DE102013114116A1 - Vorrichtung zur mechanischen Abtrennung von Öl und Teer aus Gaskondensat - Google Patents
Vorrichtung zur mechanischen Abtrennung von Öl und Teer aus Gaskondensat Download PDFInfo
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Abstract
Vorrichtung zur mechanischen Abtrennung von Öl und Teer aus Gaskondensat die einen Behälter umfasst, der mit einem, vom Gaskondensat durchströmbaren, metallurgischen Koks enthaltenden Behälter und mit Parallelplattenabscheidern ausgestattet ist, wobei das Behältervolumen durch Trennwände in Abteile unterteilt ist, in denen sich das Öl bzw. der Teer aus dem Gaskondensat durch Schwerkrafteinwirkung absetzen.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Abtrennung von Öl und Teer aus Gaskondensat, die einen Behälter umfasst, der mit einem, vom Gaskondensat durchströmbaren, ein Koaleszenzhilfsmittel enthaltenden Behälter und mit Parallelplattenabscheidern ausgestattet ist, wobei das Behältervolumen durch Trennwände in Abteile unterteilt ist, in denen sich das Öl bzw. der Teer aus dem Gaskondensat durch Schwerkrafteinwirkung absetzen.
- Stand der Technik
- Mittels Festbettdruckvergasungsreaktoren wird fester Brennstoff, wie Kohle, Koks oder sonstiger kohlenstoffhaltiger Brennstoff mit Dampf und Sauerstoff als Vergasungsmittel bei erhöhter Temperatur und, in den meisten Fällen, unter Überdruck zu einem Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegas vergast, wobei eine feste Asche erhalten wird, die über einen Ascheaustragsrost, der in vielen Fällen als Drehrost ausgebildet ist, aus dem Reaktor ausgetragen wird. Dieser Reaktortyp wird häufig auch als FBDB-(= Fixed Bed Dry Bottom)-Druckvergaser bezeichnet. Dabei kommt es bei der Kühlung des erzeugten Gases zur Bildung von Gaskondensat. Es handelt sich dabei um den kondensierten Dampfanteil des Gases aus dem Wassergehalt des Rohstoffs (bei Kohle), unzersetztem Wasserdampf und Bildungswasser, das durch teilweise Oxidation des im Rohstoff enthaltenen Wasserstoffs bei der Vergasung entsteht, vgl. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, S. 449.
- Bevor das Gaskondensat als Abwasser in einer biologischen Kläranlage entsorgt werden kann, muss es aus Gründen des Umweltschutzes und der Rückgewinnung von Wertprodukten aufgearbeitet werden. Dabei werden zunächst Öle, Teer und Staub, sowie später auch Phenole und Ammoniak aus dem Gaskondensat abgetrennt. Am Anfang dieser Verfahrensschritte steht demnach die auf mechanischem Wege erfolgende Abtrennung von Öl und Teer aus dem Gaskondensat.
- Bei den Vorrichtungen, die zur mechanischen Abtrennung von Öl und Teer aus dem Gaskondensat verwendet werden, handelt es sich um Absetzbehälter, in denen die Verunreinigungen allein auf Grund ihrer Dichteunterschiede und der Einwirkung der Schwerkraft aus dem Gaskondensat abgetrennt werden. Vorrichtungen dieser Art sind an sich bekannt, vgl. Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, S. 450, Abb. 59. Gröbere Teerpartikel und Öltropfen können auf diese Weise mit vertretbarem Aufwand aus dem Gaskondensat abgetrennt werden. Aber zur Abtrennung kleinerer Teerpartikel und Öltropfen sind die vorbeschriebenen Absetzbehälter nicht gut geeignet, da dann die Abtrennungsvorgänge sehr langsam ablaufen und eine lange Verweilzeit des Gaskondensats in diesen Absetzbehältern und damit ein großes Volumen dieser Vorrichtungen und einen hohen Platz- und Kostenaufwand erfordern.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der auch feinere Teer- und Ölpartikel auf mechanischem Weg und mit vertretbarem Platz- und Kostenaufwand aus dem Gaskondensat abgetrennt werden können.
