DE69401975T2

DE69401975T2 - Teiloxidation für Energieversorgungssystem

Info

Publication number: DE69401975T2
Application number: DE69401975T
Authority: DE
Inventors: Pradeep Stanley Thacker; Paul Steven Wallace
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-04-08
Also published as: EP0622333B1; CN1044507C; JP3459117B2; CZ101194A3; CN1094788A; EP0622333A3; CZ287393B6; KR100334197B1; EP0622333A2; DE69401975D1; JPH0771272A; PL173974B1; US5319924A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft die Erzeugung von Brenngas durch die partielle Oxidation von schwefel- und chlorhaltigen, flussigen kohlenwasserstoffhaltigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, die Reinigung des Brenngases und seine Verbrennung in einer Verbrennungsturbine zur Erzeugung von Energie und unter Umweltgesichtspunkten sicherem Rauchgas.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im mitübertragenen U.S. Pat. No. 3,868,817 wird Brenngas mit einem Molverhältnis (CO/H&sub2;) auf Trockenbasis von wenigstens 0,30 durch partielle Oxidation in der Gegenwart eines an CO&sub2; reichen Temperaturmoderators erzeugt. Nach Weiterverarbeitung wird das Brenngas in einer Verbrennungsturbine verbrannt. Die Erzeugung von Brenngas durch partielle Oxidation eines kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffes unter Verwendung von vergleichsweise hohen Gewichtsverhältnissen von Dampf zu Brennstoff und ohne anschließende katalytische Metanisierungsstufe ist beschrieben im mitübertragenen U.S. Pat. No. 3,688,438. Im mitübertragenen U.S. Pat. No. 4,075,831 wird gereinigtes und befeuchtetes Brenngas in einer Gasturbine verbrannt, um mechanische Arbeit und elektrische Energie zu erzeugen. Eine Mischung aus Luft/Dampf wird mit Brennstoff vermischt und verbrannt, um eine Gasturbine anzutreiben, in U.S. Patent No. 4,537,023. Der Stand der Technik lehrt jedoch nicht die vorliegende Erfindung oder legt diese nahe, welche die Schritte zur Verfügung stellt, daß chlor- und schwefelhaltiges rohes Brenngas in einem Strahlungskühler abgekühlt und besagtes rohes Brenngas in zwei Ströme A und B aufgespalten wird; daß besagter Strom aus rohem Brenngas A durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus Stickstoffgas weiter abgekühlt wird, daß besagter Strom aus rohem Brenngas B durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas weiter abgekühlt wird, daß HCl und teilchenförmiges Material aus beiden Strömen aus rohem Brenngas entfernt wird und sie miteinander vereinigt werden und daß schwefelhaltige Gase aus besagten vereinigten Strömen entfernt werden, um besagten Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas zu erzeugen, der H&sub2; + CO umfaßt. Der Stand der Technik stellt auch nicht die Schritte zur Verfügung, daß befeuchtetes sauberes chlor- und schwefelfreies Brenngas und ein separater Strom aus trockenem Ergänzungs-Stickstoffgas in den Vergasungsbrenner einer Gasturbine eingeleitet werden, wo die Verbrennung mit Luft stattfindet und Rauchgas erzeugt wird, das zusätzlichen elementaren Stickstoff enthält, aber keine chlor- und schwefelhaltigen oder NOx-Gase. Erhöhte Energie und erhöhter Wirkungsgrad werden erreicht, ohne die Atmosphäre zu verschmutzen.

