DE2920425A1

DE2920425A1 - Integrierte kohlevergasungs-energieerzeugungsanlage und verfahren zum betreiben einer solchen anlage

Info

Publication number: DE2920425A1
Application number: DE19792920425
Authority: DE
Inventors: Donald Ernest Woodmansee
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1979-05-19
Publication date: 1979-11-29
Also published as: GB2025452B; US4150953A; GB2025452A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte KohIevergasungsenergieerzeugungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.

Integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlagen sind bekannt. Eine Art einer solchen Anlage weist einen Kohlevergaser aufj um durch Druckvergasung von Kohle mittels komprimierter Luft und komprimiertem Wasserdampf einen rohen gasförmigen Brennstoff zu erzeugen und ferner eine Einrichtung, z. B. einen Zusatzverdichter, um sowohl heiße Luft als auch Wasserdampf zu komprimieren und die komprimierte Luft und den komprimierten Wasserdampf dem Vergaser als Druckgas dafür zuzuführen. Die Anlage schließt weiter ein Gasreinigungssystem ein, um aus dem rohen gasförmigen Brennstoff mindestens einen Teil der darin vorhandenen Verunreinigungen zu entfernen und sowohl eine flüchtige Kohlenwasserstoffe enthaltende wäßrige Abblasflüssigkeit und einen gereinigten gasförmigen Brennstoff zu erzeugen. Ein Brenner ist vorhanden, um den gereinigten gasförmigen Brennstoff zu verbrennen und ein heißes ausdehnbares gasförmiges Verbrennungsprodukt zu erzeugen. Auch ist eine Einrichtung vorhanden, z. B. ein Primärverdichter, um komprimierte Luft zu erzeugen und diese dem Brenner zuzuführen. Weiter ist eine Baueinheit mit einer Gasturbine und einem elektrischen Generator mit der Kohlevergasungsanlage gekoppelt und wird durch die Ausdehnung des Verbrennungsproduktes durch die Gasturbine zur Erzeugung elektrischer Energie betrieben.

Eine Anlage der vorgeschriebenen Art ist in der US-PS 4 101 beschrieben. Im besonderen ist in dieser PS eine verbesserte Vorrichtung mit einer mikroporösen Sperre zum Wiedererhitzen und Wiedersättigen eines säuberen Brennstoffgases mit Wasserdampf unter Anwendung eines heißen wasserhaltigen Flüssigkeitsstromes beschrieben sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vor-

richtung. 909848/073«

In der US-PS 3 787 559 ist das Wiedererhitzen und Wiedersättigen eines angeblich sauberen Gases beschrieben, das erhalten wurde durch Druckdestillation von Kohle mit Luft und Dampf.

Es wäre vorteilhaft, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wiedergewinnen von Kohlenwasserstoffen und Wasser aus der wäßrigen Abblasflüssigkeit deijoben beschriebenen Anlage zu haben, wobei das wiedergewonnene Wasser mindestens einen Teil des Wasserdampfes bilden würde, der dem Vergaser als Druckgas zugeführt wird und die wiedergewonnenen Kohlenwasserstoffe würden in die Anlage zurückgeführt werden. Die wiedergewonnenen Kohlenwasserstoffe würde man im Brenner in unschädliche Bestandteile, d. h. Wasser und Kohlendioxid umwandeln und die entstandene Verbrennungswärme würde man dazu benutzen die Baueinheit aus Gasturbine und elektrischem Generator zu betreiben.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine solche Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung geschaffen, wodurch die Effektivität der integrierten Anlage beträchtlich erhöht wird.

Allgemein schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine verbesserte integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage. Im besonderen schafft die Erfindung in einer Energieerzeugungsanlage der obene beschriebenen Art eine Einrichtung, um aus der wäßrigen Abblasflüssigkeit sowohl mindestens einen Teil des darin enthaltenen Wassers als auch mindestens einen Teil der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe als Dampf in relativ trockene Luft zu überführen. (Die relative trockene Luft kann von irgendeiner geeigneten Quelle stammen,, vorzugsweise von dem Primärverdichter). Die dabei erhaltene angefeuchtete Luft wird vorteilhafterweise als mindestens ein Teil der heißen Luft und des Wasserdampfes benutzt, die dem Zusatzverdichter zugeführt werden und somit als mindestens ein Teil des dem Vergaser zugeführten Druckgases. Die wiedergewonnenen Wasser- und Bestandteile an flüchtigen Kohlenwasserstoffen werden somit

909848/0730

vorteilhafterweise in das Druckgas eingeschlossen und schließlich auch in das dem Brenner zugeführte gereinigte Gas.

Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Energieanlage. Bei diesem Verfahren schließt die Verbesserung die Stufe ein, bei der die oben genannte Einrichtung zum überführen betätigt wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der schematisch eine integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind.

In der Zeichnung ist mit 10 allgemein die integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage bezeichnet, die als Hauptbestandteil den Vergaser 16 zum Erzeugen eines rohen gasförmigen Brennstoffes durch Druckvergasung von Kohle oder anderem geeigneten festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff mittels Druckluft und unter Druck stehendem Wasserdampf aufweist. Weitere wesentliche Bestandteile dieser Anlage, deren Punktion und gegenseitige Beziehung im folgenden näher beschrieben werden, schließen den primären Verdichter 20, den Druckgasanfeuchter 36, den Zusatzverdichter 64, das Gasreinigungssystem 70, den Brenner 30, die Gasturbine 24 und den elektrischen Generator 26 ein.

Kohle wird im allgemeinen oben in den Vergaser 16 auf irgendeine geeignete Weise eingefüllt. So kann z. B. grobstückige Kohle über die Zuführungsvorrichtung 12 und die Einlaßleitung 13 eingeführt werden, während feine Kohle über den Extruder 14 und die Einlaßleitung 15 in den Vergaser eingeführt werden kann. Die Einführung feiner Kohle im Gemisch mit Staub und/oder Teer mittels eines Extruders ist in den US-Patentschriften 4 049 390 und 4 049 392 beschrieben.

Einzelheiten des Vergasers sind weder gezeigt noch sollen sie im folgenden beschrieben werden, da geeignete Vergaser bekannt

909848/0730

sind und einer z. B. in der US-PS 3 8ll 849 beschrieben ist. Ein Zusatzverdichter 64, der durch den Motor M angetrieben wird,
stellt eine Einrichtung zum Verdichten von heißer Luft und Wasserdampf aus irgendeiner geeigneten Quelle dar, um Druckluft und
komprimierten Wasserdampf dem Vergaser 16 zuzuführen, z. B. durch den Einlaß 66 als Druckgas dafür. Die beim Vergasen erzeugte
Asche kann durch die Ascheauslaßleitung 71 entfernt werden, wozu man Einrichtungen und Verfahren benutzen kann, wie z. B. in der US-PS 3 811 849 beschrieben sind. Der im Vergaser 16 erzeugte
rohe gasförmige Brennstoff wird durch irgendein geeignetes Gasreinigungssystem geführt, z. B. das System 70, indem der rohe
gasförmige Brennstoff mit Wasser in Berührung gebracht wird., um mindestens einen Teil der darin enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen.

Die erfindungsgemäße Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage
kann mit schviefelhaltiger Kohle betrieben werden, doch führt
dies zur Verunreinigung des erhaltenen rohen gasförmigen Brennstoffes mit Staub, Teer, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und einem Alkali- d. h. Natrium- und Kal'ium-haltigen Kondensat.

Bei der Reinigung tritt das Rohgas zuerst in eine Gasabschreckeinheit 116 ein, in der Wasser oder eine andere wasserhaltige
Flüssigkeit durch den Sprühkopf 124 über das Gas gesprüht wird. Das in das Reinigungssystem eintretende Rohgas kann eine Temperatur im Bereich von etwa 480 bis etwa 65O C haben, während das die Abschreckeinheit durch die Leitung 128 verlassende Gas auf
eine Temperatur von z. B. etwa I50 bis etwa 2O5°C abgekühlt sein wird.

Die Anlage kann mit irgendeinem geeigneten Druck des gasförmigen Brennstoffes betrieben werden, z. B. etwa 21 kg/cm , wobei ein
leichter Druckabfall längs des Gasweges stattfindet. In der Abschreckeinheit II6 kann die zum Sprühen benutzte wäßrige Flüssigkeit eine Temperatur von etwa 165°C haben und dies führt zur Kondensation der kondensierbaren Kohlenwasserstoffe einschließlich Teer und flüchtiger Kohlenwasserstoffe aus dem Gas. Die

ä09848/ö73®

dabei erhaltene ölige wasserhaltige Abblasflüssigkeit 118, die in der Abschreckeinheit 116 gesammelt wird, enthält die kondensierten flüchtigen Kohlenwasserstoffe und andere aus dem Rohgas entfernte Verunreinigungen. In dem Gas enthaltener Wasserdampf, der aus unumgesetzten Dampf und ggf. in der Kohle enthaltenem Wasser stammt, wird nachfolgend im Kühler 144 zur Flüssigkeit 146 kondensiert.

