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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Zwischenlagerung eines von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensats aus der Festbettkohlevergasung, umfassend folgende Schritte:
- a) Zuführen eines ersten Gaskondensatstroms zu einer Entteerungsanlage, Abführen eines Teerproduktstroms und eines zweiten, von Teer befreiten Gaskondensatstroms,
- b) Zuführen des zweiten, von Teer befreiten Gaskondensatstroms zu einer Entphenolungsanlage, Abführen eines Rohphenolproduktstroms und eines dritten, von Teer und Phenolen befreiten Gaskondensatstroms,
- c) Zuführen des dritten, von Teer und Phenolen befreiten Gaskondensatstroms zu einer Ammoniakentfernungsanlage, Abführen eines Ammoniakproduktstroms, eines CO2 und H2S enthaltenden Sauergasstroms und eines vierten, von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensatstroms,
- d) Ausleiten des vierten, von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensatstroms.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Stand der Technik
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Ein derartiges Verfahren und derartige Anlagen werden z.B. in dem Fachbuch Gasification, Higman / van der Burgt, Gulf Professional Publishing, 2003, Kapitel „Gas Liquor Treatment", Seite 91, 92 beschrieben. Das in diesem Verfahren behandelte Gaskondensat entstammt dem Festbettkohlevergasungsverfahren, welches im gleichen Buch in Kapitel 5.1, Seite 87ff, als Lurgi Dry Ash Gasification bezeichnet und beschrieben wird. In 5-3, Seite 91, ist dargestellt, wie das den Vergaser (Gasifier) verlassende Rohsynthesegas durch Kühler geleitet wird, wobei aus dem Gas ein Gaskondensat (Gas liquor) abgetrennt wird.
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Dieses Gaskondensat wird in einem Verfahren, das die Schritte Entteerung, Entphenolung und die Abtrennung von Ammoniak umfasst, soweit aufbereitet, dass es beispielsweise einer biologischen Kläranlage zugeführt werden kann.
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Um den Betriebsablauf dieses aus den drei genannten Schritten zusammengesetzten Verfahrens zu vereinfachen und um die Auswirkungen eventueller Betriebsstörungen zu begrenzen, ist es sinnvoll, die Schritte Entteerung und Entphenolung zu entkoppeln, indem das Gaskondensat an dieser Schnittstelle zwischengelagert wird.
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Um die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre durch Ausgasen von organischen Komponenten aus dem Gaskondensat mit Luftsauerstoff im Lagertank zu verhindern, wird eine schützende, sauerstofffreie Gasschicht über das im Tank lagernde Gaskondensat gelegt. Dieses Vorgehen ist als Abdecken, Beschleiern, Inertisieren oder als Blanketing bekannt. Im vorliegenden Fall wird nach bisherigem Stand der Technik zur Abdeckung Stickstoff verwendet. Nachteilig daran ist, dass der Stickstoff zu diesem Zweck erzeugt oder eingekauft werden muss und daher beträchtliche Kosten verursacht.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein entsprechendes Anlagenkonzept zur Verfügung zu stellen, das den Verbrauch von Stickstoff zur Abdeckung oder Inertisierung des oder der Gaskondensat enthaltenden Lagerbehälter senkt.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 8 gelöst:
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Erfindungsgemäßes Verfahren:
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Verfahren zur Herstellung und Zwischenlagerung eines von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensats aus der Festbettkohlevergasung, umfassend folgende Schritte:
- a) Zuführen eines ersten Gaskondensatstroms zu einer Entteerungsanlage, Abführen eines Teerproduktstroms und eines zweiten, von Teer befreiten Gaskondensatstroms,
- b) Zuführen des zweiten, von Teer befreiten Gaskondensatstroms zu einer Entphenolungsanlage, Abführen eines Rohphenolproduktstroms und eines dritten, von Teer und Phenolen befreiten Gaskondensatstroms,
- c) Zuführen des dritten, von Teer und Phenolen befreiten Gaskondensatstroms zu einer Ammoniakentfernungsanlage, Abführen eines Ammoniakproduktstroms, eines CO2 und H2S enthaltenden Sauergasstroms und eines vierten, von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensatstroms,
- d) Ausleiten des vierten, von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensatstroms,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil eines oder mehrerer der genannten Gaskondensatströme in einem oder mehreren Lagerbehältern zwischengelagert werden, die zum Teil mit dem Gaskondensat befüllt werden, wobei zur Inertisierung des im Zwischenbehälter überstehenden Gasvolumens mindestens ein Teil des in Schritt c) erhaltenen Sauergasstroms als Spülgas oder Abdeckungsgas oder Inertisierungsgas verwendet wird.
