DE2739562A1

DE2739562A1 - Verfahren zur reinigung und kuehlung von staubfoermige verunreinigungen enthaltenden partialoxydationsgasen

Info

Publication number: DE2739562A1
Application number: DE19772739562
Authority: DE
Inventors: Eberhard Goeke; Juergen Dipl Ing Ludolph
Original assignee: Krupp Koppers GmbH
Current assignee: Krupp Koppers GmbH
Priority date: 1977-09-02
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1979-03-08
Also published as: PL209332A1; BR7805564A; PL113673B3; DE2739562C2; US4505719A; ZA784443B

Description

Essen, den 1. September 1977 N 4743/7 a Dr.Ha/Wi.

KRUPP-KOPPERS GMBH, 4300 Essen, Moltkestrasse 29

Verfahren zur Reinigung und Kühlung von staubförmige Verunreinigungen enthaltenden Partialoxydationsgasen.

Zusatz zum Patent (Patentanmeldung P 26 46 865. 5 )

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 46 865. 5) betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Kühlung von staubförmige Verunreinigungen enthaltenden Partialoxydationsgasen, bei dem die heissen Gase zunächst unter solchen Bedingungen in einen Staubabscheider eingeleitet werden, dass in diesem 70 - 95 % der im Gas enthaltenen staubförmigen Verunreinigungen abgeschieden werden, worauf die Gase in einem Nassreiniger mit einer solchen Wassermenge gewaschen werden, die für die Entfernung der restlichen Staubmenge gerade ausreichend ist.

Beim Verfahren nach dem Hauptpatent ist eine Kühlung des Gases zwischen dem Staubabscheider und dem Nassreiniger nur als Eventualmassnähme vorgesehen, wobei das Gas an dieser Stelle nur in einem solchen Umfange gekühlt werden soll, dass keine Kondensation von Wasserdampf erfolgt. Daraus ergibt sich jedoch, dass das Gas,beim Eintritt in den Nassreiniger immer noch eine Temperatur von ca. 70 - 80 * C aufweist entsprechend dem Taupunkt des Gases. Ohne eine Zwischenkühlung zwischen dem Staubabscheider und dem Nassreiniger liegt die Gastempe-■ratur beim Eintritt in den Nassreiniger sogar noch wesentlich

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höher. Das Verfahren nach dem Hauptpatent sieht deshalb ausdrücklich die Möglichkeit vor, das aus dem Nassreiniger austretende, weitgehend entstaubte Gas in einem direkten Kühler mittels Kreislaufwasser weiter zu kühlen, wobei das Kreislaufwasser indirekt gekühlt wird.

Es ist jedoch nicht auszuschliessen, dass bei dieser Arbeitsweise, bedingt durch die hohe Waschwassertemperatur im Nassreiniger und im nachgeschalteten direkten Kühler (ca. 70 ' C), Ablagerungen in Rohrleitungen und Kanälen sowie eine starke Schwadenentwicklung über dem zur Behandlung des ablaufenden Waschwassers vorgesehenen Klärbecken auftreten können. Ausserdem hat sich beim Verfahren nach dem Hauptpatent die hohe Gaseintrittstetnperatur in den Nassreiniger als nachteilig erwiesen. Entsprechend der hohen Gastemperatur muss nämlich in diesem Falle ein relativ grosses Gas volumen behandelt werden, was natürlich eine entsprechende Dimensionierung des Nasereinigers zur Folge hat. Die Investitions- und Betriebskosten sind deshalb recht hoch.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent dahingehend weiter zuentwickeln, dass die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten vermieden und gleichzeitig die Investitions- und Betriebskosten für die Gasbehandlung gesenkt werden.

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Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die aus dem Staubabscheider austretenden Gase vor der Weiterbehandlung im Nassreiniger in einem direkten Kühler bis auf eine nahe dem Taupunkt liegende Temperatur und anschliessend in einem indirekten Kühler bis auf eine Temperatur gekühlt werden, die 5 bis 10 * C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt.

