DE2908748A1

DE2908748A1 - Steam gasification of coal - combined with hydrogasification of lignite

Info

Publication number: DE2908748A1
Application number: DE2908748A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Frewer; Rainer Dr Ing Mueller; Ulrich Dr Ing Schiffers
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1980-09-11
Also published as: JPS55123690A

Abstract

Gasification of coal is carried out by (a) reacting lignite with H2 in a hydrogasifier to produce a hydrocarbon-contg. gas and coke, (b) mixing the coke from the hydrogasifier with coal and reacting the mixt. with steam in a stream gasifier, and (c) using H2 from the steam gasifier to supply the hydrogasifier. The ash content of the lignite coke acts as a catalyst for promoting the steam gasification of the coal. The overall product is a substitute natural gas (SNG) with a high CH4 content (e.g. 95.9%).

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenKRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

79 ρ 930 8 BRD79 ρ 930 8 FRG

Einrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Vergasungafähigkeit von Steinkohle Device and process to improve the gasification of hard coal

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung der Vergasungefähigkeit von Steinkohle bei einer Wasserdampfvergasung unter zusätzlicher Verwendung eines Hydriervergasers, dem Wasserstoff (H₂ ) aus einem Wasserdampfvergaser zugeführt wird.The invention "relates to a method and device for improving the gasification capability of hard coal in steam gasification with the additional use of a hydrogenation gasifier to which hydrogen (H ₂ ) is fed from a steam gasifier.

Ein derartiges Verfahren ist in der deutschen Patentschrift 2 609 320 beschrieben. Hier wird einer Hydriervergasungeeinrichtung eine Wasserdampfvergasungseinrichtung nachgeschaltet und der in der Wasserdampf vergasungßeinrichtung gewonnene Wasserstoff als Hydriermittel der Hydriervergasung zugeführt.Such a method is described in German Patent No. 2,609,320. Here is a hydrogenation gasification device a water vapor gasification device is connected downstream and the one in the water vapor gasification device obtained hydrogen fed as a hydrogenation agent to the hydrogenation gasification.

Auf diese Weise wird der hohe Wasserstoffanteil in dem bei der Wasserdampfvergasung erzeugten Gas ausgenutzt, um in der Hydriervergasung die flüchtigen und leicht reaktiven Bestandteile der Kohle in ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas umzusetzen. Hierdurch und unterIn this way, the high proportion of hydrogen in the gas generated during steam gasification is used, in order to be volatile and easy in hydrogenation gasification to convert reactive components of the coal into a hydrocarbon-containing gas. Through this and under

C 2 Di / 13.2.1979C 2 Tue / February 13, 1979

030037/0319030037/0319

- 2 - VPA 79 P 9 3 0 8 BRD- 2 - VPA 79 P 9 3 0 8 FRG

zusätzlicher Verwendung von Wadperdampf aus einem Kernreaktor oder aus einer fossilen Wärmequelle läßt sich bei niedrigen Kosten eine hohe Ausbeute an kohlenwasserstoffhaltigem Gas erzielen. 5additional use of wadper steam from one Nuclear reactor or from a fossil heat source can be a high yield of hydrocarbonaceous at low cost Achieve gas. 5

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vergasungsfähigkeit von Steinkohle in einem derartigen Verfahren zu verbessern und außerdem sicherzustellen, daß auch beim Einsatz von Braunkohle mit einem hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen genügend Wasserstoff für die Hydriervergaeung zur Verfügung steht.The object of the present invention is to improve the gasification capability to improve hard coal in such a process and also to ensure that even when using lignite with a high proportion of volatile constituents there is enough hydrogen is available for hydrogenation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß iu den Hydriervergaser zur Umsetzung von Kohle und Wasserstoff in kohlenwaeserstoffhaltiges Gas Braunkohle eingespeist wird, daß der Restkoks der Braunkohle aus dem Hydriervergaser mit Steinkohle vermischt wird und daß die so gewonnene Mischung einem Wasserdampfvergaser zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that lignite is fed into the hydrogenation gasifier to convert coal and hydrogen into gas containing hydrogen carbon, the residual coke of the brown coal from the hydrogenation gasifier is mixed with hard coal and the mixture thus obtained is fed to a steam gasifier.