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Erfindungsgemäße Anlage:
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Anlage zur Herstellung und Zwischenlagerung eines von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensats aus der Festbettkohlevergasung, umfassend folgende Anlagenteile: Eine Entteerungsanlage, eine Entphenolungsanlage, eine Ammoniakentfernungsanlage, Leitungen zum Zuführen und Abführen von Gaskondensatströmen zu den und von den Anlagenteilen, Leitungen zum Abführen eines Teerproduktstroms, eines Rohphenolproduktstroms, eines Ammoniakproduktstroms und eines Sauergasstroms, mindestens einen Zwischenbehälter zur Zwischenlagerung von Gaskondensat, gekennzeichnet durch eine mit dem Zwischenbehälter und der Ammoniakentfernungsanlage in Fluidverbindung stehende Zufuhrleitung für mindestens einen Teil des Sauergasstroms.
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Unter Fluidverbindung zwischen zwei Bereichen der erfindungsgemäßen Anlage wird dabei jegliche Art von Verbindung verstanden, die es ermöglicht, dass ein Fluid, beispielsweise der Sauergasstrom, von dem einen zu dem anderen der beiden Bereiche strömen kann, unbeachtlich etwaiger zwischengeschalteter Bereiche oder Bauteile.
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Erfindungsgemäße Verwendung:
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Verwendung eines bei der Aufarbeitung von Gaskondensat aus der Festbettkohlevergasung erhaltenen, CO2 und H2S enthaltenden Sauergasstroms als Spülgas oder Abdeckungsgas oder Inertisierungsgas.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung wird der nach dem bisherigen Stand der Technik verwendete Stickstoff durch das in der Ammoniakentfernungsanlage aus dem Gaskondensat abgetrennte, sogenannte Sauergas zur Abdeckung oder Inertisierung des oder der Gaskondensatbehälter zumindest zum Teil ersetzt. Vorteilhaft ist, dass dieses Sauergas, als Nebenprodukt des Ammoniakentfernungsverfahrens ohnehin in der Anlage vorhanden ist und daher nicht separat erzeugt oder zugekauft werden muss. Das Sauergas besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO2) und zu einem kleinen Teil aus Schwefelwasserstoff (H2S) und ist frei von Sauerstoff. Es ist daher zur Fernhaltung von Sauerstoff durch Abdeckung der Gaskondensatbehälter bzw. zur Inertisierung durch Verdrängung etwa vorhandener Reaktivgase, beispielsweise Luft, geeignet. Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Sauergas liegt darin, dass dadurch kein neuer, nicht bereits im Gaskondensat enthaltener Stoff in das Verfahren bzw. ins Gaskondensat eingeführt wird, der bei der weiteren Behandlung des Gaskondensats eventuell neue Probleme hervorrufen könnte. Vorteilhaft für die Verwendung als Abdeckungsgas ist weiterhin die im Vergleich zu Luft höhere Dichte des Sauergases aufgrund der höheren mittleren Molmasse seiner Bestandteile, so dass Luft leicht von der Oberfläche der abzudeckenden Flüssigkeit verdrängt werden kann. Überraschenderweise werden durch die erfindungsgemäße Verwendung des Sauergases keinerlei Korrosionsprobleme an den bestehenden Leitungen oder Behältern hervorgerufen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der oder die Lagerbehälter eine starre Konstruktion mit festgelegtem Innenvolumen aufweisen und dass bei Entnahme eines Teils des enthaltenen Gaskondensats der Druck durch Zuführen eines entsprechenden Sauergasvolumens konstant gehalten wird. Durch diese Maßnahmen wird die Verwendung von aufwendig konstruierten und damit teuren Behältern mit veränderlichem Volumen, sogenannten Gasometern, vermieden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Lagerbehälter eine Druckmess- und -regeleinrichtung umfasst und der im Lagerbehälter gemessenen Druck als Regelgröße auf Regelventile wirkt, die die Zufuhr des Sauergasstroms in den und die Abfuhr des Sauergasstroms aus dem Zwischenbehälter regeln. