DE2528525A1 - Purificn of gas derived from gassification of coal under press - for refval of tar, dust and optionally hydrogen sulphide using oil washing - Google Patents
Purificn of gas derived from gassification of coal under press - for refval of tar, dust and optionally hydrogen sulphide using oil washingInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Reinigen von bei der Koiiledruckvergasung anfallendem Gas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von bei der zohledruckvergasurlg entstehendem Gas, das Staub, schwere rishlenwasserstoffe und Schwefelwasserstuff mit sich führt, bei der. das Gas in einer Waschflüssigkeit gewaschen wird.Process for the purification of waste gas from the column pressure gasification Gas The invention relates to a method for cleaning at the zohledruckvergasurlg the resulting gas, dust, heavy hydrocarbons and hydrogen sulphide carries with it. the gas is scrubbed in a scrubbing liquid.
nach dem Stand der Technik werden als Waschflüssigkeit im allgemeinen Wasser oder wäßrige Lösungen verwende-t. Der lXachteil von Wasser oder wäßrigen Lösungen als Waschflüssigkeit liegt darin, daß wegen des niedrigen Siedepunktes von Wasser eine zu starke Abkühlung des mit 550 - 10000 C aus dem Druckreaktor austretenden Gase auftritt. Wegen der sehr starken Abkühlung werden in der Waschapparatur bereits Teere und deren Verbindungen abgeschieden, die sich im Waschwasser nicht losen und zusammen mit dem abgeschiedenen Staub und anderen nicht löslichen Stoffen die Waschapparatur schnell zusetzen und verkleben. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch Verdampfung des Waschwassers große Wärmemengen (Verdampfungswärme) verlorengehen, die anschließend nicht oder nur schwer zurückgewonnen werden können. Weiterhin enthält das gereinigte Gas relativ viel Wasserdampf, der anschlled aus dem Gas entfernt werden muß. Der Wassexbdampf gefährdet auch die gewöhnlich bei der Entspannung des Gases verwendete Turbine, deren Schaufeln vom Wasser und von im Wasser gelösten aggressiven Chemikalien angegriffen werden. Schließlich kann das anfallende Waschwasser wegen der Umweltgefährdung nicht ohne eine kostspielige Aufbereitung abgegeben werden.according to the prior art are used as washing liquid in general Use water or aqueous solutions. The disadvantage of water or aqueous Solutions as washing liquid is that because of the low boiling point excessive cooling of the water leaving the pressure reactor at 550 - 10,000 ° C Gases occurs. Because of the very strong cooling, there are already Tars and their compounds deposited, which do not loosen in the washing water and the washing equipment together with the separated dust and other insoluble substances quickly clog and stick. Another disadvantage is that due to evaporation of the washing water, large amounts of heat (heat of vaporization) are lost, which subsequently cannot or can only be recovered with difficulty. Furthermore contains the cleaned gas relatively much water vapor, which then has to be removed from the gas. The water vapor also endangers the turbine usually used to expand the gas, their blades attacked by the water and by aggressive chemicals dissolved in the water will. After all, the resulting wash water cannot because of the environmental hazard can be dispensed without costly processing.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Gefahr der Verschmutzung und des allmählichen Zusetzens der Waschapparatur vermindert wird, der Wärmeverlust so gering wie möglich gehalten wird und der im Rohgas enthaltene Wassergehalt im gereinigten Gas erhalten bleibt.It is therefore the object of the invention, the method of the aforementioned Kind to the effect that the risk of pollution and gradual Clogging of the washing apparatus is reduced, the heat loss as low as possible is maintained and the water content contained in the raw gas is retained in the purified gas remain.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen von bei der Kohledruckvergasung entstehendem Gas, das Staub, schwere Kohlenwasserstoffe und Schwefelwasserstoff mit sich führt, bei dem das Gas mit einer Waschflüssigkeit gewaschen wird, wobei sich dieses Verfahren dadurch kennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit ein Waschöl, insbesonuere Teeröl, verwendet wird.The invention relates to a method for cleaning in the Pressurized coal gas, the dust, heavy hydrocarbons and resulting gas Carries hydrogen sulfide with it, in which the gas is washed with a scrubbing liquid is, this method is characterized in that as a washing liquid a washing oil, in particular tar oil, is used.
Bei der Verwendung von gegenüber Wasser verhältnismäßig hochsiedendem Öl als Waschflüssigkeit wird das Gas nur bis in den Bereich der Siedetemperatur dieses Öles abgekühlt, so daß die Wärmeverluste im Gas deutlich geringer sind als bei der Verwendung von Wasser oder wäßrigen Lösungen als Waschflüssigkeit. Bei den relativ hohen Siedetemperaturen des verwendeten Öles bleiben auch die aus dem Gas abgeschiedenen schweren Kohlenwasserstoffe verhältnismäßig dünnflüssig, so daß sie die Waschapparatur nicht zusetzen, sondern zusammen mit dem Waschöl, den Staub und andere nicht lösliche Bestaiteile aus der Waschapparatur wegspülen. Wegen der Affinität des vorzugsweise verwendeten Teeröls zum Teer und den übrigen schweren Kohlenwasserstoffen im Gas ist der Reinigungseffekt trotz der verhältnismäßig hohen Temperatur nicht schlechter als bei Verwendung von Wasser und den damit zwangsläufig verbundenen niedrigeren Temperaturen. Da das Gas nicht mit Wasser in Kontakt kommt, gelangt auch kein zusätzlicher Wasserdampf in das Gas, so daß der Wassergehalt im Gas beim Verfahren gemäß der Erfindung nicht gesteigert wird.When using relatively high-boiling compared to water Oil as a scrubbing liquid is the gas only up to the boiling point this oil cooled so that the heat losses in the gas are significantly lower than when using water or aqueous solutions as washing liquid. Both relatively high boiling temperatures of the The oils used also remain the heavy hydrocarbons separated from the gas are relatively thin, so that they do not clog the washing apparatus, but together with the washing oil, Rinse away the dust and other insoluble components from the washing apparatus. Because of the affinity of the tar oil preferably used for the tar and the rest heavy hydrocarbons in the gas, the cleaning effect is proportionate in spite of the high temperature no worse than when using water and that inevitably associated lower temperatures. Since the gas does not come into contact with water, no additional water vapor gets into the gas, so that the water content in the Gas is not increased in the process according to the invention.