- Beschreibung der Erfindung
- Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
- Auch bei der Erfindung werden die Dichteunterschiede zwischen den Verunreinigungen, Öl und Teer und dem wässrigen Kondensat zur Abtrennung ausgenutzt.
- Zur Beschleunigung der Koaleszenz der im Gaskondensat emulgierten Öl- und Teertropfen wird das Gaskondensat erst durch eine Packung aus metallurgischem Koks und anschließend durch Parallelplattenabscheider geleitet. Die Platten dieser Abscheider können auch als Wellplatten ausgebildet sein, in diesem Fall werden diese Abscheider als Wellplattenabscheider bezeichnet.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Außenbehälter mit einem rechteckigen Querschnitt. Der Behälter kann zur Atmosphäre hin offen oder geschlossen sein. Wenn aus dem Gaskondensat ausgasende Bestandteile umweltverträglich abgeführt werden sollen, wird der Behälter geschlossen ausgeführt und bei leichtem Überdruck von 30 bis 60 mbar von einem Gasstrom, z.B. aus Stickstoff bestehend, überlagert. Der Gasstrom wird aus dem Behälter in eine Reinigungseinrichtung oder zur Verbrennung, z. B. mittels einer Fackel, abgeführt.
- Der Außenbehälter ist durch Zwischenwände in mehrere Abteile unterteilt, die nacheinander vom Gaskondensat durchflossen werden. Das Eingangsabteil ist zentral in der Mitte des Behälters angeordnet und enthält die Packung mit dem metallurgischen Koks. Die Packung ist in einem rechteckigen Behälter untergebracht, dessen Ober- und Unterseite perforiert sind, sodass die Packung vom Gaskondensat durchströmt werden kann. Unterhalb der Packung wird das zu reinigende Gaskondensat in die Vorrichtung über eine Zuführleitung eingespeist. Der Boden des Abteils ist konisch ausgeführt und hat an der tiefsten Stelle eine Öffnung zur Ausleitung von in den Boden herabgesunkenem Teer. Über dem Eingangsabteil liegt ein zweites, das sogenannte Ölabscheideabteil, in das das Gaskondensat, nach Durchströmung des metallurgischen Kokses, einmündet.
- Der Gaskondensatstrom teilt sich in diesem Ölabscheideabteil, sodass jeweils ein Teilstrom durch die links und rechts vom Eingangsabteil angeordnete Parallel- oder Wellplattenabscheider in jeweils ein weiteres und damit letztes Behälterabteil abfließt. Die in der Kokspackung und in den Parallel- oder Wellplattenabscheidern gebildeten Öltropfen steigen hier im Gaskondensat auf und bilden auf der Oberfläche eine Ölschicht. Das Öl aus dieser Ölschicht wird über ein Wehr aus dem Behälter abgezogen.
- Die im Gaskondensat enthaltenen Teertropfen koaleszieren ebenfalls in den Parallel- oder Wellplattenabscheidern und sinken in den konischen Boden des nächsten Abteils, in das die Abscheider münden, des sogenannten Kondensataustrittsabteils, ab. Aus dem konischen Boden kann dann der Teer abgezogen werden.
- Die Trennwände zwischen dem Ölabscheideabteil und den rechts und links daran anschließenden Kondensataustrittsabteilen sind mit Durchlässen für den Teil des Öls ausgestattet, der in Flussrichtung des Gaskondensats aus den Parallel- oder Wellplattenabscheidern austritt und an den Trennwänden aufsteigt.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Rohre an die Durchlässe angeschlossen, die im Ölabscheideabteil kurz, bevorzugt 0,2 m, unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche münden. Durch diese Rohre wird vermieden, dass die Öltropfen zum Teil wieder von der Gaskondensatströmung mitgerissen werden und nicht zur Oberfläche aufsteigen können.
- Das gereinigte Gaskondensat wird über jeweils ein Wehr aus den Kondensataustrittsabteilen abgezogen. Die Höhe der Wehre des Ölabscheide- und der Kondensataustrittsabteile muss so aufeinander abgestimmt sein, dass über das Wehr des Ölabscheideabteils eine möglichst wasserfreie Ölphase abgezogen wird.
- Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum mechanischen Abtrennen von Öl und Teer aus bei der Festbettdruckvergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe anfallendem Gaskondensat, wodurch besonders günstige Abscheideeigenschaften erzielt werden.
- Ausführungsbeispiele
- Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht beschränkenden Ausführungs- und Zahlenbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination die Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
- Anhand der Zeichnungen,
1 und2 , soll die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert werden. -
1 zeigt einen Längsschnitt der Vorrichtung1 . -
2 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung1 (durch den Behälterdeckel hindurch gesehen). - Die Zeichnung zeigt:
- – die Vorrichtung
1 umfassend den Außenbehälter2 mit dem rechteckigen Querschnitt und den darin befindlichen Einbauten, die im Folgenden im Einzelnen bezeichnet werden, - – die Trennwände
3a , b die das Eingangsabteil3 bilden, in das über Zulaufrohr5 das zu reinigende Gaskondensat eingespeist wird, - – den Koaleszenzmittelbehälter
4 , der mit metallurgischem Koks gefüllt ist und dessen Ober- und Unterseite4a , b perforiert sind, - – die Parallel- oder Wellplattenabscheider
6a , b, - – die Trennwände
7a , b die das Ölabscheideabteil7 vom übrigen Behälterraum trennen, - – die mit einer Längsseite auf den Trennwänden
7a , b installierten Ölsammelbleche9a , b, - – die Rohrleitungen
10a , b, die das unter den Ölsammelblechen gesammelte Öl, das durch eine, in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnung in der jeweiligen Trennwand hindurchtritt, bis kurz unter die Flüssigkeitsoberfläche13 in Ölabscheideabteil7 leiten, - – das Wehr
8 und die daran anschließende Ablaufrohrleitung, durch die das aus dem Gaskondensat abgetrennte Öl aus dem Ölabscheideabteil7 und aus der Vorrichtung1 ausgeleitet wird, - – die Wehre
12a und12b mit ihren angeschlossenen Ablaufrohrleitungen, über die das in der Vorrichtung von Öl und Teer gereinigte Gaskondensat aus der Vorrichtung und aus den Kondensataustrittsabteilen11a und11b ausgeleitet wird, - – die konusförmigen Böden
3c ,11c und11d mit ihren Ablaufleitungen an ihren tiefsten Stellen zur Ausleitung von Teer. - Bei gegenüber der Atmosphäre abgeschlossener Ausgestaltung der Vorrichtung
1 kann über Einlassrohr14 und Auslassrohr15 ein Überlagerungsgas, beispielsweise Stickstoff, in die Vorrichtung eingeleitet und aus der Vorrichtung ausgeleitet werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- 2
- Außenbehälter
- 3
- Eingangsabteil
- 3a, b
- Trennwände
- 3c
- konischer Boden mit Auslaufrohrleitung
- 4
- Koaleszenzmittelbehälter
- 4a, b
- perforierter Behälterboden
- 5
- Zulaufrohr
- 6a, b
- Parallel- oder Wellplattenabscheider
- 7
- Ölabscheideabteil
- 7a, b
- Trennwände
- 8
- Wehr mit Ablaufrohrleitung
- 9a, b
- Ölsammelbleche
- 10a, b
- Rohrleitungen
- 11a, b
- Kondensataustrittsabteile
- 11c, d
- konische Böden mit Auslaufrohrleitungen
- 12a, b
- Wehre mit Ablaufleitungen
- 13
- Flüssigkeitsoberfläche
- 14
- Einlassrohr für Überlagerungsgas
- 15
- Auslassrohr für Überlagerungsgas
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, S. 449 [0002]
- Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 14, S. 450, Abb. 59 [0004]
Claims (4)
- Vorrichtung