2020th

Ein Aueführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Außerdem ist eine Tabelle beigefügt, aus der die Zusammensetzung und Menge der Produkte an den in der Zeichnung mit gleicher Nummer bezeichneten Stellen zu ersehen ist.An example of a device for carrying out this method is shown in the drawing. A table is also attached showing the composition and quantity of the products in the in The drawing shows places marked with the same number.

In Figur 1 gelangt Braunkohle mit der Zusammensetzung nach Spalte 31 der Tabelle in einen Zuteilbehälter 1, von dem aus sie in einen Trockner 2 gegeben wird. Der Trockner 2 wird mit Dampf beheizt, der z.B. aus einem Druckwasserkernreaktor stammt. Die getrocknete Braunkohle mit der Zusammensetzung nachIn Figure 1, lignite with the composition according to column 31 of the table enters a feed container 1, from which it is placed in a dryer 2. The dryer 2 is heated with steam, e.g. originates from a pressurized water nuclear reactor. The dried brown coal with the composition according to

0 3 0 0 3 7/0319 L..:0 3 0 0 3 7/0319 L ..:

t t · It t · I

» t t»T t

I tillI till

- 3 - VPA 79 P 9 3 0 8 Bßfl- 3 - VPA 79 P 9 3 0 8 Bßfl

Spalte 32 der Tabelle gelangt in einen Zwischenbehälter 3» von wo aus sie dem Hydriervergaeer 4 zugeführt wird. Außerdem wird in den Hydriervergaser 4 wasserstoffreiches Hydriergae mit der Zusammensetzung nach Spalte 37 der Tabelle eingeleitet, so daß im Hydriervergaser 4, der z.B. ein Wirbelbett enthält, die Braunkohle zu einem großen Teil in ein kohlenwasserstoffreiches Gas entsprechend Spalte 36 der Tabelle umgesetzt wird. Bas Rohgas aus dem HydrierColumn 32 of the table goes into an intermediate container 3 »from where it is fed to the hydrogenation gasifier 4. In addition, 4 hydrogen-rich hydrogenation gas initiated with the composition according to column 37 of the table, so that in Hydrogenation gasifier 4, which contains, for example, a fluidized bed, converts the lignite to a large extent into a hydrocarbon-rich gas according to column 36 of FIG Table is implemented. Bas raw gas from the hydrogenation vergaser gelangt über einen Fliehkraftabscheider 18 / zur Abscheidung mitgerissener Feetetoffteilchen in eine Anlage 8, die in bekannter Weise für die Gasaufbereitung und Wärmerückgewinnung sorgt.carburetor passes through a centrifugal separator 18 / for the separation of entrained Feetetoffteilchen in a plant 8, which takes care of the gas processing and heat recovery in a known manner.

Der Restkoks aus der Hydriervergasung wird einerThe residual coke from hydrogenation gasification becomes one

Mischvorrichtung 5 zugeführt. Dieser Restkoks enthält entsprechend Spalte 33 weniger Kohlenstoff als der Restkoks aus einer Hydriervergasung von Steinkohle, da bei Braunkohle eine vollständigere Vergasung alsMixing device 5 supplied. This contains residual coke according to column 33 less carbon than the residual coke from a hydrogenation gasification of hard coal, because with lignite a more complete gasification than bei Steinkohle erzielt werden kann. Außerdem enthält die Braunkohle alkalische Mineralstoffe, die im Restkoks verbleiben und die bei der Hydriervergasung der Braunkohle als Katalysator wirken. In der Mischvorrichtung 5 wird der Restkoke mit Steinkohle ver-can be achieved with hard coal. Also contains the lignite alkaline minerals that remain in the residual coke and that are used in the hydrogenation of the Lignite act as a catalyst. In the mixing device 5, the residual coke is mixed with coal mischt, die beispielsweise eine Zusammensetzung nach Spalte 34 der Tabelle hat. Hierdurch kommen die in der Asche des Restkokses enthaltenen Mineralien in enge Verbindung mit der Steinkohle, so daß sie auch bei der nachfolgenden Wasserdampfvergasung alc Katalysatormixes, which has, for example, a composition according to column 34 of the table. This brings the in the Ashes of the residual coke contained minerals in close connection with the coal, so that they also with the subsequent steam gasification as catalyst die Vergasungsfähigkeit der Kohle verbessern.improve the gasification ability of the coal.