ZUSAMMENFASSUNG

Das vorliegende Verfahren betrifft die Erzeugung von Brenngas, das frei von chlor- und schwefelhaltigen korrosiven Dämpfen ist, durch die partielle Oxidation von schwefel- und chlorhaltigem flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff und Verbrennung besagten Brenngases in einem Turbovergasungsbrenner durch die folgenden Schritte:
(1) Umsetzen eines Stromes aus freien Sauerstoff enthaltendem Gas mit einem Strom aus chlor- und schwefelhaltigem, flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen oder festem kohlenstoffhaltigen Brennstoff durch partielle Oxidation in der Gegenwart eines Temperaturmoderators in der Reaktionszone eines vertikalen Freifluß-Gaserzeugers mit Abwärtsströmung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1800 bis 3000ºF und oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O und einem Druck im Bereich von 1 bis 250 Atmosphären, um einen Strom aus rohem Brenngas zu erzeugen, der H&sub2;, CO, CO&sub2;, H&sub2;O, H&sub2;S, COS, HCl, CH&sub4;, N&sub2; und Ar umfaßt, zusammen mit mitgerissener geschmolzener Schlacke und teuchenförmigem Material; wobei die Temperatur in besagter Reaktionszone oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O liegt;
(2) Abkühlen besagten rohen Brenngasstromes aus (1) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1500 bis 1000ºF und oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser; und Abtrennen besagter Schlacke;
(3) Aufspalten des schlackefreien rohen Brenngasstromes aus (2) in separate Gasströme A und B und separates Abkühlen jeden rohen Brenngasstromes A und B auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1000 bis 600ºF und oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser, wodurch Dampf erzeugt wird;
(4) Leiten eines Stromes aus trockenem Stickstoffgas bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 400ºF in indirektem Wärmeaustausch mit dem rohen Brenngasstrom A aus (3), wodurch besagter roher Brenngasstrom A auf eine Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 300ºF und oberhalb des Taupunktes von Wasser in besagtem rohen Brenngasstrom A abgekühlt wird, während der Stickstoffgasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 800ºF erwärmt wird;
(5) Waschen des Stromes aus rohem Brenngas A, der in (4) abgekühlt wurde, mit Wasser, um einen sauberen chlorfreien Strom aus Brenngas zu erzeugen;
(6) weiteres Abkühlen des rohen Brenngasstromes B aus (3) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 300ºF und oberhalb des Taupunktes von Wasser in besagtem rohen Brenngasstrom B durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas, der aus (12) stammt, wodurch besagter sauberer chlor- und schwefelfreier Brenngasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 800ºF erwärmt wird;
(7) Waschen des abgekühlten Stromes aus rohem Brenngas B, der in (6) abgekühlt wurde, mit Wasser, um einen sauberen chlorfreien Strom aus Brenngas zu erzeugen;
(8) Vereinigen der Ströme aus sauberem chlorfreien Brenngas A und B aus (5) bzw. (7);
(9) Abkühlen des vereinigten Stromes aus sauberem chlorfreien Brenngas aus (8) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 500ºF auf eine Temperatur im Bereich von etwa 200 bis 400ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit einem sauberen chlor- und schwefelfreien Strom aus Brenngas aus (11) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 120ºF;
(10) weiteres Abkühlen des vereinigten Stromes aus rohem Brenngas aus (9) auf eine, Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 120ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser und/oder kaltem Wasser in einem oder mehreren Wärmetauschern;
(11) Entfernen von im wesentlichen allen schwefelhaltigen Gasen aus dem vereinigten Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas aus (10) in einer Zone zur Entfernung von Sauergas;
(12) Erwärmen besagten Stromes aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas aus (9) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 400ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf;
(13) separates Einführen der folgenden gasförmigen Ströme in die Verbrennungszone einer Gasturbine über separate Leitungen: (a) einen Luftstrom, (b) den Strom aus trockenem Stickstoffgas, der in (4) erhitzt worden ist, und (c) den Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas, der in (6) erhitzt worden ist; und
(14) Verbrennen besagten sauberen chlor- und schwefelfreien Brenngases in besagter Verbrennungszone, um Rauchgas zu erzeugen, das im wesentlichen frei von HCl, schwefelhaltigem Gas und NOx ist; Leiten besagten Rauchgases durch eine Expansionsturbine, um Energie und heißes Abgas zu erzeugen; Erzeugen von Dampf durch indirekten Wärmeaustausch von Kesselspeisewasser mit besagtem heißen Abgas; und Leiten besagten Dampfes durch eine Dampf turbine zur Erzeugung von Energie.
In einer anderen Ausführungsform wird der Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas vor (12) mit Wasser gesättigt, das durch indirekten Wärmeaustausch mit den vereinigten Strömen aus sauberem chlorfreien Brenngas A und B vorgewärmt wurde. In einem solchen Fall wird ein befeuchteter Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas in der Verbrennungszone in (14) anstelle des vergleichsweise trockenen Stromes (13) (c) verbrannt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung wird weiter verständlich werden durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Die Zeichnung, mit der Bezeichnung Fig. 1, ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens, das wassergesättigtes sauberes chlor- und schwefelfreies Brenngas liefert, zum Ersatz von Abschnitt "C"-"C" von Fig. 1 durch Abschnitt "D"-"D" von Fig. 2.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wenn flüssige kohlenwasserstoffhaltige oder feste kohlenstoffhaltige Brennstoffe, die Schwefel- und Chlorverunreinigungen enthalten, als die Brennstoffcharge in einem herkömmlichen partialoxidationsverfahren verwendet werden, wird rohes Brenngas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1800ºF bis 3000ºF erzeugt und umfaßt eine Mischung der folgenden Gase: H&sub2;,CO, CO&sub2;, H&sub2;O, H&sub2;S, COS, HCl, CH&sub4;, N&sub2; und Ar. Es wurde unerwarteterweise festgestellt, daß die Feuchtigkeit im rohen Brenngas, wenn es mit einem kalten Austauschmedium unter seinen Taupunkt abgekühlt würde, Chlorwasserstoff aus dem Brenngas ansammeln und einen korrosiven Nebel bilden würde. Dieser Nebel würde die Metallurgie der Wärmeaustauscher angreifen, die verwendet werden, um den rohen Gasstrom abzukühlen. Dieses Problem, so wie andere, ist durch das vorliegende Verfahren gelöst worden.
Im vorliegenden Verfahren werden flüssiges kohlenwasserstoffhaltiges oder festes kohlenstoffhaltiges Brennstoff-Ausgangsmaterial, das etwa 0,2 bis 10 Gew.-% (Trockenbasis) Schwefel und etwa 0,001 bis 2,0 Gew.-% (Trockenbasis) Chlor enthält, durch partielle Oxidation mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und vorzugsweise im wesentlichen reinen Sauerstoff und einem Temperaturmoderator umgesetzt, um rohes Brenngas zu erzeugen. Vorzugsweise findet die Reaktion ohne einen Katalysator statt.
Die Chargenströme werden in die Reaktionszone eines herkömmlichen Freifluß-Partialoxidationsgaserzeugers mittels eines herkömmlichen Brenners eingeführt. Der Gaserzeuger ist ein vertikaler zylindrischer Stahldruckbehälter, der auf der Innenseite mit einem thermischen refraktorischen Material ausgekleidet ist. Ein typischer Partialoxidationsgaserzeuger ist dargestellt in Fig. 1 und ist beschrieben in den mitübertragenen U.S. Pat. Nos. 2,818,326 und 3,544,291, die hierin durch Bezugnahme miteinbezogen sind. Der Brenner ist im oberen Bereich des Gaserzeugers entlang der zentralen vertikalen Achse angeordnet. Geeignete Brenner schließen die Typen mit Spitzenzerstäubung, wie dargestellt in den mitübertragenen U.S. Pat. Nos. 2,928,460; 3,847,564; 3,874,592; die Typen mit Vormischung, wie etwa dargestellt in den mitübertragenen U.S. Pat. Nos. 3,874,592; 4,351,645; und 4,364,744, und Kombinationen derselben ein. Diese U.S.-Patente sind hierin durch Bezugnahme miteinbezogen.
Es können ein oder mehrere, z.B. zwei Ströme aus Oxidationsmittel, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, vorliegen, die gleichzeitig durch den Brenner geleitet werden. Zum Beispiel kann ein Zwei-Strom-Brenner, wie etwa dargestellt im mitübertragenen U.S. Pat. No. 3,874,592, ein zentrales Rohr umfassen, das umgeben ist von einem mit Abstand angeordneten konzentrischen koaxialen Rohr, wodurch dazwischen ein Ringdurchlaß bereitgestellt wird. Der Strom aus Oxidationsmittel, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, kann mit dem zentralen Rohr oder dem Ringdurchlaß verbunden und dort hindurchgeleitet werden; und der Brennstoffstrom, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, kann mit dem übrigbleibenden Durchlaß verbunden und dort hindurchgeleitet werden. In einem anderen Beispiel kann ein
Drei-Strom-Brenner, wie etwa dargestellt im mitübertragenen U.S. Pat. No. 3,847,564, ein zentrales Rohr umfassen, das von zwei mit Abstand angeordneten konzentrischen koaxialen Rohren umgeben ist, die dazwischen Zwischen- und Ringdurchlässe bereitstellen. Separate Ströme aus Oxidationsmittel, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, können mit dem zentralen Rohr oder dem äußeren Ringdurchlaß verbunden und dort hindurchgeleitet werden. Der Strom aus Brennstoff, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, kann mit dem Zwischendurchlaß verbunden und dort hindurchgeleitet werden.
