DE2704465A1

DE2704465A1 - Hydriergasanlage mit restkoksverwertung

Info

Publication number: DE2704465A1
Application number: DE19772704465
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Jaeger
Original assignee: Ght Hochtemperaturreak Tech
Current assignee: Ght Hochtemperaturreak Tech
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1978-08-10

Description

Ilydriergasanlage mit Restkoksverwertung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine autotherme Anlage zur hydrierenden Vergasung von Kohle, in der ein Teil des gewonnenen Metnans mittels eines Spaltofens in Wasserstoff und Kohlenmonoxyd zerlegt wird. Bei der hydrierenden Vergasung von Kohle, gleich ob Stein- oder Braunkohle, bleibt ein gewisser Anteil des eingesetzten Kohlenstoffes als Restkoks zurück, da die zur restlosen Vergasung erforderliche Verweildauer der Kohle im Vergaser so hoch wäre, daß eine wirtschaftliche Nutzung der Anlage unmöglich wird.
Dieser Restkoks ebenso wie ein etwa daraus hergestelltes kohleninonoxydhaltiges Gas sind jedoch von verhältnismäßig geringer Qualität und deshalb nur schwer abzusetzen.
In der Zeitschrift "Chemical Engineering" vom 12.07.1971, Seite 59 - 61, wird vorgeschlagen, den Restkoks mit Wasserdampf zu behandeln, wodurch ein wasserstoffreiches Gas gewonnen wird, das wiederum als Hydriergas für die hydrierende Vergasung verwendet werden kann. Durch Verbrennung eines Teils des Restkokses kann die zur Wasserdampfvergasung erforderliche Wärme gewonnen werden. Es ist jedoch wesentlich wirtschaftlicher, den Restkoks in der erfindungsgemäßen, in nachfolgenden beschriebenen Weise zu verwenden.
Die Aufgabe der Erfindung ist eine wirtschaftliche und restlose Verwerrirn - Restkokses in einer zut regelbaren Anlage zu hydrierenden Vergasung von Kohle mit einem stabilen Betriebsverhalten.
Sie wird dadurch gelöst, daß mit der Verbrennungswärme des bei der Vergasung anfallenden Restkokses der Ofen beheizbar ist, in dem das Methan gespalten wird. Der für die hydrierende Vergasung von Kohle benötigte Wasserstoff kann ohne zusätzliche Energiezufuhr hergestellt werden. Der erzeugte Koks braucht nicht abgekühlt, gelagert und nach außerhalb abtransportiert zu werden, sondern wird kontinuierlich in derselben Anlage verwertet, wobei die in ihm enthaltene fühlbare Wärme dem Prozeß erhalten bleibt.
In einer Ausgestaltuns der Erfindung wird vorzeschlaven, daß der Restkoks unmittelbar zur Feuerung verwendet wird.
Es sind dann gegenüber der herkömmlichen Anlage so gut wie keine zusätzlichen Aufwendungen nötig, da der Restkoks ja in jedem Fall abtransportiert und der Spaltofen beheizt werden muß. In der anderen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Spaltofen (7) mit dem Gas beheizbar ist, das in einer Schwachgasvergasung (15) unter Zusatz von Wasserdampf und Luft aus dem Restkoks hergestellt wird. Dies ist danNvon Vorteil, wenn sich der Restkoks von seiner Konsistenz oder Zusammensetzung her weniger für Feuerungszwecke eignet, z. B. schlechte Brenneigenschaften hat oder noch Stoffe enthält, die bei Verbrennungen die beheizten Flächen des Spaltofens angreifen würden. Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß der Spaltofen unter Ausnutzung eines ohnehin vorhandenen Brennstoffes von verhältnismäßig geringer Qualität beheizt wird und daß die sonst hierzu verwendeten hochwertigen Brennstoffe, z. B. Kohle oder ein Teilstrom des produzierten Starknascs gespart werden0 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Dampferzeuger, der den zum Betrieb des Spaltofens benötigten Dampf liefert, entsprechend den vorstehend dargestellten Alternativen entweder mit dem Restkoks oder aber mit dem daraus hergestellten Schwachgas beheizbar ist. Auch an dieser Stelle des Prozesses, an der ihm Wärme zugeführt werden muß, kann so auf die Verwendung hochwertiger Brennstoffe verzichtet werden. Für die Erzeugung einer zur Beheizung sowohl des Spaltofens als auch des genannten Dampferzeugers ausreichenden Menge an Restkoks ist es freilich erforderlich, den Grad der Vergasung der in den Vergaser eingebrachten Kohle von den erreichbaren ca. 70 auf ca. 50 z zurückzunehmen, doch wirkt sich dieser scheinbat Verzicht auf die Wirtschaftlichkeit günstig aus, indem bei geringer Verweildauer der Kohle im Vergaser dieser bei gleichem Durchsatz kleiner sein kann, und durch die restlose Verwertung des Restkokses in der eigenen Anlage sowie durch die Ersparnis an hochwertigen Brennstoffen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung für eine Anlage mit einer Vorwärmvorrichtung für den dem Vergaser zugeführten Wasserstoff wird vorgeschlagen, daß die Vorwärmvorrichtung mit dem aus dem Spaltofen austretenden Abgas beheizbar ist.
