DD209976A5

DD209976A5 - Verfahren zur abscheidung kondensierbarer waessriger und organischer materialien aus einem system

Info

Publication number: DD209976A5
Application number: DD83253632A
Authority: DD
Inventors: Keith R Wild
Original assignee: British Gas Corp
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1983-08-02
Publication date: 1984-05-30
Also published as: CA1221544A; DE3362014D1; CS253701B2; PL243279A1; ZA835137B; PL141902B1; JPS5946995B2; JPS5945392A; AU538132B2; EP0100606B1; EP0100606A1; AU1669183A; CS578083A2; US4512777A; GB2125060B; GB2125060A

Abstract

Verfahren zur Abscheidung kondensierbarer waessriger und organischer Materialien aus einem Synthesegas. Durch Kohlenvergasung hergestellte Rohsynthesegase werden derart behandelt, dass Teerstoffe und Oele durch direkte und indirekte Kuehlung entfernt werden und dadurch Kondensatstroeme produziert werden, die unter Hochdruck behandelt werden, d.h. 5 bis 50 bar, mit dem Ziel, waessrige und organische Phasen schnell abzuscheiden. Danach koennen erhoehte Temperaturen benutzt werden , um die Residezzeit weiterhin zu verringern.Die Abscheidungsgefaesse koennen verschiedene Groessenordnungen haben und im wesentlichen kleiner sein, als diejenigen, die bei herkoemmlichen Druckabscheidungsverfahren verwandt wurden.

Description

BerMn, den 9.12,1983 AP B 01 D/253 632/0 62 726/25/38

Verfahren zur Abscheidung kondensierbarer wässriger und organischer Materialien aus einem Synthesegas

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung, kondensierbarer wässriger und organischer Materialien aus einem Synthesegas.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Synthesegasen durch die fixierte Schichtdampf/Sauerstoff-Kohlenvergasung entstehen flüssige Abwasser, die Wasser (ausreaktionsträgem Dampf und Kohle— flüssigkeit) sowie von Kohle abgeleitete Komponenten, wie z. B, Teer und öle, enthalten. Verfahrensökonomische- und Gesichtspunkte des Umweltschutzes erfordern, daß diese Abwasser behandelt werden müssen, bevor jeglicher Teil davon als Abfallprodukt abgeführt werden kann. Bei modernen Kohlenvergasungsverfahren wird mit Ascheraffinierungsbedingungen gearbeitet und weniger Dampf im Verhältnis Dampf zu Zuführung als bei den früheren Trockenaschevergaslängsverfahren benutzt und im Ergebnis dessen sind die flüssigen Abwasser konzentrierter. Als Folge davon sind diese an sich geruchsintensiver und schwieriger zu behandeln, um eine akzeptable Abscheidung der Stufen zu erreichen,

Bei den herkömmlichen Gasbehandl längsverfahren, z. B, bei den in. den US-Patenten 4 137 080 und 4 097 539 beschriebenen Verfahren wird das Rohsynthesegas gekühlt, z, 3. durch ein Abkühlen,, dem ein indirekter Wärmeaustausch in einem Abgas- -

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kessel folgt. Ein flussiges Kondensat (das Teer, Öl und Wasser mit löslichen Bestandteilen, wie z. B. Phenole enthält) wird aas dem Becken des Boilers entnommen, gekühlt, entlüftet and in eine Anzahl von großen Ablagerungsbecken serienweise übergeführt, wobei unter annähernd atmospärischem Druck gearbeitet wird. Durch diese großen Gefäße wird eine, entsprechend lange Verweilseit gewährleistet, wodurch wiederum die Abscheidung erfolgen kann_t die sich zuerst zwischen dem Teer und den anderen Komponenten und zweitens zwischen dem Öl und der flüssigkeit vollzieht, wobei beide dieser Abscheidungen infolge der entsprechenden Dichtedifferenzen der Flüssigkeitsstufen auftreten*

Dieses konventionelle System hat eine Anzahl von Nachteilen· Erstens bedeutet die Notwendigkeit langer Yerweilseiten, daß große. Gefäß.e; erforderlich sind und hohe Kosten entstehen«. Zweitens müssen die Separatoren innerhalb eines engbegrenzten Temperaturbereiches arbeiten, wobei die obere Temperatur der Siedepunkt einer der Stufen ist und die untere Temperatur ausreichend hoch sein muß, um die Überleitung des dickflüssigen Teers zu gewähleisten« Sin weiterer Nachteil ist, daß die Entlüftung der flüssigen Kondensatströme über die Rohrnetzverengungen, ζ. Β» Pegelreglerventile infolge der Turbulenz um die verengten Gebiete herum eine Bmulgierung hervorr-ufen kann, was bei Anwendung der konventionellen Ablagerungsgefäße eine Separation erschwert oder sogar unmöglich macht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Zeit und den Aufwand für die Abscheidung kondensierbarer wässriger und organischer Materialien aus einem Synthesegas au senken.

