CS199639B2

CS199639B2 - Method of processing condensate from cooling crude gas in the solid fuels pressure gasification process

Info

Publication number: CS199639B2
Application number: CS765585A
Authority: CS
Inventors: Carl Hafke; Roland Weber; Rudolf Kohlon
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1976-02-26
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB1550636A; DE2607745A1; IN143986B; PL99674B1; SU704462A3; AU1360976A; DE2607745C2; ZA762516B

Description

Vhodnými tuhými palivy pro zplyňování pod tlakem jsou především černé uhlí, hnědé uhlí nebo rašelina. Zplyňování takových tuhých paliv se dosud provádí v plynových generátorech, například v Lprgiho generátorech, při tlacích 0,5 až 15,0 Mpa, zejména pak pří tlacích 1,0 až 8,0 MPa; používané plynové generátory pro výrobu plynu z tuhých paliv jsou podrobněji nopsány například ve spisu SRN DAS č. 1021116 nebo v patentním spisu SRN č. 2 352 900, popřípadě v patentních spisech Spoj. st. am. č. 3 540 867,Suitable solid fuels for pressurized gasification are mainly hard coal, brown coal or peat. Gasification of such solid fuels has so far been carried out in gas generators, for example Lprgi generators, at pressures of 0.5 to 15.0 MPa, in particular at pressures of 1.0 to 8.0 MPa; the gas generators used for the production of gas from solid fuels are described in more detail, for example, in German DAS No. 1021116 or in German Patent No. 2 352 900, or in U.S. Pat. st. am. No. 3,540,867,

902 872 a 3 930 811.902,872 and 3,930,811.

Při známých způsobech výroby plynu z tuhých paliv opouští surový plyn plynový generátor v takovém stavu, že má teplotu 400 až 770 °C, jeho každý kubický metr obsahuje 20 až 80. % vodní páry a vedle toho asi 1 až 10 g jemnozrnných tuhých látek. Při pro2 vozních pokusech bylo zjištěno, že zrnitost pevných látek, vynášených surovým plynem, závisí do značné míry na výkonu generátoru. Bylo také zjištěno, že při zplyňování .spékavého a zejména páchnoucího uhlí je unášení pevných látek větší než při zplyňování nespékavého a nepuchnouclho uhlí. Těmito pevnými látkami je především nepřeměnné tuhé palivo a částečky popela.In the known processes for producing gas from solid fuels, the raw gas leaves the gas generator at a temperature of 400 to 770 ° C, each cubic meter of which contains 20 to 80% water vapor, and about 1 to 10 g of fine-grained solids. In field trials, it has been found that the grain size of the solids carried by the raw gas depends largely on the power of the generator. It has also been found that in the gasification of sintered and in particular odorous coal, the entrainment of solids is greater than in the gasification of non-caking and non-volatile coal. These solids are primarily non-convertible solid fuel and ash particles.

Surový plyn, opouštějící tlakový vyvíječ plyny, se nejprve promývá a přitom se uvádí do přímého styku s vodou a ochlazeným kondenzátem. Přitom se ze surového plynu vyperou nejen tuhé látky, ale současně zkondenzuje část uhlovodíků, dehtů a vodní páry. Při dosud známých způsobech zplyňování tuhých paliv dochází k tomu, že po velmi krátké provozní době již nelze kondenzát odčerpávat, protože odčerpávací ústrojí se brzy ucpává, zejména obsahuje-li surový plyn vysoký podíl pevných látek. Je však známo, že způsob zplyňování spékavého a puchnoucího uhlí je možno podstatně zlepšit opětným přiváděním odpadové směsi z ochlazovacího procesu, obsahují dehty, uhlovodíky a částice pevných látek, do tlakového generátoru, popřípadě přiváděním alespoň části této směsi do generátoru.The raw gas leaving the pressurized gas generator is first purged while being in direct contact with water and cooled condensate. At the same time, not only solids are washed from the raw gas, but at the same time some of the hydrocarbons, tars and water vapor are condensed. In the known solid fuel gasification processes, the condensate can no longer be pumped out after a very short operating time, since the pumping device is soon clogged, especially if the raw gas contains a high solids content. However, it is known that the gasification method of sintering and blistering coal can be substantially improved by reintroducing the waste mixture from the cooling process, comprising tars, hydrocarbons and solids, into a pressure generator, or by feeding at least a portion of the mixture to the generator.

