DD243292A1 - METHOD FOR FIXED BED GASIFICATION - Google Patents

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DD243292A1
DD243292A1 DD28360785A DD28360785A DD243292A1 DD 243292 A1 DD243292 A1 DD 243292A1 DD 28360785 A DD28360785 A DD 28360785A DD 28360785 A DD28360785 A DD 28360785A DD 243292 A1 DD243292 A1 DD 243292A1
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bed
gasification
gasification agent
interruption
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DD28360785A
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Bernd Meyer
Dieter Eidner
Walter Moeller
Hermann Graf
Ulrich Krongraf
Lutz Groeschel
Manfred Homeier
Friedhold Matz
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Freiberg Brennstoffinst
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren fuer die Festbettdruckvergasung von Kohle. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Oekonomie der Festbettdruckvergasung sowie der Erhoehung der Leistungsfaehigkeit und der zeitlichen Verfuegbarkeit der Druckgasgeneratoren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es gestattet, Stoerungen in der Durchstroembarkeit der Generatorschuettung ohne Leistungsminderung schnell zu beseitigen. Erfindungsgemaess wird bei Stoerungen in der Durchstroembarkeit der Generatorschuettung die Vergasungsmittelzufuhr fuer ein kurzes Zeitintervall von vorzugsweise weniger als einer Minute auf vorzugsweise weniger als 50% der urspruenglichen Menge reduziert und im Anschluss daran die urspruengliche Generatorleistung wieder eingestellt.The invention relates to a process for the fixed bed pressure gasification of coal. The object of the invention is to improve the economics of fixed bed pressure gasification and to increase the efficiency and the temporal availability of the compressed gas generators. The invention has for its object to develop a method which makes it possible to quickly eliminate disturbances in the Durchstroembarkeit the Generatorschuettung without performance degradation. According to the invention, in the event of disruptions in the permeability of the generator, the gasification agent supply is reduced to preferably less than 50% of the original amount for a short time interval of preferably less than one minute, and the original generator output is subsequently reset.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Festbettdruckvergasung von Kohle.The invention relates to a process for the fixed-bed pressure gasification of coal.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der Schüttschicht des Festbettgenerators bildet sich bei normalen Betriebsverhältnissen eine vertikale Zonenfolge, bestehend aus Aschezone, Vergasungs- und Entgasungszone und Trocknungszone, aus. Das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel durchströmt von unten die Aschezone und reagiert in der Vergasungszone mit dem Kohlenstoff, wobei sich der Sauerstoff vollständig umsetzt. Hohe Generatorleistungen und hohe energetische Wirkungsgrade sind dann erreichbar, wenn sich das Zonenprofil normal ausbildet und die gesamte Schüttung gleichmäßig gut durchströmbar ist.In the packed bed of the fixed bed generator, a vertical zone sequence consisting of ash zone, gasification and degassing zone and drying zone forms under normal operating conditions. The oxygen-containing gasification agent flows through the ash zone from below and reacts with the carbon in the gasification zone, during which the oxygen is completely converted. High generator outputs and high energy efficiencies are achievable if the zone profile is normal and the entire bed can be flowed through evenly.

In Abhängigkeit von den Rohstoffeigenschaften, dem Zerfallsverhalten, der Staubbildungsneigung der Kohle und den Eigenschaften der entstehenden Asche sowie in bestimmten Betriebssituationen kommt es zu Störungen und Verwerfungen des Zonenprofiles und zu kanalartiger, nichtregulärer Durchströmung der gesamten Schüttung.Depending on the raw material properties, the decay behavior, the dust formation tendency of the coal and the properties of the resulting ash and in certain operating situations, there are disruptions and distortions of the zone profile and channel-like, non-regular flow through the entire bed.

Das Ergebnis sind hohe Staubausträge, unzulässig hohe Gasaustrittstemperaturen, eine Verschlechterung der Gasqualität und das Ansteigen des Sauerstoffgehaltes im Rohgas auf sicherheitstechnisch kritische Werte.The result is high dust emissions, inadmissibly high gas outlet temperatures, a deterioration of the gas quality and the increase in the oxygen content in the raw gas to safety critical values.