Zweckmäßig wird das Waschöl im Kreislauf gefahren, aus dem die Feststoffe und der Teer ständig abgeschieden werden und erneut dem Druckreaktor zugeführt werden. Hierdurch ergibt sich ein praktisch geschlossenes System, bei dem die im Gas enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffe dem Druckreaktor zur weiteren Aufspaltung zu Gas erneut zugeführt werden. Infolgedessen ergibt sich eine optimale Gasausbeute bei gerinstmöglichem umweltschädlichem Abfall.The washing oil is expediently circulated from which the solids and the tar are continuously separated and fed back to the pressure reactor. This results in a practically closed system in which the contained in the gas heavy hydrocarbons to the pressure reactor for further splitting into gas again are fed. As a result, there is an optimal gas yield with the lowest possible polluting waste.
Um eine Überlastung des Waschflüssigkeitskreislaufes mit schweren Kohlenwasserstoffen und eine allmähliche Veränderung der Zusammensetzung der Waschflüssigkeit zu verhindern, ist weiterhin vorgesehen, daß der Waschölkreislauf ganz oder teilweise ständig durch Destillation regeneriert wird und die Regeneration5 rückstände dem Druckreaktor zugeführt werden.To avoid overloading the washing liquid circuit with severe Hydrocarbons and a gradual change in the composition of the washing liquid to prevent, it is also provided that the washing oil circuit wholly or partially is constantly regenerated by distillation and the regeneration5 residues dem Pressure reactor are fed.
Um die überschüssige Wärme aus dem Gas vor oder während des Waschvorganges nutzbringend abführen zu können, ist weiterhin vorgesehen, daß dem Gas vor oder während des Waschvorganges, insbesondere vor dem Waschvorgang, und/oder dem Waschül in einem Wärmetauschprozess ständig Wärme entzogen wird, die dem Gesamtprozess über ein Wärmeträgermedium an geeigneter Stelle wieder zugeführt wird. Hierdurch ist es möglich, die Wärmeverluste äußerst gering zu halten und außerdem die an jeder Stelle des Gesamtsystems optimale Temperatur durch entsprechenden Wärmeentzug bzw. entsprechende Wärmezuführung herzustellen.About the excess heat from the gas before or during the washing process To be able to dissipate usefully, it is also provided that the gas before or during the washing process, especially before the washing process, and / or the wash In a heat exchange process, heat is constantly withdrawn from the overall process a heat transfer medium is fed back at a suitable point. This is it is possible to keep the heat losses extremely low and also that of each Position of the overall system optimum temperature through appropriate heat extraction or produce appropriate heat supply.
Trotz der Verwendung von Waschöl, insbesondere Teeröl, als Waschflüssigkeit ist der Temperaturabfall beim ersten Kontakt mit dem Waschöl oder den kühlenden Flächen der Wärmeaustauscher verhältnismäßi stark, so daß der Teer bereits sehr früh ausfällt und in Verbindung mit dem im Gas noch vorhandenen Staub die Wasch- und Kühlapparaturen verklebt. Es ist deshalb zweckmäßig, wenn der dem Waschvorgang vorgeschaltete Wärmeaustauschprozess eine Vorwaschstufe aufweist, in der das Gas mit einem im Kreislauf geführten Waschteer gewaschen und gekühlt wird, aus dem die beim Kontakt mit dem Gas ausgewaschenen Teere und Feststoffe durch Destillation in einem Teilkreis lauf abgeschieden werden und aus dem die bei der Kühlung des Gases gewonnene Wärme über einen Wärmetauscher dem Wärmeträgermedium zugeführt wird.Despite the use of washing oil, especially tar oil, as washing liquid is the temperature drop at the first contact with the washing oil or the cooling ones Areas of the heat exchanger are relatively strong, so that the tar is already very fails early and, in connection with the dust still present in the gas, the washing and cooling equipment glued together. It is therefore useful when the washing process upstream heat exchange process has a prewash stage in which the gas is washed and cooled with a circulating washing tar, from which the tars and solids washed out by distillation on contact with the gas be deposited in a partial circuit and from which the cooling of the The heat obtained from the gas is fed to the heat transfer medium via a heat exchanger.
Zweckmäßig werden die aus dem Waschteer abgeschiedenen Teere und Feststoffe zumindest zum Teil erneut dem Druckreaktor zugeführt. Hierdurch ist es möglich, die abgeschiedenen Kohlenwasserstoffe im Reaktor zu Gas aufzuspalten und rmeverluste zu vermeiden.The tars and solids separated from the washing tar are expedient at least partially fed back to the pressure reactor. This makes it possible the departed Breaking down hydrocarbons into gas in the reactor and to avoid thermal losses.
Um den Waschteer in der Vorwaschstufe versprühen zu können, ist weiterhin vorgesehen, daß dem Waschteer zur Erhaltung der für den Waschvorgang erforderlichen niedrigen Viskosität Teeröl beigemischt wird.In order to be able to spray the wash tar in the prewash stage, is still provided that the washing tar to maintain the necessary for the washing process low viscosity tar oil is added.