An Stelle der Mischvorrichtung 5 kann man auch eine Presse vorsehen, die das Gemisch aus Braunkohle undInstead of the mixing device 5, you can also provide a press that the mixture of lignite and

030037/0319030037/0319

23087482308748

II. - 4 - VPA 79 P y 3 O 8 BRB- 4 - VPA 79 P y 3 O 8 BRB

ί| Steinkohle zu Briketts kompaktiert. Vor'teilhafterweiseί | Hard coal compacted into briquettes. Advantageously

i* läßt sich das Mischungsverhältnis von Braunkohle undi * can be the mixing ratio of brown coal and

I Steinkohle so einstellen, daß die Temperatur derI Set the hard coal so that the temperature of the

I Mischung im Erweichungsbereich der zugeführten Stein- I Mixture in the softening area of the stone

I 5 kohle (250 bis 500⁰C, je nach Kohleart) liegt. Hier-I 5 coal (250 to 500 ⁰ C, depending on the type of coal). Here-

*; durch erübrigt sich eine besondere Vorrichtung zur*; there is no need for a special device for

"k Vorwärmung der zugeführten Steinkohle. Diese Ver- "k preheating of the supplied hard coal. This

I fahrensweiee ist besondere vorteilhaft, wenn dasI like driving is particularly advantageous if that

j Braunkohle-Steinkohle-Gemisch mit den backfähigen j Brown coal-hard coal mixture with the bakeable

£ 10 Beetandteilen der Steinkohle ale Bindemittel in10 lb. components of the hard coal ale binders in

I '■ heißem Zuetand zu Briketts verpreßt werden soll.I '■ hot condition is to be pressed into briquettes.

ί In dem Wasserdampfvergaser 6 gelangt das Gemisch ί aus Steinkohle und Braunkohle in Berührung mit Wasser-I 15 dampf entsprechend Spalte 41 der Tabelle, der in einem I Dampferzeuger 16 erreugt wird. Dieser Wasserdampf läßt [j eich kostengünstig und umweltfreundlich erzeugen, wenn dem Dampferzeuger 16 die Wärme über den mit einer Umwälzpumpe 14 aufrecht erhaltenen Kühlkreislauf eines ['; 20 Druckwasserkernreaktors 15 oder einer fossilen Wärme-I quelle zugeführt wird. Der Wasserdampf wird aus Speiseöl wasser gewonnen, das über eine Speisewaaeeraufbereitung ί} ί 13 und eine Speieepumpe 11 bereitgeetellt wird.ί In the steam gasifier 6, the mixture ί of hard coal and lignite comes into contact with water vapor according to column 41 of the table, which is excited in a steam generator 16. This water vapor can be generated inexpensively and in an environmentally friendly manner if the steam generator 16 receives the heat via the cooling circuit of a ['; 20 pressurized water nuclear reactor 15 or a fossil heat I source is supplied. The water vapor is obtained from cooking oil, which is provided via a Speisewaaeeraufbereitung ί} ί 13 and a feed pump 11.

ύ 25 Durch die Verbrennung von Kohle mit dem in den Waeser- ύ 25 By burning coal with the

I) dampfvergaser 6 eingespeisten Sauerstoff wird der rest-I) steam gasifier 6 fed in oxygen is the remaining

Cj liehe Wärmebedarf der endothermen WasserdampfvergasungCj borrowed heat demand for endothermic steam gasification

L gedeckt. Der Sauerstoff mit der Zusammensetzung nachL covered. The oxygen with the composition according to

>$ Spalte 40 der Tabelle wird einer Luftzerlegungsanlage 30 10 entnommen, der Außenluft über einen Luftkompressor 9 zugeführt wird. Der anfallende Stickstoff wird in die Atmosphäre abgegeben oder anderweitig verwertet. Der> $ Column 40 of the table is an air separation plant 30 10 taken, the outside air is supplied via an air compressor 9. The resulting nitrogen is in the Atmosphere released or otherwise recycled. Of the

