DE2556370B2

DE2556370B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugten Synthesegas von Schlacke

Info

Publication number: DE2556370B2
Application number: DE2556370A
Authority: DE
Inventors: Fohmut 5900 Siegen Vollhardt
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2556370A1; DE2556370C3; ZA767349B; JPS56478B2; JPS5272703A

Description

Zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke hat man den mit flüssigen flugfähigen Schlacketröpfchen bcladencn Gasstrom durch ein abkühlendes Flüssigkeitsbad geleitet, wobei die Schlacketröpfchen erstarrten und aufgrund ihres spezifischen Gewichtes sich in dem Bad absetzten. Die Temperatur des die Schlacke abschrekkenden Wasserbades erhöhte sich auf ein nicht nutzbares Wärmeniveau, wodurch der Wärmeinhalt des Synthesegases verloren ging. Die erstarrten Schlacketröpfchen mußten aus dem Flüssigkeitssumpf entfernt werden, damit die Flüssigkeit wiederum einsetzbar war. - Durch die US-PS 14 93 579 ist ferner eine Vorrichtung zum Waschen eines Gases bekannt, bei der in den in der turmartigen Vorrichtung aufwärts strömenden Gasstrom eine Waschflüssigkeit eingesprüht wird, die aus den Gasstrom umschließenden Ringleitungen über Radialrohre austritt. Aus der US-PS 43 941 ist ferner eine Vorrichtung zum Waschen von Gas bekannt, bei der Ringleitungen um eine Durchströmöffnung für das Gas angeordnet ist, die Flüssigkeits-Zuführungsrohre tragen, die mit den vorderen Enden radial durch die Ringleitungen ragen. — Die bekannten Vorrichtungen dieser Art sehen das Einsprühen einer Flüssigkeit in einer Weise vor, daß die von dem Gasstrom mitgeführten flugfähigen Stäube an die Flüssigkeit gebunden werden, wozu soviel Flüssigkeit in den Gasstrom eingespritzt werden muß, daß abgesehen von einer verdampften Teilmenge an Flüssigkeit soviel freie Flüssigkeit zur Verfügung stein, daß ein Benetzen 5 oder Umkühlen der flugfähigen Bestandteile mit Flüssigkeit derart erfolgen kann, daß die festen Gasstrombestandteile mit der Flüssigkeit ausgetragen werden. Durch dieses Binden der festen Bestandteile des Gases an die freie Flüssigkeitsmenge kann der

ίο Gasstrom bei den bekannten Ausführungen im Gegenstrom zur Sprührichtung oder der Schwerkraftrichtung der Flüssigkeit geführt werden. — Der Nachteil der vorstehend beschriebenen, bekannten Vorrichtungen liegt darin, daß eine genügend freie Flüssigkeitsmenge, an die die flugfähigen Gasbestandteile angelagert werden können, eingespritzt, aufgefangen und umgewälzt werden muß, wodurch der nutzbare Wärmeinhalt der Gase fast restlos verloren geht Insbesondere aber bedarf es des ständig wiederholten Trennens der mit festen Bestandteilen angereicherten Flüssigkeit von diesen Bestandteilen und des Reinigens der hierfür erforderlichen Siebe.

Durch die DE-PS 14 21 655 ist ferner ein Schachtofen zum Veigasen feinkörniger Brennstoffe in einer Wirbelschicht bekannt, wobei endotherm reagierende Vergasungsmittel in den untersten Teil der Schicht und exotherm reagierende Vergasungsmittel in einem Abstand darüber in die Brennstoffüllung eingeführt werden. Um beim Nachvergasen der in der Wirbelschicht hochgerissenen Brennstoffteilchen ein Sintern bzw. Schmelzen der Vergasungsrückstände zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, durch Eindüsen von fein verteiltem Wasser in den Kopf des Vergasungsschachtes die Temperatur des abziehenden Gases zu senken.

J5 Abgesehen davon, daß hierdurch das Sintern und Schmelzen der Vergasungsrückstände nicht erreichbar war, wurde auch hier die fühlbare Wärme des Gases in seiner Gesamtheil so herabgemindert, daß eine weiiere Nutzbarmachung des Gases nur bedingt möglich oder ausgeschlossen war.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat zur Aufgabe, den Wärmeinhalt des Gases mindestens teilweise zu erhalten, ferner das Trennen der erstarrten Schlackctröpfchen aus einer Flüssigkeitsmenge z.B. mit Hilfe von Sieben od. dgl. zu erübrigen und die flüssige Schlacke an den Wänden des Reaktors und der Vorrichtung fließfähig zu erhalten, damit der Querschnitt des Reaktors und der Vorrichtung nicht zugesetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke, bei dem das den Reaktor verlassende Synthesegas auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen flüssigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlackckörner übergehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Abkühlen des Synthesegases durch an sich bekanntes Einleiten eines Kühlmittels in die Mittelachse des Synthesegasstromes im Gegen- oder Gleichstrom erfolgt und zwar so, daß nur die Schlackentröpfchen im Gasstrom erstarren und die erstarrten Schlackenlröpfchen durch Umleiten des Gasstromes von diesem getrennt werden. — Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, daß für den Erstarrungsvorgang