Die rohen flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe, die als Ausgangsmaterial im vorliegenden Verfahren verwendet werden, enthalten Schwefel- und Chlorverunreinigungen. Schwefel ist in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 10,0 Gew.-% (Trockenbasis) und in der Form der Sulfide von Eisen, Zink, Kupfer-Eisen und Blei; oder als die Sulfate von Calcium, Barium, Eisen, Natrium und Aluminium vorhanden. Chlor ist ebenfalls in einer Menge im Bereich von etwa 10 bis 20.000 Teile pro Million (Trockenbasis) und in der Form der Chloride von Natrium, Kalium und Magnesium vorhanden.
Der Begriff fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff, wie er hierin verwendet wird, schließt Kohle, wie etwa Anthrazit, bituminöse Kohle, subbituminöse Kohle, Koks aus Kohle; Lignit; aus Kohleverflüssigung gewonnenen Rückstand; Ölschiefer; Teersände; Erdölkoks; Asphalt; Teer; teilchenförmiger Kohlenstoff; Ruß; konzentrierten Klärschlamm; und Mischungen derselben ein. Der feste kohlenstoffhaltige Brennstoff kann auf eine solche Teilchengröße zerrnahlen werden, daß 100% durch ein ASTM E11-70 Sieve Designation Standard (SDS) 1.4 mm Alternative No. 14 hindurchgehen und wenigstens 80% durch eine ASTM E11-70 Sieve Designation Standard 0.425 mm (Alternative No. 40) hindurchgehen.
Der feste kohlenstoffhaltige Brennstoff kann in den Gaserzeuger als eine trockene Charge eingebracht werden, die in einem gasförmigen Träger, z.B. Dampf, N&sub2;, C0&sub2;, Brenngas, mitgerissen wird; oder als eine pumpbare Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt im Bereich von etwa 25 bis 80 Gew.-%, wie etwa 45- 70 Gew.-%. Geeignete flüssige Träger für den festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff schließen Wasser, flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff oder Mischungen derselben ein.
Der Begriff flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff, wie er hierin verwendet wird, ist so gedacht, daß er verschiedene flüssige kohlenwasserstoffhaltige Materialien einschließt, wie etwa verflüssigtes Erdgas, Erdöldestillate und -rückstände, Benzin, Naphtha, Kerosin, Rohöl, Asphalt, Gasöl, Rückstandsöl, Teersandöl, Schieferöl, aus Kohle gewonnenes Öl, aromatische Kohlenwasserstoffe (wie etwa Benzol-, Toluol- und Xylol-Fraktionen), Kohleteer, Kreislaufgasöl aus katalytischen Wirbelschichtcrackprozessen, Furfural-Extrakt aus Verkokergasöl und Mischungen derselben. Eingeschlossen in der Definition flussiger kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff sind oxidierte kohlenwasserstoffhaltige organische Materialien, einschließlich Kohlenhydrate, Cellulosematerialien, Aldehyde, organische Säuren, Alkohole, Ketone, oxidiertes Heizöl, Abfallflüssigkeiten, emulgiertes Schweröl und Nebenprodukte aus chemischen Verfahren, die oxidierte kohlenwasserstoffhaltige organische Materialien enthalten, und Mischungen derselben.
Der Begriff freien Sauerstoff enthaltendes Gas, wie er hierin verwendet wird, ist so gedacht, daß er Luft, sauerstoffangereicherte Luft, d.h. mehr als 21 bis 95 Mol-% Sauerstoff, wie etwa 50 bis 75 Mol-% Sauerstoff, und im wesentlichen reinen Sauerstoff, d.h. mehr als 95 Mol-% Sauerstoff (wobei der Rest N&sub2; und Edelgase umfaßt), einschließt. Freien Sauerstoff enthaltendes Gas, fakultativ in Vermischung mit einem Temperaturmoderator, kann in den Brenner bei einer Temperatur im Bereich von etwa 320 bis 1500ºF, in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung, eingeführt werden. Das Atomverhältnis von freiem Sauerstoff im Oxidationsmittel zu Kohlenstoff im Ausgangsmaterial (O/C, Atom/Atom) liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,6 bis 1,5, wie etwa 0,80 bis 1,3. Der Begriff Oxidationsmittelzufuhrstrom, wie er hierin verwendet wird, ist synonym mit freien Sauerstoff enthaltenden Gaszufuhrstrom.
Die Verwendung eines Temperaturmoderators in der Reaktionszone des Gaserzeugers hängt im allgemeinen vom Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff des Ausgangsmaterials und dem Sauerstoffgehalt des Oxidationsmittelstromes ab. Geeignete Temperaturmoderatoren schließen Dampf, z.B. gesättigt oder überhitzt, Wasser, an CO&sub2; reiches Gas, flüssiges CO&sub2;, Nebenprodukt-Stickstoff aus der Lufttrenneinheit, die verwendet wird, um im wesentlichen reinen Sauerstoff herzustellen, und Mischungen der vorgenannten Temperaturmoderatoren ein. Der Temperaturmoderator kann in den Gaserzeuger in Vermischung mit entweder der flussigen kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffcharge, dem freien Sauerstoff enthaltenden Strom oder beiden eingebracht werden. Alternativ kann der Temperaturmoderator in die Reaktionszone des Gaserzeugers über eine separate Leitung eingebracht werden, die zum Brennstoffbrenner führt. Wenn H&sub2;O in den Gaserzeuger entweder als ein Temperaturmoderator, ein Aufschlämmungsmedium oder beides eingebracht wird, liegt das Gewichtsverhältnis von H&sub2;O zum flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff oder festem kohlenstoffhaltigen Brennstoff im Bereich von etwa 0,2 bis 5,0 und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,3 bis 1,0. Diese Bereiche sind auf die anderen Temperaturmoderatoren anwendbar.
Die relativen Anteile von flüssigem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff und festem kohlenstoffhaltigen Brennstoff, Wasser oder anderem Temperaturmoderator und Sauerstoff in den Chargenströmen zum Gaserzeuger werden sorgfältig so eingestellt, daß ein beträchtlicher Teil des Kohlenstoffes in dem dem Partialoxidationsgaserzeuger zugeführten Brennstoff, z.B. etwa 70 bis 100 Gew.-%, wie etwa 90 bis 99 Gew.-% des Kohlenstoffs, zu Kohlenstoffoxiden, z.B. CO und CO&sub2;, umgewandelt wird und eine autogene Reaktionszonentemperatur im Bereich von etwa 1.800 bis 3.000ºF, wie etwa 2.350 bis 2.900ºF aufrechterhalten wird. Der Druck in der Reaktionszone liegt im Bereich von etwa 1 bis 250 Atmosphären, wie etwa 10 bis 200 Atmosphären. Die Zeit in der Reaktionszone des Partialoxidationsgaserzeugers in Sekunden liegt im Bereich von etwa 0,5 bis 20, wie etwa normalerweise etwa 1,0 bis 5.
Der abgehende Gasstrom, der den Partialoxidationsgaserzeuger verläßt, hat die folgende Zusammensetzung in Mol-%, in Abhängigkeit von der Menge und Zusammensetzung der Chargenströme: H&sub2; 8,0 bis 60,0; CO 8,0 bis 70,0; CO 1,0 bis 50,0, H&sub2;O 2,0 bis 75,0, CH&sub4; 0,0 bis 30,0, H&sub2;S 0,1 bis 2,0, COS 0,05 bis 1,0, HCl 0,0002 bis 0,4, N&sub2; 0,0 bis 80,0 und Ar 0,0 bis 2,0. Mitgerissen im abgehenden Gasstrom wird teilchenförmiges Material, das etwa 0,5 bis 30 Gew.-%, wie etwa 1 bis 10 Gew.-% teilchenförmigen Kohlenstoff umfaßt (bezogen auf das Gewicht des Kohlenstoffs in der Charge zum Gaserzeuger). Teilchenförmiges Flugaschematerial kann zusammen mit dem teilchenfo"rmigen Kohlenstoff vorhanden sein. Bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Flugasche wird geschmolzene Schlacke erzeugt.
Der abgehende Gasstrom, der die Reaktionszone des nicht-katalytischen Partialoxidationsgaserzeugers bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1.800 bis 3.000ºF und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 250 Atmosphären verläßt, wird nach unten durch einen Strahlungskühler geleitet. Der Strahlungskühler ist ein vertikaler Freifluß-Stahldruckbehälter mit einem zentralen angeflanschten Einlaß im oberen Kopf, der verbunden ist mit einem zentralen angeflanschten Bodenauslaß des vertikalen Gaserzeugers. Die zentrale vertikale Achse des Strahlungskühlers ist eine Fortsetzung der zentralen vertikalen Achse des Gaserzeugers, wie dargestellt in der Zeichnung, Fig. 1. Der heiße Gasstrom strömt über ein vertikales Bündel von wassergekühlten Röhren im Strahlungskühler und wird dadurch auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1.500ºF bis 1.000ºF und oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O im Gasstrom abgekühlt. Im wesentlichen die gesamte mitgerissene Schlacke trennt sich im Strahlungskühler vom Brenngas und fällt in ein Wasserbad, das im Boden des Strahlungskühlerbehälters angeordnet ist. Die Ausdrücke "schlackefreies" oder "im wesentlichen schlackefreies" rohes Brenngas, wie hierin verwendet, bedeutet weniger als 2.000 Teile pro Million Schlacke und teilchenförmiger Kohlenstoff. Periodisch wird eine Aufschlämmung aus Wasser und Schlacke aus dem Strahlungskühler entnommen. Wasser wird von der Schlacke getrennt, gereinigt und zu den Kühlröhren im Strahlungskühler zurückgeführt. Die Schlacke kann als Landauffüllung verwendet werden. Jeder geeignete Strahlungskühler kann verwendet werden. Strahlungskühler sind dargestellt und beschrieben in den mitübertragenen U.S. Patent Nos. 4,377,132 und 4,936,376, die hierin durch Bezugnahme miteinbezogen sind. Am Boden des Strahlungskühlers wird das teilweise abgekühlte rohe Brenngas in zwei Gasströme A und B aufgespalten. Strom A umfaßt 30 bis 70 Volumen-% der Gesamtmenge des rohen Brenngases, das im Gaserzeuger produziert worden ist, und Strom B umfaßt den Rest. Vorzugsweise sind, um die Wärmeübergangseffizienz zu maximieren und die Kosten zu minimieren, die Volumina der rohen Gasströme A und B gleich. Jeder Gasstrom hat eine Temperatur im Bereich von etwa 1.500ºF bis 1.000ºF. Der Druck der aufgespaltenen Gasströme A und B ist im wesentlichen derjenige im Gaserzeuger abzüglich des üblichen Druckabfalls in den Leitungen der Anlage, z.B. ein Druckabfall von bis zu etwa 10 %. Der abgespaltene Strom aus rohem Brenngas A liefert einen Teil der Wärme, um einen Strom aus Stickstoffgas auf seinem Weg zu einer Verbrennungsturbine vorzuwärmen. Der Strom aus rohem Brenngas B liefert einen Teil der Wärme, um einen Strom aus sauberem chlor- oder