Vielfach besteht die einzige Möglichkeit, den Schüttgutzustand des Generators zu normalisieren, in einer drastischen Reduzierung der Generatorleistung und dem Betrieben des Generators bei niedriger Leistung. Um die Generatorleistung schrittweise auf das ursprüngliche Niveau wieder anzuheben, vergehen normalerweise mehrere Stunden.In many cases, the only way to normalize the bulk material condition of the generator is to drastically reduce generator power and operate the generator at low power. To gradually increase the generator power to the original level, usually take several hours.

Wegen der damit verbundenen Leistungsminderung ist man bestebt, solche Lasteinsenkungen erst dann durchzuführen, wenn es durch andere Maßnahmen nicht vermieden werden kann. Aus der Betriebserfahrung bei der Vergasung von Weichbraunkohle mit niedrigschmelzenden und sehr feinkörnigen Aschen ist bekannt, daß die Gefahr von Verschlackungen und Wandansatzbildungen insbesondere dann hoch ist, wenn der Generator längere Zeitabschnitte mit schlecht durchströmbarer Schüttung, d.h. mit schlechtem Generatorgang, betrieben wird. Niedrige Generatorleistungen, d.h. geringe Schüttgutbewegungen, wirken sich ebenfalls begünstigend auf die Verschlackung aus. In der Folge müssen die Generatoren vielfach abgestellt, mit hohem Aufwand ausgetragen und von Schlackewänden befreit werden.Because of the associated reduction in performance one is bestebt to perform such load reductions only when it can not be avoided by other measures. From the operating experience in the gasification of lignite with low-melting and very fine-grained ash is known that the risk of slagging and Wandansatzbildungen is particularly high when the generator longer periods of poorly flowable bed, i. with bad generator gear, is operated. Low generator powers, i. small movements of bulk material also have a beneficial effect on the slagging. As a result, the generators often have to be parked, discharged at great expense and freed from slag walls.

Das häufige Abstellen der Generatoren belastet die Ökonomie der Festbettdruckvergasung, vermindert die zeitliche Auslastung der Generatoren und führt zu apparatetechnischen und materialseitigen Folgeschäden, insbesondere an der Innenausmauerung der Generatoren.The frequent shutdown of the generators burdens the economics of fixed bed pressure gasification, reduces the time utilization of the generators and leads to technical equipment and material side consequential damage, especially on the Innenausmauerung the generators.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Ökonomie der Festbettdruckvergasung sowie der Erhöhung der Leistungsfähigkeit und der zeitlichen Verfügbarkeit der Druckgasgeneratoren.The aim of the invention is to improve the economics of fixed bed pressure gasification and to increase the efficiency and time availability of the compressed gas generators.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es gestattet, Störungen in der Durchströmbarkeit der Generatorschüttschicht nahezu ohne Leistungsminderung rechtzeitig und schnell zu beseitigen. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Störungen in der Durchströmbarkeit der Generatorschüttung, die durch zu hohe Druckverluste über der Generatorschüttung oder durch andere Meßgrößen charakterisiert sind, die Menge des Vergasungsmittels für ein kurzes Zeitintervall von vorzugsweise weniger als einer Minute stark reduziert bzw. die Zufuhr des Vergasungsmittels vollständig unterbrochen wird, daß im Anschluß daran die ursprüngliche Generatorleistung wieder eingestellt wird und daß dieser Vorgang so oft wiederholt wird, bis sich normale Durchströmungsund Schüttgutverhältnisse eingestellt haben.The invention has for its object to develop a method which allows to eliminate disturbances in the flowability of the generator packed layer in a timely and fast manner without any reduction in performance. The solution according to the invention is characterized in that when disturbances in the flowability of the generator bed, which are characterized by excessive pressure losses over the generator bed or by other variables, the amount of gasification agent for a short time interval of preferably less than one minute greatly reduced or Supply of the gasification agent is completely interrupted, that subsequently the original generator power is reset and that this process is repeated until normal Durchströmungsund bulk conditions have set.

