DE2603295A1

DE2603295A1 - Verfahren zum kohledruckvergasen

Info

Publication number: DE2603295A1
Application number: DE19762603295
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: LENTJES DAMPFKESSEL FERD
Current assignee: LENTJES DAMPFKESSEL FERD
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1977-08-04

Description

'tVerfahren zum Kohledruckvergasen"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kohledruckvergasen, insbesondere zum Niedertemperatur-Vergasen.
Fur eine Kohledruckvergasung mit Gasdrücken zwischen 20 bis 50 bar können unter anderem Festbett-Reaktoren Verwendung finden, in denen Kohle im Niedertemperaturbereich von 400 bis 550 0C vergast wird. Das aus dem Reaktor austretende Synthesegas ist stark mit Staub beladen und trägt gasförmigen Kohleteer in die nachfolgenden Anlagen.
Wenn aus Leichtbenzin odOdgl. Einsatzbrennstoffen Synthesegas hergestellt wird, so wird das aus dem Reaktor austretende Synthesegas - wie beispielsweise der DT-AS 12 17 944 zu entnehmen ist - unmittelbar nach Verlassen des Reaktors in einem Abhitzekessel gekühlt, um Sekundärreaktionen zu verhindern. Allerdings besteht dabei die Gefahr, daß sich das Synthesegas an den Kühlrohren des Abhitzekessels niederschlägt. Dem kann bei Synthesegasen, die aus Leichtbenzin od.dglO Einsatzbrennstoffen hergestellt werden und gegenüber den aus Kohle hergestellten Synthesegasen vergleichsweise rein sind, durch eine Kühlrohrwandtemperatur begegnet werden, die über dem Taupunkt der am höchsten siedenden Synthesegasanteile liegt.
Bei Synthesegas aus Kohle ist gegenüber dem aus Leichtbenzin zusätzlich zu berücksichtigen, daß kondensierende Teeranteile im Synthesegas begierig von dem im Synthesegas mitgetragenen Flugstaub absorbiert werden. Versuche haben gezeigt, daß das Verhältnis des absorbierenden Flugstaubs zu den absorbierten Teeranteilen bis zu 40 : 60 betragen kann.
Außerdem könnte ein nachgeschalteter Abhitzekessel allein durch den Flugstaub bzw0 sich bildende As che ansätze zuwachsen. Um ein Niederschlagen von Flugstaub und der Flugstaub-Teer-Suspension im Abhitzekessel zu verhindern, ist dem Abhitzekessel bei der Gewinnung von Synthesegas aus Kohle, also der Kohlevergasung, üblicherweise eine Gaswäsche vorgeschaltet. Das Synthesegas wird unmittelbar nach Verlassen des Reaktors mit Wasser gekühlt und dabei der Flugstaub ausgewaschen, bevor das Synthesegas in den nachgeschalteten Abhitzekessel gelangt. Durch das Kühlen mit Wasser verliert das Synthesegas jedoch eine erhebliche Wärmemenge. Mit der in größeren Anlagen verlorenen Wärmemenge ließen sich bis zu 1200 to Dampf pro Stunde erzeugen. Das beein-.^ächtigt naturgemäß die Wirtschaftlichkeit derartiger Verfahren ganz wesentlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wirtschaftlichkeit der Kohledruckvergasungsverfahren ohne die Gefahr einer Kesselverschmutzung zu erhöhen. Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß das staub- und teerhaltige Synthesegas unmittelbar nach Verlassen des Reaktors in einem nachgeschalteten Zweidruckkessel in an sich bekannter Weise abgekühlt wird. Der Zweidruckkessel gewährleistet bei einer oberhalb des Teertaupunktes liegenden Heizflächentemperatur und einem mindestens 80 bar betragenden Kühlwasserdruck im Primärkreis einen Kiihlbetrieb ohne Niederschlagen einer Teer-Flugstaub-SuspensionO überraschenderweise führt diese erfindungsgemäße Anordnung des Zweidruckkessels nicht zu einem Zuwachsen der Kühlrohre durch Flugstaub bzw. Aschebeläge. Vielmehr hat sich gezeigt, daß die Erosionswirkung des Flugstaubes im Synthesegas der Entstehung von Aschebelägen entgegenwirkt0 In dem Zweidruckkessel geht die Wärme zunächst auf einen den Primärkreis bildenden Hochdruckdampferzeuger über, der mit einem Druck zwischen 80 und 150 bar arbeitet; Der dabei anfallende Hochdruck-Sattdampf gelangt in ein Wärmetauschersystem, wo er an den Wärmetauscherflächen mit niedrigen Temperaturen kondensiert. Das Kondensat fließt der Ausdampftrommel des Primärkreises zu. Der Primärkreis arbeitet als geschlossenes System ohne Speisewasserzuführung oder Dampfabgabe.
Der Wärmetauscher wird mit Speisewasser, Siedewasser bzw0 Sattdampf geringer Druckstufen im Sekundärkreis beaufschlagt. Die im Sekundärkreis aufgenommene Wärme dient dem Speisewasservorwärmen oder der Dampferzeugung für einen beliebigen Verwendungszweck. Dazu ist die Reaktorkühlung in weiterer Ausbildung der Erfindung in den Sekundärkreis eingebunden.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Kohledruckvergasungsanlage schematisch dargestellt. Einem Reaktor 1 werden durch eine Öffnung 2 von oben Kohle und von unten durch Öffnungen 3 Wasserdampf und Luft-Sauerstoff zugeführt. Der Reaktor 1 ist als Festbett-Reaktor ausgebildet, doh. er besitzt ein festes Bett, auf dem sich die Kohle sammelt.