schwefelfreien Brenngas vorzuwärmen, der auf seinem Weg zu besagter Verbrennungsturbine ist. Aus dem Strahlungskühler wird der rohe Brenngasstrom A durch einen herkömmlichen Konvektionskühler in indirektem Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser geleitet und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1.000ºF bis 600ºF, aber oberhalb des Taupunktes, abgekühlt. Indem das H&sub2;O im Brenngas, das durch die Konvektionskühler geleitet wird, im Dampf zustand bleibt, ist kein flüssiges Wasser vorhanden, um den HCl-Dampf im rohen Brenngasstrom darin zu lösen. Dadurch wird ein Angriff der Metallkonvektionskühler durch korrosive HCl-Säure verhindert. Der teilweise abgekühlte rohe Brenngasstrom A wird anschließend auf eine Temperatur im Bereich von etwa 300ºF bis 600ºF, aber oberhalb des Taupunktes, durch indirekten Wärmeaustausch mit Stickstoffgas in einem herkömmlichen Konvektionskühler weiter abgekühlt. Das trockene Stickstoffgas umfaßt etwa 90, bis 100,0 Mol-% N&sub2;. Der Rest umfaßt im wesentlichen H&sub2;O und Sauerstoff. Das Stickstoffgas wird zu der Stelle mit einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 400ºF zugeführt. Alternativ werden Stickstoffgas und im wesentlichen reiner Sauerstoff an der Stelle in einer herkömmlichen Lufttrennzone hergestellt. Der Sauerstoff kann im System als das Oxidationsmittel im Partialoxidationsgaserzeuger verwendet werden. Das trockene Stickstoffgas wird im System als ein Temperaturmoderator in der Verbrennungsturbine verwendet. Für eine Beschreibung einer typischen Lufttrenneinheit wird Bezug genommen auf Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Volume 7, John Wiley & Sons, Seiten 229 bis 231.
Als nächstes wird der rohe Brenngasstrom A von mitgerissenem teuchenförmigen Material, z.B. Ruß und Flugasche, in einem herkömmlichen Gaswäscher saubergewaschen. Jede geeignete Gaswaschvorrichtung kann verwendet werden. Zum Beispiel ist eine Flüssig-Gas-Bodenkolonne in Perry's Chemical Engineers Handbook, Fourth Edition, Mcgraw-Hill 1963, Seiten 18-3 bis 5 beschrieben. Bezug genommen wird auch auf den Gaswäscher im mitübertragenen U.S. Patent No. 3,232,728. Gleichzeitig wird im wesentlichen das gesamte Chlor im rohen Brenngasstrom A durch das Waschwasser entfernt. Gleichzeitig liefert der abgespaltene Strom aus rohem Brenngas B einen Teil der Wärme, um einen Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas auf seinem Weg zu besagter Verbrennungsturbine vorzuwärmen. Somit wird roher Brenngasstrom B durch einen herkömmlichen Konvektionskühler in indirektem Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser geleitet und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1.000ºF bis 600ºF, aber oberhalb des Taupunktes geleitet. Der teilweise abgekühlte rohe Brenngasstrom wird dann auf eine Temperatur im Bereich von etwa 600ºF bis 300ºF, aber oberhalb des Taupunktes, durch indirekten Wärmeaustausch mit warmem chlor- und schwefelfreien Brenngas in einem herkömmlichen Konvektionskühler auf seinem Weg zu besagter Verbrennungsturbine abgekühlt. Als nächstes wird der rohe Brenngasstrom B von mitgerissenem teuchenförmigem Material, z.B. Ruß und Asche, in einem herkömmlichen Gasmischer saubergewaschen. Gleichzeitig wird im wesentlichen das gesamte Chlor im rohen Brenngasstrom B durch das Waschwasser entfernt. Die Ausdrücke hierin, daß "im wesentlichen das gesamte Chlor aus dem gewaschenen rohen Brenngasstrom entfernt ist" oder daß dieser Gasstrom "chlorfrei" ist, bedeuten, daß der Chiorgehalt des mit Wasser gewaschenen rohen Brenngasstroms A und/oder B auf weniger als 100 Teile pro Million (ppm) verringert worden ist. Das Waschwasser wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 450ºF gehalten und hat einen pH im Bereich von etwa 6 bis 9. Ein geeignetes Basenmaterial für die Zugabe zum Waschwasser kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus NH&sub3;, NH&sub4;OH, NaOH, KOH, Na&sub2;CO&sub3; und K&sub2;CO&sub3; besteht.
Die Ströme aus gewaschenem rohen Brenngas A und B werden vereinigt und die Mischung aus rohem Brenngas wird in eine Niedertemperaturgasabkühlzone eingeleitet und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF verringert. Die Niedertemperaturgasabkühlzone umfaßt zwei oder mehr herkömmliche Konvektionskühler; z.B. drei in Reihe miteinander verbundene Konvektionskühler. Genauer gesagt wird in der Niedertemperaturgasabkühlzone der vereinigte Strom aus gewaschenem rohen Brenngas A und B bei einer Temperatur im Bereich von etwa 250ºC bis 500ºC durch einen herkömmlichen Konvektionskühler (a) in indirektem Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas geleitet, der eine herkömmliche Zone zur Entfernung von Sauergas (AGR), die noch weiter beschrieben werden soll, bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF verläßt. Das saubere chlorund schwefelfreie Brenngas wird dadurch im herkömmlichen Konvektionskühler (a) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150ºF bis 300ºF erhitzt. Bei Verlassen des Konvektionskühlers (a) wird der vereinigte Strom aus gewaschenem schwefelhaltigen rohen Brenngas A und B in zwei Stufen weiter abgekühlt, bevor er in eine herkömmliche Sauergas-Rückgewinnungszone eingeleitet wird, in der H&sub2;S und COS entfernt werden. In Kühlstufe 1 wird der vereinigte Strom aus rohem Brenngas A und B in einem herkömmlichen Konvektionskühler (b) durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser auf eine Temperatur im Bereich von etwa 120ºF bis 250ºF abgekühlt. Anschließend wird in einem herkömmlichen Konvektionskühler (c) der vereinigte Strom aus rohem Brenngas A und B aus Kühler (b) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Wasser weiter abgekühlt. Als nächstes werden in einer herkömmlichen Zone zur Entfernung von Sauergas (AGR) im wesentlichen alle schwefelhaltigen Gase, z.B. H&sub2;S und COS, entfernt, um einen Strom aus sauberem, im wesentlichen chlor- und schwefelfreien Brenngas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF und mit einer Verbrennungswärme von etwa 150 bis 300 BTU/SCF (Trockenbasis) zu erzeugen. Wasser kann in der AGR-Zone durch Abkühlen des sauberen chlorfreien Brenngases auf unter den Taupunkt und/oder durch In-Kontakt-Bringen des Brenngases mit einem Trocknungsmittel entfernt werden. Siehe z.B. das mitübertragene U.S. Patent No. 4,052,176, das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen wird, für die Entfernung von schwefelhaltigen Gasen aus Synthesegas.
In der Sauergas-Rückgewinnungszone (AGR) können geeignete herkömmliche Verfahren verwendet werden, einschließlich Kühlung und physikalische oder chemische Absorption mit Lösungsmitteln, wie etwa Methanol, N-Methylpyrrolidon, Triethanolamin, Propylencarbonat oder alternativ mit Ammen oder heißem Kaliumcarbonat. Das H&sub2;S und COS enthaltende Lösungsmittel kann regeneriert werden durch Flashen und Strippen mit Stickstoff oder alternativ durch Erhitzen und Unter-Rückfluß-Kochen bei verringertem Druck ohne Verwendung eines Inertgases. Das H&sub2;S und COS werden anschließend mit einem geeigneten Verfahren in Schwefel umgewandelt. Zum Beispiel kann das Claus-Verfahren zur Herstellung von elementarem Schwefel aus H&sub2;S verwendet werden, wie beschrieben in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Second Edition, Volume 19, John Wiley, 1969, Seite 3530. Der Ausdruck "im wesentlichen alle schwefelhaltigen Gase werden entfernt" oder "schwefelfreies Brenngas" bedeutet, daß der Schwefelgehalt des mit Wasser gewaschenen rohen Brenngases A oder B auf weniger als 750 Teile pro Million (ppm) verringert worden ist.
In der bevorzugten Ausführungsform wird wenigstens ein Teil, z.B. 10 bis 100 Volumen-%, des sauberen im wesentlichen chlorund schwefelfreien Gasstromes separat in den Vergasungsbrenner der Verbrennungsturbine bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400ºF bis 800ºF, wie etwa 300ºF bis 500ºF, und einem Druck im Bereich von etwa 150 bis 500 psig, wie etwa 225 bis 325 psig, eingebracht. Gleichzeitig wird ein Luftstrom separat in den Vergasungsbrenner bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400ºF bis 900ºF, wie etwa 7000 bis 800ºF, z.B. 750ºF, und einem Druck, der im wesentlichen derselbe ist, z.B. ±10 %, wie derjenige des Brenngasstromes, eingebracht. Gleichzeitig wird ein Strom aus trockenem Stickstoffgas separat in den Vergasungsbrenner bei einer Temperatur und einem Druck eingebracht, die im wesentlichen dieselben sind, z.B. ±10 %, wie diejenigen des Brenngasstromes. Vorteilhafterweise können mit dem vorliegenden Verfahren der Brenngasstrom und der trockene Stickstoffgasstrom in den Vergasungsbrenner bei einer höheren Temperatur, z.B. 800ºF, eingebracht werden. Dies senkt den Brennstoffeintrag zum Vergasungsbrenner (während der Wärmeeintrag zum Dampf zyklus gesenkt wird), was die Anlage effizienter macht. Der restliche Teil des sauberen chlor- und schwefelfreien Brenngasstromes, der H&sub2; + CO umfaßt, kann verwendet werden zur katalytischen Synthese von organischen Chemikalien. In einer Ausführungsform wird ein an H&sub2; reicher Strom durch katalytische homogene Wassergasreaktion des CO zu CO&sub2; und H&sub2; hergestellt, gefolgt von der Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen.