Dnešní známá zařízení na výrobu plynu z tuhých paliv pod tlakem jsou schopna jižToday's known devices for producing gas from solid fuels under pressure are already capable

199B39 pracovat s poměrně vysokým výkonem a mohou spotřebovat a zpracovat 10 až 20 t tuhého paliva za hodinu. To má ovšem za následek značné zvyšování podílu pevných látek ve vycházejícím surovém plynu, přičemž současně dochází ke zvyšování středních průměrů zrn unášených pevných látek. Tyto skutečnosti vedou již po krátké provozní době k vážným poruchám v potrubích a čerpacích a dopravních ústrojích. Pokusy s vedením kondenzačních směsí přes soustavy sít, na kterých se měla oddělovat zrna větších průměrů, nevedly k uspokojivým výsledkům, protože neúměrně stoupaly provozní náklady, spojené s čištěním těchto soustav sít. Zachycené hrubší částice přitom ještě obsahovaly určitý zbytek vysokovroucích dehtů, který se musel likvidovat poměrně nákladnými postupy, protože skladování těchto odpadů na skládkách nepřicházelo z hlediska ochrany životního prostředí v úvahu.199B39 operate at relatively high power and can consume and process 10 to 20 tons of solid fuel per hour. However, this results in a significant increase in the solids content of the outgoing raw gas, while at the same time increasing the mean grain diameter of the entrained solids. These shortcomings lead to serious failures in pipelines and pumping and transport systems. Attempts to conduct condensation mixtures through screen systems on which larger diameter grains were to be separated did not produce satisfactory results because of the disproportionate increase in the operating costs associated with cleaning these screen systems. The collected coarser particles still contained some high-boiling tar residue, which had to be disposed of by relatively costly procedures, since the storage of these waste in landfills was not an environmental concern.

Úkolem vynálezu je proto odstranit nedostatky dosud známých způsobů výroby plynu z tuhých paliv vyřešením nového postupu, který je částí zplyňovacího procesu a kterým by bylo zamezeno zejména ucpávání zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to overcome the shortcomings of the prior art processes for producing gas from solid fuels by solving a novel process which is part of the gasification process and which avoids in particular clogging of the plant.

Tento úkol je vyřešen způsobem zpracování kondenzátu z chlazení surového plynu podle vynálezu, který je součástí způsobu tlakového zplyňování tuhých paliv pod tlakem za přítomnosti kyslíku a vodní páry, při kterém se v odlučovacím zařízení odstraní z kondenzátu, obsahujícího dehet, tuhé látky a vodu, těžká frakce s podílem pevných látek od 10 do 60 % hmotnostních. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že pevné látky těžké frakce se rozmělní na velikost zrna pod 2 mm a alespoň část těžké frakce s obsahem rozmělněných tuhých látek se vede zpět k tlakovému zplyňování a zbytek těžké frakce se znovu vede do odlučovacího ústrojí.This object is solved by a process for treating condensate from the raw gas cooling of the invention, which is part of a method of pressure gasification of solid fuels under pressure in the presence of oxygen and water vapor, removing heavy, heavy and water condensate in a separator. fractions with a solids content of from 10 to 60% by weight. The substance of the process according to the invention is characterized in that the solids of the heavy fraction are comminuted to a grain size below 2 mm and at least a part of the heavy fraction containing the comminuted solids is returned to pressure gasification and the remainder of the heavy fraction is returned to the separator.

Podle jiného konkrétního provedení vynálezu se těžká frakce kondenzátu přivádí jak k tlakovému zplyňování, tak také do odlučovacího ústrojí a udržuje se na teplotě vyšší než 50 °C, zejména pak vyšší než 70 °C. Podle posledního význaku vynálezu se tuhá látka rozmělňuje na částice s velikostí zrn do 0,5 mm.According to another particular embodiment of the invention, the heavy fraction of condensate is fed both to the pressure gasification and also to the separator and is maintained at a temperature above 50 ° C, in particular above 70 ° C. According to a last feature of the invention, the solid is comminuted to particles having a grain size of up to 0.5 mm.