Die dem Gas beim Wasch- und Reinigungsvorgang entzogene Wärme kann ganz oder teilise zur Erzeugung von Dampf verwendet werden, der dem Druckreaktor zugeführt wird. Dieser Dampf wird ohnehin benötigt und muß zur einwandfreien Zuführung zum Reaktor den Reaktordruck um 10 % überseigen.The heat extracted from the gas during the washing and cleaning process can wholly or partly used to generate steam, the pressure reactor is fed. This steam is required anyway and must be used for proper supply to the reactor exceed the reactor pressure by 10%.
Falls für diese Dampferzeugung nicht die gesamte entzogene Wärmemenge verbraucht wird, ist es auch möglich, die Wärme ganz oder teilweise dem Destillationsprozess zur Regenerierung und Reinigung des Waschöles bzw. des Waschteers zuzuführen.If not the entire amount of heat withdrawn for this steam generation is consumed, it is also possible to use the heat in whole or in part for the distillation process to be supplied for the regeneration and cleaning of the washing oil or the washing tar.
Schließlich kann die entzogene Wärme auch dem abgehenden Reingasstrom zugeführt werden. Dieser Reingasstrom wird bekanntlich über eine Turbine entspannt, so daß allein schon hierdurch ein Teil der Energie zurückgewonnen wird. Wenn das nacherwärmte Reingas einer Feuerung zugeführt wird, kommt der zusätzliche Wärmeinhalt des Gases der Wärmebilanz dieser Feuerung zugute.Finally, the extracted heat can also be transferred to the outgoing stream of clean gas are fed. As is well known, this clean gas flow is expanded via a turbine, so that this alone recovers part of the energy. If that reheated clean gas is fed to a furnace, the additional heat content comes of the gas benefit the heat balance of this furnace.
Als Wärmeträgermedium wird zweckmäßig ein in einem geschlossenen Thermo-Kreislauf geführtes, hochsiedendes Thermoöl verwendet.A closed thermal circuit is expediently used as the heat transfer medium Led, high-boiling thermal oil is used.
Dieses Termoöl kommt an keiner Stelle mit dem Gas direkt in Berührung, so daß es über lange Zeit rein und wirksam gehalten werden kann und Verstopfungen im Kreislauf des Wäremträgermediums nicht befürchtet zu werden brauchen.This termo oil does not come into direct contact with the gas at any point, so that it can be kept clean and effective for a long time and clogs need not be feared in the circuit of the heat transfer medium.
Ein besonderer Vorteil im Hinblick auf eine genaue Einstellbarkeit des den Wärmetauschern zuzuführenden Wärmeträgermediums wird erzielt, wenn das Wärmeträgermedium jeweils im Bereich der Wärmetauscher in einem Teilkreislauf geführt wird, dem das zufließende, abgekühlte Wärmeträgermedium des Hauptkreislaufes in solchen Mengen dosiert zugesetzt wird, daß das Wärmeträgermedium im Teilkreislauf eine vorbestimmte Temperatur nicht unterschreitet. Diese Möglichkeit der Temperatureinstellung ist insbesondere in den Wärmetauschern zweckmäßig, deren kühlende Flächen direkt mit dem Gas in Kontakt kommen. Ist an diesen vom zufließenden Wärmeträgermedium abgekühlten Flächen die Temperatur nämlich zu gering, so schlägt sich an diesen Flächen Teer nieder, der mit dem im Gas enthaltenen Staub bereits nach kurzer Zeit dicke Ansätze und Inkrustierungen bildet, durch die die Kühlapparatur verstopft wird. Mit Hilfe der oben geschilderten ßnahmen ist es möglich, den Temperaturunterschied jeweils so gering zu halten, daß diese Verstopfungen nicht zu befürchten sind.A particular advantage in terms of precise adjustability of the heat transfer medium to be supplied to the heat exchangers is achieved when the heat transfer medium in each case in the area of the heat exchanger in a sub-cycle to which the incoming, cooled heat transfer medium of the main circuit in such quantities is added dosed that the heat transfer medium in the partial circuit a predetermined Temperature does not fall below. This possibility of temperature setting is particularly useful in the heat exchangers, whose cooling surfaces directly with come into contact with the gas. Is cooled on these by the inflowing heat transfer medium If the temperature is too low, then tar will deposit on these surfaces down, the thick approaches with the dust contained in the gas after a short time and forms incrustations which clog the cooling apparatus. With help of the measures described above, it is possible to determine the temperature difference in each case to be kept so low that these blockages are not to be feared.
Die Siedetemperatur des verwendeten Waschöles liegt zweckmäßig für 95 % des verwendeten Waschöles zwischen 250 und 360 ° C.The boiling point of the washing oil used is appropriate for 95% of the washing oil used between 250 and 360 ° C.
Mit einem solchen Waschöl wird eine optimale Auswaschung an schweren Kohlenwasserstoffen aus dem Gas bei fast vollständiger Vermeidung von Ablagerungen in der Waschapparatur erzielt.With such a washing oil an optimal washing out of heavy ones is achieved Hydrocarbons from the gas with almost complete avoidance of deposits achieved in the washing apparatus.