Die erfindungsgemässe Arbeitsweise sieht also vor, das aus dem Staubabscheider austretende heisse Gas zunächst durch direkten Kontakt mit Wasser auf eine Temperatur von etwa 75 bis 85 * C zu kühlen, die in der Nähe des Taupunktes liegt. Anschliessend erfolgt dann die indirekte Kühlung bis auf etwa 25 bis 35 * C. Durch entsprechende Auslegung des indirekten Kühlers wird dabei sichergestellt, dass die Gastemperatur 5 bis 10 * C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt. Bei der Kondensation des Wasserdampfes im indirekten Kühler wird bereits ein Teil des vom Gas noch mitgeführten Feinstaubes benetzt und abgeschieden. Hinzu kommt, dass bedingt durch die niedrigere Temperatur das vor dem Nassreiniger anfallende Gasvolumen nur noch etwa halb so gross ist wie beim Verfahren nach dem Hauptpatent. Aus den beiden genannten Gründen kann deshalb in diesem Falle der Nassreiniger entsprechend kleiner dimensioniert werden, was natürlich niedrigere Betriebs- und Investitionskosten zur Folge hat.

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Vorzugsweise wird ausserdem beim erfindungsgemässen Verfahren das aus dem indirekten und/oder direkten Kühler ablaufende staubhaltige Kondensat mit dem aus dem Nassreiniger ablaufenden Waschwasser vereinigt und daran anschliessend gemeinschaftlich in einem Klärbecken behandelt. Es ergibt sich somit nur ein Waschwasserkreislauf mit einer verhältnismässig niedrigen Temperatur (30 - 50 * C), der in einem entsprechend dimensionierten Klärbecken behandelt werden kann.

Nachfolgend soll das erfindungsgemässe Verfahren an Hand der in den Abbildungen dargestellten Fliessschemata weiter erläutert werden. Es zeigen :

Fig. 1 ein Fliessschema zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem der direkte und der indirekte Kühler getrennt voneinander angeordnet sind

und

Fig. 2 ein Flieseschema zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem der direkte und der indirekte Kühler zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.

Als Ausführungsbeispiel soll an Hand von Fig. 1 die Reinigung und Kühlung eines Partialoxydationsgases beschrieben werden, welches durch Vergasung von Kohlenstaub in einem Koppers-Totzek-Vergaser

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bei einem Druck von 0,03 atü gewonnen wurde. Dieses Gas enthält ca. 100 g/Nm staubförmige Verunreinigungen und wird zunächst in einem im Fliessschema nicht dargestellten Abhitzekessel, der mit dem Vergaser zu einer Baueinheit zusammengefasst ist, auf eine Temperatur von ca. 300 * C abgekühlt. Mit dieser Temperatur gelangt das Gas durch die Leitung 1 in den Staubabscheider 2, der in diesem Falle als Zyklon ausgebildet ist. Entsprechend den Bedingungen des Hauptpatentes liegt die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases dabei zwischen 15 und 25 m/sec Der hier abgeschiedene Staub wird durch die Leitung 3 aus dem Zyklon abgezogen. Das oben aus diesem austretende Gas gelangt mit einer Temperatur von ca. 295 * C. durch die Leitung 4 in den direkten Kühler 5, in dem das Gas durch Einspritzung von Wasser bis auf eine Temperatur von ca. 80 * C gekühlt wird. Danach strömt das Gas über das Leitungsstück 7 in den indirekten Kühler 10, der ein von Kühlwasser durchflossenes Kühlsystem 8 aufweist. Die Kühlwassermenge bzw. der Kühlwasser umlauf können dabei in Abhängigkeit von der Gasmenge so eingestellt werden, dass die Gasauetrittstemperatur etwa 5 - 10 * C Über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt. Nach dem Austritt aus dem indirekten Kühler 10 gelangt das Gas mit einer Temperatur von ca. 30 * C über die Leitung 9 in den Nass· reiniger 6, der in diesem Falle als Desintegrator ausgebildet ist. Hier wird das Gas mit einer solchen Wassermenge gewaschen, die für die