Bei einer starken Reduzierung oder bei einer Unterbrechung der Vergasungsmittelzufuhr zu einem bei normaler Leistung betriebenen Druckgasgenerator kommt es durch die Verringerung des Anströmdruckes vor der Schüttungzu plötzlichen Bewegungen und Absenkungen in der Schüttung und es stellt sich ein neuer Durchströmungszustand ein.With a large reduction or interruption of the gasification agent supply to a gas turbine operated at normal power occurs by reducing the inflow pressure before the bed to sudden movements and subsidence in the bed and there is a new flow state.

In Modelluntersuchungen wurde gefunden, daß die Schüttgutveränderungen um so stärker sind, je höher der die Durchströmbarkeit der Generatorschutz ng charakterisierende Druckverlust der Schüttung ist. Die Schüttung wird durch diese Maßnahme aufgelockert und in ihrer Durchströmbarkeit verbessert.In model investigations, it was found that the bulk changes are the stronger, the higher the pressure loss of the bed characterizing the flowability of the generator protection ng. The bed is loosened by this measure and improved in their Durchströmbarkeit.

Schüttungen mit sehr feinkörniger, stark verdichteter Aschezone, die vom Vergasungsmittel angehoben wurden, Hohlräume bilden, und die nicht mehr direkt auf dem Rost aufliegen, senken sich durch diese Maßnahme ab und die Funktionsweise des Drehrostes ist wieder gewährleistet. Die Schüttgutveränderungen sind nach einer kurzen Zeit von weniger als ca. einer Minute weitgehend abgeschlossen. Die ursprüngliche Vergasungsmittelmenge kann sofort wieder eingestellt werden, ohne daß sich der Steuer- und Regelzustand des Generators und der nachgeschalteten Anlagen verändert.Beds with very fine-grained, highly compacted ash zone, which were raised by the gasification agent, form cavities, and no longer rest directly on the grate, lower by this measure and the operation of the rotary grate is ensured again. The bulk material changes are largely completed after a short time of less than about one minute. The original quantity of gasification agent can be reset immediately without changing the control and regulating state of the generator and the downstream equipment.

Im Normalfall ist eine Reduzierung auf 50% der ursprünglichen Vergasungsmittelmenge, d. h. eine Reduzierung des Anströmdruckes vor der Schüttung auf ca. 25% ausreichend. Die Verstellung der Regelarmaturen für das Vergasungsmittel erfolgt im Falle des Einsatzes von Steuerrechnern automatisch.Normally, a reduction to 50% of the original amount of gasification agent, ie. H. a reduction of the inflow pressure before the bed to about 25% is sufficient. The adjustment of the control valves for the gasification agent takes place automatically in the case of the use of control computers.

Maximale Effekte durch Schüttgutveränderungen werden erreicht, wenn die Vergasungsmittelzufuhr zum Generator plötzlich unterbrochen und plötzlich wieder in Betrieb genommen wird. Die gefahrlose Absperrung des Vergasungsmittels ist möglich durch das Betätigen der schnellschließenden Absperrarmaturen des Notaus-Systems in den Zuführungsleitungen für das Vergasungsmittel.Maximum effects due to bulk material changes are achieved when the gas supply to the generator suddenly stops and suddenly resumes operation. The safe shut-off of the gasification agent is possible by operating the quick-closing shut-off valves of the emergency stop system in the supply lines for the gasification agent.

In der Phase der Unterbrechung und in der darauffolgenden Rückstellzeit werden durch ein geeignetes Rechner-Steuersystem die vor der Unterbrechnung vorhandenen Ventilstellungen der Regelarmaturen des Vergasungsmittels unverändert festgehalten und die Funktion der durch die Unterbrechung ausgelösten Sicherheitsgrenzwerte kurzzeitig unterdrückt.In the phase of interruption and in the subsequent reset time, the valve positions of the control devices of the gasification agent present before the interruption are kept unchanged by a suitable computer control system and the function of the safety limit values triggered by the interruption is briefly suppressed.