I nicht weiter zu vergasende Rückstand (Asche) aus demI residue (ash) from the not to be further gasified

II. 030037/0319030037/0319

- 5 - VPA 79 P 9 3 0 8 Wasserdampfvergaser 6 entsprechend Spalte 35 der Tabelle wird über eine Transportvorrichtung 7 abgeführt. Das Rohgas aus dem Wasserdampfvergaser 6 mit der Zusammensetzung nach Spalte 39 der Tabelle gelangt in die Graaaufbereitungsanlage 8. Das die Anlage 8 verlassende, im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehende synthetische Naturgas entsprechend Spalte 38 der Tabelle wird über einen Kompressor 17 weiteren Verwendungezwecken, z.B. einer Ferngasleitung, zugeführt. - 5 - VPA 79 P 9 3 0 8 Water vapor gasifier 6 according to column 35 of the table is discharged via a transport device 7. The raw gas from the steam gasifier 6 with the composition according to column 39 of the table reaches the graa treatment plant 8. The synthetic natural gas that leaves the plant 8 and essentially consists of hydrocarbons according to column 38 of the table is used for further purposes via a compressor 17, e.g. a long-distance gas pipeline, fed.

4 Patentansprüche
1 Figur4 claims
1 figure

030037/0319030037/0319

79 P 9 3 079 P 9 3 0

Spaltesplit 3131 3232 3333 3434 3535 VJlVJl Roh
braun
kohle
kg/sRaw
Brown
money
kg / s Trocken
braun
kohle
kg/sDry
Brown
money
kg / s ReBt-
koks
kg/sReBt-
coke
kg / s Stein
kohle
kg/astone
money
kg / a Aache
kg/sAache
kg / s CC. 150,1150.1 150,1150.1 42, υ42, υ 116,0116.0 2,42.4 HH 11,411.4 11,411.4 1,01.0 6,86.8 -- OO 55,455.4 55,455.4 0,50.5 9,59.5 -- 1 A1 A NN 2,32.3 2,32.3 0,20.2 2,12.1 -- IUIU SS. 1,21.2 1,21.2 0,40.4 1,31.3 -- Ascheash 13,613.6 13,613.6 13,613.6 16,116.1 -9,7-9.7 H₂OH ₂ O 336,6336.6 26,026.0 —- 9,79.7 —- 1515th 570,6570.6 260,0260.0 57,757.7 161,5161.5 32,132.1

2020th

Spaltesplit 56
Rohgas
hydr. Vergasung 56
Raw gas
hydr. gasification Mol-#Mol- # 78
85078
850 37
Hydriergas 37
Hydrogenation gas Mol-#Mol- # 80
73080
730 mVsmVs 0,7
5,6
63,3
26,5
1,1
2,7
0,10.7
5.6
63.3
26.5
1.1
2.7
0.1 mVsmVs 0,4
2,8
89,3
5,0
0,1
2,40.4
2.8
89.3
5.0
0.1
2.4 CO₂
CO
^H2
CH₄
^C2^H6
^N2
H₂SCO ₂
CO
^H 2
CH ₄
^C 2 ^H 6
^N 2
H ₂ S 5,1
42,5
482,7
202.4
8,1
20,7
0,65.1
42.5
482.7
202.4
8.1
20.7
0.6 3,1
22,3
710,6
39,8
0,8
19,13.1
22.3
710.6
39.8
0.8
19.1 ΣΣ 762,1762.1 795,7795.7 P/bar/
T/°C/P / bar /
T / ° C /