Das Volumenverhältnis von trockenem Stickstoffgas zu sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas im Vergasungsbrenner liegt im Bereich von etwa 0,5 bis 2,0, wie etwa im Bereich von etwa 0,75 bis 1,5, z.B. etwa 1,0. Vollständige Verbrennung findet im Vergasungsbrenner bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1.800 bis 2.600ºF, wie etwa 2.300ºF, und bei einem Druck von etwa 175 bis 250 psig, wie etwa 220 psig, statt. Im wesentlichen keine chlor- oder schwefelhaltigen Gase oder NOx-Gase werden erzeugt oder sind im Rauchgas vorhanden. x ist eine ganze Zahl im Bereich von etwa 1 bis 3. Definitionsgemäß bedeuten die Begriffe "im wesentlichen keine" und "beträchtlich verringerte Menge an NOx-Gasen" weniger als 20 Teile pro Million (ppm), wie etwa im Bereich von etwa 16 bis 10 ppm, z.B. 10 ppm oder weniger.
Der Rauchgasstrom, der den Vergasungsbrenner verläßt, wird durch eine energieerzeugende Expansionsturbine als das Arbeitsfluid hindurchgeleitet. Zum Beispiel kann wenigstens ein elektrischer Generator und/oder wenigstens ein Turbokompressor vorhanden sein, gekoppelt durch einen Antrieb mit variabler Geschwindigkeit an die Achse der Expansionsturbine und dadurch angetrieben. Die Zugabe der Ergänzungsmenge an trockenem Stickstoff zum Rauchgas erhöht den Massestrom des Rauchgases. Wärme im Rauchgas, das die Expansionsturbine bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1.200 bis 800ºF verläßt, wird in einem herkömmlichen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) zurückgewonnen. Das abgekühlte ungiftige Rauchgas kann anschließend als Rauchgas ohne Verschmutzung der Umwelt abgegeben werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt eine kombinierte Kraft- und Heizanlage mit einer Dampfturbine ein. Kesselspeisewasser wird durch eine Rohrschlange im HRSG im indirekten Wärmeaustausch mit dem expandierten Rauchgas geleitet. Dampf bei einem Druck im Bereich von etwa 1.000 bis 2.000 psig wird erzeugt und wird durch eine Expansionsturbine als das Arbeitsfluid hindurchgeleitet. Die Expansionsturbine treibt eine drehmechanische und/oder elektrische Einheit an, wie etwa einen Kompressor, eine Pumpe oder einen elektrischen Generator. Der verbrauchte Naßdampf wird in einen Kondensator eingeleitet, wo er vollständig kondensiert wird. Das Kondensat in Vermischung mit irgendwelchem Auffüll-Kesselspeisewasser wird zum HRSG zurückgepumpt.
In einer anderen Ausführungsform, wie dargestellt in Fig. 2, wird der Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Rauchgas, der die Zone zur Entfernung von Sauergas bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 120ºF verläßt, in einer herkömmlichen Einheit zur Wassersättigung so mit heißem Wasser gesattigt, daß das Rauchgas mit etwa 5 bis 15 Gew.-% H&sub2;O bereitgestellt wird. Wenn befeuchtetes sauberes chlor- und schwefelfreies Rauchgas mit Luft im Vergasungsbrenner einer Gasturbine verbrannt wird, werden Stickoxide (NO&sub4;) im Rauchgas beträchtlich verringert. Erhöhte Leistung und Wirkungsgrade werden ohne Verschmutzung der Atmosphäre erreicht. Dieses Merkmal ist dargestellt in Abschnitt "D" - "D" von Fig. 2, das Abschnitt "C" - "C" in Fig. 1 ersetzt. Abgesehen von diesem Merkmal sind die Ausführungsformen, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, im wesentlichen dieselben. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, wird der gesattigte Rauchgasstrom bei einer Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 350ºF weitererwärmt auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 400ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf in einem herkömmlichen Wärmetauscher, dargestellt in Fig. 1. Dampf wird dadurch kondensiert. Das saubere befeuchtete chlor- und schwefelfreie Rauchgas wird weiter auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 800ºF erwärmt durch indirekten Wärmeaustausch mit dem rohen Brenngasstrom B in einem herkömmlichen Wärmetauscher, wie dargestellt in Fig. 1. Wenigstens ein Teil, z.B. 90 bis 100 Vol.-%, dieses sauberen befeuchteten chlor- und schwefelfreien Rauchgasstromes, der H&sub2; + CO umfaßt, wird mit Luft durch vollständige Verbrennung in der Gegenwart von trockenem N&sub2; im Vergasungsbrenner einer Gasturbine in der Art und Weise verbrannt, die zuvor beschrieben und wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Rest, wenn überhaupt, des sauberen befeuchteten chlor- und schwefelfreien Rauchgases, der im wesentlichen H&sub2; und CO umfaßt, kann an anderer Stelle verwendet werden. Zum Beispiel kann das CO in diesem Gasstrom mit Wasser über einem Katalysator für die homogene Wassergasreaktion umgesetzt werden, um einen Strom aus Synthesegas zur Verfügung zu stellen, der eine erhöhte Menge Wasserstoff enthält. CO&sub2; kann aus dem Gasstrom nach der homogenen Wassergasreaktion mit Hilfe eines herkömmlichen Lösungsmittels entfernt werden.
Wasser bei einer Temperatur im Bereich von etwa 120 bis 150ºF wird von der Einheit zur Sättigung des Rauchgases in Fig. 2 abgepumpt und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 350ºF durch indirekten Wärmeaustausch in einem konventionellen Konvektions-Wärmetauscher mit dem vereinigten Strom aus gewaschenem rohen Brenngas A und B, der in die Heizeinheit der Sättiger-Heizeinrichtung (a) bei einer Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 500ºF eintritt und auf eine Temperatur im Bereich von etwa 200 bis 400ºF abgekühlt wird, erneut erwärmt. Weiteres Abkühlen des vereinigten Stromes aus gewaschenem rohen Brenngas A und B auf eine Temperatur im Bereich von etwa 120 bis 250ºF findet im Konvektionskühler (b) durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser statt, gefolgt von noch weiterem Abkühlen auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 120ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser im Konvektionskühler (c). H&sub2;S und COS werden aus dem vereinigten Strom aus gewaschenem rohen Brenngas A und B in der Sauergas- Rückgewinnungszone entfernt, um einen Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Rauchgas herzustellen, der anschließend mit Wasser gesättigt wird, wie zuvor beschrieben.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann erlangt werden durch Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung, die in den Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsformen des Verfahrens im Detail darstellt. Obgleich Fig. 1 der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung veranschaulicht, ist nicht beabsichtigt, das veranschaulichte kontinuierliche Verfahren auf die bestimmte Apparatur oder die bestimmten Materialien, die beschrieben sind, zu beschränken
Wie in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, ist ein vertikaler nicht-katalytischer refraktorisch ausgekleideter Freifluß- Brenngaserzeuger 1 ausgerüstet mit einer axial ausgerichteten stromaufwartigen angeflanschten Einlaßöffnung 2 und einer stromabwartigen angeflanschten Auslaßöffnung 3. Ringbrenner 4, dessen zentraler Durchlaß 5 mit der zentralen Längsachse des Gaserzeugers 1 fluchtet, ist in Einlaßöffnung 2 angebracht. Der zentrale Durchlaß 5 weist ein stromaufwartiges Ende 6 auf, das mit einem Strom aus freien Sauerstoff enthaltendem Gas, z.B. reinem Sauerstoff, in Leitung 7 verbunden ist. Zum Beispiel kann Luft in einer herkömmlichen Lufttrennanlage (nicht dargestellt) aufgetrennt werden in im wesentlichen reinen Sauerstoff in Leitung 7 und trockenes Stickstoffgas in Leitung 10. Eine pumpbare wässrige Aufschlämmung aus festem kohlenstoffhaltigen Brennstoff in Leitung 11 umfaßt in dieser Ausführungsform eine wässrige Aufschlämmung von Pittsburg No. 8- Kohle mit einem Feststoffgehalt im Bereich von etwa 62 bis 66 Gew.-%, einem Schwefelgehalt von etwa 2-3 Gew.-% (Trockenbasis) und einem Chlorgehalt von etwa 0,1 Gew.-% Chlor (Trokkenbasis) und wird durch Einlaß 15 von Brenner 4 und hinunter zum konzentrischen Ringdurchlaß 16 geleitet. Die zwei Chargenströme, die aus der flußabwärtigen Spitze von Brenner 4 hervortreten, prallen aufeinander, zerstäuben und reagieren unter partieller Oxidation in Reaktionszone 17, um Brenngas zu erzeugen.
Ein herkömmlicher Strahlungsfühler 18, der einen stromaufwärtigen zentralen angeflanschten Einlaß 19, einen stromabwärtigen zentralen angeflanschten Auslaß 20, ein vertikales Wasserröhrenbündel 21, einen angeflanschten Einlaß 22, durch den Kesselspeisewasser in Leitung 23 zum Boden des Wasserröhrenbündeis 21 eingeführt wird, und einen angeflanschten Auslaß 24, durch den Dampf aus dem oberen Ende des zylindrisch geformten Wasserröhrenbündels 21 über Leitung 25 austritt, angeflanschte Auslässe 26 und 27, durch die aufgespaltenen Ströme aus partiell abgekühltem rohen Brenngas A und B durch Leitungen 28 bzw. 29 austreten umfaßt. Die angeflanschte Auslaßöffnung 3 des Brenngasgenerators 1 und die angeflanschte Einlaßöffnung 19 des Strahlungskühlers 18 werden entlang der zentralen Achsen des Generators 1 und des Kühlers 18 verbunden. Das in Reaktionszone 17 erzeugte Brenngas strömt frei nach unten durch einen zylindrisch ausgeformten, mit refraktorischem Material ausgekleideten Verbindungsdurchlaß 30 und wird durch indirekten Strahlungswärmeaustausch mit Kesselspeisewasser gekühlt, das durch das vertikale Röhrenbündel 21 nach oben strömt. Kegelstumpfförmig ausgebildete Ablenkplatten 31 lenken das teilweise abgekühlte Brenngas durch die Auslässe 26 und 27 hinaus. Schlacke und Asche werden in einem Kühlwasserpool 32 am Boden des Strahlungskühlers 18 gesammelt. Periodisch werden Schlacke, Asche und Wasser mittels eines herkömmlichen Bunkerverschlusses (nicht dargestellt) durch Auslaß 20, Leitung 33, Ventil 34 und Leitung 35 entnommen.