<)5 der Schlackentröpfchen nur die gerade hierfür erforderliche Kühlmittelmenge in den Gasstrom einzuführen ist, d.h. daß nicht die Temperatur des gesamten Gasstromes erniedrigt wird und die Schlacke an den Wänden

der Vorrichtung fließfähig erhalten bleibt, und ferner das Separieren der erstarrten Tröpfchen aus einem Flüssigkeitsbad sich erübrigt.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit Zuführungseinrichtungen für das Kühlmittel in Form einer in oder um die Durchströmöffnung des Gases angeordneten Kühlringleitung und mit dem vorderen Ende radial durch diese Leitungen ragenden Zuführungsrohren, ferner mit einer Gasführungslehung und einer Gasströmleitung. Hierbei sind erfindungsgemaß die Zuführungseinrichtungen für das Kühlmittel oberhalb eines senkrecht oder annähernd senkrecht gerichteten Abschnitts der Gasführungsleitung und/ oder eines Schlackenfangbehälters angeordnet, wobei die Gasstromleitung rechtwinklig zur senkrechten is Gasführungsleitung und/oder Schlackenfangbehälter angeordnet ist Hierdurch können die durch das Kühlmittel erstarrten Schlackentröpfchen im Gasstrom durch ihr Eigengewicht senkrecht nach unten fallen und in einem Schlackenauffangbehälter gesarrnnelt werden, während der warme Gasstrom, der vor dem Einspritzen des Kühlmittels eine Temperatur von 1400° bis 1500⁰C und nach dem Einspritzen eine solche von noch 1100° bis 1150⁰C hat, umgeleitet wird und somit eine Separation der erstarrten Schlackentröpfchen aus dem Gasstrom erfolgt, ohne daß kostspielige Zyklone oder Scheider Anwendung zu finden brauchen.

Vorzugsweise können an der Eintrittsscite der Gasstromleitung weitere radial gerichtete Zuführungsrohre derart angeordnet sein, daß das aus ihnen austretende zusätzliche Kühlmittel die Schlackentröpfchen in dem Abzweig der Gasführungsleilung abkühlt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 das untere Ende eines Reaktors, die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen nachgeschalteten Röhrenwärmetauscher und

F i g. 2 eine bevorzugte Ausbildungsform eines Zuführungsrohresfürdas Kühlmittel.

In dem mit der Auskleidung 1 versehenen Reaktor 2 erfolgt in bekannter Weise die Vergasung der Kohle, wobei das darin erzeugte Synthesegas durch die Gasführungsleitung 3 in einen Abzweig 4 geführt wird. Die bei der Vergasung entstehende flüssige Schlacke setzt sich einerseits auf dem Schrägboden 5 des Reaktors t ab und gelangt an der Wand 6 der Gasführungsleitung 3 in den Abzweig 4, um von dort über eine weitere Leitung 7 in den Schlackenauffangbehälter 8 zu gelangen, wo die an den Wänden abgelaufene Schlacke gekühlt und anschließend abgezogen wird.

In den unteren Abschnitt la der Auskleidung 1 sind Zuführungsleitungen für das Kühlmittel in Form einer Ringlcitung 9 und radiale Zuführungsrohre 10 angcordnet. Wie F i g. 1 erkennen läßt, sind die Rohre 10 derart angeordnet und ausgebildet daß das Kühlmittel, vorzugsweise eine Flüssigkeit, in Richtung der kleinen Pfeile 11 im wesentlichen in die Mitte des Gasstromes in der Gasführungsleitung 3 gelenkt werden, so daß die flüssige Schlacke von dem Schrägboden 5 über die Wand 6 weiterhin ablaufen kann, ohne dort zu erhärten und festzubacken, andererseits die noch flüssigen Schlackentröpfchen in dem Gasstrom in der Leitung 3 soweit abgekühlt werden, daß sie verfestigen und als Schlackenkörner durch den Abzweig 4, die Leitung 7 in den Schlackenauffangbehälter 8 fallen.