Wenn die Absperrarmaturen wieder geöffnet werden, stellt sich der ursprüngliche Zustand der Vergasungsmittelzuführung zum Generator in kurzer Zeit vollständig wieder ein.When the shut-off valves are opened again, the original state of the gasification agent supply to the generator is fully restored in a short time.

Das Verfahren der Vergasungsmittelreduzierung bzw. -unterbrechung wird in der erfindungsgemäßen Weise dann durchgeführt, wenn die Grenzwerte bestimmter Prozeßgrößen erreicht bzw. überschritten werden. Ein direktes Maß für die Durchströmbarkeit der Generatorschüttung ist der auf die Vergasungsmittelmenge bezogene Druckverlust über der Generatorschüttung. Weitere indirekte Indikatoren für schlechte Durchströmungsverhältnisse in der Generatorschüttung sindThe method of gasification agent reduction or interruption is carried out in the manner according to the invention when the limits of certain process variables are reached or exceeded. A direct measure of the flowability of the generator bed is the pressure loss over the bed of generator based on the amount of gasification agent. Other indirect indicators of poor flow conditions in the generator bed are

z. B. Veränderungen in der Gasanalyse des Rohgases, Veränderungen bzw. starke Schwankungen der Gasaustrittstemperaturen und Schwankungen der Temperaturen in der Schüttung.z. B. Changes in the gas analysis of the raw gas, changes or strong fluctuations in the gas outlet temperatures and variations in the temperatures in the bed.

Um den verbesserten Durchströmungszustand der Schüttung für den weiteren Betrieb des Druckgasgenerators zu stabilisieren, sind die bekannten Maßnahmen der heißen Fahrweise an der Schlackegrenze sowie der Bekohlungs-, Entaschungs- und Drehroststeuerung anzuwenden und entsprechend den Änderungen der Kohlequalität anzupassen.In order to stabilize the improved flow state of the bed for the further operation of the compressed gas generator, the known measures of hot driving on the slag limit and the coaling, ash removal and rotary grate control are applied and adapted according to the changes in coal quality.

In der erfindungsgemäßen Weise wird erreicht, daß mit geringem steuerungs- und regelungstechnischen Aufwand und nahezu ohne Leistungsminderung der Durchströmungszustand und damit die Leistungsfähigkeit von Druckgasgeneratoren mit schlecht durchströmbarer Generatorschüttung schnell und wirkungsvoll verbessert und die zeitliche Verfügbarkeit erhöht worden.In the manner according to the invention it is achieved that the flow condition and thus the efficiency of compressed gas generators with poorly flow-through generator bed can be quickly and effectively improved and the availability of time increased with little effort in terms of control and regulation and with almost no reduction in performance.

Ausführungsbeispielembodiment

Im Druckgasgenerator wird Weichbraunkohle vergast, deren Asche im ungeschmolzenen Zustand eine sehr feinkörnige, schlecht durchströmbare Aschezone bildet. Die Durchströmbarkeit der Aschezone wird im Normalfall dadurch verbessert, daß mit Hilfe des Dampf/Sauerstoff-Verhältnisses so hohe Temperaturen in der Vergasungszone eingestellt werden, daß ein Teil der Asche durch Schmelzgranulierung vergröbert wird. Bei einer Sauerstoff belastung des Generators von 3000 m3i.N./h und einem Dampf/Sauerstoff-Verhältnis von 7,5 kg/m3 i. N. beträgt unter diesen Bedingungen der Druckverlust über der Schüttung 4 bis 7kPa. Durch natürliche Schwankungen der Zusammensetzung und des Schmelzverhaltens der Kohleasche kann es zu einer derartigen Zunahme des Aschefeinanteiles kommen, daß der Druckverlust der Schüttung auf 11 kPa und darüber ansteigt. Die Schüttung wird zunehmend kanalartig, nichtregulär durchströmt. Es bilden sich Hohlräume aus. Die Gefahr von Sauerstoffdurchbrüchen in das Rohgas steigt stark an.In the compressed gas generator lignite is gassed, the ash forms in the unmelted state a very fine-grained, poorly flow through ash zone. The flowability of the ash zone is normally improved by using the steam / oxygen ratio to set such high temperatures in the gasification zone that a portion of the ash is coarsened by melt granulation. At an oxygen load of the generator of 3000 m 3 iN / h and a steam / oxygen ratio of 7.5 kg / m 3 i. N. is under these conditions, the pressure drop across the bed 4 to 7kPa. By natural variations in the composition and the melting behavior of the coal ash, there may be such an increase in the ash fines content that the pressure loss of the bed increases to 11 kPa and above. The bed is increasingly channel-like, flows through non-regular. It form cavities. The danger of oxygen breakthroughs in the raw gas rises sharply.