Der abgespaltene Strom aus teilweise abgekühltem rohen Brenngas A in Leitung 28 wird in einem Konvektionskühler 40 durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser abgekühlt, das in den Kühler 40 durch Leitung 41 eintritt und als Dampf durch Leitung 42 austritt. Zusätzliche Kühlung des rohen Brenngases A in Leitung 43 findet in Konvektionskühler 44 durch indirekten Wärmeaustausch zwischen trockenem Stickstoffgas aus Leitung 45 statt. Das erhitzte trockene Stickstoffgas verläßt Kühler 44 durch Leitung 46 und wird durch Steuerventil 47, Leitung 48 geleitet und separat in Vergasungsbrenner 50 eingeleitet. Trockenes Stickstoffgas aus Leitung 10 wird durch Leitung 51, Ventil 52, Leitungen 53 und 45 zum Konvektionswärmetauscher 44 geleitet. Alternativ wird das trockene Stickstoffgas aus Leitung 10 durch Leitung 54, Ventil 55, Leitung 56 geleitet und in Konvektionswärmetauscher 57 durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf erhitzt, der durch Leitung 58 eintritt und durch Leitung 59 austritt. Das trockene Stickstoffgas wird durch die Leitungen 60, 45 und Kühler 44 geleitet.
Das abgekühlte rohe Brenngas A verläßt Kühler 44 durch Leitung 65 und wird in Wasserwäscher 66 eingeleitet, wo es mit Wasser saubergewaschen wird. Waschwasser wird oben in den Wäscher 66 über Leitung 67 eingeleitet. Eine Dispersion aus Wasser, teilchenförmigem Material und HCl verläßt Wäscher 66 durch Bodenleitung 68 und wird zu einer herkömmlichen Wasseraufbereitungszone (nicht dargestellt) geleitet. Der Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas A, das Wäscher 66 über Kopf durch Leitung 69 verläßt, wird in Leitung 70 mit einem Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas B aus Leitung 71 vermischt, das in der folgenden Weise gewonnen wird. Der abgespaltene Strom aus teilweise abgekühltem rohen Brenngas B in Leitung 29 wird in Konvektionskühler 72 durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser abgekühlt, das in Kühler 72 durch Leitung 73 eintritt und als Dampf durch Leitung 74 austritt. Zusätzliche Abkühlung des rohen Brenngases B in Leitung 75 findet statt in Konvektionskühler 76 durch indirekten Wärmeaustausch mit sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas, das in Kühler 76 durch Leitung 77 eintritt und bei einer höheren Temperatur durch Leitung 78 austritt. Das abgekühlte rohe Brenngas B, das Kühler 76 über Leitung 85 verläßt, wird in Gaswäscher 86 eingeleitet, wo es mit Wasser gewaschen wird, um im wesentlichen alle chlorhaltigen Materialien und teilchenförmiges Material zu entfernen. Wasser tritt durch Leitung 87 oben in Gaswäscher 86 ein und tritt durch Leitung 88 am Boden aus. Sauberes chlor- und schwefelfreies Brenngas verläßt Gaswäscher 86 durch Überkopf-Leitung 71 und tritt in Block "C" - "C" ein. In Block "C" - "C" von Fig. 1 wird die Brenngasmischung in Leitung 70, die den Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas A aus Leitung 69 und den Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas B aus Leitung 71 umfaßt, abgekühlt und entschwefelt.
Demgemäß wird die saubere chlorfreie Brenngasmischung in Leitung 70 durch indirekten Wärmeaustausch in mehreren herkömmlichen Konvektionskühlern, die in Reihe miteinander verbunden sind, schrittweise auf niedrigere Temperaturen abgekühlt. Zum Beispiel wird die saubere chlorfreie Brenngasmischung A + B in Kühler (a) in indirektem Wärmeaustausch mit sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas geleitet, das die Zone zur Entfernung von Sauergas (AGR) in Leitung 90 verläßt. Nachdem er in Wärmetauscher (a) erwärmt worden ist, verläßt der Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas in Leitung 91 Block "C" - "C" und tritt in die Heizeinrichtung 92 ein. Dampf tritt in Konvektionsheizeinrichtung 92 durch Leitung 93 ein und tritt durch Leitung 94 aus. Weiteres Erhitzen dieses Stromes aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas in Kühler 76 und seine Einführung in Vergasungsbrenner so ist zuvor beschrieben worden.
Der saubere chlorfreie Brenngasstrom, der Wärmetauscher (a) über Leitung 94 verläßt, wird in Konvektionskühler (b) durch indirekten Wärmeaustausch mit umlaufendem Kesselwasser weiter abgekühlt, das in Kühler (b) durch Leitung 95 eintritt und durch Leitung 96 austritt. Sauberes chlorfreies Brenngas, das Wärmetauscher (b) durch Leitung 97 verläßt, wird in Konvektionskühler (c) durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Wasser weiter abgekühlt, das in Kühler (c) durch Leitung 98 eintritt und durch Leitung 99 austritt. Im wesentlichen alle schwefelhaltigen Gase, z.B. H&sub2;S und COS, im sauberen chlorfreien Brenngas in Leitung 100 werden in einer herkömmlichen Zone zur Entfernung von Sauergas (AGR) 110 entfernt. Die schwefelhaltigen Gase werden aus dem Lösungsmittel gestrippt und zu einer herkömmlichen Schwefelrückgewinnungszone über Leitung 111, Ventil 112 und Leitung 113 geleitet. Wenigstens ein Teil des sauberen chlor- und schwefelfreien Brenngases in Leitung 78 wird durch Steuerventil 113 geleitet und separat durch Leitung 114 in Vergasungsbrenner 50 eingeleitet. Der Rest des sauberen chlor- und schwefelfreien Brenngases, das im wesentlichen H&sub2; und CO umfaßt, wird durch Leitung 115, Ventil 116 und Leitung 117 zur Verwendung in anderen Anwendungen geleitet, wie etwa gasförmiger Brennstoff zur vollständigen Verbrennung in einem Kessel oder Ofen, Umwandlung zu H&sub2;-reichem Gas, organische Synthese und Reduktionsgas.
Luft wird durch Leitung 118, Steuerventil 119 und Leitung 120 in Vergasungsbrenner 50 geleitet. Der gasformige Brennstoff wird in Gegenwart von trockenem Stickstoff in Vergasungsbrenner 50 verbrannt, um Rauchgas in Leitung 121 zu erzeugen. Das Rauchgas wird durch Expansionsturbine 122 als das Arbeitsfluid hindurchgeleitet. Drehwelle 123 treibt den elektrischen Generator 124 an. Heißes Turbinenabgas in Leitung 125 wird durch den herkömmlichen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator 126 geleitet, wo durch indirekten Wärmeaustausch in den Rohrschlangen 127 Kesselspeisewasser aus Leitung 128 in Dampf in Leitung 129 umgewandelt wird. Der Dampf ist das Arbeitsfluid in Dampfturbine 130. Drehwelle 131 wird durch Turbine 130 angetrieben und dreht ihrerseits den elektrischen Generator 132. Abdampf tritt durch Leitung 133 aus.
In einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens, wie dargestellt in Fig. 2, in Block "D" - "D", werden die vereinigten gereinigten chloridfreien Brenngasströme A + B in einer Sauergasrückgewinnungszone (AGR) entschwefelt. Anschließend wird der chlor- und schwefelfreie Strom aus Brenngas, der die AGR verläßt, mit Wasser gesättigt und erwärmt, um den Brenngasstrom, der etwa 5 bis 15 Gew.-% Feuchtigkeit enthält, in Leitung 191 bereitzustellen. In dieser zweiten Ausführungsform ersetzt Block "D" - "D" von Fig. 2 Block "C" - "C" von Fig. 1. Mit Ausnahme der Wassersättigung des Brenngases und der Änderung des Kühlmittels in Wärmetauscher (a) sind alle anderen Merkmale der zweiten Ausführungsform in Fig. 2 im wesentlichen dieselben wie diejenigen, die in Fig. 1 dargestellt sind. Der wassergesättigte saubere chlor- und schwefelfreie Brenngasstrom, der Block "D" - "D" über Leitung 191 verläßt, wird in Konvektionsheizeinrichtung 92, die in Fig. 1 dargestellt ist, anstelle des trockenen sauberen chlorund schwefelfreien Brenngasstromes 91 eingeleitet, der in Block "C" - "C" der ersten Ausführungsform erzeugt wird.
Demgemäß wird der saubere chlorfreie Brenngasstrom A in Leitung 69, in Block "D" - "D", durch Ventil 199 und Leitung 200 geleitet und in Leitung 201 mit dem sauberen chlorfreien Brenngasstrom B aus Leitung 71 von Fig. 1, Ventil 202 und Leitung 203 vermischt. Der vereinigte Brenngasstrom A + B in Leitung 201 wird anschließend durch den folgenden schrittweisen Wärmeaustausch in zwei oder mehr Konvektionskühlern abgekühlt. So wird der kombinierte Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas in Leitung 201 im herkömmlichen Konvektionskühler (a) in indirektem Wärmeaustausch mit Wasser geleitet, das in Brenngaskühler (a) durch Leitung 204 eintritt, durch Leitung 205 austritt und mittels Pumpe 207 zum oberen Ende der Brenngas-Sättiger-Heizeinrichtung 208 umgewälzt wird. Das Wasser im Sättiger 208 kommt mit dem Strom aus sauberem chlorund schwefelfreien Brenngas, das im Sättiger 208 über Bodenleitung 222 eintritt und durch Leitung 191 am oberen Ende austritt, in Kontakt und sättigt ihn mit Wasser. Gekühltes Wasser verläßt Sättiger 268 über Leitung 206. Umwälzpumpe 207 pumpt das Wasser aus Leitung 206. Ergänzungswasser aus Leitung 209, Ventil 210 und Leitung 211 wird durch Leitung 204 zu Wärmetauscher (a) gepumpt, wo es erwärmt wird. Das vereinigte saubere chlorfreie Brenngas, das Kühler (a) durch Leitung 212 verläßt, wird in Konvektionskühler (b) und (c), die miteinander in Reihe verbunden sind, weiter abgekühlt. So tritt Kesselspeisewasser in Wärmetauscher (b) durch Leitung 213 ein und tritt als Dampf durch Leitung 214 aus. Das abgekühlte saubere chlorfreie Brenngas in Leitung 215 wird in (c) durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Wasser, das in Kühler (c) über Leitung 216 eintritt und als warmes Wasser durch Leitung 217 austritt, weiter abgekühlt. Im wesentlichen alle schwefelhaltigen Gase, z.B. H&sub2;S und COS, werden aus dem sauberen chlorfreien Brenngasstrom, der in die herkömmliche Zone zur Entfernung von Sauergas (AGR) 223 über Leitung 218 eintritt, entfernt. H&sub2;S und COS werden aus dem organischen Lösungsmittel gestrippt, das mit dem Brenngas in der AGR in Kontakt kommt, und werden zu einer herkömmlichen Schwefelrückgewinnungszone über Leitung 219, Ventil 220 und Leitung 221 geleitet.
Verschiedene Modifikationen der Erfindung, wie hierin zuvor dargelegt, können durchgeführt werden, ohne vom Geist und Schutzumfang derselben abzuweichen, und daher sollten nur solche Beschränkungen vorgenommen werden, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben sind.

