DE2701148C3 - Verwendung von schräg oder senkrecht angeordneten Wärmeaustauschern zur wasserfreien Entteerung und Entstaubung von heißem Generatorrohgas und zur Aufheizung von Generatorreingas - Google Patents

Description

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Die autotherme Kohlednickvergasung liefert ein Rohgas von verhältnismäßig hoher Temperatur, das Teer in gasförmigem Aggregatzustand und außerdem erheblichen Mengen von Stäuben enthält Das Rohgas wird mit Wasser gequencht, um es zu entstauben und zu entteeren. Beim Quenchen fällt ein sehr schwer aufzubereitendes Wasser-Teer-Staubgemisch an. Außerdem wird hierbei Wasser verdampft, das dem Rohgas entsprechende Wärme entzieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaskühler einzusetzen, 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

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der so Vorrichtung wird ein wasserfreies Kondensat aus den mit Stäuben und Teer beladenen Rohgasen derart gewonnen, daß sich eine Teilaufbereitung des Kondensates nach dünnen und zähflüssigen Kondensatkomponenten ergibt.

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe gelöst Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von schräg oder senkrecht angeordneten Wärmeaustauschern (1, 53, 54) in Kaskadenanordnung, in der das Kühlgas von unten nach oben und das Rohgas von oben eo nach unten geführt wird und jeder Vorlage (59—61) ein gesonderter Kondensatabzug zugeordnet ist, zur wasserfreien Entteerung und Entstaubung von heißem Generatorrohgas und zur Aufheizung von Generatorreingas, wobei die Wärmeaustauscher mit indirektem Wärmeaustausch zwischen gebündelten Kühlrohren (26) und diesen umgebenden Mantelrohren (29) und gasdichtem Abschluß aufweisenden Rohgaskanimern, nämlich einer Rohgaseintritts- und einer Rohgasaustrittskammer (27,48), mit parallel zu den Rohren (26,29) angebrachten Rohgaseintritts- und Rohgasaustrittsstutzen (22,49), wobei die Rohgasaustrittskammer (48) mit einer zum Sammeln von Kondensat dienenden Vorlage (45, 59—61) versehen ist, die eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Mittelachse aufweist, sowie durch Rohrboden (24,37) der Kühlrohre gegen jeweils eine von den Rohrboden (30, 34) der Mantelrohre (29) begrenzte Reingaskammern, die mit orthogonal zu den Rohren (26, 29) verlaufenden Ein- und Austrittsstutzen (39, 31) versehen sind, nämlich einer Reingaseintrittskammer (38) und einer Reingasaustrittskammer (28), ausgerüstet sind.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Gasströme fein unterteilt, so daß es durch eine exakte Gasführung zu einem guten Wärmeaustausch kommt Das Kondensat fällt in den Kühlrohren an. Dabei wirken die im Rohgas enthaltenen Stäube als Kondensationskeime. Deswegen setzt bereits beim Überschreiten der Sättigungsdichte die Kondensation ein und es kommt zu keinem Kondensationsverzug. Dadurch ergibt sich in den Wärmeaustauschern Jer Vorteil, daß das Ablaufen des Kondensates durch die oben anfallenden dünnflüssigen Komponenten auch im unteren Bereich, wo die zähflüssigen Kondensatkomponenten anfallen, wesentlich unterstützt wird. Das gestattet ferner die fraktionierte Kondensation, die in der Kaskadenanordnung stattfindet in der in jeder Stufe ein "Kondensat abgezogen werden kann.

Die im Rahmen der Verwendungserfindung eingesetzten Wärmeaustauscher sind bekannt (DE-AS 11 34 397). Diese Wärmeaustauscher werden mit Dampf beheizt und stehend angeordnet.

Auch die Kaskadenanordnung gehört zum Stande der Technik (FR-PS 3 38 973). Die Kaskadenanordnung hat man ebenfalls nur für wäßrige Kondensate vorgesehen. Demgegenüber behandelt die Erfindung dünn- bis zähflüssige Kondensate, die in der Kaskade zum Ablaufen gebracht werden und infolgedessen einen ausreichenden Wärmeaustausch zwischen Roh- und Reingas herbeiführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf die Teerund Staubabscheidung aus Rohgasen einer Kohledruckvergasungsanlage,

F i g. 2 einen der erfindungsgemäß zu verwendenden Wärmeaustauscher teilweise im Schnitt unter Fortlassung bestimmter Teile zur Verdeutlichung insbesondere der Rohranordnung und

Fig.3 Verwendung einer Kaskadenanordnung gemäß der Erfindung.

Aus einer autothermen Druckvergasungsanlage stammendes Rohgas wird in einer in F i g. 3 gezeigten Kühlkaskade behandelt von der in F i g. 1 lediglich ein Wärmeaustauscher 1 dargestellt ist, 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 Leitung 4 einem weiteren Kühler 5 zugeleitet, in dem eine indirekte Gaskühlung mit Hilfe eines Wasserumlaufes 6 erfolgt Dieser Kühler dient lediglich zum Trimmen der Gastemperatur mit dem Ziel, den Wassertaupunkt nicht zu unterschreiten. Deswegen fällt in diesem Kühler 5 ebenfalls ein wasserfreies Teer-Staub-Gemisch bei 7 an.

