefel, so daß ein besonders hoher Grad an Entschwefelung zu erwarten ist. Auch
ist 'die Zugabe - von Mischungen solcher Absorptionsmittel möglich.
Vorteile bietet es weiterhin, die Zähigkeit der entstehenden Schlacke mit weiteren Zusätzen so zu regulieren, daß sie nicht
zu dünnflüssig ist und schäumt, aber auch nicht so zähflüssig ist, daß sie nicht mehr abgezogen werden kann. Als solche Zusätze
bieten eich beispielsweise Eisenoxide und/oder Quarzsand an.
809320/0139
Saarbergwerke ΑΠ
(ο
Die Eifindung u/ird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Vergasungsreaktor 1, in dessen unterem Bereich 2 lanzenartige Zuführungen 3 zum Einblasen von kohlestoffhaltigem
Staub zusammen mit den Vergasungsmitteln ragen. Die Zuführungen 3 sind leicht nach unten geneigt angebracht, so daQ die
eingebrachten Gase und der kohlenstoffhaltige Staub eine hochturbulente Mehrphasen-Zirkulationsströmung oberhalb eines im
unteren Bereich des Reaktorraumes sich ansammelnden Schlackenbads 4 ausbilden. Die Schlacke selbst wird in ein darunterliegendes
Wasserbad 5 abgezogen, u/enn die Oberfläche der flüssigen
Schlacke eine v/orgegebene Höhe überschreitet. Die Reaktion des Kohlestaubes mit Wasserdampf und Sauerstoff erfolgt insbesondere
in der heißen Zone kurz oberhalb des Schlackenbades 4.
Das gebildete Synthesegas entweicht am Auslaß 6 aus dem Vergasungsreaktor
und wird einem Zyklon 7 zugeleitet, den es am Ausgang 8 in entstaubtem Zustand wieder verläßt.
Die Reaktoranlage arbeitet wie folgt:
Durch die lanzenartigen Zuführungen 3 werden in den unteren Bereich 2 des Reaktors 1 Vergasungsmittel in Form von Wasserdampf
und Sauerstoff sowie ein kohlenstoffhaltiger Staub eingeblasen,
dem ein unbrennbarer feingepulverter Mineralzusatz beigemischt ist. Der Gasdruck in der Zuführung 3 muß so groß sein,
daß er dem Inndndruck im Reaktor 1 in Höhe von beispielsweise 25 bis 30 bar überwindet.
Der in den unteren Bereich 2 des Reaktors oingeblasene.· kohlenstoffhaltige
Staub, beispieisweise Kohlenstaub aus Stoinkohlo,
rongiert unter Wärmeentwicklung bei Tompo.ratüren von utwn
1300 bi» 2200 C oberhalb des im unteren Bereich des im Vorgnnunqaroaktor
vorgesehenen Schlackonbadcs. Zu bildot eich Jo
nach Kohleart Synthesegas mit Anteilen von etwa:
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.'beri)M/ei ke AG
55 % CO, 33 % H , 0,5 ?i Schwefelverbindungen, insbesondere
H2S, sowie CO« und H2O.
Der zusammen mit dem Kohlenstaub eingeblasene gepulverte
Mineralzusatz, beispielsweise Kalziumoxid (CaO), kommt in innige Berührung mit Reaktionsgasen, deren Geschwindigkeit
bei der in diesem Bereich vorherrschenden hochturbulenten Mehtphasen-Zirkulationsströmung
bis zu 100 m/sec. betragen kann. Der Kalziumoxidstaub, welcher im Grenzbereich des Schlackenbades
4 mit Schlackenbestandteilen, insbesondere mit dem Si0„, dem Aluminiumoxid und/oder den Eisenoxiden flüssige
Verbindungen bildet, reagiert mit den im Synthesegas enthaltenden Schwefelverbindungen und bindet auf diese.Weise den Schwefel.
Anstelle von Kalziumverbindungen können auch Alkalicarbonate,
beispielsweise Soda (Na2CO,) oder Pottasche (K2CO,) verwendet
werden. Beide Substanzen haben einen relativ niedrigen Schmelz-punkt und eine hohe Affinität zu Schwefel.
Die bei der Vergasung von Kohle anfallende Schlacke enthält unter anderem Silizium-, Aluminium- und Eisenverbindungen.
Durch gezielte Zumischung weiterer Mineralzusätze, wie z. B. FeO, Fe2O, und SiO2, zu dem Kohlestaub kann die Viskosität
der Schlacke beeinflußt werden, derart, daß sie nicht zu zäh wird, um einwandfrei abfließen zu können, aber auch nicht zu
dünnflüssig wird, daß sie schäumt oder zu viele Schlackenteilchen im Gasstrom mitgerissen werden. Darüberhinnus kann
nuf diese Weise ein für die Schlackenführung und Entschwefelung
günstiger Basizitätsgrad eingestellt werden.
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e e r s e i t e
Claims (9)
1.) Verfahren zum Entfernen von Schwefelverbindungen,
insbesondere HUS, aus einem Synthesegas, welches durch
Vergasung von Kohle oder anderer kohlenstoffhaltiger
Feststoffe in einem Vergasunqsreaktor bei erhöhter Temperatur entsteht, durch Stoffaustausch mit einem
mineralartigen Absorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffaustausch mit dem Absorptionsmittel überwiegend
in der flüssigen Phase stattfindet.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel in fester Form mit der Kohle in
den Vergasungsreaktor eingespeist, durch die bei der Vergasung frei werdende exotherme Wärme verflüssigt
und innerhalb des Vergasungsreaktors in Stoffaustausch
mit den Schwefelverbindungen gebracht wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verflüssigung des Absorptionsmittels unmittelbar oberhalb bzw. im Grenzbereich eines im unteren Bereich
dee Vergaaungsreaktors vorgesehenen Schlackenbades erfolgt.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gokonnzoichnet,
daß als Absorptionsmittel eine Kalziumvorbindunrj
vorgesehen ist, welche mit den Schlackebestandteilon bei~don
Temperaturen im Reaktor flüssige Verbindungen bildet.
603820/01 39
ORIGINAL INSPiSClED
Saarbergwerks AG
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Kalziumverbindung Kalziumoxid (CaO) oder Kalziumcarbonat (CaCO,) vorgesehen ist.
6.) Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Absorptionsmittel ein Alkalicarbonat, vorzugsweise Soda (Na2CO-,) oder Pottasche (K2C0-j), vorgesehen
ist.
7.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß Kohle und das Absorptionsmittel mittels eines komprimierten Treibgases in den Reaktorraum eingeblasen
werden.
8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Kohle, Schlacketeilchen und Absorptionsmittel in einer hochturbulenten Mehrphasen-Zirkulationsströmung
im Innern des Reaktorraumes geführt «/erden.
9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kohle vi/eitere Zusätze beigegeben werden,
welche im Reaktorraum die Zähigkeit der Schlacke beeinflussen ι
809820/0139
Priority Applications (4)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762651177 DE2651177A1 (de) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | Verfahren zum entfernen von schwefelverbindungen, insbesondere von h tief 2 s, aus einem synthesegas |
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ID=5992773
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FR (1) | FR2370785A1 (de) |
GB (1) | GB1574162A (de) |
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- 1977-11-09 GB GB4658777A patent/GB1574162A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB1574162A (en) | 1980-09-03 |
FR2370785A1 (fr) | 1978-06-09 |
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