Způsobem podle vynálezu se zbaví frakce kondenzační směsi, bohatá na pevné látky, pomocí rozmělňovacího zařízení svého hrubozrnného podílu, majícího zrna s průměrem větším než 2 mm, přičemž se současně uskutečňuje určité míšení částic v kondenzátu a dosahuje se zhomogenizování směsi. Ukazuje se, že takto zpracovaná směs již nemá snahu vytvářet usazeniny, které by snižovaly průchodnost potrubí a čerpacích zařízení.According to the process of the invention, the fraction of the solid-rich condensation mixture is freed of its coarse fraction by means of a comminution apparatus having grains with a diameter of more than 2 mm, while at the same time mixing the particles in the condensate and homogenizing the mixture. It appears that the mixture thus treated no longer has the tendency to form deposits which would reduce the throughput of the piping and pumping equipment.

Udržování kondenzátu, přiváděného jednak do plynového generátoru a jednak do odlučovače, na teplotách nad nad 50 “C a zejména nad 70 °C je výhodné z toho důvodu, že zvýšená teplota zabraňuje tuhnutí dehtových látek v kondenzátu; tuhnoucí dehtové látky byly u známých způsobů jednou z příčin tvorby usazenin a příškvarků. Při způsobu podle vynálezu je možno nerušeně dopravovat a zpracovávat těžkou frakci směsi, obsahující. 10 až 60 % hmotnostních pevných látek, zejména nastaví-li se rozmělňovací ústrojí na rozmělňování pevných látek na částice s průměrem menším než 0,5 mm. Takto rozmělněné pevné látky je možno snadněji udržovat jemně rozptýlený v kondenzátu, obsahujícím dehet, takže nedochází k dosud obvyklým poruchám. Příklad provedení zplyňovacího zařízení na výrobu plynu z tuhých paliv je schematicky zobrazen na výkresu.Maintaining the condensate supplied to the gas generator and to the separator at temperatures above 50 ° C and in particular above 70 ° C is advantageous because the elevated temperature prevents the tars from solidifying in the condensate; solidifying tar substances were one of the causes of sedimentation and greaves in the known methods. In the process according to the invention, the heavy fraction of the composition containing it can be transported and processed undisturbed. 10 to 60% by weight of solids, in particular when the comminution means is set up to comminute particles with a diameter of less than 0.5 mm. The comminuted solids are easier to keep finely dispersed in the tar-containing condensate, so that the usual disturbances do not occur. An exemplary embodiment of a gasification plant for producing gas from solid fuels is schematically shown in the drawing.

