DE19529536A1

DE19529536A1 - Aufbereitung und Konditionierung von Brenngas

Info

Publication number: DE19529536A1
Application number: DE1995129536
Authority: DE
Inventors: Dieter Hahn; Guenter Dr Liebisch; Norbert Topf
Original assignee: VER VERWERTUNG und ENTSORGUNG
Current assignee: SCHROEDER, SASCHA, DR. ING., 01309 DRESDEN, DE
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-08-12
Also published as: DE19529536B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung und Konditionierung von Brenngasen, die durch Vergasung von kohlenstoffhaltigen Produkten einschließlich Abfallen bzw. Rest stoffen erhalten werden und die insbesondere als Brennstoff zur Erzeugung von mechani scher Energie in den entsprechenden Arbeitsmaschinen eingesetzt werden. Dafür ist es er forderlich, daß das Gas einen ausreichenden Heizwert besitzt und frei von Staub und Teer bestandteilen ist.

Im DE 38 08 729 C 10 K 1/04 wird ein Verfahren mit Vorrichtung beschrieben, wonach das aus dem Gaserzeuger austretenden Rohgas durch Quenchung gekühlt wird. Als Quench mittel wird dabei das aufbereitete Gas selbst oder Wasser bzw. Wasserdampf eingesetzt. Nach DE 39 26 575 C 10 K 1/00 wird in das aus dem Vergaser kommende vorgekühlte Rohgas Wasser eingespritzt in einer Menge, daß dieses Wasser vollständig verdampft, das Gas über ein Filter geleitet und durch weiteres Abkühlen durch Versprühen von Wasser der ursprünglich verdampfte Wasseranteil wieder kondensiert und das Gas durch einen Tröpfchenabscheider geleitet. Nach DE 29 26 813 C 10 J 3/84 wird das Rohgas durch min destens zwei hintereinander geschaltete Staubabscheider, vorzugsweise Zyklone, von Staub befreit und anschließend in einer mit Holzsägespänen oder zerkleinerter Rinde gefüllten Filteranlage Teer und Kondenswasser zurückgehalten, wobei an der Filteranlage ein Abfluß stutzen für den Teer und das Kondenswasser angeordnet ist. Die abgeschiedenen Rückstände werden in den Gaserzeuger zurückgeführt. In DE 26 46 568 C 10 K 1/02 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem in das aus dem Gaserzeuger austretende heiße Rohgas flüssiger Teer eingedüst wird, der verdampft und dadurch das Gas abkühlt. Bei der nachfolgenden indirek ten Kühlung wird der eingedüste und der im Rohgas enthaltene Teer kondensiert und damit auch der im Rohgas enthaltene Staub abgeschieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus einem Gasgenerator austretende Rohgas einerseits von Staub und Teeranteilen zu befreien und andererseits die Qualität des Brenn gases hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften zu verbessern, um mit dem resultieren den aufbereiteten und konditionierten Brenngas eine Arbeitsmaschine zur Erzeugung me chanischer Energie zu betreiben. Ein wesentlicher Bestandteil der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist, die Aufbereitung und Konditionierung so durchzuführen, daß der An fall von Nebenprodukten ausgeschlossen oder zumindest auf ein unvermeidliches Mindest maß reduziert wird und die Technologie wasserfrei durchgeführt wird, daß also kein direkter Kontakt von z. B. Kühlwasser mit den Produkten erfolgt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Gasgenerator austre tende Rohgas in einem Vorkühler A zunächst einer Vorkühlung in an sich bekannter Weise unterworfen wird, bei der das Rohgas bis auf maximal 300°C, vorzugsweise 100 bis 200°C, abgekühlt wird. Durch diese Vorkühlung kommt es noch nicht zu einer Kondensation von Wasserdampf und nur zu einer unwesentlichen Abscheidung teerartiger Anteile. Vorzugsweise sollte für die Brenngaserzeugung ein Vergasungsverfahren zum Einsatz gelangen, nach dem ein teerarmes Rohgas erzeugt werden kann.

Für den Einsatz eines Brenngases in mechanischen Arbeitsmaschinen ist eine Eingangs temperatur von 30 bis 50°C erforderlich, um eine vertretbare Leistung dieser Arbeitsmaschine zu gewährleisten. Darüber hinaus muß das Brenngas frei von Staub und Teerbestandteilen sein, um die Lebensdauer der mechanischen Arbeitsmaschine nicht zu beeinträchtigen.

Diese Voraussetzungen werden ausgehend von dem vorgekühlten Gas erfindungsgemäß da durch realisiert, daß das vorgekühlte Brenngas in einem Kühlwäscher mit einer Kühlflüssigkeit behandelt wird. Diese Kühlflüssigkeit ist eine leichtflüchtige organische, unter Normal bedingungen flüssige chemische Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen. Durch die Behandlung des vorgekühlten Brenngases mit dieser Kühlflüssigkeit als wesentliches Merkmal der Erfindung wird ein dreifacher Effekt erzielt: Erstens wird durch die teilweise Verdampfung der Kühlflüssigkeit und den damit verbundenen Wärmeverbrauch das Gas bis auf die erforderliche Temperatur gekühlt, zweitens wird durch die Kühlflüssigkeit das Gas ge waschen und dadurch von Staub und Teerbestandteilen vollständig befreit und drittens wird das Brenngas mit seinem relativ geringen Heizwert durch die verdampften Anteile der Kühl flüssigkeit energetisch aufgewertet. Als Ergebnis dieser Behandlung resultiert das Reingas.