Ein Problem beim Verfahren gemäß der Erfindung ist noch die Abscheidung von Schwefelwasserstoff aus dem Gas. Diese erfolgt nach dem Stande der Technik gewöhnlich nach dem sogenannten Pottascheverfahren, bei dem das Gas mit einer wäßrigen Pottaschelösung oder Pottaschelösung gewaschen wird. Dies setzt jedoch voraus, daß das Gas auf - die Siedetemperatur von Wasser abgekühlt wird. Da eine so starke Abkühlung beim Verfahren gemäß der Erfindung nicht vorgesehen ist und auch nicht möglich ist, ohne sich der angestrebten Vorteile zu begeben, wird zur Weiterentwicklung des Verfahrens gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß das Gas zum Zwecke der Abscheidung von Schwefelwasserstoff mit schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffen, insbesondere Alkalien oder Erdalkalien, wie Dolomit, Kalkstein, gebranntem Kalk oder Soda, oder mit Raseneisenerz in Kontakt gebracht wird.Another problem with the method according to the invention is the deposition of hydrogen sulfide from the gas. This is usually done according to the state of the art according to the so-called potash process, in which the gas is mixed with an aqueous potash solution or potash solution is washed. this assumes, however, that the gas is cooled to - the boiling point of water. Because such a strong cooling is not provided for in the method according to the invention and is also not possible, without giving up the desired advantages, the process is further developed further proposed according to the invention that the gas for the purpose of deposition of hydrogen sulphide with substances that separate hydrogen sulphide, in particular Alkalis or alkaline earths such as dolomite, limestone, quick lime or soda, or is brought into contact with lawn iron ore.
Bei einer ersten Ausführungsform dieser Schwefelwasserstoffreinigung wird das Gas durch ein Bett mit granulierten oder pelletierten schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffen geführt.In a first embodiment of this hydrogen sulfide cleaning the gas is passed through a bed of granulated or pelletized hydrogen sulfide separators Fabrics.
Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß der Gasstrom nicht mit dem zt Entfernen des Schwefelwasserstoffes dienenden Stoff belastet zu werden braucht. Allerdings muß hier die Reinigungssubstanz von Zeit zu Zeit ausgewechselt und/oder regeneriert werden.This procedure has the advantage that the gas stream is not with the partial removal of the hydrogen sulfide serving substance needs to be contaminated. However, the cleaning substance has to be replaced and / or from time to time be regenerated.
Alternativ können die schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffe in fein verteilter Form mittels eines Trägermediums dem Gas strom beigemischt werden und anschließend mit Schwefelwasserstoff beladen aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Dieser Vorgang kann theoretisch an jeder beliebigen Stelle des Prozesses vorgenommen werden. Welche Stelle gewählt wird, hängt davon ab, welches Trägermedium gewählt wird. Gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens dienen als Trägermedium für die schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffe komprimiertes Inertgas oder Reingas. In diesem Falle wird die Zugabe zweckmäßig hinter der Waschvorrichtung gewählt. Die trockene Eingabe der schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffe in das Gas hat den besonderen Vorteil, daß in diesem Falle durch die Schwefelwasserstoffabscheidung nur sehr geringe Wärmeverluste auftreten.Alternatively, the hydrogen sulfide separating substances can be fine distributed form are admixed with the gas stream by means of a carrier medium and then loaded with hydrogen sulfide are separated from the gas stream. This operation can theoretically be carried out at any point in the process will. Which position is chosen depends on which carrier medium is chosen will. According to a first embodiment of the method, the carrier medium is used compressed inert gas or pure gas for the substances that separate hydrogen sulfide. In this case, the addition becomes appropriate behind the washing device chosen. The dry input of the hydrogen sulfide separating substances into the Gas has the particular advantage that in this case it is due to the deposition of hydrogen sulfide only very low heat losses occur.
gemäß einer zweiten Ausführungsform kann dagegen als Trägermedium für die schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffe Waschöl verwendet werden. In diesem Falle kann in besonders vorteilhafter Weise die Schwefelwasserstoffabscheidung direkt mit dem Waschvorgang kombiniert werden.according to a second embodiment, however, can be used as a carrier medium washing oil can be used for the substances that separate hydrogen sulphide. In this In a particularly advantageous manner, the hydrogen sulfide separation can be carried out directly can be combined with the washing process.
Sowohl beim Waschvorgang als auch beim Abscheiden des Schwefelwasserstoffes kommt es darauf an, einen intensiven Kontakt zwischen dem Gas und der Waschflüssigkeit bzw. zwischen dem Gas und den schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffen herzustellen. Dies erfolgt zweckmäßig in sogenannten Venturi-Mischstrecken, die mehrere hintereinander angeordnete Abstreifringe aufweisen, an denen je eine Teilmenge der zuzumischenden Flüssigkeits- oder Feststoffmenge zugemischt wird.Both during the washing process and when separating the hydrogen sulfide it depends on an intensive contact between the gas and the scrubbing liquid or between the gas and the hydrogen sulfide separating substances. This is expediently done in so-called Venturi mixing sections, which are several in a row have arranged scraper rings, on each of which a subset of the to be mixed Liquid or solid amount is added.
In derartigen Venturi-Mischstrecken mit Abstreifringen wird eine sehr große Relativgeschwindigkeit zwischen dem durchströmenden Gas und den an den Abstreifringen zugegebenen Flüssigkeiten oder Feststoffen erzielt. Die Feststoffe werden zweckmäßig in Pulverform zugegeben, in der sie sich ähnlich wie Flüssigkeiten verhalten.In such Venturi mixing sections with scraper rings, a very high relative speed between the gas flowing through and the one on the scraper rings added liquids or solids achieved. The solids become appropriate added in powder form, in which they behave similarly to liquids.
Für die Gas-Flüssigkeitstrennung bzw. die Gas-Feststofftrennung werden zweckmäßig Schälmantel-Abscheider bzw. Druckfilter verwendet.For gas-liquid separation or gas-solid separation are appropriately peeled jacket separator or pressure filter used.
