DE2611620C2

DE2611620C2 - Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus aschereichen Kohlen

Info

Publication number: DE2611620C2
Application number: DE2611620A
Authority: DE
Inventors: Kurt 4350 Recklinghausen Tippmer
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1982-11-11
Also published as: AU502098B2; US4098583A; AU2335377A; ZA771610B; BR7701529A; JPS52138088A; DE2611620A1; CA1088444A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus Kohlen, insbesondere äschern
chen Stein- und Braun-Kohlen, wobei die Kohlen vermählen, in wäßrigen Medien suspendiert und die Aschen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck unter Verrühren aufgeschlossen und die Kohlen danach von der wäßrigen Phase abgetrennt werden.

Durch die Literaturstelle »BIOS FINAL REPORT 522, item 30« ist ein Verfahren bekannt, bei dem die vorher durch einen Flotationsprozeß von einem Teil ihrer Asche befreite Feinkohle mit der 5.6fachen Menge 2,5%iger Natronlauge vermischt, die Suspension Min. lang Unter 100-200 Atm. auf 250⁰C gehalten, danach die Lauge abgetrennt und die kohle mit Wasser und Salzsäure gewaschen wird. Pro Tonne Kohle sind hierfür 140 kg Ätznatron erforderlich*

Ferner ist durch die US-PS 25 56 496 ein Kohleentaschungsverfahren bekannt, bei derti die Kohle bei Temoeraturen zwischen 120 bis 13Ö°C mit einer Mischung von wäßriger Natronlauge und Butanol ausgezogen und anschließend mit Wasser und Salzsäure gewaschen wird.

Durch die Literaturstelle »Ind. Engng. Chem. 47 (8) Seite 1586 (1955)« ist es für die Hydrolyse von Kohlen bekannt, Feinkohlen mit 5n-Natronlauge bei 350⁰C unter Stickstoff als Schutzgas bei erhöhtem Druck 24 Stunden lang aufzuschließen.

In der Technik haben sich diese Verfahren nicht

ίο durchgesetzt, zum großen Teil deshalb, weh sie das

vergleichsweise teure Ätznatron in großen Mengen benötigen und keine Rückgewinnungsmöglichkeit dafür besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren der eingangs definierten Art, die Möglichkeit der Durchführung mit weniger Kostenaufwand unter weitgehender Einsparung von Chemikalien aufzufinden und vorzuschlagen.

Für die Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die vermahlene Kohle in lediglich wäßriger Suspension unter Verrühren 60—360 Minuten lang bei 250—350°C und 50—80 ai Drück aufgeschlossen, gekühlt, entspannt und die die gelösten Aschebestandteile enthaltende wäßrige Phase von der Kohle abgetrennt wird.

Es hat sich gezeigt, daß ohne Zusatz von Säuren oder Alkalien bei den Bedingungen gemäß dei Erfindung der hydrolytische Aufschluß selbst von in Steinkohlen enthaltenen Aschen allein mit Wasser in wirtschaftlicher Weise möglich ist.

jo Je nach Art der angewandten Kohlen und ihrer Asche-Bestandtei'e können die Bedingungen, unter denen die Entaschung durchgeführt wird, innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen variieren. Eine bevorzugte für viele Kohlearten anwendbare Ausfüh-

j5 rung des Verfahrens sieht die Anwendung eines Kohle-Wasser-Verhältnis von 1:1 bis 1:2, eine Aufschlußtemperatur von 250 bis 280° C, einen Aufschlußdruck von 50 bis 60 bar und eine Behandlungsdauer von 180 bis 240 Minuten vor.

Bei dem Verfahren gemä3 der Erfindung wird die Überführung der Aschebestandteile in die von der Kohlesubstanz abtrennbare wäßrige Phase durch Dissoziation der in der Asche enthaltenen Alkaliverbindungen, insbesondere Alkalikarbona'e begünstigt und es wird angenommen, daß die Aschebestandteile in der wäßrigen Phase eine kolloid-disperse Phase bilden.

Die Bildung dieser kolloid-dispersen Phase kann durch Zugabe geringer Mengen von Alkalihydroxiden oder Karbonaten, ζ B. NaOH. KOH. Na₂CO₁. K₂COj, zu

so dem Aufschlußwasser unterstützt werden. Die Zugabe dieser Stoffe ist dann angezeigt, wenn nur wenig hydrolisierbare Alkaliverbindungen in den Kohleaschen enthalten sind. Hierbei handelt es sich jedoch nur um geringe Mengen von Alkalisalzen. Pro Tonne Kohle genügen etwa 15 bis 20 kg Alkalihydroxid b/w. 20 bis 30 kg Karbonat, dessen Wiedergewinnung durch Karbonisierung mit Kohlendioxid enthaltenden Gasen bei normalem oder erhöhtem Druck und Kreislaufführung des Aufschlußwassers nach einem vorgeschlagenen Verfahren erfolgen kann. Bei bekannten Verfahren werden demgegenüber pro Tonne Kohle 150 bis 250 kg Alkalihydroxid Und entsprechend mehr Karbonat benötigt.

