DE2701148A1

DE2701148A1 - Gaskuehler, insbesondere zur abscheidung von kondensaten aus einem heissen rohgas, z.b. zur kuehlung von generatorgas

Info

Publication number: DE2701148A1
Application number: DE19772701148
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Pogrzeba
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1977-01-13
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CA1101794A; DE2701148B2; DE2701148C3

Description

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Abholfach

12. Januar 1977

STEAG Aktiengesellschaft, Bismarckstr. 54» 4300 Essen

"Gaskühler, insbesondere zur Abscheidung von Kondensaten aus einem heißen Rohgas, z.B. zur Kühlung von Generatorgas"

Die Erfindung betrifft einen Gaskühler, insbesondere zur Abscheidung von Kondensaten aus einem heißen Rohgas, z.B. zur Kühlung von Generatorgas, mit Hilfe von indirektem Wärmeaustausch in gebündelten Kühlrohren, die in Rohrboden festgelegt sind, welche eine Ein- und Austrittskammer begrenzen, wobei in einer der Kammern eine Vorlage zum Ausschleusen des Kondensates vorgesehen ist.

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Beispielsweise ist der erfindungsgemäße Gaskühler in der Generatorgasaufbereitung verwendbar, wo es z.B. im Anschluß an ein Quenchen des Gases auf die Abscheidung von Gaswasser ankommt. Insbesondere ist die Erfindung jedoch auf eine neuartige Teergewinnung aus einem aus der autothermen Kohledruckvergasung stammenden Rohgas anwendbar, bei der anstelle des bislang durchgeführten Quenchens ein indirekter Wärmeaustausch mit dem Reingas vorgenommen wird, welcher zu einer erheblichen Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades führt. Deswegen kann der erfindungsgemäße Gaskühler für den indirekten Gas-Gas-Wärmeaustausch vorgesehen werden, bei dem es einerseits auf einen guten Wärmeübergang ankommt und andererseits bislang ein Kondensat anfällt, das ähnlich wie das aus dem Rohgas einer autothermen Kohledruckvergasungsanlage stammende Teer-Staub-Gemisch schwierig zu behandeln ist.

Das Rohgas eines Druckvergasers enthält nämlich bei den in Kohledruckveigasungsanlagen üblichen Vergasungs- und Rohgastemperaturen Teere in gasförmigen Aggregatzustand und außerdem erhebliche Mengen von Stäuben. Beim Quenchen fällt ein sehr schwer aufzubereitendes Wasser-Teer-Staubgemisch an. Außerdem wird dem Rohgas durch verdampftes Wasser Wärme entzogen. Demgegenüber führt der Gas-Gas-Wärmeaustausch zu einem leichter zu beherrschenden, aber im wesentlichen wasserfreien Teer-Staub-Gemsich und vermeidet die durch den direkten Wärmeaustausch bedingten Wärmeverluste durch verdampftes Kühlwasser, weil die Wärme des Rohgases dem Reingas aufgeladen wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Gaskühler zu schaffen, welcher einen indirekten Gas-Gas-Wärmeaustausch mit hohem Wärmeübergang von dem heißen Rohgas auf ein kühleres Reingas trotz des hierbei abfallenden schwierigen Kondensates, beispielsweise eines Teer-Staub-Gemisches ermöglicht.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß jedes Kühlrohr von einem Mantelrohr umgeben ist und die Hantelrohre in Rohrboden festgelegt sind, welche eine Kühlgaseintritts- und eine Kühlgasaustrittskammer begrenzen, wobei die Kühlgaseintrittskammer gegen die Rohgasaustrittskammer und die Kühlgasaustrittskammer gegen die Rohgaseintrittskammer durch die entsprechenden Kühlrohrböden abgeschlossen sind.

Hierdurch wird ein nach dem Gegenstromprinzip arbeitender Gas-Gas-Wärmeaustauscher geschaffen, welcher die Gasströme fein unterteilt und durch exakte Gasführung zu einem guten Wärmeaustausch kommt. Bas Kondensat fällt in den Rohren an. Befinden sich in dem Rohgas Stäube, so wirken diese als Kondensationskeime. Daher setzt in dem erfindungsgemäßen Gaskühler die Kondensation bereits beim Überschreiten der Sätti gungsdichte ein, und es kommt zu keinem Kondensations verzug. Das hat den Vorteil, daß das Ablaufen des Kon densats bei schräg oder senkrecht angeordneten Gaskühler durch die oben anfallenden dünnflüssigen Komponenten auch im unteren Bereich, wo die zähflüssigen Kondensatkomponenten anfallen, wesentlich unterstützt wird.

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Darüber hinaus hat die Erfindung den Vorteil, daß sich die Rohre und dabei insbesondere die innen angeordneten und das Kondensat führenden Kühlrohre verhältnismäßig leicht auswechseln lassen. Das ist bei Kondensaten, die leicht zu einem Verstopfen der Rohre führen können, von erheblicher praktischer Bedeutung.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind ein Rohgaseintritts- und Rohgasaustritt sstutzen koaxial zu den Rohrbündeln an den Rohgaskammern und an die Kühlgaskammern je ein Kühlgaseintritts- und ein Kühlgasaustrittsstutzen orthogonal zu den Rohrbündeln verlaufend angebracht, während die Vorlage eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Mittelachse aufweist. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Einbauweisen, bei denen der erfindungsgemäße Gaskühler so orientiert wird, daß die Rohrbündel schräg geneigt verlaufen, beispielsweise um das anfallende Kondensat von selbst zum Ablaufen zu bringen.