Um große Staubbelastungen von dem beschrieberlen Kühl- und Reinigungssystcm fernzuhalten, ist zwischen dem Nohledruckreaktor und dem Gasreinigungssystem zweckmäßig ein Hochdruck-HeißgaszyKlon angeordnet, der zugleich als Wärmetauschsystem ausgebildet ist. In diesem Zyklon kann ein großer Teil er des Staubes abgeschieden werden, bevor/in den Wasch-, kühlt und Reinigungsprozess gelangt, der mehr der Feinreinigung des Gases dient. Auch dieser Zyklon wird zwangsläufig stark erhitzt und kann seine Überschußwärme beispielsweise dem Reaktor wieder zuführen. Dies geschieht zweckmuísig durch Überhitzung des dem Reaktor zugeführten Dampfes.To avoid large amounts of dust from the cooling and cleaning system described keep away, is useful between the Nohledruckreaktor and the gas cleaning system a high-pressure hot gas cyclone is arranged, which is also designed as a heat exchange system is. In this cyclone a large part of the dust can be separated before / in the washing, cooling and cleaning process enters the more the fine cleaning of the Gas serves. This cyclone is also inevitably strongly heated and can use its excess heat for example return to the reactor. This is conveniently done by overheating of the steam fed to the reactor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitendes Gasreinigungssystem schematisch veranschaulicht ist.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail, in which a working according to the method according to the invention Gas cleaning system is illustrated schematically.
In der Zeichnung ist der Gasstrom mit einer dicken, ausgzzogenen Linie dargestellt. Der Waschölkreislauf ist in dicken s.richpunktierten Linien dargestellt, während der Thermokreislauf in dicken gestrichelten Linien dargestellt ist. Ferner ist in dünnen gestrichelten Linien eine mit Waschteer arbeitende Vorwaschstufe dargestellt, die dann verwendet wird, wenn die in eingesetzte Kohle sehr teerreich ist. Schließlich ist/dünngepunkteten Linien ein trocken arbeitendes Entschwefelungssystem zum Entfe:nen von Schwefelwasserstoff dargestellt.In the drawing, the gas flow is shown with a thick, solid line shown. The washing oil circuit is shown in thick dash-dotted lines, while the thermal cycle is shown in thick dashed lines. Further a pre-wash stage working with wash tar is shown in thin dashed lines, which is used when the coal used in is very rich in tar. In the end is / thin dotted lines a dry working desulphurisation system for removal represented by hydrogen sulfide.
Das schwach teerhaltige Rohgas kommt von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kohledruckreaktor und durchläuft zunächst einen Wärmetauscher 1, der das Gas von etwa 5500 C auf 3000 C abkühlt. Das auf 3000C abgekühlte Gas wird einem Gaswäscher 2 zugeführt, in dem der aufsteigende Gasstrom mit Waschöl, insbesondere mit Teeröl, besprüht wird. Hierbei kühlt sich der Gasstrom auf etwa 2600 C ab und gibt einen Teil des in ihm enthaltenen Teers und Staubes an das Waschöl ab. Anschließend wird der Gas strom in einer ersten Venturi-Stufe 3 nocheinmal mit Waschöl vermischt. Der in der Venturi-Stufe mit dem Waschöl vermischte Gasstrom wird dann in einer Hochdrucktrennstufe 4 von dem Waschöl mit dem gelösten oder angelagerten er und Staub befreit. Aus der Hochdrucktrennstufe 4 gelangt das Gas in eine zweite Venturi-Stufe 5, in der es nocheinmal mit Waschöl vermischt wird. In einem sich an die Venturi-Stufe 5 anschließenden Schälmantelabscheider 6 werden aus dem Gas das Waschöl und die angelagerten oder gelösten Stoffe abgeschieden. Abschließend durchläuft das gereinigte Gas dann einen Wärmetauscher 7, der als Nacherhitzer dient und die Temperatur des Reingases auf etwa 3000 C anhebt.The crude gas, which has a low tar content, does not come from one in the drawing illustrated coal pressure reactor and first passes through a heat exchanger 1, the the gas cools from about 5500 C to 3000 C. The gas cooled to 3000C becomes a Gas scrubber 2 supplied, in which the ascending gas stream with scrubbing oil, in particular with tar oil, is sprayed. This cools the Gas flow on about 2600 C and gives some of the tar and dust it contains to the Wash oil off. Then the gas flow is again in a first Venturi stage 3 mixed with washing oil. The gas stream mixed with the washing oil in the venturi stage is then in a high pressure separation stage 4 from the washing oil with the dissolved or deposited he and dust free. From the high-pressure separation stage 4, the gas passes into a second Venturi stage 5, in which it is mixed again with washing oil. In one peeling jacket separators 6 connected to the venturi stage 5 are removed from the gas the washing oil and the deposited or dissolved substances are deposited. Finally the cleaned gas then passes through a heat exchanger 7, which serves as a reheater and raises the temperature of the clean gas to about 3000 C.
Das Gas steht während des gesamten Waschvorganges unter einem Druck von etwa 20 Atmosphären. Nach der Reinigung und der Nacherhitzung wird es einer nicht dargestellten Turbine zugeführt, in der es bis auf den Druck entspannt wird, mit dem es seinem endgültigen Verwendungszweck zugeführt werden kann.The gas is under pressure during the entire washing process of about 20 atmospheres. After cleaning and reheating, it becomes one not shown turbine supplied, in which it is expanded down to the pressure, with which it can be used for its final purpose.