Claims

1. Ein Verfahren zur Erzeugung von Energie, welches die Schritte umfaßt:

(1) Umsetzen eines Stromes aus freien Sauerstoff enthaltendem Gas mit einem Strom aus chlor- und schwefelhaltigem, flussigen kohlenwasserstoffhaltigen oder festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff durch partielle Oxidation in der Gegenwart eines Temperaturmoderators in der Reaktionszone eines vertikalen Freifluß-Gaserzeugers mit Abwärtsströmung, um einen Strom aus rohem Brenngas zu erzeugen, der H&sub2;, CO, CO&sub2;, H&sub2;O, H&sub2;S, COS, HCl, CH&sub4; und Ar enthält, zusammen mit mitgerissener geschmolzener Schlacke und teilchenförmigem Material; wobei die Temperatur in besagter Reaktionszone oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O in besagtem Strom aus rohem Brenngas liegt;

(2) Abkühlen besagten rohen Brenngasstromes aus Schritt (1) auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O in besagtem Strom aus rohem Brenngas durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser; und Abtrennen besagter Schlacke;

(3) Aufspalten des schlackefreien rohen Brenngasstromes aus Schritt (2) in separate Gasströme A und B und separates Abkühlen jeden rohen Brenngasstromes A und B auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O in besagten separaten Chargenströmen durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser, wodurch Dampf erzeugt wird;

(4) Leiten eines Stromes aus Stickstoffgas in indirektem Wärmeaustausch mit dem rohen Brenngasstrom A aus Schritt (3), wodurch besagter roher Brenngasstrom A auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes von H&sub2;O in besagtem rohen Brenngasstrom A weiter abgekühlt wird, während der Stickstoffgasstrom erwärmt wird;

(5) Waschen des Stromes aus rohem Brenngas A, der in Schritt (4) abgekühlt wurde, mit Wasser, um einen sauberen chlorfreien Strom aus Brenngas zu erzeugen;

(6) weiteres Abkühlen des rohen Brenngasstromes B aus Schritt (3) auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes von Wasser in besagtem rohen Brenngasstrom B durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem befeuchteten chlor- und schwefelfreien Brenngas, der nachfolgenden Schritt (12) verläßt, wodurch besagter sauberer chlor- und schwefelfreier Brenngasstrom erwärmt wird;

(7) Waschen des abgekühlten Stromes aus rohem Brenngas B, der in Schritt (6) abgekühlt wurde, mit Wasser, um einen sauberen chlorfreien Strom aus Brenngas zu erzeugen;

(8) Vereinigen der Ströme aus sauberem chlorfreien Brenngas A und B aus den Schritten (5) bzw. (7);

(9) Abkühlen des vereinigten Stromes aus sauberem chlorfreien Brenngas aus Schritt (8) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem sauberen chlor- und schwefelfreien Strom aus Brenngas aus dem anschließenden Schritt (11);

(10) weiteres Abkühlen des vereinigten Stromes aus rohem Brenngas aus Schritt (9) durch indirekten Wärmeaustausch mit Kesselkreislaufwasser und/oder kaltem Wasser in einem oder mehreren Wärmetauschern;

(11) Entfernen von im wesentlichen allen schwefelhaltigen Gasen aus dem vereinigten Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas aus Schritt (10) in einer Zone zur Entfernung von Sauergas;

(12) Erwärmen besagten Stromes aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas aus Schritt (9) durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf;

(13) Einführen der folgenden gasförmigen Ströme in die Verbrennungszone einer Gasturbine: (a) einen Luftstrom, (b) den Strom aus Stickstoffgas, der in Schritt (4) erwärmt worden ist, und (c) wenigstens einen Teil des Stromes aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas, der in Schritt (6) erwärmt worden ist; und