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Das nunmehr bei 8 strömende, weitgehend gereinigte Rohgas wird einer Feinreinigung 9 zugeführt, die ebenfalls trocken, gegebenenfalls aber auch naß arbeiten kann. Hiervon abhängig wird bei 10 ein Gemisch abgeführt, das restlichen Teer und Staub sowie Sa'ize enthält. Das Rohgas 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 Wärmeaustauscher 1. Es wird dort mit der Wärme des bei 15 einströmenden Rohgases beladen und verläßt den Wärmeaustauscher bei 17.

Der für die beschriebene Gasaufbereitung und den thermischen Wirkungsgrad der Anlage entscheidende Teil ist demnach der Wärmeaustauscher 1, der in den F i g. 2 und 3 genauer dargestellt ist.

Der Wärmeaustauscher ist aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt Beginnend beim Rohgaseintritt (siehe Fig.2) führt ein Rohgaseintrittsstutzen 22 in ein Gehäuse 23, das die Rohgaseintrittskammer 27 umschließt, die mit einem Rohrboden 24 gasdicht abgeschlossen ist Ausfallendes 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 Kühlrohrbündels, von dem in Fig.2 jedoch nur ein das Rohgas führendes Kühlrohr bei 26 gezeichnet ist. Der Rohrboden 24 schließt in dem zylindrischen Gehäuseabschnitt 25 die Rohgaseintrittskammer 27 gegen eine Reingasaustrittskammer 28 ab. Das Reingas strömt durch Mantelrohre 29, die in einem Rohrboden 30 festgelegt sind. Jedes der Mantelrohre 29 ist einem Kühlrohr 26 zugeordnet und umgibt das ihm zugeordnete Kühlrohr konzentrisch.

Die Reingasaustrittskammer 28 weist ihrerseits einen Austrittsstutzen 3' 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 F i g. 2 dargestellt, verlaufen die Rohre 26 und 29 um ca. 15° geneigt, was durch den Winkel λ angedeutet ist.

Die Mantelrohre 29 enden in einem weiteren Rohrboden 34, welcher bei 35 an einen weiteren zylindrischen Gehäuseabschnitt 36 des Wärmeaustauschers angeflanscht ist Der Rohrboden 34 begrenzt zusammen mit einem Rohrboden 37 für die Kühlrohre eine Reingaseintrittskammer 38 mit einem parallel zum Austrittsstutzen 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 Wärmeaustauscher 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, weiche 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. Das hat den Vorteil, daß insbesondere die Abschnitte, welche Rohre tragen, leicht ausgewechselt werden können, etwa um sie von abgesetztem Kondensat zu reinigen.

Nach Fig.3 sind mehrere Wärmeaustauscher zu einer Kaskade hintereinandergeschaltet Der Wärmeaustauscher 1 erhält bei 22 das Rohgas. Er ist oben angeordnet und liegt in Richtung der von oben nach unten erfolgenden Führung des Rohgases über Verbindungsleitungen 50—52 vor einem entsprechend ausgebildeten Wärmeaustauscher 53, der seinerseits vor einem entsprechend ausgebildeten Wärmeaustauscher 54 angeordnet ist. Das bei 55 in den unteren Wärmeaustauscher 54 eintretende Reingas ist im Gegenstrom zum Rohgas und daher von unten nach oben über Verbindungsieitungen 56—58 geführt Kondensate werden dagegen bei 59, 60 und 61 abgezogen.

Entsprechend der von oben nach unten fortschreitenden Kühlung des Rohgases fallen in den oberen Vorlagen die höher siedenden Kondensationsfraktionen an.

Hierzu 3 Blatt 2j£ichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von schräg oder senkrecht angeordneten Wärmeaustauschern (1, 53, 54) in Kaskadenanordnung, in der das Kühlgas von unten nach oben und das Rohgas von oben nach unten geführt wird und jeder Vorlage (59—61) ein gesonderter Kondensatabzug zugeordnet ist, zur wasserfreien Entteerung und Entstaubung von heißem Generatorrohgas und zur Aufheizung von Generatorreingas, wobei die Wärmeaustauscher mit indirektem Wärmeaustausch zwischen gebündelten Kühlrohren (26) und diesen umgebenden Mantelrohren (29) und gasdichtem Abschluß aufweisenden Rohgaskammern, nämlich einer Rohgaseintritts- und einer Rohgasaustrittskammer (27,48), mit paralle! zu den Rohren (26, 29) angebrachten Rohgaseintritts- und Rohgasaustrittsstutzen (22,49), wobei die Rohgasaustrittskammer (48) mit einer zum Sammeln von Kondensat dienenden Vorlage (45,59—61) versehen ist, die eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Mittelachse aufweist, sowie durch Rohrboden (24, 37) der Kühlrohre gegen jeweils eine von den Rohrboden (30, 34) der Mantelrohre (29) begrenzte Reingaskammern, die mit orthogonal zu den Rohren (26,29) verlaufenden Ein- und Austrittsstutzen (39, 31) versehen sind, nämlich einer Reingaseintrittskammer (38) und einer Reingasaustrittskammer (28), ausgerüstet sind.

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