Zařízení pro výrobu plynu pod tlakem tuhých paliv za přítomnosti kyslíku a vodní páry sestává ze zplyňovacího reaktoru 1, do něhož je přiváděno plnicím potrubím 2 tuhé palivo v zrnitém stavu, zejména uhlí. Do zplyňovacího reaktoru 1 je také zaústěno parní potrubí 4 pro přivádění vodní páry a plynové potrubí 3 pro přivádění kyslíku. Popel, zůstávající ve zplyňovacím reaktoru 1 po zplyňování uhlí, se odebírá odpopelňovacím otvorem 5. Palivo se během zplyňování pod tlakem udržuje ve zplyňovacím reaktoru 1 v klidném loži a pohybuje se v protiproudu proti zplyňovacím prostředkům, před stavovaným kyslíkem a vodní párou. Vytvořený surový plyn potom vystupuje ze zplyňovacího reaktoru 1 výstupem 6 a je přiváděn do sprchovacího chladiče 7, kam přichází s teplotou 400 °C až 700 °C. Ve sprchovém chladiči 7 přichází surový plyn do přímého styku se směsí vody a kondenzátu o teplotě přibližně 160 až 220 °C. Promytý a vodní párou nasycený plyn se potom vede převáděcím plynovým potrubím 8 do ochlazovacího kotle 9, kam se také přivádí spodním potrubím 19 část kondenzátu, shromážděného ve sprchovacím chladiči 7. Ochlazovací kotel 9 opouští ochlazený plyn výstupním potrubím 11. Kondenzát, shromážděný v kalu ochlazovacího kotle 9, se převádí vratným potrubím 11 zpět do sprchovacího chladiče 7, přičemž před vstupem do sprchovacího chladiče 7 se ke kondenzátu přidává vodním potrubím 13 voda. V některých případech, kdy se plyn odebírá pro plynové a parní turbiny a kdy musí být při teplotě 160 až 180 °C převádět ještě k dalšímu čištění, nemusí být plyňovací zařízení opatřeno ochlazovacím kotlem 9 a plyn se může přímo ze sprchovacího chladiče 7 odvádět k dalšímu čisticímu zařízení.The apparatus for producing gas under the pressure of solid fuels in the presence of oxygen and water vapor consists of a gasification reactor 1 into which the solid fuel in the granular state, in particular coal, is fed through the feed line 2. A steam line 4 for supplying water vapor and a gas line 3 for supplying oxygen are also connected to the gasification reactor 1. The ash remaining in the gasification reactor 1 after coal gasification is withdrawn through the ash opening 5. The fuel is kept pressurized in the gasification reactor 1 in a quiet bed during the gasification under pressure and moves countercurrently to the gasifiers prior to the oxygen and steam to be adjusted. The raw gas formed then exits from the gasification reactor 1 through the outlet 6 and is fed to the spray cooler 7 where it comes at a temperature of 400 ° C to 700 ° C. In the shower cooler 7, the raw gas comes into direct contact with a mixture of water and condensate at a temperature of about 160 to 220 ° C. The scrubbed and steam-saturated gas is then passed through the transfer gas line 8 to the cooling boiler 9, where also part of the condensate collected in the spray cooler 7 is fed through the lower conduit 19. of the boiler 9, is returned via the return pipe 11 to the shower cooler 7, whereby water is added to the condensate 13 via the water pipe 13 before entering the shower cooler 7. In some cases, where gas is taken for gas and steam turbines and has to be transferred for further purification at a temperature of 160 to 180 ° C, the gasifier may not be equipped with a cooling boiler 9 and the gas may be discharged directly from the spray cooler 7 cleaning equipment.

Kondenzační směs, obsahující tuhé látky, odebrané ze surového plynu ve sprchovacím chladiči 7, se odvádí uvolňovacím potrubím 15, do něhož je vřazen nejméně jeden uvolňovací stupeň 16 pro snížení tlaku na hodnotu atmosférického tlaku, do odlučovače 17, ve kterém dochází působením gravitačních sil k oddělování jednotlivých složek směsi od sebe. V nejspodnější části odlučo199839 vače 17 ee shromažďuje hlavní část pevných látek s těžkými vysokovroucími dehty. Nad spodní vrstvou se shromažďují uhlovodíky, níže vroucí dehty a dehtové oleje, přičemž v této vrstvě se, nachází jen velmi málo prachu a drobných částic pevných látek; tato část kondenzační směsi se převádí odebíracím potrubím 18 k dalšímu zpracování. V horpí části odlučovače 17 se nacházejí lehké uhlovodíky, lehké oleje a voda, vyloučená z plynu, přičemž tato horní část kondenzační směsi se odvádí horním odebíracím potrubím 19 k dalšímu zpracování. Samotný plyn, zbavený kondenzačních složek a mající tlak rovný atmosférickému tlaku, odchází z odlučovače 17 výstupem 20.The condensation mixture containing the solids taken from the raw gas in the spray cooler 7 is discharged via a discharge line 15 into which at least one pressure release stage 16 is introduced to reduce the pressure to atmospheric pressure, to a separator 17 in which gravity forces separating the individual components of the mixture from one another. In the lower part of the separator, the accumulator 17 ee collects the bulk of the solids with heavy high-boiling tars. Hydrocarbons, lower-boiling tars and tar oils are collected above the backing layer, with very little dust and particulate matter in this layer; this part of the condensation mixture is transferred through the sampling line 18 for further processing. In the upper part of the separator 17 there are light hydrocarbons, light oils and water discharged from the gas, the upper part of the condensation mixture being discharged through the upper take-off line 19 for further processing. The gas itself, devoid of condensation components and having a pressure equal to atmospheric pressure, exits the separator 17 via the outlet 20.