Der Reaktor 1 wird mit einem Gasdruck von 20 bis 50 bar betrieben und erzeugt 450 bis 5500C heißes Synthesegas.
Das gewonnene Synthesegas wird durch eine Leitung 4 einem Abhitzekessel 5 zugeführt. In dem Abhitzekessel 5 kühlt das Gas auf 380 bis 4000C ab, bevor es zur Gas- und Staubwäsche und den sich üblicherweise daran anschließenden Bearbeitungs- und Verwendungsstufen weitergeleitet wird. Bei der Austrittstemperatur von 380 0C bis 4000C befinden sich die Teeranteile des Synthesegases noch im gasförmigen Zustand, Die Kühlrohre des Abhitzekessels 5 werden im Naturumlauf von Kühlwasser mit einem Kühlwasserdruck zwischen 80 bis 150 bar durchströmt, so daß die Wandtemperatur der Kühlrohre über dem zwischen 320 und 350 0C liegenden Taupunkt der Teeranteile liegt und keine Gefahr einer Absorption kondensierender Teeranteile durch den Flugstaub des Synthesegases und eines Niederschlagens einer Flugstaub-Teer-Suspension im Abhitzekessel 5 besteht.
Möglichen aggressiven Bestandteilen des Synthesegases, die aus salzhaltiger Kohle als Einsatzbrennstoff stammen können, wird durch die Verwendung innen säurefest plattierter Kühlrohre Rechnung getragen.
Die Kühlrohre des Abhitzekessels 5 sind Bestandteil eines geschlossenen Kühlkrefses, zu dem ferner Leitungen 6, 7, 8 und 9, eine Ausdampftrommel 10 und ein Wärmetauscher 11 gehören. Die Leitung 6 führt das in den Kühl rohren erwärmte Kühlwasser in die Ausdampftrommel 10, aus der es nach Ausdampfen und Abkühlen durch die Leitung 7 in die Kühlrohre zurückgelangt. Der sich in der Ausdampftrommel 10 sammelnde Dampf wird dem Wärmetauscher 11 durch die Leitung 9 zugeführt und kondensiert an den Heizflächen des Wärmetauschers 11. Das dabei entstehende Kondensat fließt durch die Leitung 8 in die Ausdampftrommel 10 zurück.
Der geschlossene Kühlkreis mit den Kühlrohren des Abhitzekessels, den Leitungen 6 bis 9? der Ausdampftrommel 10 und dem Wärmetauscher 11 bildet den Primärkreis eines sogenannten Zweidruckkesselsç Der Druck in dem Primärkreis wird mit Hilfe eines Druckregelventils 30 in der Leitung 9 und eines PIC-Reglers 31 oder eines auf den Kondensatstand im Wärmetauscher 11 reagierenden LIC-Reglers bestimmt.
Zum Sekundärkreis des Zweidruckkessels gehören neben dem Wärmetauscher 11 Leitungen 12 und 13 und eine Ausdampftrommel 140 In der Leitung 13 befindet sich eine Umwälzpumpe 15, die Wasser aus der Ausdampftrommel 14 durch den Wärmetauscher 11 drückt, Das an den Heizflächen des Wärmetauschers 11 aufgewärmte Wasser gelangt durch die Leitung 12 in die Ausdampftrommel 14 zurück.
Der Sekundärkreis des Zweidruckkessels wird mit einem Druck von 28 bar betrieben und dient der Erzeugung von Sattdampf, der durch eine Leitung 16 aus der Ausdampftrommel 14 einem beliebigen Verwendungszweck zugeführt wird. Entsprechend der durch die Leitung 16 abgeführten Dampfmenge wird der Ausdampftrommel 14 durch eine Speisewasserleitung 17 Speiseewasser zugeführt.
Zur Dampferzeugung trägt außerdem die in den Sekundärkreis des Zweidruckkessels eingebundene Reaktorkühlung bei. Zur Reaktorkühlung gehören die am Reaktor angeordneten Kühlrohre bzw. das Doppelmantel-Kühlsystem 18 und Leitungen 19 und 20, welche die Kühlrohre 18 mit der Ausdampftrommel 14 des Sekundärkreises verbinden, so daß Kühlwasser aus der Ausdampftrommel 14 im Naturumlauf durch die Kühlrohre 18 strömen kann.

Claims

Patentansprüche: Verfahren zum Kohledruckvergasen, insbesondere Niedertemperatur-Vergasen, bei dem ein staub- und teerhaltiges Synthesegas mit einer bei 400 bis 550 0C liegenden Temperatur entsteht, d a d u r c h g e k e n n z e i 0 h n e t , daß das Synthesegas in einem nachgeschalteten Zweidruckkessel abgekühlt wird, dessen Temperatur an den Berührungsflächen mit dem Synthesegas oberhalb des Teertaupunktes liegt und dessen Kühlwasserdruck im Primärkreis mindestens 80 bar beträgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Zweidruckkessel (5) mit einstellbarem Primärkreis-Kühlwasserdruck.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine PIC- oder LIC-Regelung (30, 31) des Primärkreiskühlwasserdruckes.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reaktorkühlung (18, 19, 20) in den Sekundärkreis des Zweidruckkessels (5) eingebunden ist.

50 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zweidruckkessel (5) bei salzhaltiger Kohle im Korrosionsbereich mit innen säurefest plattierten Kühlrohren versehen ist.