Da in dem erfindungsgemäßen Gaskühler im allgemeinen kein nennenswerter Kondensationsverzug eintritt, besteht die Möglichkeit zu einer fraktionierten Kondensation. Das gestattet eine Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Rohrbündel mit Ein- und Austrittskammern und Vorlagen kaskadenförmig hintereinandergeschaltet sind, weil in jeder Stufe der Kaskade ein Kondensat abgezogen werden kann.

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Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß in der Kühlkaskade die Führung des Kühlgases von unten nach oben und die Führung des Rohgases von oben nach unten erfolgt, wobei für jede Vorlage ein gesonderter Kondensatabzug vorgesehen ist.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine beispielsweise Anwendung des erfindungsgemäßen Gaskühlers, nämlich bei der Teer- und Staubabscheidung aus Rohgasen einer Kohledruckvergasungsanlage,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Gaskühler teilweise im Schnitt unter Fortlassung bestimmter Teile zur Verdeutlichung insbesondere der Rohranordnung und

Fig. 3 eine Kühlkaskade gemäß der Erfindung.

Aus einer autothermen Druckvergasungsanlage stammendes Roh-gas wird in dem nachfolgend näher zu beschreibenden Rohgaskühler 1 abgekühlt, ohne daß der Wassertaupunkt unterschritten wird. Infolgedessen fällt in einer Vorlage 2 ein wasserfreies Teer-Staub-Gemisch an und wird bei 3 abgezogen. Das gekühlte Rohgas wird über eine

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Leitung 4 einem weiterem Kühler 5 zugeleitet, indem eine indirekte Gaskühlung mit Hilfe eines Wasserumlaufes 6 erfolgt. Dieser Kühler dient lediglich zum Trimmen der Gastemperatur mit dem Ziel, den Wassertaupunkt nicht zu unter-echreiten. Deswegen fällt in diesem Kühler 5 ebenfalls ein wasserfreies Teer-Staub-Gemisch bei 7 an.

Das nunmehr bei 8 strömende, weitgehend gereinigte Rohgas wird einer Feinreinigung 9 zugeführt, die ebenfalls trocken, ggf. aber auch naß arbeiten kann. Hiervon abhängig wird bei 10 ein Gemisch abgeführt, das restlichen Teer und Staub sowie Salze enthält. Das Bohgas strömt über eine Leitung 12 in eine Entschwefelungsanlage 13, die nicht näher erläutert zu werden braucht, aber dem Rohgas den darin enthaltenen Schwefelwasserstoff entzieht. Das so gereinigte und weitgehend abgekühlte Reingas gelangt als Kühlmittel über die Leitung 14 in den Gaskühler 1. Es wird dort mit der Wärme des bei 15 einströmenden Rohgases beladen und verläßt diese Kühlstufe bei 17.

Der für die beschriebene Gasaufbereitung und den thermischen Wirkungsgrad der Anlage entscheidende Teil ist demnach der Gas-Gas-Wärmeaustaucher 1, der in den Fig. 2 und 3 genauer dargestellt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine aus mehreren Abschnitten zusammengesetztes Druckgefäß , das allgemein mit 20 bezeichnet ist. Beginnend beim Rohgaseintritt führt ein

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Rohgaseintrittsstutzen 22 in ein Rohgaseintritt s0ehäuse 23» die mit einem Rohrboden 24 abgeschlossen i3t. Etwa anfallendes Kondensat läßt sich bei 21 durch einen normalerweise verschlossenen Rohrstutzen abziehen. Der Rohrboden 24 befindet sich in einem allgemein zylindrischen Gehäuseabschnitt 25 und dient zur Befestigung eines Rohrbündels, von dem in Fig. 1 jedoch nur ein das Rohgas führende Kühlrohr bei 26 gezeichnet ist. Der Rohrboden 24 schließt in dem zylindrischen Gehäuseabschnitt 25 die Rohgaseintritt skammer 27 gegen eine Reingasaustrittskammer 28 ab. Das Reingas strömt nämlich durch Mantelrohre 29» die in einem Rohrboden 30 festgelegt sind. Jedes der Matelröhre 29 ist einem Kühlrohr 26 zugeordnet und umgibt das ihm zugeordnete Kühlrohr konzentrisch.

Die Reingasaustrittskammer 28 weist ihrerseits einen Rohrstutzen 31 auf, der zum Abführen des Reingases dient. Etwaiges Kondensat wird bei 32 aus einem normalerweise verschlossenen Rohr abgezogen.