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Entfernung der restlichen Staubmenge aus dem Gas gerade ausreichend ist. Zu diesem Zweck wird über die Leitung 11 Waschwasser in einer Menge von ca. ein l/Nm Gas auf den Nassreiniger 6 aufgegeben. Das gereinigte und gekühlte Gas verlässt den Nassreiniger 6 mit einer Temperatur von ca. 30 * C. Dieses Gas enthält noch,maximal 15 mg Staub pro Nm und hat folgende Zusammensetzung :

CO₂	8.4	Vol.	-%	Ar	0,5	VoI-%
co	63,2	Il	Il	CH₄	0,1	Il Il
^H2	26, 1	Il	Il	H₂S	0,8	It Il
N.	0.8	Il	Il	COS	0.1	Il Il

über den Verdichter 13, in dem es seiner weiteren Verarbeitung entsprechend verdichtet wird, kann es den nachgeschalteten Behandlungsstufen zugeführt werden.

Das aus dem Nassreiniger 6 ablaufende Waschwasser, welches den in dieser Stufe abgeschiedenen Staub enthält, gelangt über die Leitung 14 in das Klärbecken 15. Das in dem indirekten Kühler 10 aus dem Gas auskondensierte staubhaltige Wasser wird vorzugsweise über die Leitung 16 abgezogen und mit dem Wasser strom in der Leitung 14 vereinigt, so dass eine gemeinsame Reinigung im Klärbecken 15 erfolgen kann. Durch diese Schaltung wird ausserdem erreicht, dass in den gemeinsamen Waschwasserkreislauf für den direkten Kühler 5 und den Nassreiniger 6 kein Zusatzwasser gegeben werden muss, weil das im indi-

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rekten Kahler 10 standig auskondensierende Wasser Ober die Leitung 16 in den Kreislauf zurückgelangt. Das Waschwasser in der Leitung 14 besitzt beim Eintritt in das Klarbecken 15 einen Staubgehalt vom ca. 6-10 g/l. Beim Klarbecken 15 kann es sich um eine konventionelle Anlage handeln, wie sie zur Abscheidung von Feststoffen aus Abwassern üblich ist. Diese Anlage kann als Rund- oder Langsbecken ausgeführt werden. Der bei der Klarung des Waschwassers abgeschiedene Schlamm wird über die Leitung 20 aus dem Verfahren entfernt. Das aus dem KUrbecken abfliessende Waschwasser, welches weitgehend von Feststoffen befreit ist, wird vermittels der Pumpe 17 über die Leitung 18 wieder auf den direkten Kühler 5 gefördert. Die Verteilung des Waschwassers im direkten Kühler 5 erfolgt dabei über die Sprühdüse 19. Gegebenenfalls können hier natürlich auch andere Verteilereinrichtungen, wie z. B. Verteilerboden oder Rieseleinbauten, vorgesehen sein. Von der Leitung 18 zweigt die Leitung 11 ab, durch die das für den Nassreiniger 6 benotigte Waschwasser abgezogen wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante sind der direkte Kühler 5 und der indirekte Kühler 10 in der Kühleinrichtung 21 zu einer baulichen Einheit zusammengefasst. Das durch die Leitung 4 strömende Gas gelangt dabei von unten til die Kühleinrichtung 21 und durchströmt zunächst den direkten Kühler 5 und daran anschliessend den darüber angeordneten indirekten Kühler 10. Das oben aus der Kühleinrichtung 21 austretende