Die gesammelte Abblasflüssigkeit, mit oder ohne weitere in den folgenden Stufen des Säuberungssystemes angefallene Abblasflüssigkeit wird mittels der Pumpe P4 durch die Leitung 74 aus dem ' Gasreinigungssystem entfernt. Nach der folgenden Säuberung oder anderen Behandlung des Rohgases, das typischerweise ein Wiedererhitzen und Wiedersättigen einschließt", wie es z. B. in einer der US-PS 4 101 294 oder 3 787 559 beschrieben ist, wird sauberes feuchtes Gas oder in anderer Weise gereinigter gasförmiger Brennstoff durch die Leitung 72, die vorteilhafterweise ein die Strömung steuerndes Ventil V6 einschließt, dem Brenner 30 zugeführt .

In den bisher bekannten Energieerzeugungsanlagen der oben beschriebenen Art wurde die im Gasreinigungssystem anfallende wäßrige Abblasflüssigkeit direkt oder indirekt, d. h. nach der Entfernung des Teers, einer Wasserbehandlungseinheit zugeführt, ohne daß diese Flüssigkeit bei der Energieerzeugung eingesetzt wurde. Dies führt zu einem beträchtlichen Verlust an Wasser und dessen Wärmegehalt. Gleichzeitig erfordert dies eine beträchtliche Kapazität zur Wasserbehandlung. Schließlich ist auch die Wiedergewinnung der Kohlenwasserstoffe in der Wasserbehandlungseinheit nicht ganz befriedigend von den Standpunkten der Bequemlichkeit, des Energiewirkungsgrades der Gesamtanlage und der Kosten.

Bei solchen bekannten Energieerzeugungsanlagen wird ein Teil der komprimierten Luft vom Primärverdichter der Gasturbine über den Zusatzverdichter zur Einführung als Druckgas in den Vergaser benutzt, nachdem man diese Luft durch Inberührungbringen mit sau-

909848/073Ö

berem im wesentlichen kohlenwasserstoffölen Wasser gekühlt und angefeuchtet hat.

Im Gegensatz hierzu werden nach der vorliegenden Erfindung Wärme und Kohlenwasserstoffe aus der wäßrigen Abb lasflüssigkeit wiedergewonnen und die Flüssigkeit selbst wird zur Energieerzeugung benutzt. Somit werden die Nachteile des bekannten Systems beträchtlich vermindert, indem man die Abblasflüssigkeit und Luft, z. B. vom Primärverdichter, miteinander in Berührung bringt und dann die dabei erhaltene feuchte Luft über den Zusatzverdichter in den Vergaser einführt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die integrierte Anlage mit einem Druckgasbefeuchter 36 versehen, der so angeordnet ist, daß er heiße komprimierte Luft von irgendeiner geeigneten Quelle aufnimmt. In bekannter Weise wird Luft irgendeiner geeigneten Temperatur und irgendeines geeigneten Druckes, z. B. von etwa 20°C und etwa 1 kg/cm , durch die Leitung 18 und dessen Saugwirkung in den durch den Rotationsschaft 22 angetriebenen Verdichter 20 befördert. Dieser Schaft 22 wird seinerseits durch die Expansion der Gase durch die Gasturbine oder den Ausdehner 24 angetrieben, der durch die Leitung 90 mit heißem ausdehnbarem gasförmigen Verbrennungsprodukt des Brenners 30 versehen wird. Der Primärverdichter 20 ist vorzugsweise ein adiabatischer Verdichter und infolgedessen führt die beim Komprimieren der Luft erzeugte Wärme zu einem Anstieg der Temperatur der durch die Leitung 28 abgegebenen komprimierten Luft. Diese abgegebene Luft ist bei einer Temperatur im Bereich von z. B. etwa 260 bis etwa 425°C und üblicherweise von etwa 295°C und einem Druck von etwa 10,5 kg/cm zur Verwendung im Brenner geeignet. Vorzugsweise wird die heiße komprimierte Luft in der Leitung 28 in die Leitungen 32 und 34 aufgeteilt, um dem Brenner 30 und über den Anfeuchter 36 dem Zusatzverdichter 64 zugeleitet zu werden. In den Leitungen 32 und 34 können die Ventile Vl und V2 vorhanden sein, um die entsprechenden Strömungsgeschwindigkeiten nach Bedarf zu steuern.