Aus dem zum Äscheaufschiuß verwendeten Wasser können nach der Abtrennung der entaschten Kohle auch die Aschebestandteile abgetrennt und das Wasser im Kreislauf wieder zum Ascheaufschluß in den Kohlen verwendet werden. Zur Abtrennung der Aschebestand-

teile aus dem Wasser sind sowohl chemische wie auch metallische Verfahren geeignet.

Bei Aufarbeitung durch Karbonisierung und Kreislaufführung der Ascheaufschlußwässer kann bei Einsatz von Kohlen mit normalen Alkalikarbonatgehalt, Falls es für den Aufschlußprozeß erwünscht ist, eine Anreicherung des Alkalis im Aufschlußwasser erreicht werden.

Der Aufschluß der Kohlenasche kann vorteilhaft in mehreren Stufen in hintereinander angeordneten Reaktoren, vorzugsweise in drei Stufen, erfolgen.

Die Erfindung wird durch ein Beispiel mit einer Schemaskizze erläutert.

Die zu entaschende Rohkohle hat einen Aschegehalt von 35% und die Asche enthält, ausgedrückt als Oxide,

30% Al₂O₃
45% SIO₂

15% Fe₂O₃
3% CaO

4% K₂O
4% Na₂O

Die Kohle ist in dem Bunker 1 gestapelt und es werden stündlich über die Bandwaage (2) 36,4 t davon mit einem Wasseranteil von 3,0 i in die Kohlernühie .1 gefördert, in der unter Zusatz von 30,4 m³ Wasser aus Leitung 4 die Naßvermahlung stattfindet Die Sisbanalyse ergibt danach folgende Kornfeinheit:

100% feiner als 400 μπι Korndurchmesser
50% feiner als 44 μΐη Korndurchmesser

Die Kohle-Wasseraufschlämmung wird durch Leitung 5 in den mit einem Rührwerk versehenen Rohsuspensionsbehälter 6 gepumpt und durch Leitung 7 werden 20,6 m³ Wasser zugegeben. Die fertige Rohsuspension wird am Auslaß von 6 durch die Pumpe 8 aufgenommen und gegen 65 bar durch Leitung 9 dem Wärmeaustauscher 10 zugeführt, indem sie mit der Abwärme der das Reaktorsystem verlassenden Aufschlußsuspension auf 150°C aufgeheizt wird. Leitung 11 fördert die Rohsuspension in das Reaktorsystem. Dieses besteht aus den 3 hintereinander geschalteten mit den Heizschlangen 15,16 und 17 versehenen Rührwerksautoklaven 12, 13 und 14. Diese sind durch die Leitungen 18 und 18a miteinander verbunden und die Kohlesuspension wird in ihnen nacheinander in drei Stufen bei Temperaturen von 250° bis 280°C und 60 bar insgesamt 240 Minuten aufgeschlossen. Als Heizung dient ein Röhrenofen 19, dem durch Leitung 20 Brennstoff zugeführt wird. Das Heißöl wird von der Pumpe 21 im Kreislauf durch die Leitung 26 und das Heizrohrbündel 19a sowie die Leitungen 22 bis 25 durch die Heizschlangen 15, 16 und 1/ der Reaktoren 12, 13 und 14 gepumpt. Der Reaktor 12 ist mit einer Gasableitung 27 versehen, an die sich der Kühler 28 und daran über Leitung 29 der Kondensatabscheider 30 sowie über Leitung 31 die Rücklaufpumpe 32 und die Rücklaufleitung 33 in den Reaktor 12 anschließen. Gase, die sich bei dem Aufschlußprozeß entwickeln, z. B. CO₂ und H₂S_U werden in dem Abscheider 30 abgeschieden und durch die Leitung 34 mit dem Druckbegrenzungsventil 35 unmittelbar oder nach Aufarbeitung in die freie Atmosphäre entlassen, während wäßriges Kondensat in den Reaktor 12 zurückgepumpt wird. Mit 28O⁰C verläßt die Aufschlußsuspension den Reaktor 14 durch Leitung 36. In dem Verdampferkühler 37 werden stündlich 9 t Dampf von 5 bar erzeugt und die Aufschlußsuspension wird darin auf 190⁰C gekühlt. Sie wird weiter durch