Těžká frakce kondenzační směsi, obsahující pevné látky a nacházející se v nejspodnější části odlučovače 17, je vypouštěna ze dna vypouštěcím potrubím 21, kterým je přiváděna do rozmělňovacího ústrojí 22, ve kterém se provede rozmělnění tuhých látek a částic, obsažených ve vysoce viskózní směsi, na menší zrna a částice s maximální velikostí zrna 2 mm. Rozmělněním pevných částic ve směsi se dosáhne současně lepší homogenizace kondenzační směsi v rozmělňovacím ústrojí 22, Rozmělňovací ústrojí 22 může mít například konstrukci stejnou jako má dispergační zařízení pro výrobu léčiv, popsané například v Ullmann‘s Encýklopádie der technischen Chemie, díl 4, vyd. 1953, str. 21, 22. Z rozmělňovacího ústrojí 22 se vede kondenzát přes čerpadlo 23 do rozdělovacího potrubí 24, z něhož se přivádí jednak pomocí dávkovacího čerpadla 25 zpět do zplyňovacího reaktoru 1, kam přichází přívodním potrubím 26, a jednak dopravním potrubím 27 zpět do odlučovače 17, kam je přiváděn jednak prvním přívodním potrubím 28, do kterého je vřazen první ventil 29, a jednak druhým přívodním potrubím 30, do něhož je vřazen druhý ventil 31. Tím se dostává část kondenzační směsi, obsahující pevné částice, zpět do cirkulace. Za příznivých provozních podmínek je možno všechen materiál, odebíraný vypouštěcím potrubím 21 odlučovače 17, převést do zplyňovacího reaktoru 1, takže se nic nevrací dopravním potrubím 27 do odlučovače 17.The heavy fraction of the condensation mixture containing solids, located in the lower part of the separator 17, is discharged from the bottom through a discharge line 21, which is fed to a comminution apparatus 22 in which the solids and particles contained in the highly viscous mixture are comminuted. smaller grains and particles with a maximum grain size of 2 mm. Grinding of the solid particles in the mixture simultaneously results in better homogenization of the condensation mixture in the comminution device 22. The comminution device 22 may, for example, be of the same construction as the dispersing device for the manufacture of medicaments, described for example in Ullmann's 21, 22. From the comminution apparatus 22, condensate is passed through the pump 23 to the manifold 24 from which it is fed back via the metering pump 25 to the gasification reactor 1, where it flows through the feed line 26, and separator 17, where it is fed by a first supply line 28 into which the first valve 29 is inserted and a second supply line 30 into which the second valve 31 is inserted. This brings the solids-containing condensation mixture back into the circulation. Under favorable operating conditions, all of the material collected by the discharge line 21 of the separator 17 can be transferred to the gasification reactor 1 so that nothing is returned through the transport line 27 to the separator 17.

PřikladlHe did

Do Lurglho zplyňovacího generátoru o výkonu 2000 m³ surového vlhkého plynu za hodinu, počítáno na 1 m² vnitřního průměru, se přivádí uhlí následující kvality:The Lurglho gasification generator with an output of 2000 m ^{3 of} raw wet gas per hour, calculated on 1 m ^{2 of} inner diameter, is supplied with coal of the following quality:

obsah dehtu (analýzou podletar content (by analysis according to

Fischera] 12,5 °/o hmot.Fischer] 12.5% w / w.

spékavost (podle Damma) 12 zrnitost 3 až 30 mm index puchnutí 4sintering (according to Damm) 12 grain size 3 to 30 mm puff index 4