(14) Verbrennen besagten sauberen Teils des Stromes aus chlor- und schwefelfreiem Brenngas in besagter Verbrennungszone, um Rauchgas zu erzeugen, das im wesentlichen frei von HCl, schwefelhaltigem Gas und NOx ist; und Leiten besagten Rauchgases durch eine Expansionsturbine, um Energie zu erzeugen.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte des Leitens des abgehenden Rauchgases, das besagte Expansionsturbine in Schritt (14) verläßt, durch eine Konvektionsheizeinrichtung in indirektem Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser, das in Dampf umgewandelt wird, und des Leitens besagten Dampfes durch eine Dampfturbine zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie vorgesehen sind.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei etwa 10 bis 100 Volumen-% des Stromes aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brenngas, das in Schritt (6) erwärmt worden ist, in die Verbrennungszone in Schritt (13) eingeleitet wird; und bei dem der Schritt des katalytischen Umsetzens des Restes von besagtem Strom aus sauberem chlor- und schwefeifreien Brenngas, das im wesentlichen H&sub2; + CO umfaßt, um organische Chemikalien oder einen H&sub2;-reichen Gasstrom zu erzeugen vorgesehen ist.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei besagter chlor- und schwefelhaltiger, flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger oder fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff etwa 0,2 bis 10 Gew.-% (Trockenbasis) Schwefel und etwa 10 bis 20.000 Teile pro Million (Trockenbasis) Chlor enthält.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei besagtes Chlor als ein Chlorid vorliegt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Natrium-, Kalium-, Magnesiumchlorid und Mischungen derselben besteht; und besagter Schwefel als ein Sulfid vorliegt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Eisen-, Zink-, Kupfer-Eisen, Bleisulfid und Mischungen derselben besteht, und/oder als Sulfate, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Calcium-, Barium-, Eisen-, Natrium-, Aluminiumsulfat und Mischungen derselben besteht.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei Gasstrom A 30 bis 70 Volumen-% des schlackefreien rohen Brenngasstromes aus (2) umfaßt und Gasstrom B den Rest umfaßt.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Waschwasser in den Schritten (5) und (7) eine Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 450ºF und einen pH im Bereich von etwa 6 bis 9 aufweist.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Zugabe eines Basenmatenais, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus NH&sub3;, NH&sub4;OH, NaOH, KOH, Na&sub2;CO&sub3; und K&sub2;CO&sub3; besteht, zum Waschwasser vorgesehen ist.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei besagter fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Kohle, wie etwa Anthrazit, bituminöser Kohle, subbituminöser Kohle, Koks aus Kohle; Lignit; aus Kohleverflüssigung gewonnener Rückstand; Ölschiefer; Teersänden; Erdölkoks; Asphalt; Teer; teilchenförmigem Kohlenstoff; Ruß; konzentriertem Klärschlamm; und Mischungen derselben besteht.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei besagter flüssiger kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus verflüssigtem Erdgas, Erdöldestillaten- und -rückständen, Benzin, Naphtha, Kerosin, Rohöl, Asphalt, Gasöl, Rückstandsöl, Teersandöl, Schieferöl, aus Kohle gewonnenem Öl, aromatischen Kohlenwasserstoffen (wie etwa Benzol-, Toluol- und Xylol-Fraktionen), Kohleteer, Kreislaufgasöl aus katalytischen Wirbelschichtkrackprozessen, Furfuralextrakt von Verkokergasol und Mischungen derselben besteht.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei besagtes freien Sauerstoff enthaltendes Gas ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Luft, sauerstoffangereicherter Luft, im wesentlichen reinen Sauerstoff und Mischungen derselben besteht.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (1) besagte partielle Oxidation bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1800 bis 3000ºF und einem Druck im Bereich von 1 bis 250 Atmosphären stattfindet; in Schritt (2) besagter roher Brenngasstrom aus Schritt (1) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1500 bis 1000ºF abgekühlt wird; in Schritt (3) jeder rohe Brenngasstrom A und B auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1000 bis 600ºF abgekühlt wird; in Schritt (4) besagter Strom aus trockenem Stickstoffgas bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 400ºF durchgeleitet wird, wodurch besagter roher Brenngasstrom A auf eine Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 300ºF weiter abgekühlt wird, während der Stickstoffgasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 800ºF erwärmt wird; in Schritt (6) besagter roher Brenngasstrom B aus Schritt (3) auf eine Temperatur von etwa 600ºF bis 300ºF abgekühlt wird, wodurch besagter sauberer chlor- und schwefelfreier Brenngasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 4000 bis 800ºF erwärmt wird; in Schritt (9) besagter vereinigter Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas aus Schritt (8) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 500ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit einem sauberen chlor- und schwefelfreien Strom aus Brenngas mit einer Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF auf eine Temperatur im Bereich von etwa 200ºF bis 400ºF abgekühlt wird; in Schritt (10) besagter vereinigter Strom aus rohem Brenngas aus Schritt (9) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF abgekühlt wird; in Schritt (12) der Strom aus sauberem chlor- und schwefelfreien Brennstoff aus Schritt (9) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 400ºF erwärmt wird; in Schritt (13) besagte Ströme (a), (b) und (c) über separate Leitungen in die Verbrennungszone einer Gasturbine separat eingeleitet werden; und in Schritt (14) besagtes Rauchgas durch eine Expansionsturbine geleitet wird, um Energie und heißes Abgas zu erzeugen; wobei durch indirekten Wärmeaustausch von Kesselspeisewasser mit besagtem heißen Abgas Dampf erzeugt wird; und besagter Dampf durch eine Dampfturbine zur Erzeugung von Energie geleitet wird.

13. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (6) besagter roher Brenngasstrom B durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem wassergesättigten chlor- und schwefelfreien Brenngas, das den anschließenden Schritt (128) verläßt, abgekühlt wird; Schritt (12) Schritt (12A) umfaßt, der den chlor- und schwefelfreien Brenngasstrom aus Schritt (11) mit Wasser sättigt; und Schritt (128), der besagten sauberen wassergesättigten Strom aus chlor- und schwefelfreiem Brenngas aus Schritt (12A) durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 400ºF erwärmt; und in Schritt (14) das saubere wassergesättigte chlorund schwefelfreie Brenngas in besagter Verbrennungszone verbrannt wird.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Schritte des Leitens des Rauchgases, das besagte Expansionsturbine in Schritt (14) verläßt, durch eine Konvektionsheizeinrichtung in indirektem Wärmeaustausch mit Kesselspeisewasser, das in Dampf umgewandelt wird, und des Leitens besagten Dampfes durch eine Dampfturbine zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie vorgesehen ist.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 13, wobei von etwa 10 bis 100 Volumen-% des Stromes aus sauberem wassergesättigten chlor- und schwefelfreien Brenngas, das in Schritt (6) erwärmt worden ist, in die Verbrennungszone in Schritt (13) eingeleitet wird; und bei dem der Schritt der katalytischen Umsetzung des Restes von besagtem Strom aus sauberem wassergesättigten chlor- und schwefelfreiem Brenngas, das im wesentlichen H&sub2; + CO umfaßt, um organische Chemikalien oder einen H&sub2;-reichen Gasstrom zu erzeugen vorgesehen ist.

16. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (1) besagte partielle Oxidation bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1800ºF bis 3000ºF und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 250 Atmosphären stattfindet; in Schritt (2) besagter roher Brenngasstrom aus Schritt (1) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1500ºF bis 1000ºF abgekühlt wird; in Schritt (4) besagter Strom aus trockenem Stickstoffgas eine Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 400ºF aufweist, wodurch besagter roher Brenngasstrom A auf eine Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 300ºF abgekühlt wird, während der Stickstoffgasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 800ºF erwärmt wird; in Schritt (6) besagter roher Brenngasstrom B aus Schritt (3) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Strom aus sauberem wassergesättigten chlor- und schwefelfreien Brenngas, das den anschließenden Schritt (128) verläßt, auf eine Temperatur von etwa 600ºF bis 300ºF abgekühlt wird, wodurch besagter sauberer chlor- und schwefelfreier Brenngasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400ºF bis 800ºF erwärmt wird; in Schritt (9) besagter vereinigter Strom aus sauberem chlorfreien Brenngas aus Schritt (8) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 500ºF durch indirekten Wärmeaustausch mit besagtem sauberen chlor- und schwefelfreien Strom aus Brenngas aus Schritt (11) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF auf eine Temperatur im Bereich von etwa 200ºF bis 400ºF abgekühlt wird; in Schritt (10) besagter vereinigter Strom aus rohem Brenngas aus Schritt (9) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 90ºF bis 120ºF abgekühlt wird; Schritt (12) Schritt (12A) umfaßt, der den chlor- und schwefelfreien Brenngasstrom aus Schritt (11) mit Wasser sättigt, und Schritt (128), der besagten sauberen wassergesättigten Strom aus chlor- und schwefelfreiem Brenngas aus Schritt (12A) durch indirekten Wärmeaustausch mit Dampf auf eine Temperatur im Bereich von etwa 250ºF bis 400ºF erwärmt; in Schritt (13) besagte Ströme (a), (b) und (c) über separate Leitungen in besagte Verbrennungszone besagter Gasturbine separat eingeleitet werden; und in Schritt (14) das saubere wassergesättigte chlor- und schwefelfreie Brenngas in besagter Verbrennungszone verbrannt wird, um Rauchgas zu erzeugen, das im wesentlichen frei von HCl, schwefelhaltigem Gas und NOx ist; und besagtes Rauchgas durch besagte Expansionsturbine geleitet wird, um Energie und heißes Abgas zu erzeugen; Dampf durch indirekten Wärmeaustausch von Kesselspeisewasser mit besagtem heißen Abgas erzeugt wird; und besagter Dampf zur Erzeugung von Energie durch eine Dampf turbine geleitet wird.