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass auch bei Änderungen des Füllstandes stets ein konstanter Druck im Gasraum des Behälters herrscht.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Druck des Sauergases zwischen 1 und 10 bar, absolut, bevorzugt zwischen 1 und 5 bar, absolut, meist bevorzugt zwischen 1,5 und 4 bar, absolut beträgt. Diese Druckbereiche entsprechen denen des in Ammoniakentfernungsanlage erzeugten Sauergases, sodass das Sauergas, ohne dass sein Druck verändert werden muss, zur Behälterabdeckung oder Inertisierung verwendet werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der CO2-Gehalt des Sauergases mindestens 90 Massen-%, bevorzugt mindestens 95 Massen-% beträgt und/oder dass der H2S-Gehalt des Sauergases mindestens 0,1 Massen-%, bevorzugt mindestens 0,5 Massen-% beträgt. Unter dieser Bedingung wird das erzeugte Sauergas direkt, d.h. ohne Zumischung eines anderen Gases, verwendet. Diese Verfahrensweise ist daher besonders preisgünstig.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass dem Sauergas ein weiteres Gas, vorzugsweise Stickstoff, als Inertisierungsgas zugemischt wird. Auf diese Weise kann die Abdeckung mit gleichbleibendem Druck aufrechterhalten werden, auch wenn einmal nicht genügend Sauergas zur Verfügung stehen sollte.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das aus dem oder den Lagerbehältern abgeführte, zur Abdeckung verwendete Gas einer Fackel oder einem Brenner zugeführt wird. Dadurch werden eventuell im Sauergas enthaltene, gesundheits- oder umweltgefährdende Bestandteile verbrannt, bevor das Gas an die Umwelt abgegeben wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Anlage zur Herstellung und Zwischenlagerung eines von Teer, Phenolen und Ammoniak befreiten Gaskondensats aus der Festbettkohlevergasung, die folgende Anlagenteile umfasst: Eine Entteerungsanlage, eine Entphenolungsanlage, eine Ammoniakentfernungsanlage, Leitungen zum Zuführen und Abführen von Gaskondensatströmen zu den und von den Anlagenteilen, Leitungen zum Abführen eines Teerproduktstroms, eines Rohphenolproduktstroms, eines Ammoniakproduktstroms und eines Sauergasstroms und mindestens einen Lagerbehälter zur Zwischenlagerung von Gaskondensat, wobei weiterhin eine mit dem Zwischenbehälter und der Ammoniakentfernungsanlage in Fluidverbindung stehende Zufuhrleitung für mindestens einen Teil des Sauergasstroms vorgesehen ist. Durch diese Leitung wird ein aufwendiger Transport des Sauergases in Behältern vermieden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der oder die Lagerbehälter mit starrer Konstruktion und festgelegtem Innenvolumen ausgestattet sind. Dadurch werden aufwendigere Behälterkonstruktionen mit variablem Volumen vermieden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine Druckmess- und -regeleinrichtung an dem oder in dem Zwischenbehälter angebracht ist und Regelventile vorhanden sind, die die Zufuhr des Sauergasstroms in den und die Abfuhr des Sauergasstroms aus dem Zwischenbehälter regeln. Damit kann der Gasdruck im Behälter, auch bei wechselndem Füllstand, auf einfache Weise konstant gehalten werden.
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Ausführungsbeispiel
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs- und Zahlenbeispielen und den Zeichnungen. 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.