Surový plyn opouští tlakový zplyňovací reaktor 1, pracující za provozního tlaku 2,0 MPa a teplotě 550 °C a ve sprchovacím chladiči 7 se ochladí na 180 °C. Kondenzační směs, obsahující dehet a prach, se potom přivádí do gravitačního odlučovače 17, z jehož spodní části se odebírá těžká frakce kondenzační směsi, obsahující pevné látky, přičemž střední hodnota průměru zrn pevných látek se pohybuje kolem 1,5 mm a podíl pevných látek ve směsi činí 20 θ/o. Při přímém vedení této těžké frakce do čerpadel 23, 25, která obstarávala dopravu směsi jednak zpět do tlakového zplyňovacího reaktoru 1 a jednak zpět do odlučovače 17, došlo k ucpání čerpadel 23, 25 po přibližně 10 hodinách provozu, takže se proces výroby plynu musel přerušit. Vložením sít do vypouštěcího potrubí 21 odlučovače 17 se časový interval bezporuchového chodu prodloužil, ale bylo třeba zajistit odebírání zhruba 100 1 směsi dehtu a pevných látek za hodinu.The raw gas leaves the pressure gasification reactor 1 operating at an operating pressure of 20 bar and a temperature of 550 ° C and cooled to 180 ° C in the spray cooler 7. The condensation mixture, containing tar and dust, is then fed to a gravity separator 17 from which a heavy fraction of the condensation mixture containing solids is taken from the bottom, the mean particle diameter of the solids being about 1.5 mm and the solids content in the solids. of the mixture is 20 θ / o. Directly passing this heavy fraction to pumps 23, 25, which transported the mixture back to the pressure gasification reactor 1 and back to the separator 17, the pumps 23, 25 clogged after approximately 10 hours of operation, so the gas production process had to be interrupted . By inserting the sieves into the discharge pipe 21 of the separator 17, the time interval for the trouble-free operation was prolonged, but it was necessary to ensure that approximately 100 l of the tar / solid mixture was collected per hour.

Příklad 2Example 2

Stejný zplyňovací reaktor 1 pracoval s dvouapůlnásobným výkonem, tj. s výkonem 5000 m³ surového plynu na 1 m² vnitřního průměru, přičemž uhlí bylo stejného druhu jako v příkladu 1.The same gasification reactor 1 was operated at two and a half times the output of 5000 m ^{3 of} raw gas per m ^{2 of} internal diameter, the coal being of the same kind as in Example 1.

Zvýšením výkonu se zvýšil také průměr zrn pevných látek na 5 mm; do zařízení bylo vřazeno rozmělňovací ústrojí 22 k provádění způsobu podle vynálezu, ve kterém se zrna rozdrtila na menší částice do velikosti 2 mm a se středním průměrem zrn kolem 0,5 mm. Podíl pevných látek ve směsi činil 45 °/o hmot. Proces probíhal bez přerušení a odebírání pevných látek po několik měsíců.Increasing the power also increased the grain diameter of the solids to 5 mm; a comminuting device 22 for carrying out the process according to the invention was introduced into the apparatus, in which the grains were crushed into smaller particles up to 2 mm in size and with an average grain diameter of about 0.5 mm. The solids content of the mixture was 45% by weight. The process proceeded without interruption and solids removal for several months.

Claims

PftEDMĚT

Process for the treatment of condensate from the cooling of raw gas under pressure gasification of solid fuels in the presence of oxygen and water vapor, in which a heavy fraction with a solids content of from 10 to 60 is separated from the condensate containing granular solids, tar and water. characterized in that the granular solids of the heavy condensate fraction are comminuted to grains smaller than 2 mm and at least a portion of the heavy condensate fraction containing the comminuted solids is recycled to the gasification reactor and the remainder of the heavy fraction is recycled separators.

2. Process according to claim 1, characterized in that the heavy fraction of condensate fed both to the pressure gasification reactor and to the separator is maintained at a temperature higher than 50 [deg.] C., in particular higher than 70 degrees Celsius.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the granular solids of the heavy condensate fraction are comminuted into grains with a size of less than 0.5 mm.

1 sheet of drawings