909848/0730

Die durch die Leitung 74 aus dem Gasreinigungssystem 70 entfernte wäßrige Flüssigkeit wird, nachdem sie wahlweise in dem Entteerer J6 behandelt wurde, durch die Leitung 82, die Pumpe P2, die Leitung 84, wahlweise durch den Erhitzer 86 für das Abblasen öliger Flüssigkeit, die Leitung 88, die Leitung 52 und schließlich durch den Sprühkopf 50 in defl oberen Teil 48 des Druckgasbefeuchters geführt. Der Abblaserhitzer 86 kann eingeschlossen werden, um Wärme zu liefern, z. B. mittels der Dampfschlange 87, wenn erforderlich, um der in den Befeuchter 36 gesprühten wäßrigen Flüssigkeit ausreichend Wärme zuzuführen, damit mindestens ein Teil des in der Flüssigkeit enthaltenen Wassers und mindestens ein Teil der darin enthaltenen flüchtigen Kohlenwasserstoffe als Dampf zu der relativ trockenen Luft übertragen wird, die über die Leitung 34 in den Befeuchter 36 eintritt. Der dabei entstehende feuchte Luftstrom, der auch die wiedergewonnen Kohlenwasserstoffe enthält, wird durch die Leitung 38 in den Zusatzverdichter 64 gezogen, der diesen Gasstrom weiter komprimiert und ihn dem Vergaser zuführt.

Die relativ trockene Luft wird daher in der vorliegenden Erfindung durch Aufnahme von Wasser als Wasserdampf angefeuchtet, das anderenfalls der Behandlungseinheit I98 zugeführt werden würde. Eine solche Einheit, die vorteilhafterweise als Wahlmöglichkeit in der integrierten Anlage vorhanden ist, kann dadurch eine geringere Kapazität haben, als erforderlich, wenn nicht ein Teil des Wassers auf diese Weise aus der Abblasflüssigkeit entfernt worden wäre.

Die restliche Flüssigkeit von der Befeuchtungsstufe wird als Flüssigkeit 42 im unteren Ende 40 des Befeuchters 36 gesammelt. Der obere Teil dieser Flüssigkeit 42 wird vorzugsweise oberhalb des Lufteinlasses gehalten, der in Verbindung steht mit der Leitung 34, wodurch ein verbesserter Luft/Wasser-Kontakt erhalten wird. Der Befeuchter 36 kann vertikal im Abstand zueinander angeordnete Platten enthalten, doch enthält er vorzugsweise eine Füllung 46, die ein Bett aus bekannten Raschigringen, Noppen, Sätteln oder ähnlichen Teilen ist. Die Einrichtung zur Förderung

909848/0730

der Berührung zwischen Luft und Wasser, d. h. die Platten oder die Füllung fördern einen innigen Kontakt der wäßrigen Flüssigkeit mit der Luft. Ist in dem Befeuchter 36 eine Füllung enthalten, dann wird die wäßrige Flüssigkeit vom Gasreinigungssystem vorzugsweise zuerst in - dem Teerentfernungssystem 76 behandelt, das sich stromauf des Befeuchters befindet. Eine solche Behandlung sorgt für die Schaffung einer im wesentlichen teerfreien wäßrigen Flüssigkeit, die flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält.

In bekannter Weise wird eine wäßrige Aufschlämmung, die Teer und Staub enthält, durch die Leitung 78 aus dem Teerentferungssystem abgezogen und diese Aufschlämmung kann mittels der Pumpe P3 durch die Leitung 80 zu dem Extruder 14 gepumpt werden, um dort als Binder für die feinteilige Kohle zu dienen.

Geeignete Betriebsbedingungen für den Befeuchter 36 schließen z. B. die folgenden ein:

(A) eine relativ trockene zuge;führte Luft mit einer Temperatur von etwa 295°C und einem Druck von etwa 10,5 kg/cm , die 0,25 Gew.-Teile Wasserdampf pro Gew.-Teil Luft auf Trockenbasis enthält,

(B) eine Zuführung wäßriger Flüssigkeit von einer Temperatur von etwa 150 C, die flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält, und

(C) ein Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeit zu Luft von etwa 2 bis 10 Teilen Flüssigkeit pro Minute pro Teil Luft pro Minute in Abhängigkeit von der Einrichtung, um Luft und Flüssigkeit miteinander in Berührung zu bringen.

Unter solchen Betriebsbedingungen ist es erwünscht und häufig notwendig, mindestens eine der Einrichtungen zur Herstellung des Kontaktes (z. B. die Füllung)_} die wäßrige Flüssigkeit und die relativ trockene Luft soweit zu erhitzen, daß ein Übergang wesentlicher Mengen sowohl der flüchtigen Kohlenwasserstoffe als auch des Wassers in die Luft stattfindet, damit ein Luftwasserdampfgemisch in einer Menge entsteht, die für den ge

909848/0730

- 14 wünschten Vergaserbetrieb geeignet ist.