1 zum mechanischen Abtrennen von Öl und Teer aus Gaskondensat umfassend einen zur Atmosphäre offenen Außenbehälter2 mit rechteckigem Querschnitt, der vom Gaskondensat durchströmt wird und mit folgenden Merkmalen versehen ist: – ebene, senkrechte Trennwände3a ,3b , ein Eingangsabteil3 bildend zur Aufnahme des Koaleszenzmittelbehälters4 , konischer Abteilboden3c mit Bodenauslauf an seiner tiefsten Stelle zur Ausleitung von herabgesunkenem Teer, – ein Zulaufrohr5 zur Einleitung des zu reinigenden Gaskondensats in das Eingangsabteil3 der Vorrichtung1 , – Koaleszenzmittelbehälter4 , im Eingangsabteil3 über der Mündung des Zulaufrohrs5 , quer zur Langseite des Behälters2 , über die gesamte Breite des Behälters2 angeordneter, rechteckiger Behälter, gefüllt mit metallurgischem Koks, dessen Wände an der Ober- und Unterseite4a ,4b perforiert sind, sodass das Gaskondensat den Behälter4 von unten nach oben durchströmen kann, – Parallel- oder Wellplattenabscheider6a und6b , jeweils links und rechts von Eingangsabteil3 angeordnet, in Form eines rechteckigen, die gesamte Breite des Behälters2 einnehmenden Kastens, wobei die Parallelplattenabscheider in einem Winkel von ca. 45° gegen die Waagerechte angeordnet sind, – ein Ölabscheideabteil7 des Behälters2 , abgetrennt vom übrigen Behälterraum durch die Oberseiten4b des Koaleszenzmittelbehälters und den Parallelplattenabscheidern6a und6b und senkrechter, direkt an die untere Auslassseite der Parallelplattenabscheider anschließender ebener Trennwände7a und7b , wobei das Ölabscheideabteil7 nach oben, zur Atmosphäre, offen ist, wobei im oberen Teil des Abteils7 ein Wehr8 mit Ablaufleitung installiert ist, das den Flüssigkeitsstand im Abteil7 definiert und über das das abgeschiedene Öl aus der Vorrichtung1 ausgeleitet wird, – Kondensataustrittsabteile11a und11b , links und rechts von Eingangsabteil3 angeordnet, durch die Trennwände7a und7b und die Parallelplattenabscheider6a und6b von Ölabscheideabteil7 , sowie durch die Trennwände3a und3b von Eingangsabteil3 abgetrennt, wobei die untere Auslassseite der Parallelplattenabscheider6a und6b in diese Abteile münden, – wobei die Trennwände7a und7b mit jeweils einem Ölsammelblech9a und9b ausgestattet sind, wobei die Längskante der Bleche jeweils waagerecht über die gesamte Breite des Behälters2 verläuft und die kurze Kante der Bleche nach unten schräg gestellt ist, damit aus dem Parallelplattenabscheider6a bzw.6b , an der Trennwand7a bzw.7b hochsteigendes Öl darunter gesammelt wird und eine oder mehrere Öffnungen in den Wänden7a und7b unterhalb der Auffangbleche, durch die das unter den Auffangblechen angesammelte Öl in Abteil7 übertreten kann, – konusförmige Abteilböden11c und11d mit Auslässen an ihren tiefsten Stellen zur Ausleitung von Teer, im oberen Bereich der Abteile installierte Wehre12a und12b mit Ablaufleitungen, zur Definition des Flüssigkeitsstandes in diesen Abteilen und zur Ausleitung des von Öl und Teer gereinigten Kondensatwassers. - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die Öffnungen in den Trennwänden
7a und7b Rohre10a bzw.10b angeschlossen sind, durch die das Öl nach oben abfließen kann, wobei die Mündung der Rohre bevorzugt 0,2 m unter der Höhe des Wehres8 liegt. - Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbehälter
2 gegen die Atmosphäre geschlossen ist und mit einem Einlassrohr14 und einem Auslassrohr15 versehen ist zur Ein- und Ausleitung eines Gasstroms zur Überlagerung des Außenbehälters2 mit einem Gasstrom unter Überdruck von bevorzugt zwischen 30 und 60 mbar gegenüber der Atmosphäre. - Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3 zum mechanischen Abtrennen von Öl und Teer aus bei der Festbettdruckvergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe anfallendem Gaskondensat.
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