Die Gehäuseteile 23 und 25 sind durch Flanschen bei 18 miteinander verbunden, während der Rohrboden 30 an den zylindrischen Gehäuseabschnitt 25 bei 33 angeflanscht ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, verlaufen die Rohre 26 und 29 um ca. 1!
angedeutet ist.

und 29 um ca. 15° geneigt, was durch den Winkel

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Die Mantelrohre 29 enden in einem weiteren Rohrboden 34, welcher bei 35 an einen weiteren zylindrischen Gehäuseabschnitt 36 des Gaskühlers 20 angeflanscht ist. Der Rohrboden 34 begrenzt zusammen mit einem Rohrboden 37 für die Kühlrohre eine Reingaseintrittskammer 38 mit einem parallel zum Rohrflansch 31 angeordneten und daher ebenfalls orthogonal zu den Rohren 26 und 29 verlaufenden Reingaseintrittsstutzen 39. Etwa anfallendes Kondensat kann über eine normalerweise geschlossene Rohrleitung 40 aus der Reingaseintrittskammer 38 abgezogen werden. Außerdem trägt ein Rohrdehner 41 den Temperaturunterschieden im Gaskühler 20 Rechnung.

Der zylindrische Gehäuseabschnitt 36 ist ebenso wie der Gehäuseabschnitt 25 bei 42 an einen Gehäuseabschnitt 43 angeflanscht. In dem Gehäuseabschnitt 43 befindet sich ein Prallteller 44» auf den die aus den Rohren 26 austretenden Teilströme des Rohgases auftreffen. Vom Prallteller 44 und aus den Rohren 26 läuft daher Kondensat ab, das in der Vorlage 45 bei 46 gesammelt wird. Die Vorlage schließt mit ihrer Mittelachse 47, welche senkrecht verläuft, mit den Achsen der Rohre einen Winkel ein.

Das Rohgas verläßt die Rohgasaustrittskammer 48 über einen Austrittsstutzen 49.

Es ist ersichtlich, daß sich die Teile infolge der Flanschanordnungen leicht voneinander trennen lassen.

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Das hat den Vorteil, daß insbesondere die Abschnitte, welche Rohre tragen, leicht ausgewechselt werden können, etwa um sie die von abgesetztem Kondensat zu reinigen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind mehrere Gaskütler 20 zu einer Kaskade hintereinandergeschaltet. Der Gaskühler 20, dem bei 22 das Rohgas zugeführt wird, ist oben angeordnet und liegt in Richtung der von oben nach unten erfolgenden Führung des Rohgases über Verbindungsleitungen 50 - 52 vor einem entsprechend ausgebildeten Gaskühler 53» der seinerseits vor einem entsprechend ausgebildeten Gaskühler 54 angeordnet ist. Das bei 55 in den unteren Gaskühler 54 eintretende Reingas ist im Gegenstrom zum Rohgas und daher von unten nach oben über Verbindungsleitungen 56 - 58 geführt. Kondensate werden dagegen bei 59, und 61 abgezogen. Entsprechend der von oben nach unten fortschreitenden Kühlung des Rohgases, fallen in den oberen Vorlagen die höher siedenden Kondensationsfraktionen an.

Fat entansprüche

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Leerse ite

Claims

Pat entansprüche

1. Gaskühler, insbesondere zur Abscheidung von Kondensaten aus einem heißen Rohgas, z.B. zur Kühlung von Generatorgas, mit Hilfe von indirektem Wärmeaustausch in gebündelten Kühlrohren, die in Rohrboden festgelegt sind, welche eine Ein- und Austrittskammer begrenzen, wobei in einer der Kammern eine Vorlage zum Ausschleusen des Kondensates vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlrohr (26) von einem Mantelrohr (29) umgeben ist und die Mantelrohre in Rohrböden (30, 37) festgelegt sind, welche eine Kühlgaseintritts- und eine Kühlgasaustrittskammer (28, 38) begrenzen, wobei die Kühlgaseintrittskammer (38) gegen die Rohgasaustrittskammer (48) und die Kühlgasaustrittskammer (28) gegen die Rohgaseintrittskammer (27) durch die entsprechenden Kühlrohrböden (24, 37) abgeschlossen sind.

2. Gaskühler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohgaseintritts- und ein Rohgasaustrittsstutzen (22, 49) koaxial zu den Rohrbündeln (26, 29) an den Rohgaskammern (27, 48) und an die Kühlgaskammern (28, 38) je ein Kuhlgaseintritts- und ein Kühlgasaustrittsstutzen

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ORIGINAL INSPECTED

(31, 39) orthogonal zu den Rohrbündeln (26, 29) verlaufend angebracht sind, während die Vorlage (45) eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Mittelachse (47) aufweist.

3. Gaskühler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, iadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrbündel mit Ein- und Austrittskammern und Vorlagen (59 -61) kaskadenförmig hintereinandergeschaltet sind.

4. Gaskühler nach Anspruch 3»
dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlkaskade (20, 53, 54) die Führung

'(55 - 57) des Kühlgases von unten nach oben und die Führung (22, 50 - 52) des Rohgases von oben nach unten erfolgt, wobei für jede Vorlage (59 -61) ein gesonderter Kondensatabzug vorgesehen ist.

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