Der in strichpunktierten dicken Linien dargestellte Waschölkreislauf, der vorzugsweise Teeröl enthält, dessen Siedetemperatur zu 95 % zwischen 250° C und 360° C liegt, beginnt am Überlauf eines Teerdruckabscheidegefäßes 8. Von hier wird das Waschöl mittels zweier Pumpen 9 und 10 dem Gaswäscher 2 und der Venturi-Stufe 3 zugeführt. Außerdem wird mittels einer Pumpe 11 Waschöl durch die Sümpfe der Hochdrucktrennstufe 4 und des Schälmantelabscheiders 6 gedrückt. Das aus dem Gaswäscher 2, der Hochdrucktrennstufe 4 und dem Schälmantelabscheider 6 zurückfließende Waschöl , das mit Teer und Staub beladen ist, wird in das Teerdruckabscheidegefäß 8 zurückgeführt.The washing oil circuit shown in dash-dotted thick lines, which preferably contains tar oil, the boiling point of which is 95% between 250 ° C and 360 ° C begins at the overflow of a tar pressure separator vessel 8. From here the washing oil is fed to the gas scrubber 2 and the venturi stage by means of two pumps 9 and 10 3 supplied. In addition, a pump 11 is used to pump washing oil through the sumps of the high-pressure separation stage 4 and the peeling jacket separator 6 pressed. That from the gas scrubber 2, the high pressure separation stage 4 and the peeling coat separator 6 back-flowing washing oil, the tar and dust is loaded, is returned to the tar pressure separator 8.
An den Teer- und Feststoffaustrag des Teerdruckabscheiders 8 sind sowohl der Kohledruckreaktor als auch eine Destillationstrennstufe 12 derart angeschlossen, daß ein Teil des ausgetragenen Teers und der Feststoffe direkt dem Kohledruckreaktor und ein anderer Teil der Destillationstrennstufe 12 zugeführt wird. Gegebenenfalls kann auch der gesamte Austrag des Teerdruckabscheiders 8 der Destillationstrennstufe 12 zugeführt werden, in der das Waschöl abdestilliert wird und über einen weiteren Wärmetauscher 13 einem Sammelgefäß 14 zugeführt wird.At the tar and solids discharge of the tar pressure separator 8 are both the pressurized coal reactor and a distillation separation stage 12 are connected in such a way that that part of the tar and solids discharged directly to the pressurized coal reactor and another part of the distillation separation stage 12 is fed. Possibly The entire discharge of the pressure tar separator 8 of the distillation separation stage can also be used 12 are fed, in which the washing oil is distilled off and another Heat exchanger 13 is fed to a collecting vessel 14.
Aus dem Sammelgefäß 14 wird das Waschöl mittels einer Pumpe 15 der zweiten Venturi-Stufe 5 zugeführt. Damit ist der Waschölkreis lauf geschlossen. Das in der Destillationstrennstufe 12 gewonnene Teerkonzentrat und der Staub werden ebenfalls dem nicht dargestellten Kohledruckreaktor zugeführt. Das in der Destillationstrennstufe 12 anfallende Leichtöl, dessen Siedetemperatur unter der Siedetemperatur der Waschöl-Fraktion liegt, wird abgeführt und einem geeigneten Verwendungszweck zugeführt.From the collecting vessel 14, the washing oil is by means of a pump 15 of the second venturi stage 5 fed. The wash oil circuit is thus closed. The tar concentrate and dust recovered in the distillation separation stage 12 become also fed to the coal pressure reactor, not shown. That in the distillation separation stage 12 accruing light oil, the boiling point of which is below the boiling point of the washing oil fraction is removed and put to a suitable use.
Der in dicken gestrichelten Linien dargestellte Thermo-Kreislauf, der ein hochsiederdes Thermoöl enthält, nimmt den größten Teil seiner Wärme im Wärmetauscher 1 auf. Um eine zu starke Abkühlung des Rohgases im Wärmetausch r 1 und dadurch bedingte Verklebungen des Wärmetauschers 1 zu vermeiden, ist das Thermoöl im Bereich des Wärmetauschers 1 im Kreislauf geführt, dessen Umlauf mittels einer Pumpe 16 aufrechterhalten wird. In dem Teilkreislauf befindet sich hinter der Pumpe 16 eine Mischbatterie 17, in der dem Teilkreislauf kühles Thermoöl von etwa 1800 C nur in solchen Mengen zugemischt wird, daß das in den Wäf-metauscher 1 eintretende Thermoöl eine Temperatur von etwa 280 bis 3800 C hat. Die zuletzt genannte Temperatur wird etwa so gewählt, daß ich möglichst wenig Teer in dem Wärmetauscher 1 niederschlägt. Die konkret zL wählende Temperatur hängt von den Eigenscheiften der eingesetzten Kohle ab.The thermal circuit shown in thick dashed lines, which contains a high-boiling thermal oil, takes most of its heat in the heat exchanger 1 on. To a too strong cooling of the raw gas in the heat exchange r 1 and thereby caused To avoid sticking of the heat exchanger 1, the thermal oil is in the area of the The heat exchanger 1 is circulated and its circulation is maintained by means of a pump 16 will. A mixer tap is located behind the pump 16 in the partial circuit 17, in which the sub-cycle cool thermal oil of around 1800 C only in such quantities is admixed so that the thermal oil entering the Wäf-exchanger 1 has a temperature from about 280 to 3800 C. The last-mentioned temperature is chosen roughly as that I precipitate as little tar as possible in the heat exchanger 1. The concrete zL choosing Temperature depends on the properties of the used Coal off.
etwa Das mit/410° C aus dem Wärmetauscher 1 austretende Thermoöl wird der Destillationstrennstufe 12 zlllgeführt und dient dort dazu, die für die Destillation erforderliche Wärme zu liefern. about the thermal oil exiting the heat exchanger 1 at / 410 ° C is the distillation separation stage 12 zlll led and there is used for the Distillation to provide the heat required.