Als unter Normalbedingungen flüssige chemische Verbindungen, die als Kühlflüssigkeit einge setzt werden können, kommen Kohlenwasserstoffe Ether, Alkohole, Ketone, cyclische bzw. heterocyclische Verbindungen, Ester oder andere niedermolekulare organische Verbindungen bzw. deren Mischungen, insbesondere azeotrope Gemische, in Frage.

Die aus dem Rohgas ausgewaschenen Teerbestandteile und der Staub, die sich nach der Be handlung in der Kühlflüssigkeit befinden, werden aus dieser wieder entfernt, indem ein Teil strom der im Kreislauf geführten Kühlflüssigkeit über eine Filtereinrichtung geführt wird. Als Filtermaterial wird vorzugsweise Aktivkoks eingesetzt. Beladener Aktivkoks wird als Brenn stoff dem Gasgenerator zugeführt und damit energetisch verwertet. Auf diese Weise entsteht kein Abprodukt, welches bei anderen nicht energetisch verwertbaren Filtermaterialien anfallen würde und entsorgt werden müßte.

Das aus dem Gasgenerator austretende Rohgas enthält je nach der Zusammensetzung der ein gesetzten Brennstoffs einen mehr oder weniger hohen Wasserdampfanteil, so daß bei der Verdampfungskühlung mit einer Kondensation von Wasser gerechnet werden muß. Je nach Art der als Kühlflüssigkeit eingesetzten chemischen Verbindung, ob mit Wasser mischbar oder nicht mischbar, entsteht durch das möglicherweise auskondensierte Wasser eine Mischung mit der organischen chemischen Verbindung oder es entstehen zwei flüssig Phasen. Die Trennung der Mischung erfolgt durch Destillation, wobei in aller Regel die organische chemische Ver bindung einen niedrigeren Siedepunkt besitzt als das Wasser. Die Wärmeenergie für die Destil lation wird vorzugsweise durch die Vorkühlung des Rohgases aufgebracht. In Fall der Bildung von zwei Phasen ist die Abtrennung in einfacher Weise durch Phasentrennung möglich.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist das Verfahrensschema dargestellt. Das aus dem Gasgenerator kommende Rohgas 1 wird in dem Vorkühler A auf 150°C abgekühlt. Das vorgekühlte Rohgas 1 wird anschließend in dem Kühlwäscher B mit der wassermischbaren Kühlflüssigkeit 2 behandelt. Der Kühlwäscher B kann als Sprühturm, Rieselblechkolonne, Füllkörpersäule oder in anderer an sich bekannter Weise gestaltet sein. Das gekühlte und durch verdampfte Kühlflüssigkeit energetisch aufgewertete Reingas 5 wird aus dem Kühlwäscher B einer Arbeitsmaschine, z. B. einem Kolbenmotor, zugeführt. Die Kühlflüssigkeit wird durch den Kühlwäscher B im Kreislauf gefahren und ein Teilstrom 3 abgezweigt. Dieser Teilstrom 3 wird über das Filter C zur Entfernung der aus dem Rohgas ausgewaschenen Staub und Teerbestandteile der Destillationsapparatur D zugeleitet. Das Destillat 4, das die gereinigte Kühlflüssigkeit darstellt, wird dem Kühlflüssigkeitskreislauf wieder zugeführt. Das aus der Kühlflüssigkeit abgetrennte Wasser wird als Sumpf 6 aus der Destillationsapparatur abgezogen.

Bei der Aufbereitung und Konditionierung eines Rohgases mit einem Wasserdampf partialdruck von 10 kPa, das bei der Vergasung von Holzabfällen erhalten wird, verdampfen je m³ i.N. Rohgas 0,25 kg der eingesetzten Kühlflüssigkeit. Aus 1 m³ i.N. Rohgas mit einem Heizwert von 3600 kJ/m³ i.N. resultieren dabei 1,12 m³ i.N. aufbereitetes und konditioniertes Gas (Reingas) mit einem Heizwert von 7800 kJ/m³ i.N.

Bezugszeichenliste

1 Rohgas
2 Kühlflüssigkeit
3 Teilstrom Kühlflüssigkeit
5 Reingas
6 Sumpf(Wasser)
A Vorkühler
B Kühlwäscher
C Filter
D Destillationsapparat

Claims

1. Aufbereitung und Konditionierung von Brenngas aus der Vergasung von kohlenstoff haltigen Produkte einschließlich Abfällen und Reststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Gasgenerator austretende Rohgas durch eine Vorkühlung in an sich bekannter Weise auf eine Temperatur von maximal 300°C, vorzugsweise 100 bis 200°C, abgekühlt und dieses vorgekühlte Gas in einem Kühlwäscher mit einer organischen Kühlflüssigkeit behandelt wird und dabei der Staub und die Teeranteile aus dem Gas ausgewaschen werden, das Gas durch die Verdunstungskühlung der organischen Kühlflüssigkeit auf eine Temperatur von 20 bis 50°C abgekühlt wird und durch die verdampften Anteile der Kühlflüssigkeit das Gas energetisch aufgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Kühlflüssigkeit Kohlenwasserstoffe, Ether, Alkohole, Ketone oder cyclische bzw. heterocyclische Verbindungen oder eine Mischung aus mindestens 2 dieser Stoffe, vorzugsweise als azeotropes Gemisch, mit einer Siedetemperatur von vorzugsweise bis maximal 100°C zum Einsatz gelangen.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit im Kreislauf durch den Kühlwäscher gefahren, ein Teilstrom dieses Kreislaufes durch ein Filter, vorzugsweise ein A-Koks-Filter, zur Entfernung der ausgewaschenen Staub und Teeranteile geleitet, das durch Kondensation des Wasserdampfes aus dem Rohgas abgeschiedene Wasser von der Kühlflüssigkeit abgetrennt und der so gereinigte Kühlflüssigkeits-Teilstrom wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.