So würde z. B. ein Vergaser, der 0,25 Teile Wasser pro Teil Luft, beides auf das Gewicht bezogen, im Druckgas benötigt und der mit Primärverdichterluft mit einer Temperatur von etwa 29O°C und

2
einem Druck von etwa 10,5 kg/cm versehen wird, eine Anfeuchterausgangstemperatur von etwa 133 C erfordern. Um diese Anfeuchtung zu bewerkstelligen, wäre eine zusätzliche Wärmemenge von 0,0366 kW-Stunden pro 454 g trockener Luft (entsprechend 125 Btu/US-Pfund) erforderlich. Das in den Zusatzverdichter eintretende Gas sollte ausreichend frei sein von eingeschlossenen Tröpfchen, um eine Erosion des Gasweges im Verdichter zu verhindern. Dies kann man dadurch erreichen, daß man Tröpfchenseparatoren im oberen Teil des Befeuchters sowie einen Heizer benutzt, um eine um etwa 6 bis 12°C höhere Temperatur im Gas am Zusatzverdichtereinlaß zu erzeugen. Die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Druckgas sollte unterhalb der Entflammbarkeitsgrenze der Befeuchtermischung aus Kohlenwasserstoff und Luft liegen. Die Kohlenwasserstoffkonzentration kann durch im Handel erhältliche Analysatoren überwacht werden.

Obwohl die Einrichtung zur Einführung der wäßrigen Flüssigkeit, zum Beispiel der Sprühkopf 50 und die Einrichtung zum Einführen der Luft, ζ. B. der Lufteinlaß der Leitung 34 in den Befeuchter so angeordnet sein können, daß ein in gleicher Richtung verlaufender Strom von Luft und Flüssigkeit durch den Befeuchter stattfindet, sind die jeweiligen Einführungsmittel doch vorzugsweise so angeordnet, daß im Betrieb der Strom der Flüssigkeit dem Strom der Luft durch die Füllung oder irgendeine andere Einrichtung zur Herstellung der Berührung zwischen Luft und Flüssigkeit entgegengerichtet ist.

Um die Menge an Kohlenwasserstoffen und/oder Wasser, die zu der relativ trockenen Luft übertragen wird, zu erhöhen, kann die Ausgangsleitung 56, durch die die im Befeuchter 36 gesammelte Flüssigkeit entfernt wird, mit einer Leitungsverzweigung 58 versehen werden, sowie einer Pumpe Pl, um einen geeigneten Anteil

909848/0730

der entfernten Flüssigkeit über die Leitung 52 und den Sprühkopf 50 in den Befeuchter 36 zurückzuführen. Wird eine solche Einrichtung zum Zurückführen benutzt, dann schließt sie vorteilhaft eine Einrichtung in der Flüssigkeit 42 ein, um diese direkt erhitzen zu können. Eine solche Heizeinrichtung ist durch die Dampfschlange 44 veranschaulicht, die in der Flüssigkeit 42 liegt. Es kann ein Ventil V5 in der Leitung 58 vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß die in der Leitung 88 strömende Flüssigkeit nicht durch die Leitung 58 zurückströmt.

Wenn es erwünscht ist, kann die Leitung 62 verwendet werden, um die aus dem Befeuchter abgezogene Flüssigkeit zu entfernen. Die durch die Leitung 62 und das Ventil V3 ggf. entfernte Flüssigkeit kann dann in das Teerentfernungssystem 76 überführt werden oder man kann sie_;wie gewünscht einer oder mehreren anderen Orten zuführen. Die restliche nicht in den Befeuchter zurückgeführte oder in anderer Weise geleitete wäßrige Flüssigkeit wird dann vom Befeuchter durch die Leitung 60, die vorzugsweise das Steuerventil V4 enthält, der Wasserbehandlungsanlage 198 zugeführt, bevor man die Flüssigkeit durch die Leitung 200 in die Umgebung entläßt.

Wahlweise, aber bevorzugt, schließt die integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage nach der vorliegenden Erfindung weiter eine Baueinheit aus Dampfturbine und elektrischem Generator ein, in der der Wärmegehalt des Gasturbinenabgases zum Erzeugen des Dampfes zum Antreiben der Dampfturbine benutzt wird. Die Baueinheit schließt einen Dampfgenerator 94 zur Rückgewinnung der Wärme ein, die durch das Ausgangsgas der Gasturbine über die Leitung 92 geliefert wird, um in der Dampfschlange 96 Dampf zu erzeugen, die durch den Zirkulationsschenkel 98 hauptsächlich mit flüssigem Wasser versehen wird. Der so erzeugte Dampf wird durch die Leitung 100 geführt, um die Dampfturbine 102 in üblicher Weise anzutreiben, wodurch ein elektrischer Generator 104 mit einem gemeinsamen drehbaren Schaft 106 weitere Elektrizität erzeugt. Der aus der Dampfturbine kommende Dampf wird durch die Leitung zum Speisewassererhitzer 110 geführt, der eine Dampfheizspi—

909848/0730

rale 112 in wärmeaustauschender Beziehung mit dem zirkulierenden Abdampf aufweist, um zumindest einen Teil des Wassers kontinuierlich durch die Leitung 98 zum Dampfgenerator 94 zurückzuführen. Das nun abgekühlte Gasturbinenaustrittsgas tritt aus dem Dampfgenerator über die Auslaßleitung 11*1 aus. Ist die Baueinheit aus Dampfturbine und elektrischem Generator eingeschlossen, dann wird deren Wirkungsgrad erhöht durch die zusätzliche Verbrennungswärme die aus den Kohlenwasserstoffen herrührt, die gemäß der vorliegenden Erfindung zurückgewonnen wurden.