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Gas strömt anschliessend über die Leitung 9 zum Nassreiniger 6 und wird in der bereits beschriebenen Art und Weise weiterbe handelt. Die Trennung zwischen dem direkten Kühler 5 und dem indirekten Kühler 10 erfolgt durch den Boden 22, der eine Gasdurchtrittsöffnung 23 aufweist, durch die das Gas von unten nach oben strömen kann. Das im indirekten Kühler abgeschiedene Wasser (Gaskondensat) wird auf dem Boden 22 gesammelt und kann über die Leitung 24 abgezogen sowie über die Sprühdüse 19 in den Gasstrom im direkten Kühler 5 als Kühlmedium eingespritzt werden. Gegebenenfalls kann schliesslich das aus dem Kühlsystem 8 des indirekten Kühlers 10 ablaufende Kühlwasser auch in den direkten Kühler 5 abgeleitet und dort zum Freispülen der Rohre und/ oder Einbauten sowie zum Kühlen des Gases benutzt werden. Das aus dem Unterteil der Kühleinrichtung 21 ablaufende Wasser wird durch die Leitung 16 abgezogen und mit dem Wasserstrom in der Leitung 14 vereinigt, so dass auch hier eine gemeinsame Reinigung des aus dem Nassreiniger 6 und der Kühleinrichtung 21 ablaufenden Wassers im Klärbecken 15 erfolgen kann. Das geklärte Wasser kann aus dem Klärbecken 15 ver>mittels der Pumpe 17 über die Leitung 11 wieder im erforderlichen Umfange auf den Nassreiniger 6 aufgegeben werden. Im übrigen haben übereinstimmende Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1, so dass auf ihre Funktion hier nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Bezüglich des Staubabscheiders 2 und des Nassreinigers 6 gelten selbst-

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verständlich die gleichen Voraussetzungen wie beim Verfahren nach dem Hauptpatent. Das heisst, als Staubabscheider können vorzugsweise Zyklone bekannter Bauart eingesetzt werden, wobei die für die Erzielung des gewünschten Abscheidunge grades erforderliche Gaseintrittsgeschwindigkeit im Bereich zwischen 15-25 m/sec. liegen soll. Es können in dieser Verfahrensstufe aber auch sogen. Schwerkraftabscheider oder Prallblechabscheider zur Anwendung gelangen. Als Nassreiniger können neben den vorzugsweise eingesetzten Desintegratoren auch beliebige andere Nassentstauber verwendet werden.

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Claims

- Iß,- 1. 9. 1977 N 4743/7 a Patentansprüche :

1.) Verfahren zur Reinigung und Kühlung von staubförmige Verunreinigungen enthaltenden Partialoxydationsgasen, bei dem die heissen Gase zunächst unter solchen Bedingungen in einen Staubabscheider eingeleitet werden, dass in diesem 70 - 95 % der inn Gas enthaltenen staubförmigen Verunreinigungen abgeschieden werden, worauf die Gase in einem Nassreiniger mit einer solchen Wassermenge gewaschen werden, die für die Entfernung der restlichen Staubmenge gerade ausreichend ist, gemäss Patent (Patentanmeldung P 26 46 865. 5), dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Staubabscheider austretenden Gase vor der Weiterbehandlung im Nassreiniger in einem direkten Kühler bis auf eine möglichst nahe dem Taupunkt liegende Temperatur und anschliessend in einem indirekten Kühler bis auf eine Temperatur gekühlt werden, die 5 bis 10 " C über der Kühlwassereintritts' temperatur liegt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der direkte Kühler und der Nassreiniger durch einen gemeinsamen Waschwasserkreislauf miteinander verbunden sind, in den ein Klärbecken geschaltet ist.

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3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung zur Anwendung gelangt, bei der der direkte und der indirekte Kühler übereinander angeordnet zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der direkte Kühler mit dem aus dem indirekten Kühler ablaufenden Gaskondensat beaufschlagt wird.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem indirekten Kühler ablaufende Kühlwasser zum Freispülen der Rohre und/oder Einbauten des direkten Kühlers benutzt wird.

6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem indirekten und/oder direkten Kühler ablaufende Kondensat mit dem aus dem Nassreiniger ablaufenden Waschwasser vereinigt und daran anschliessend dem Klärbecken zugeführt wird.

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