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Darlegung des 7/eaens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die schnelle Abscheidung kondensierbarer wässriger und organischer Materialien aus einem Jvnthesegas ohne Emulsionsbildung und in relativ kleinen Gefäßen vorzunehmen«

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wässrigen und organischen Materialien durch Kühlung des Gases auskondensiert werden« Vorzugsweise wird eine erste direkte Kühlung durch Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit und danach durch indirekten Wärmeaustausch, vorgenommen, wobei die Kondensation bei einem Druck innerhalb eines Bereiches von bis 150 bär, und die Abscheidung des Kondensats in einer wässrigen Phase und einer organischen Teerphase bei einem Druck von 5 bis 150 bar und bei einer Temperatur von 125 ⁰C bis 250 ⁰C durchgeführt wird·.

Das Synthesegas kann einer weiteren Kühlung ausgesetzt werden, um eine, eine Ölphase und eine wässrige Phase enthaltende Flüssigkeit bei einem Druck von 5 bis 150 bar und einer Temperatur von 30 ⁰G bis 200 ⁰G auszukondensieren» Gegebenenfalls wird die ölflüssigkeit nach der Kondensation und vor der Abscheidung erhitzt.

Ausfuhr ungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein schematisches Pließdiagrainn der Abwasserbehandlung des Rohsynthesegases»

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Das Rohsynthesegas wird sum Beispiel bei einer Temperatur von 550 ⁰G. und einem Druck von 35 bar (Pegel) aus einem primären Synthesereaktor (nicht dargestellt) über eine Leitung 11 in eine erste Kühlvorrichtung 1 geleitet. Innerhalb der Kühlvorrichtung 1 wird das Gas direkt mit einer wässrigen Härtungsflüssigkeit in Kontakt gebracht und gesättigt,.wobei hier Flüssigkeit aus einem Speicher über eine Leitung 14, rückgeführte Flüssigkeit, die aus dem Abscheidungsprozeß erhalten wird über eine Leitung 15 und ein Rückflußstrom 23 aus einem Unterwasserkühler erfaßt werden, !fach der Härtung und der Sättigung wird ein Kondensat gebildet, das über eine Leitung 13 entfernt wird. Das dampfgeladene Gas'wird entweder zusammen mit dem Kondensat durch die Leitung 13, oder separat durch eine Leitung 12 zu einer zweiten Kühlvorrichtung-2, die ein Abgaskessel ist,· geleitet. In der Kühlvorrichtung 2 steht das Gas in indirektem Wärmeaustausch mit dem Zuführungswasser eines Kessels 21, das zum Lüften des Dampfes über eine Leitung 22 genutzt wird. Bei der Kühlung de3 Gases wird ein Teil de.s Wassers, das in dem gesättigten Gas vorhanden ist, auskondensiert und dem Kondensat aus der Leitung 13 in dem unteren Teil der Kühlvorrichtung 2 zugesetzt. Zwischen dem Teer und den wässrigen Stufen tritt eine Abscheidung auf und ein Teil der abgeschiedenen wässrigen Flüssigkeit kann in die erste Kühlvorrichtung 1 zurückgeführt werden.

Die Temperatur des Gases und des Abwassers ist von ungefähr 550 ⁰G am Eingang der ersten Kühlvorrichtung 1 auf 150 ⁰C bis 190 ⁰C an den Ausgängen der zweiten Kühlvorrichtung 2 reduziert worden.

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Das gekühlte Gas wird dann über eine Leitung 24 in eine Teerreinigungsvorrichtung 3 geleitet, in der die letzten Spuren entfernt werden« Das flüssige Abwasser 32 aus der 'Teerreinigungsvorrichtung 3 wird mit dem Abwasser aus der zweiten Kühlvorrichtung 2 zusammengeführt und auf diese Weise wird ein Strom 25 gebildet, der im wesentlichen ohne Druckentlastung einem Hochdruckseparator 6 zugeführt wird, in dem sich der Teer und die wässrige Flüssigkeit im wesentlichen vollständig voneinander abscheiden. Bei einer Plüssigkeitsdurchflußleistung von 2000 kg » h und einer Teerdurchflußleistung von 600 kg . h~* wird innerhalb von 10 min bei-einem Druck von 31 bar (Pegel), einer Temperatur von 165 ⁰C und unter Anwendung eines Separators mit 0,46 m Volumen eine zufriedenstellende Abscheidung erreicht, Herkömmliche Verfahren, z. B. bei 70 ⁰C und 0,02 bar (Pegel) 'würden ein Gefäß mit 36. m Volumen 'und eine Verweil-: seit von 12 Stunden erfordern, um bei der gleichen Durchflußleistung eine zufriedenstellende Abscheidung zu erzreichen.