Das mit ca. 3700 C aus der Destillationstrennstufe austretende Thermoöl wird dann dem Wärmetauscher 7 zugeführt, in dem ein Teil der im Thermoöl enthaltenen Wärme in das Reingas gebracht wird. Das den Wärmetauscher 7 mit etwa 320 0 C verlassende Thermoöl wird dann über eine Mischbatterie 18 einem Kessel 19 zugeführt, der zur Dampferzeugung dient. Der im Kessel 19 erzeugte Dampf wird dem in der Zeichnung nicht dargestellten Kohledruckreaktor zugeführt.The thermal oil emerging from the distillation separation stage at approx. 3700 C is then fed to the heat exchanger 7, in which some of the contained in the thermal oil Heat is brought into the clean gas. The one leaving the heat exchanger 7 at approximately 320.degree Thermal oil is then fed via a mixer 18 to a boiler 19, which is used for Used to generate steam. The steam generated in the boiler 19 becomes that in the drawing not shown coal pressure reactor supplied.
Das den Kessel 19 mit etwa 1800 C verlassende Thermoöl wird in einem Thermoölspeicher 20 gespeichert. Am Austritt des Th.ermoölspeichers 20 liegt eine Pumpe 21, die das für den Thermokreislauf erforuerliche Druckgefälle erzeugt und das Thermoöl der Mischbatterie 17 zuführt.The thermal oil leaving the boiler 19 with about 1800 C is in one Thermal oil reservoir 20 is stored. At the outlet of the Th.ermoölspeicher 20 there is a Pump 21, which generates the pressure gradient required for the thermal circuit and the thermal oil of the mixer 17 supplies.
Zwischen der Pumpe 21 und der Mischbatterie 17 zweigen von dem geschilderten Hauptkreislauf des Thermoöls zwei Teilkreisläufe ab, von denen der eine zu einem Wärmetauscher 22 führt, in dem der dem Gaswäscher 2 zugeführten Waschflüssigkeit die überschüssige Wärme entnommen wird. Der andere Teilkreislauf führt zum Wärmetauscher 13, in dem dem abdestillierten Waschöl die überschüssige Wärme entnommen wird. Das in den Wärmetauschern 22 und 13 erwärmte Thermoöl wird dem Thermokreislauf in der Mischbatterie 18, d.h. vor dem Kessel 19, wieder zugemischt.Between the pump 21 and the mixer tap 17 branches of the one described The main circuit of the thermal oil has two sub-circuits, one of which becomes one Heat exchanger 22 leads, in which the scrubbing liquid supplied to the gas scrubber 2 the excess heat is removed. The other sub-cycle leads to the heat exchanger 13, in which the excess heat is removed from the washing oil that has been distilled off. That in the heat exchangers 22 and 13 heated thermal oil is the thermal circuit in the Mixer tap 18, i.e. in front of boiler 19, mixed in again.
In der Zeichnung ist in dünnpunktiert:en Linien weiterhin eiiie Trockenabschelaung für Schwefelwasserstoff ddrgestellt, die zwischen dem Schälmantelabscheider Q und dem Wärmetauscher 7, d.h. also im Bereich des bereits geßreinigten Gasstromes angeordnet ist. Diese Trockenabscheid.ng weist einen in den Gasstrom eingeschalteten Trockenventuri 23 auf, dessen Venturi-Strecke mehrere in Strömungsrichtung hintereinandei geschaltete Abstreifringe 23a alafweist,vor denen 2%b trockenes All alipulver oder Raseneisenerzpulver in den Gas strom eingesprüht wird. Das Pulver wird in Vorratsbehältern 24 vorrätig gehalten und aus diesen Vorratsbehältern 24 mittels komprimiertem Reingas den Abstreifringen der Venturi-Strecke zugeführt.In the drawing there is still a dry peeling in thin-dotted lines for hydrogen sulphide, which is located between the peeled jacket separator Q and the heat exchanger 7, i.e. arranged in the area of the already cleaned gas flow is. This Trockenabscheid.ng has a dry venturi switched into the gas flow 23, the Venturi section of which has several connected one behind the other in the direction of flow Wiper rings 23a aa, in front of which 2% b dry all-aluminum powder or turf iron ore powder is sprayed into the gas stream. The powder is stored in storage containers 24 held and the scraper rings from these reservoirs 24 by means of compressed clean gas fed to the venturi section.
Das Pulver verhält sich aufgrund seiner geringen Innenreibung ähnlich wie eine Flüssigkeit. Es treten also auch ähnliche Benetzungserscheinungen bzw. Gas-Pulverreaktionen auf, wie sie beim entsprechenden Beimischen einer Flüssigkeit entstehen würden. Durch die stufenweise Einsprühung des Pulvers ergeben sich in dem Trockenventuri 23 ein verhältnismäßig geringer Druckabfall und eine sehr gute Durchmischung des Gasstromes mi dem schwefelwasserstoffabsorbierenden Stoff.The powder behaves similarly due to its low internal friction like a liquid. So there are also similar wetting phenomena or Gas-powder reactions as they occur when a liquid is mixed in would arise. The gradual injection of the powder results in the dry venturi 23 has a relatively low pressure drop and a very good one Mixing of the gas stream with the hydrogen sulfide-absorbing substance.
Hinter dem Trockenventuri 23 ist im Gas strom ein Trockenabscheider 25 angeordnet, in dem das mit Schwefelwasserstoff angereicherte Pulver wieder aus dem Gasstrom abgeschieden wird. Die erläuterte Trockenabscheidung hat den besonderen Vorteil, daß nur sehr geringe Wärmeverluste und auch äußerst geringe Druckverluste auftreten.Behind the dry venturi 23 is a dry separator in the gas stream 25 arranged, in which the powder enriched with hydrogen sulfide again from the gas stream is deposited. The explained dry separation has a special one Advantage that only very low heat losses and extremely low pressure losses appear.