In dem bevorzugten Gasreinigungssystem 70 wird das abgeschreckte Gas von der Abschreckeinheit 116 durch die Leitung 128 zur Gaswascheinheit 130 geführt, wo das Gas mit aufgesprühter wäßriger Flüssigkeit gewaschen wird, die durch den Sprühkopf I38 eingeführt wird. Das so gewaschene Gas, das üblicherweise nur noch eine verminderte Temperatur im Bereich von etwa 120 bis etwa 175 C, z. B. eine solche von etwa I50 C hat, führt man durch die Leitung 142 in das Rohrseitenkopfstück eines im Kühler 144 enthaltenen Wärmeaustauschers, der aus einer Umhüllung und einem Rohr besteht. Nachdem das gewaschene Gas in Wärmeaustausch mit der bei geringerer Temperatur befindlichen Flüssigkeit getreten ist, die durch die Pumpe P7 vom Wiedererhitzer I68 der Umhüllungseinlaßseite zugeführt worden ist, wobei die Pumpe P7 die Flüssigkeit 170 durch die Leitung 147 befördert, wird das weitergekühlte Gas, das nun eine Temperatur im Bereich von etwa 93 bis etwa 120⁰C, z. B. von 110°C hat, nacheinander durch die Leitung I50 in die Gaskühleinheit 154 und danach durch die Leitung I60 in den Absorber 162 geführt, der einen Teil der Einheit 164 zum Entfernen des Schwefels ist. Die im Bodenteil des Abstreifers 174 gesammelte Flüssigkeit wird mit der Pumpe P9 durch die Leitung 182 oben in den Absorber gepumpt und dort mittels des Sprühkopfes 184 auf die im Absorber enthaltene Füllung I86 gesprüht.

Der resultierende Kontakt im Absorber zwischen dem nach oben strömenden kühlen Gas und der nach unten strömenden kühlen Flüssigkeit, die Wasser sein kann, führt zum Austritt kühlen relativ trockenen Gases aus dem Absorber durch die Leitung I66, wie dies

909848/0730

- 17 auch bei der bisher bekannten Anlage der Fall ist.

Das in dieser Stufe den Absorber verlassende Gas erweist sich als mit Kohlenwasserstoffen angereichert, die im Anfeuchter 36 oder irgendeiner anderen geeigneten übertragungseinrichtung wiedergewonnen wurden, die in der integrierten Anlage 10 vorhanden ist. Wärme Flüssigkeit, die aus dem Kühler 144 durch die Leitung 148 austritt und durch den Sprühkopf 172 in den Wiedererhitzer 168 gelangt und die mit irgendeiner geeigneten Kontakteinrichtung, wie der Füllung 174_;zur Förderung der Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit vorgesehen sein kann, erhitzt und feuchtet das Gas an, das durch den Wiedererhitzer strömt und erzeugt so das saubere_/ an Kohlenwasserstoffen angereicherte feuchte Gas, das durch die Leitung 72, die wahlweise mit dem Strömungssteuerventil V6 versehen ist, dem Brenner 30 zugeleitet wird.

Die Kondensatflüssigkeit II8, die eine Mischung aus Wasser, öl, Teer und flüchtigen Kohlenwasserstoffen ist, wird nacheinander durch die Leitungen 126 und 74 zur Ansaugseite der Pumpe P4 gezogen und gleichzeitig durch die Leitung 120 der Pumpe P5 zur Rückführung der Abschreckflüssigkeit über die Leitung 122 in den Sprühkopf 124.