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Es zeigt die einzige Figur
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1 ein Verfahrensschema gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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In 1 stellt Strom 1 das Gaskondensat dar, das durch Kühlung des den Vergaser (beides nicht dargestellt) verlassenden Rohsynthesegases entstanden ist. Dieser Gaskondensatstrom 1 wird in eine Anlage zur Entteerung 2 eingeleitet. In dieser Anlage werden in den meisten Fällen auf mechanischem Weg Teer- und Ölbestandteile abgetrennt und als Strom 3 einer weiteren Behandlung zugeführt. Das von Teer und Öl weitgehend befreite Gaskondensat 4 wird in den Lagerbehälter 5 überführt. Aus diesem wird der Gaskondensatstrom 6 in eine Anlage zur Entphenolung 7 überführt. Hier werden Phenole aus dem Gaskondensat abgetrennt und als Strom 8 einer weiteren Behandlung zugeführt. Der entphenolte Gaskondensatstrom 9 wird dann in eine Ammoniakentfernungsanlage 10 überführt. Hier wird Ammoniak, als Produktstrom 11 dargestellt, und CO2 und H2S enthaltendes Sauergas, als Produktstrom 13 dargestellt, aus dem Gaskondensat abgetrennt. Das so behandelte Gaskondensat 12 wird einer weiteren Behandlung, z.B. in einer biologischen Kläranlage, zugeführt. Das Sauergas 13 wird über ein nicht dargestelltes Regelventil zur Inertisierung des über dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Behälterraumes in den Lagerbehälter 5 geleitet. Über Leitung 14 und ein weiteres, nicht dargestelltes Regelventil kann, zur Regelung des Drucks bei steigendem Flüssigkeitsspiegel, Sauergas aus dem Behälter abgelassen werden. Es wird dabei einer Fackel oder einem Brenner 15 zugeführt, in dem eventuell im Sauergas enthaltene Spuren von gesundheitsschädlichen Bestandteilen vernichtet werden. Das so behandelte Sauergas 16 wird an die Atmosphäre abgegeben.
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Falls das Sauergas nicht oder nicht vollständig zur Inertisierung des Lagerbehälters 5 benötigt wird, kann es über eine in 1 nicht dargestellte Leitung der weiteren Aufbereitung oder Abgasentsorgung, beispielsweise der Fackel bzw. dem Brenner 15, zugeführt werden. Ferner kann der Lagerbehälter 5 auch über eine weitere in 1 nicht dargestellte Leitung mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff, beaufschlagt werden, falls in dem momentanen Betriebszustand der Anlage, z. B. im Anfahrbetrieb, nicht genügend Sauergas zur Verfügung steht.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, den Stickstoffverbrauch bei der Behandlung von Gaskondensat zu senken und damit Kosten einzusparen. Es ist daher gewerblich sinnvoll und anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gaskondensatstrom, aus der Kühlung von Rohsynthesegas
- 2
- Entteerungsanlage
- 3
- aus dem Gaskondensat abgetrennte Teer- und Ölbestandteile
- 4
- Gaskondensatstrom
- 5
- Lagertank für Gaskondensat
- 6
- Gaskondensatstrom
- 7
- Entphenolungsanlage
- 8
- aus dem Gaskondensat abgetrenntes Rohphenol
- 9
- Gaskondensatstrom
- 10
- Ammoniakentfernungsanlage
- 11
- aus dem Gaskondensat abgetrennter Ammoniak
- 12
- Gaskondensatstrom, zur Abgabe in eine biologische Kläranlage
- 13
- Sauergasstrom, aus dem Gaskondensat abgetrennt, zur Abdeckung bzw. Inertisierung des Gaskondensatbehälters
- 14
- Sauergasstrom (Abgasstrom)
- 15
- Fackel oder Brenner
- 16
- Sauergasstrom (Abgasstrom)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Fachbuch Gasification, Higman / van der Burgt, Gulf Professional Publishing, 2003, Kapitel „Gas Liquor Treatment“, Seite 91, 92 [0003]
- Buch in Kapitel 5.1, Seite 87ff, als Lurgi Dry Ash Gasification [0003]