ίο Leitung 38 dem Wärmetauscher 10 zugeführt, den sie durch Leitung 39 mit 90⁰C verläßt, nachdem sie ihre Abwärme an die zum Reaktorsystem gehende Rohsuspension abgegeben hat. Sie passiert das Regelventil 40 und wird von einem mit Rührwerk ausgestatteten Sammelbehälter 41 aufgenommen, den stündlich insgesamt 24,7 t Kohlesubstanz mit 2,9 Aschebestandteilen und 62,71 wäßrige Phase mit 8,71 dispergierten Aschebestandteilen passieren. Die Suspension tritt durch Leitung 42 aus und wird durch Leitung 43 der Zentrifuge 44 zugeführt, in der die Kohlesubstanz von der wäßrigen Phase getrennt wird. Dk . ntaschte Kohle wird ggf. mit Wasser aus Leitung 45 nacl.ge waschen, das durch Leitung 50 wieder abgelassen wird. Die 24,7 t entaschte Kohle mit einem Restaschegehalt von 2,9 t werden mit 5,5 t Feuchtigkeitswasser durch Leitung 45 ausgestoPsn. Diese aufbereitete Kohle steht nunmehr zur Bereitung der zur vergasenden Reinsuspension in dem Rührwerksbehälter 47 zur Verfugung. In dem Rührwerksbehäller 47 werden außerdem noch 14 m³

ω Weichwasser durch Leitung 48 und durch Leitung 49 ein Schlamm, der 2 t nicht umgesetzten Kohlenstoff, 1 t Asche und 3 t Feuchtigkeitswasser enthält, zugesetzt. Dieser Schlamm wurde durch Absetzen aus Waschwässern der Kohledruckvergasung erhalten. Durch Leitung 51 verläßt die für die Weiterbehandlung bestimmte wäßrige Phase die Zentrifuge 44. In dem mit einem Rührwerk versehenen Eindicker 52 setzt sich am Grunde ein aus Kohlenstoff und Aschebestandteilen bestehender Schlamm ab, der durch Lsitunj, 53 abgezogen wird und durch die Pumpe 54 und Leitung 43 zurück in die Zentrifuge 44 gedrückt wird. 57,2 t wäßrige Phase, die mit 8,71 dispersen Aschebestandteilen beladen sind, verlassen den Eindicker 52 durch die Leitung 55, fließen in den Zwischenbehälter 5θ und von dort durch Leitung 57, Pumpe 58, Leitung 59 in den Dekanter 60 für die disperse Phase. Aus diesem werden durch Leitung 66 25,2 t Schlamm ausgestoßen, der 8,7 t aus der wäßrigen Phase abgeschiedene Aschebestandteile und 16,5t Feuchtigkeitswasser enthält. Durch Leitung 61 werden pro Stunde 32 m³ geklärtes von Aschebestandteilen befreites Wasser abgenommen und dem Behälter 62 zugeführt, in dem es mit 19 m^! Frischwasser aus Leitung 63 vermischt wird. Die Mischung von wieder aufbereiteten und frischem Wasser wird durch Leitung 64 abgenommen und von Pumpe 65 durch Lesung 7 in den Prozeß z'irückgepumpL

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus Kohlen, insbesondere aschereichen Stein- und Braun-Kohlen, wobei die Kohlen vermählen, in wäßrigen Medien suspendiert, die Aschebestandteile bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck unter Verrühren aufgeschlossen und die Kohlen danach von der wäßrigen Phase abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vermahlene Kohle in lediglich wäßriger Suspension und ohne weitere Zusätze unter Verrühren 60 bis 360 Minuten lang bei 250 bis 350⁰C und 50 bis 80 at Druck aufgeschlossen und danach gekühlt, entspannt und die die gelösten Aschebestandteile enthaltende wäßrige Phase von der Kohle abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vermahlene Kohle im Verhältnis 1:1 bis 1:2 mit Wasser vermischt und darin suspendiert wird und der Aufschluß bei 250 bis 280° C und 5ö bis 60 bar in einer Auischiußzeit von 180 bis 240 Minuten durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Aufschlußwasser pro Tonne Kohle 15 bis 20 kg Alkalien in Form von Kalium- oder Natrium-Hydre Ud oder 20 bis 30 kg der entsprechenden Karbonate zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ascheaufschlußwasser nach der Abtrennung der entaschten Kohle von den Asc: ^bestandteilen befreit und im Kreislauf in dem Kohleaufschlu^verfah-jn wieder verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ascheaufschlußwasser nach der Abtrennung der Kohle mit Kohlendioxid behandelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheaufschluß in mehreren Stufen in hintereinander angeordneten Reaktoren vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheaufschluß in drei Stufen erfolgt.