In gleicher Weise wird die Flüssigkeit 132, die sich in der Gaswascheinheit I30 ansammelt, zum Teil durch die Leitung l40 daraus entfernt, die als Ansaugleitung für die Pumpe P4 dient. Ein weiterer Teil der Flüssigkeit 132 wird durch die Verzweigungsleitung 134 entfernt, die zur Pumpe P6 führt und die diesen Teil der Flüssigkeit durch die Leitung I36 und den Sprühkopf I38 im gewünschten Maße in die Gaswascheinheit zurückführt, wobei das durch diese Einheit I30 geführte Gas gewaschen und wie oben beschrieben weiter gekühlt wird. Ein weiterer Teil der von der Gaswascheinheit 13O abgezogenen Flüssigkeit kann kontinuierlich oder intermittierend als Gasabschreckflüssxgkeit in der Einheit 116 benutzt werden. Für diesen Zweck ist die Leitung I96 vorgesehen, die das Steuerventil V7 und die Zuführungspumpe Pll

-909849/0730

enthält, wobei eine Entladungsleitung der letztgenannten Pumpe in Verbindung steht mit der Entladungsleitung der Pumpe P5_S wobei diese beiden Leitungen sich zur Leitung 122 vereinen.

Das im Kühler 144 gebildete Kondensat 146 wird durch die Pumpe P12 daraus abgezogen und die Entladungsleitung dieser Pumpe steht in Verbindung durch die Leitung 74 mit der Ansaugseite der Pumpe P4.

In ähnlicher Weise wird das in der Gaskühleinheit 154 gebildete

durch

Kondensat, wobei/das Gas durch das die Schlange 156 geführte Kühlwasser gekühlt wird, durch die Leitung 158 und die Pumpe PlO abgezogen und bildet einen Teil der wäßrigen Abblasflüssigkeit, die aus dem Gasreinigungssystem 70 entfernt wird.

In der Einheit 164 zur Entfernung des Schwefels wird der Stripper 174 an seinem unteren Ende durch die Leitung 176 mit Frischdampf versehen, der Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus der Flüssigkeit I88 aus dem Absorber entfernt. Diese Flüssigkeit 188 wird durch die Pumpe P8 und die Leitung 190 zum Sprühkopf befördert und von dort auf die Stripperfüllung I80 gesprüht. Der den Spripper durch die Leitung 194 verlassende Gasstrom weist als Hauptbestandteile Dampf H„S und C0_ auf. Dieser Dampf kann einer Clausanlage über die Leitung 194 zugeführt werden, um das HpS in Schwefel umzuwandeln und diesen zurückzugewinnen. Die am Boden des Strippers I80 gesammelte Flüssigkeit I78 wird durch die Pumpe P9 über die Leitung 182 und den Sprühkopf 184 in den Absorber befördert, wo sie in Berührung tritt mit dem durch den Absorber geleiteten Gas und daraus H„S und COp absorbiert, bevor man das Gas zum Wiedererhitzer leitet.

Obwohl nach der vorgenannten Beschreibung in dem Druckgas Luft enthalten ist und in den Brenner Luft eingeführt wird, kann doch irgendein anderes geeignetes gasförmiges Medium, das freien Sauerstoff enthält, ganz oder teilweise anstelle der Luft eingesetzt werden.

8 49/0739

Claims

Ansprüche

1. Integrierte Kohlevergasungs-Energieerzeugungsanlage mit den folgenden Bestandteilen:

(a) einen Kohlevergaser zum Erzeugen eines rohen gasförmigen Brennstoffes durch Druckvergasung von Kohle mittels Druckluft und Wasserdampf,

(b) eine Einrichtung zum Komprimieren von heißer Luft und Wasserdampf, um die unter Druck stehende Luft und den unter Druck stehenden Wasserdampf dem Vergaser als Druckgas zuzuführen,

(c) ein Gasreinigungssystem, um damit aus dem rohen gasförmigen Brennstoff mindestens einen Teil de'r darin enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen und eine flüchtige Kohlenwasserstoffe enthaltende wäßrige Abblasflüssigkeit sowie einen gereinigten gasförmigen Brennstoff zu erzeugen,

909848/0730

(d) einen Brenner zum Verbrennen des gereinigten gasförmigen Brennstoffes zur Erzeugung eines heißen ausdehnbaren gasförmigen Verbrennungsproduktes,

(e) eine Einrichtung, um Luft zu komprimieren und diese komprimierte Luft dem Brenner zuzuführen,

(f) eine Einrichtung, um den gereinigten gasförmigen Brennstoff dem Brenner zuzuführen und

(g) eine Einrichtung, die von dem Verbrennungsprodukt betrieben wird und die elektrische Energie erzeugt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung um aus der Abblasflüssigkeit sowohl mindestens einen Teil des darin enthaltenen Wassers und mindestens einen Teil der darin enthaltenen flüchtigen Kohlenwasserstoffe als Dampf in relativ trockene Luft zu übertragen, um somit mindestens einen Teil der heißen Luft und des Wasserdampfes zu bilden, die der Einrichtung (64) zum Komprimieren heißer Luft und Wasserdampfes zugeführt wird, wodurch das dem Vergaser (16) zugeführte Druckgas als Bestandteile aus der Abblasflüssigkeit wiedergewonnenes Wasser und' wiedergewonnene flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Übertragen eine Vorrichtung enthält, um relativ trockene Luft mit mindestens einem Teil der wäßrigen Abblasflüssigkeit in Berührung zu bringen.