Bei einer anderen, in der Zeichnung nicht näher dargestelten Ausführungsform der Schwefelwasserstoffabscheidung wird der Gasstrom an irgendeiner Stelle durch ein Bett mit granulierten oder pelletierten schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffen geführt. Zweckmäßig erfolgt dies erst im Reingasbereich, damit dieses Bett nicht vorzeitig mit Teer verklebt wird.In another embodiment not shown in detail in the drawing the hydrogen sulfide separation is the gas flow at some point a bed of granulated or pelletized hydrogen sulfide separators guided. This is expediently only done in the clean gas area, in order to this bed is not prematurely caked with tar.
Alternativ kann die Entschwefelung auch dadurch erfolgen, daß die schwefelwasserstoffabscheidenden Stoffe in feinverteilter Form dem Waschöl beigemischt werden. Dies kann beispielsweise in dem Sammelgefäß 14 erfolgen. Hierzu wird beispielsweise feingemahlenes Raseneisenerz im Behälter 14 mit dem Waschöl vermischt. Das Gemisch wird über die Venturi-Stufe 5 dem Gasstrom beigemischt. In dem sich anschließenden Schämantelabscheider 6 werden dann sowohl das mit ausgewaschenem Teer und Staub beladene Teeröl als auch das mit Schwefelwasserstoff beladene Raseneisenerz abgeschieden.Alternatively, the desulfurization can also take place in that the Substances that separate hydrogen sulphide are added to the washing oil in finely divided form will. This can take place in the collecting vessel 14, for example. For this purpose, for example finely ground turf iron ore mixed in the container 14 with the washing oil. The mixture is added to the gas flow via the Venturi stage 5. In the subsequent Schämantelabscheider 6 are then both that with washed out tar and dust laden tar oil as well as the lawn iron ore laden with hydrogen sulfide.
Falls das Rohgas sehr viel Teer enthält, der den Wärmetauscher 1 schnell verkleben würde, wird der Wärmetauscher 1 durch eine Vorwaschstufe ersetzt. Diese Vorwaschstufe, die in der Zeichnung mit dünngestrichelten Linien dargestellt ist, wird nicht mit Waschöl, sondern mit einem Waschteer betrieben, der im Kreislauf gefahren wird, aus dem die beim Kontakt mit dem Gas ausgewaschenen Teere und Feststoffe durch Destillation in einem Teilkreislauf abgeschieden werden und aus dem die bei der Kühlung des Gases gewonnene Wärme über einen Wärmetauscher dem Wärmeträgermedium zugeführt wird. Der in der Vorwaschstufe verwendete Teer wird durch Zumischen geringer Mengen Teeröl ausreichend flüssig gehalten. in der Vorwäsche erfolgen sowohl eine Vorreinigung als auch eine Kühlung des Gases, wobei die Kühlung mindestens so weit geht, daß der sich anschließende Waschprozess mit Waschöl ohne jähen Temperatursturz stattfinden kann.If the raw gas contains a lot of tar, the heat exchanger 1 quickly would stick, the heat exchanger 1 is replaced by a prewash stage. These Prewash stage, which is shown in the drawing with thin dashed lines, is not operated with washing oil, but with a washing tar that circulates is driven, from which the tars and solids washed out on contact with the gas be separated by distillation in a partial cycle and from which the at The heat obtained from cooling the gas is transferred to the heat transfer medium via a heat exchanger is fed. The tar used in the prewash stage is reduced by mixing Quantities of tar oil kept sufficiently fluid. in the pre-wash both a Pre-cleaning as well as a cooling of the gas, with the cooling at least as far that the subsequent washing process with washing oil without a sudden drop in temperature is possible can take place.
In der Zeichnung ist der Teerwascher, der insbesondere bei Verwendung von stark teerhaltigem Rohgas eingesetzt wird, mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet. Der Waschkreislauf dieses Teerwäschers 26 weist ein Sammelgefäß 27, eine Pumpe 28 und Sprühdüsen 29 auf. In den Kreislauf sind zwei Wärmetauscher 30 und 31 eingeschaltet, die die überschüssige Wärme dieses Waschteerkreislaufes dem oben erläuterten Thermokreislauf zuführen. Ein Teilstrom des Waschteerkreislaufes wird ständig abgezweigt und der Destillationsstufe 12 zugeführt. Über diesen Teilkreis wird der aus dem Rohgas ausgewaschene Teer abgeführt.In the drawing is the tar washer, which is especially useful when using raw gas with a high tarry content is used, with the reference number 26 designated. The washing circuit of this tar washer 26 has a collecting vessel 27, a pump 28 and spray nozzles 29. There are two heat exchangers 30 in the circuit and 31 switched on, the excess heat of this washing tar cycle the Feed the thermal circuit explained above. A partial flow of the washing tar cycle is constantly branched off and fed to the distillation stage 12. About this pitch circle the tar washed out of the raw gas is removed.
Falls das Rohgas sehr große Mengen Staub enthält, kann der gesamten Gasreinigungsanlage noch ein Hochdruck-Heißgaszyklon vorgeschaltet sein, der zugleich als Wärmetauschsystem ausgebildet ist und in dem der Rohgasstrom von einem großen Teil der in ihm enthaltenen Feststoffe befreit wird.If the raw gas contains very large amounts of dust, the entire A high-pressure hot gas cyclone must be connected upstream of the gas cleaning system, which at the same time is designed as a heat exchange system and in which the raw gas flow from a large Part of the solids contained in it is freed.
Patentansprüche: Patent claims:
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