030037/0319030037/0319

VPA 79 P 9 3 0VPA 79 P 9 3 0

Spaltesplit 3838 11 70
3070
30th flolflol -- 3939 /s/ s 30
60030th
600 MolMole ,1,1 ,1,1 ,5, 5 2929 ,6, 6 55 Synthetisches
NaturgasSynthetic
Natural gas 00 -- Rohgas
Wasserdampf-
vergasungRaw gas
Steam-
gasification ,3, 3 2121st FF. COgCOg mVsmVs ,9, 9 m³ m ³ ,9, 9 3838 ,3, 3 σοσο -- 9595 ,0, 0 109109 ,0, 0 99 ,3, 3 ^H2 ^H 2 0,20.2 44th -- 8181 ,1,1 00 ,0, 0 1010 -- —- 144144 ,8,8th 11 ,2, 2 °2^H6° 2 ^H 6 196,5196.5 3535 ,7, 7 00 8,18.1 11 ,3, 3 H₂SH ₂ S -- 33 1515th ΣΣ —- 00 P/bar/
τ/VP / bar /
τ / V 376376

Spaltesplit 40
Sauerstoff für
Wasserdampf-
vergasung40
Oxygen for
Steam-
gasification MoI-*MoI- * 30
3030th
30th 41
HgO für
Wasserdampf-
vergasung41
HgO for
Steam-
gasification mVsmVs 95,0
5,095.0
5.0 kg/skg / s Ng
HgONg
HgO 78,0
4,178.0
4.1 385385 ΣΣ 82,182.1 385385 P/bar/
T/°Q/P / bar /
T / ° Q / 30
40030th
400

030037/^319030037 / ^ 319

COCO

Claims

PatentansprücheClaims

1. Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung der Vergasungsfähigkeit von Steinkohle bei einör Wasser-5 dampfvergasung unter zusätzlicher Verwendung eines Hydriervergasers, dem Wasserstoff (Hp) aus einem Wasserdampfvergaser zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet ,1. Process and device to improve the gasification ability of hard coal in water-5 vapor gasification with the additional use of a hydrogenation gasifier, the hydrogen (Hp) from a Steam gasifier is supplied, thereby marked,

daS in den Hydriervergaser (4) zur Umsetzung von Kohle 10 und Wasserstoff in kohlenwasseretoffhaltiges Gas Braun-. kohle eingespeist wird,
I daß der Reetkoks der Braunkohle (33) aus dem Hydrier-I vergaser (4) mit Steinkohle (34) vermischt wird |( und daß die so gewonnene Mischung einem Wasserdampf-I 15 vergaser (6) zugeführt wird.daS in the hydrogenation gasifier (4) to convert coal 10 and hydrogen into brown gas containing hydrocarbons. coal is fed in,
I that the reed coke of the lignite (33) from the hydrogenation gasifier (4) is mixed with coal (34) | (and that the mixture obtained in this way is fed to a steam gasifier (6).

1 2. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, d a -1 2. The method and device according to claim 1, d a -

I durch gekennzeichnet, daß dasI characterized by that that

f Mischungsverhältnis von heißem Restkoks (33) aus dem jj: 20 Hydriervergaser (4) mit kalter Steinkohle (34) so ge- f Mixing ratio of hot residual coke (33) from the jj: 20 hydrogenation gasifier (4) with cold hard coal (34)

% wählt wird, daß die Temperatur der Mischung im Er- % is selected so that the temperature of the mixture in the

0 weichungsbereich der Steinkohle (250 bis 500⁰C, je nach0 softening range of hard coal (250 to 500 ⁰ C, depending on

1 Kohleart) liegt.1 type of coal).

:p 25 3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 2, d a f? durch gekennzeichnet, daß das v; Gemisch von Restkoks (33) aus der Hydriervergasung ;| und Steinkohle (34) in heißem Zustand unter hohem Druck U (etwa 1000 bar und 400⁰C) zu Briketts verpreßt wird. V. 30: p 25 3. Method and device according to claim 2, that? characterized in that the v; Mixture of residual coke (33) from hydrogenation gasification; | and coal (34) is compressed to briquettes (bar and 400 ⁰ C for about 1000) in a hot state under high pressure U. V. 30

4. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Wasserdampfvergasung verwendete Wasserdampf in4. The method and device according to claim 1, characterized in that the for the steam gasification used water vapor in

if einer Kernreaktoranlage (11 bis 16) oder in einemif a nuclear reactor plant (11 to 16) or in a

|j 35 fossilen Kraftwerk erzeugt wird.| j 35 fossil power plant is generated.

030037/0319030037/0319