3· Anlage nach Anspruch 2, weiter gekennzeichnet durch eine Einrichtung um mindestens einer der Vorrichtungen zum Inberührungbringen, der wäßrigen Abblasflüssigkeit und der relativ trockenen Luft Wärme in einer Menge zuzuführen, die ausreicht, den Übergang beträchtlicher Mengen der flüchtigen Kohlenwasserstoffe und des Wassers zu bewirken.

909848/0730

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeliefernde Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie ausreichend Wärme liefert, um die relativ trockene Luft mit dem Wasserdampf im wesentlichen zu sättigen.

5. Anlage nach den Ansprüchen 2 - h, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Inberührungbringen ein Gefäß mit einer Füllung einschließt, die die innige Berührung der wäßrigen Abblasflüssigkeit mit der Luft fördert und die weiter eine Vorrichtung einschließt, um Teer an einer Stelle stromauf von der Vorrichtung zum Inberührungbringen aus der wäßrigen Abblasflüssigkeit zu entfernen und so eine im wesentlichen teerfreie wäßrige Abblasflüssigkeit zu schaffen, die die flüchtigen Kohlenwasserstoffe enthält.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet j daß das Gefäß eine Einrichtung zum Einführen trockener Luft und eine Einrichtung zum Einführen der Abblasflüssigkeit aufweist, wobei diese Mittel zum Einführen mit Bezug aufeinander so angeordnet sind, daß im Betrieb die Strömung der Abblasflüssigkeit im allgemeinen gegenläufig zur Strömung der Luft durch die Füllung verläuft.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung in wärmeaustauschender Beziehung mit der wäßrigen Abblasflüssigkeit an einem Ort stromauf von der Einrichtung zur Einführung dieser Flüssigkeit angeordnet ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Inberührungbringen eine Einrichtung einschließt, um die aus der Füllung austretende wäßrige Abblasflüssigkeit aus dem Gefäß zu entfernen, sowie eine Einrichtung um mindestens einen Teil der so entfernten Abblasflüssigkeit zu der Einrichtung zum Einführen der Flüssigkeit zurückzuführen.

909848/0730

9. Verfahren zum Betreiben einer integrierten Kohlevergasungsenergieerzeugungsanlage mit den folgenden Stufen:

(a) Erzeugen eines rohen gasförmigen Brennstoffes in einer Vergasungszone durch Druckvergasung von Kohle mittels Druckluft und unter Druck stehendem Wasserdampf,

(b) Komprimieren heißer Luft und Wasserdampf und Zuführen der komprimierten Luft und des komprimierten Dampfes in die Vergasungszone als Druckgas dafür,

(c) Entfernen mindestens eines Teiles der darin enthaltenen Verunreinigungen aus dem rohen gasförmigen Brennstoff durch Reinigen dieses Rohbrennstoffes mit Wasser in einer solchen Weise, das eine wäßrige flüchtige Kohlenwasserstoffe enthaltende Abblasflüssigkeit sowie ein gereinigter gasförmiger Brennstoff entstehen,

(d) Komprimieren von Luft und Zuführen der komprimierten Luft in eine Verbrennungszone,

(e) Verbrennen des gereinigten gasförmigen Brennstoffes in der Verbrennungszone, um ein heißes expandierbares gasförmiges Verbrennungsprodukt zu erzeugen und

(f) Verwenden des Verbrennungsproduktes zur Erzeugung elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet , daß man von der Abblasflüssigkeit mindestens einen Teil des darin enthaltenen Wassers und mindestens einen Teil der darin enthaltenen flüchtigen Kohlenwasserstoffe als Dampf in relativ trockene Luft überführt, um mindestens einen Teil der zu komprimierenden heißen Luft und des zu komprimierenden Wasserdampfes zu liefern, wodurch das Druckgas_/das der Vergasungszone zugeführt wird, als Bestandteile aus der Abblasflüssigkeit wiedergewonnenes Wasser und wiedergewonnende flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das übertragen die Stufe des Inberühr ungbringens der relativ trockenen Luft mit mindestens einem Teil der wäßrigen Abblasflüssigkeit einschließt.

909848/0730

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet., ■ daß es weiter die Stufe der Entfernung von Teer und Staub aus der wäßrigen Abblasflüssigkeit vor dem Inberührungbringen einschließt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11-, dadurch gekennzeichnet , daß bei dem Inberührungbringen ausreichend Wasser in die Luft überführt wird, um diese zu sättigen.

909848/©?3§