Bei Erreichen des Druckverlustgrenzwertes von 11 kPa wird das Vergasungsmittel automatisch für ein Zeitintervall von einer Minute auf 40% der ursprünglichen Menge reduziert und im Anschluß daran automatisch wieder auf den Ausgangswert erhöht. Die Steuerung der Vergasungsmittelmenge übernimmt der Steuerrechner für die Vergasungsmittelmischung. Der Durchströmungszustand der Schüttung verbessert sich durch diese Maßnahme. Es stellt sich ein Druckverlust von 9kPa ein. Nach einer Betriebszeit von einer halben Stunde wird noch einmal die Vergasungsmittelmenge in gleicher Weise reduziert. Der Druckverlust über der Generatorschüttung beträgt danach 8 kPa. \ Upon reaching the pressure drop limit of 11 kPa, the gasification agent is automatically reduced to 40% of the original amount for a one minute time interval, and then automatically rebooted to the initial level. The control of the amount of gasification takes over the control computer for the gasification mixture. The flow condition of the bed is improved by this measure. It turns a pressure drop of 9kPa. After an operating time of half an hour again the amount of gasification agent is reduced in the same way. The pressure drop over the generator bed is then 8 kPa. \

Durch die weitere Anwendung der bekannten Maßnahmen zur Verbesserung der Durchströmbarkeit der Generatorschüttung, wie z. B. der zielgerichteten Anpassung der Drehrostbewegung, des Bekohlungs- und Entaschungsalgorithmus und des Dampf/ Sauerstoff-Verhältnisses, wird der normale Durchströmungszustand der Generatorschüttung in kurzer Zeit wieder erreicht. Ergeben sich durch die oben beschriebene Reduzierung der Vergasungsmittelmenge keine positive Effekte bezüglich der Durchströmbarkeit der Generatorschüttung, wird eine kurzzeitige, vollständige Unterbrechung der Vergasungsmittelmenge vorgenommen. Mit Hilfe des Vergasungsmittel-Steuerrechners werden die schnellschließenden Absperrarmaturen des Notaus-Systems in den Zuführungsleitungen für das Vergasungsmittel automatisch geschlossen. Die Vergasungsmittelzufuhr wird für die den Zeitraum von einer halben Minute mit Ausnahme einer geringen Sicherheitsdampfmenge von 0,5t/h praktisch vollständig unterbrochen. In der Phase der Unterbrechung und der darauffolgenden Rückstellzeit werden vom Vergasungsmittel-Steuerrechner die vor der Unterbrechung vorhandenen Ventilstellungen der Regelarmaturen des Vergasungsmittels unverändert festgehalten und die Funktion der durch die Unterbrechung ausgelösten Sicherheitsgrenzwerte kurzzeitig unterdrückt. Nach Öffnen der Absperrarmaturen stellt sich in einem Zeitraum von etwa fünf Minuten derursprüngliche Steuer- und Regelzustand des gesamten Generators selbständig wieder ein. Durch die starken Veränderungen in der Schüttgutstruktur der Generatorschüttung wird die Durchströmbarkeit verbessert.Due to the further application of the known measures to improve the flowability of the generator bed, such. As the targeted adjustment of the rotary grate movement, the Bekohlungs- and ash removal algorithm and the steam / oxygen ratio, the normal flow state of the generator bed is reached again in a short time. If there are no positive effects on the flowability of the bed of the generator due to the above-described reduction of the amount of gasification agent, a brief, complete interruption of the amount of gasification agent is made. With the aid of the gasification control computer, the quick-closing shut-off valves of the emergency stop system in the supply lines for the gasification agent are automatically closed. The gasification supply is almost completely interrupted for the period of half a minute except for a small amount of safety steam of 0.5t / h. In the phase of the interruption and the subsequent reset time, the gasification agent control computer stores the valve positions of the control devices of the gasification agent which exist before the interruption, and temporarily suppresses the function of the safety limit values triggered by the interruption. After opening the shut-off valves, the original control and regulating state of the entire generator is restored automatically over a period of about five minutes. Due to the strong changes in the bulk material structure of the generator bed flow is improved.