Das Synthesegas hingegen wird in Richtung des Pfeiles 12 in eine Gasstromleitung 13 feeführt, an deren Eintrittsseite gleichfalls wieder radial einwärts gerichtete Kühlmittelzuführungsrohre 14 angeordnet sind. Diese enden in einer Ringleitung 15, über die das Kühlmittel für die Rohre 14 zugeführt wird. — Die Anordnung und Gestaltung der Rohre 14 ist so gewählt, daß das Kühlmittel in Richtung der kleinen Pfeile 16 in die Mitte des Gasstromes gelenkt wird, wobei die möglicherweise noch nicht ganz erstarrten Schlackentröpfchen in dem Abzweig 4 erstarren, um über die Leitung 7 in den Schlackenauffangbehälter 8 zu gelangen.

Die Gasstromleitung 13, in welcher das Synthesegas in Richtung des Pfeiles 18 weitergeführt wird, gelangt in eine senkrechte Gasstromleitung 19, um in Richtung des Pfeiles 20 aufwärts zu strömen und in den Wärmetauscher 21 mit seinen Rohren 22 zu gelangen. Um diese Rohre vor einem Zusetzen mit restlichen teigigen Schlackentröpfchen zu Schützern, können außer den Rohren 10, 14 noch weitere radiale Rohre 23 in den Strömungsquerschnitt des Synthesegases geschaltet werden. Im Gegensatz zu den Rohren 10, 14 sind diese Rohre radial gegeneinander gerichtet, so daß das Kühlmittel in Richtung der Pfeile 27 einen horizontalen Kühlmittelschleier bildet, durch den eine kräftige Durchwirbelung des Synthesegases vor dem Eintritt in die Rohre 22 des Tauschers 21 erfolgt. Die noch verbliebenen Schlackentröpfchen im Synthesegas werden hierdurch letztlich mit Sicherheit zum Erstarren gebracht und fallen aufgrund ihres Eigengewichtes in Richtung des Pfeiles 24 abwärts, wo sie am Boden eines die Verlängerung der Leitung 19 darstellenden Topfes 25 aufgefangen und abgeführt werden.

Statt der Auskleidung 26 kann der Topf 25 und die Verbindung zwischen diesem und dem Wärmetauscher 21 eine Auskleidung von Flossenrohren 28 erhallen. In diese Auskleidung aus Flossenrohren ist die Ringleitung 29 integriert, in die ein Stutzen 30i eingesetzt ist, dessen vorderes trichterartiges Ende 31 mit dem Rand 32 der Aussparung 33 in die Ringleitung 29 eingeschweißt ist. Der Stutzen 30 ist dicht durch die Wand der Leitung 29 bei 34 hindurchgeführt. Durch den Stutzen 30, der mit einer Kompensationsfalte 35 versehen sein kann, ist das Zuleitungsrohr 36 geführt, das an seinem vorderen Ende die AusspritzöFfnung 37 trägt. Das Rohr 36 kann durch den Stutzen axial verschoben werden, so daß die Stellung des vorderen Endes 38 des Zuleitungsrohres 36 variiert werden kann.

In vereinfachter Ausführung, ohne jene Möglichkeit der radialen Verstellung des Rohres 36 kann dieses auch mit seinem vorderen Ende unmittelbar in die Leitung 29 eingeschweißt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke, bei dem das den Reaktor verlassende Synthesegas auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen flüssigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlackekörner übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Synthesegases durch an sich bekanntes Einleiten eines Kühlmittels in die Mittelachse des Synthesegasstromes im Gegenoder Gleichstrom erfolgt und zwar so, daß nur die Schieckentröpfchen im Gasstrom erstarren und die erstarrten Schlackentröpfchen durch Umleiten des Gasstromes von diesem getrennt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Zuführungseinrichtungen für dfcs Kühlmittel in Form einer in oder um die Durchströmöffnung des Gases angeordneten Kühlringleitung, mit dem vorderen Ende radial durch diese Leitungen ragenden Zuführungsrohren, einer Gasführungsleitung und einer Gasstromleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtungen (10) für das Kühlmittel oberhalb eines senkrecht oder annähernd senkrecht gerichleten Abschnitts der Gasführungsleitung (3) und/oder eines Schlackenfangbehälters (8) angeordnet sind, und daß die Gasstromleitung (13) rechtwinklig zur senkrechten Gasführungsleilung (3) und/oder Schlackenfangbehältcr(8) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsseitc der Gasstromleitung (13) weitere radial gerichtete Zuführungsrohre (14) so angeordnet sind, daß das aus ihnen austretende zusätzliche Kühlmittel die Schlackentröpfchen in dem Abzweig (4) der Gasführungsicitung (3) abkühlt.