Der Flüssigkeitsstrom 61 und der Teerstrom 62 werden separat aus dem Hochdruckseparator 6 abgeleitet» Der Teerstrom 62 wird auf ungefähr 70 ⁰G abgekühlt (um die Viskosität nicht zu sehr zu reduzieren), über eine Leitung 71 entfernt, durch ein Ventil 72 entlüftet und gespeichert.

Das Gas 31 aus der Teerreinigungsvorrichtung 3 wird in einer dritten Kühlvorrichtung 4 auf 35 ⁰G abgekühlt und über eine Leitung 41 und ein Regelventil 43 entfernt. In der Kühlvorrichtung 4 werden die Kondensteile im wesentlichen entfernt

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und es entsteht ein flüssiges Abwasser, das eine Ölphase und eine ?/ässrige Phase enthält, die über eine Leitung 42 zu einem Hochdruck-Öl-Flüssigkeitaseparator 5 geführt wird·

So wird bei einer öldurchflußleistung von 130 kg . h und einer Flüssigkeitsdurchflußleistiirig von 4300 kg . h innerhalb von 10 min in einem Gefäß mit 0,75 et* Volumen und bei einem Druck von 31,0 bar (Pegel) sowie einer Temperatur von 35 ⁰G eine zufriedenstellende Abscheidung erreicht«

Als Alternativlösung kann die Flüssigkeit in der Leitung 42 wiederum auf eine Temperatur, die 200 ⁰G nicht übersteigt, vor dem. Eintritt in den Hochdruck-Öl-Flüssigkeitsseparator

5 aufgeheizt werden (die Heizung ist nicht dargestellt).

Die ölphase- aus dem Hochdruck-Öl-Flüssigkeitsseparator- 5 wird über eine Leitung 51 entfernt-, die Druckentlastung erfolgt über ein Ventil 52, und danach erfolgt eine Speicherung,

Die wässrige Phase, aus dem Hochdruck-Öl-Flüssigkeitaseparator 5 und die wässrige Phase aus dem Hochdruckseparator

6 werden zusammengeführt und bilden den Flüssigkeitsstrom 61, Ein Teil des Flüssigkeitsstromes 61 wird über die Leitung zurückgeführt und als Härtungsmittel in der ersten Kühlvorrichtung 1 eingesetzt. Der verbleibende Teil des Flüssigkeitsstromes 61 wird über ein Ventil 63 druckentlastet und zu Zwecken der potentiellen Wiederverwendung über eine. Leitung 14 gespeichert«

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mit den bekannten Verfahren einhergehenden Nachteile ver-

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mieden, was in einer schnellen Abscheidung ohne Smulsionsbildung und in der Anwendung relativ kleiner Gefäße resultiert*

Zusätzlich dazu können bei der Arbeit bei erhöhten Temperaturen und erhöhtem Druck Materialien mit ähnlichen.Dichten effektiv abgeschieden werden. Bei der Anwendung herkömmlicher Absetzgefäße kann die effektive Abscheidung dieser Materialien Monate benötigen.

Claims

-8- 9.12.1983 AP B 01 D/253 632/0 62 726/25/38 Brf indungsanspruch

1. Verfahren zur Abscheidung kondensierbarer wässriger und organischer Materialien aus einem Synthesegas, gekennzeichnet dadurch, daß die wässrigen und organischen Materialien durch Kühlung auskondensiert werden, wobei die Kondensation bei einem Druck innerhalb eines Bereiches von 5 bis 150 bar und die Abscheidung in einer wässrigen Phase und einer organischen Teerphase bei einem Druck von 5 bis 150 bar und einer Temperatur von 125 ⁰G bis 250 °0 erfolgt.

2. Verfahren nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kondensation durch eine erste direkte Kühlung durch Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit und danach durch einen indirekten Wärmeaustausch erfolgt»

3· Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Synthesegas bis zur Auskondensierung einer eine Ölphase und eine wässrige Phase enthaltenden Flüssigkeit gekühlt und danach die Abscheidung der beiden Phasen bei einem Druck von 5 bis 150 bar und einer Temperatur von 30 ⁰G bis 200 ⁰G vor ge no sun en wird«

4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeit nach der Kondensation bis zur Abscheidung der beiden Phasen erhitzt wird«

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