Hierdurch läßt sich ein weiterer Gewinn an Wirkungsgrad erreichen, indem die in den Verbrennungsgasen des Restkokses enthaltene Wärme besser genutzt wird und zugleich der dem Vergaser zugeführte Wasserstoff auf eine Temperatur bringen, die dann durch die Wärmezufuhr aus dem stark exothermen Prozeß der Vergasung auf die zur Fortführung dieses Prozesses erforderliche Temperatur gesteigert wird.
Eine erfindungsgemäße Anlage ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Sie besteht aus einem Vergaser 1, in den gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Trockungsvorrichtung 13 die Rohkohle eingegeben und hydrierend vergast wird, entsprechend der Reaktion C + 2 H2 = CH4 Das im Vergaser 1 gebildete Methan wird in einem Wärmetauscher 2 gekühlt und in einer Wasserwäsche 3 von mitgerissenen festen Partikeln befreit. In einem weiteren Wärmetauscher 4 weiter herabgekühlt, werden ihm in einer Gaswäsche 5 unerwünschte gasförmige Beimischungen wie Kohlensäure, Schwefelwasserstoff und Kohlenoxysulfid entzogen. Das restliche Gas wird in einer Tieftemperaturzerlegung 6 in seine Bestandteile Methan, Kohlenmonoxyd und Wasserstoff geschieden. Das Methan wird teils dem Netz und damit einem Endverbraucher 14 zugeführt und teils unter Beimengung von Wasserdampf aus einem Dampferzeuger 16 über einen Wärmetauscher 8 einem Spaltofen 7 zugeführt. Dort wird es unter Wärme zufuhr entsprechend der Reaktion CH4 + H20 = 3 H2 + CO gespalten und auf die andere Seite des Wärmetauschers 8 zurückgeleitet, wo es einen Teil seiner Wärme an das zugeführte Methan-Wasserdampfgemisch abgibt. In einem Konverter 9 werden sowohl das aus obiger Reaktion stammende als auch das in der Tieftemperaturzerlegung 6 abgeschiedene Kohlenmonoxyd unter Zusatz von Wasserdampf nach der Reaktion CO + H20 = H2 + CO2 umgewandelt.
Das Gasgemisch w.rd in einem weiteren Kühler 10 herabgekühlt und in einer weiteren Gaswäsche 11 wird ihm das Kohlendioxyd entzogen. In einem weiteren Wärmetauscher 12 schließlich werden die aus der vorhergehenden Reaktion und aus der Tieftemperaturzerlegung 6 stammenden Wasserstoffströme vereinigt, durch die Abgase des Spaltofens 7 aufgeheizt und dem Vergaser 1 zugeführt, wo der Wasserstoff im Methan gebunden seinen Kreislauf erneut beginnt. Der im Vergaser 1 anfallende Restkoks kann entweder direkt mit Luft im Spaltofen 7 und/oder im Dampferzeuger 16 verbrannt werden (gestrichelt dargestellt) oder aber in einem Schwachgaserzeuger 15 entsprechend den Reaktionen 2 C + 02 = 2 CO C + 2 H20 C02 + 2 H2 C + H20 = CO + H2 mit Luftsauerstoff und Wasser verschwelt werden.
Das so erzeugte Heizgas wird dann zur Beheizung des Spaltofens 7 und/oder des Dampferzeugers 16 mit Luft verbrannt. Durch das große Volumen der Kreisläufe und deren vielfache Verknüpfung miteinander bedingt, neigt die erfindungsgemäße Anlage zu einem stabilen Regelverhalten.
L e e r s e i t e

Claims

tiydriergasanlage mit Restkoksverwertung Ansprüche 1. Anlage zur hydrierenden Vergasung von Kohle, in der ein Teil des gewonnenen Methans vermittels eines Spaltofens in Wasserstoff und Kohlenmonoxyd zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß. der Spaltofen (7) mit der Verbrennungswärme des bei der Vergasung anfallenden Restkokses beheizbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltofen (7) mit Restkoks beheizbar ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltofen (7) mit dem Gas beheizbar ist, das einer Schwachgasvergasung (15) unter Zusatz von Wasserdampf und Luft aus dem Restkoks hergestellt wird.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den zum Betrieb des Spaltofens (7) bestimmten Dampf liefernde Danpferzeuger (16) mit Restkoks beheizbar ist0
5. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den zum Betrieb des Spaltofens (7) bestimmten Dampferzeuger (16) mit Schwachgas beheizbar ist.
6. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vorwärmvorrichtung für den dem Vergaser zugeführten Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmvorrichtung mit dem aus dem Spaltofen (7) austretenden Abgas beheizbar ist.