In der erfindungsgemäßen Weise werden die sonst notwendigen Lastabsenkungen über Zeiträume von mehreren Stunden und weitere daraus resultierende negative Folgen für den Generatorbetrieb auf einfache Art und Weise vermieden.In the manner according to the invention, the otherwise necessary load reductions over periods of several hours and further resulting negative consequences for the generator operation are avoided in a simple manner.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren für die Festbettdruckvergasung von stückigen Kohlen, insbsondere von Kohlen, die bei bestimmten Betriebssituationen zur Ausbildung einer schlecht durchströmbaren Generatorschüttung neigen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störungen in der Durchströmbarkeit der Generatorschüttung eines bei normaler Leistung betriebenen Druckgasgenerators die Vergasungsmittelzufuhr für ein kurzes Zeitintervall von vorzugsweise weniger als einer Minute auf vorzugsweise weniger als 50% der ursprünglichen Menge reduziert wird und daß im Anschluß daran die ursprüngliche Generatorleistung wieder eingestellt wird.1. Process for the fixed bed pressure gasification of lumpy coals, insbesondere of coal, which tend in certain operating situations to form a poorly flowable generator bed, characterized in that in case of disturbances in the flowability of the generator bed of a normal power operated pressure gas generator, the gasification agent supply for a short time interval of preferably less than one minute to preferably less than 50% of the original amount, and that thereafter the original generator power is restored. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsmittelzufuhr kurzzeitig vollständig unterbrochen wird.2. The method according to item 1, characterized in that the gasification agent supply is temporarily completely interrupted. 3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Phase der vollständigen Unterbrechung des Vergasungsmittels und in der darauffolgenden Rückstellzeit die vor der Unterbrechung vorhandenen Ventilstellungen der Regelarmaturen des Vergasungsmittels unverändert festgehalten und die Funktionen der durch die Unterbrechung ausgelösten Sicherheitsgrenzwerte unterdrückt werden.3. The method according to points 1 and 2, characterized in that in the phase of complete interruption of the gasification agent and in the subsequent reset time existing before the interruption valve positions of the control valves of the gasification agent is kept unchanged and the functions of the triggered by the interruption safety limits are suppressed , 4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzzeitige Reduzierung bzw. Unterbrechung der Vergasungsmittelzufuhr durchgeführt wird, wenn der die Durchströmbarkeit der Generatorschüttung charakterisierende Druckverlust den Grenzwert für die zugehörige Generatorleistung überschreitet.4. The method according to points 1 to 3, characterized in that the short-term reduction or interruption of the Vergasungsmittelzufuhr is performed when the flowability of the generator bed characterizing pressure drop exceeds the limit for the associated generator power.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4397378T1 (en) * 1993-05-14 1995-05-11 Asahi Chemical Ind Highly purified acetonitrile and process for the purification of crude acetonitrile
DE4397378B3 (en) * 1993-05-14 2012-09-13 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha High purity acetonitrile usable as a module-solvent for liq. chromatography - purified by bringing into contact with nascent oxygen@ and basic substances successively in a simple method.

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