DE2751527A1 - Verfahren zur herstellung eines gasfoermigen brennstoffs und von schwefel aus einem kohlenwasserstoffbrennstoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gasfoermigen brennstoffs und von schwefel aus einem kohlenwasserstoffbrennstoff

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Description

8903
POSTER WHEELER ENER(SY CORPORATION, Livingston, New Jersey 07039, USA
Verfahren zur Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs und von Schwefel aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gasförmigem Brennstoff und Schwefel aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff.
Kohlenwasserstoffe, die normalerweise in Industrieanlagen, wie mit Kohle und Heizöl betriebenen Kraftwerken, verbrannt werden, enthalten Schwefel, der unter normalen Umstanden während des Verbrennungsverfahrens in Schwefeldioxid übergeführt und mit den anderen Abgasen des Verfahrens in die Atmosphäre entlassen wird. Abgesehen davon, daß das Schwefeldioxid eine Hauptursache für die Luftverschmutzung ist, erniedrigt es auch die Produktqualität und vermindert die Wirksamkeit und die Produktion.
Zur Verringerung des Schwefelgehaltes in Kohlenwasserstoffbrennstoffen und in den gasförmigen Brennstoffen und Abgasen, die von den Kohlenwasserstoffbrennstoffen stammen, sind schon verschiedene Verfahren bekannt, von denen viele über
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die Bindung von Schwefeldioxid verlaufen, das zur Herstellung von elementarem Schwefel einer weiteren Reaktion unterworfen werden muß. Diese zusätzlichen Umsetzungen sind Jedoch häufig sehr wenig wirksam und vermindern daher die Gesamtwirksamkeit des ganzen Abtrennungsverfahrens.
Aufgabe der Erfindung 1st es daher, ein Verfahren zur Herstellung von gasförmigem Brennstoff und Schwefel aus Kohlenwasserstoffbrennstoff vorzusehen, bei dem das Schwefeldioxid schon zu Anfang von dem Brennstoff abgetrennt und danach in elementaren Schwefel umgewandelt wird, wobei das Verfahren einen wirkungsvollen Betrieb gewährleistet und zu einem verhältnismäßig hohen Ausmaß der Wiedergewinnung von Schwefel führt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines gasförmigen Brennstoffes und von Schwefel aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein erstes Wirbelbett aus den Schwefel in dem Brennstoff absorbierenden Material bereitstellt, mindestens teilweise den Brennstoff in dem Wirbelbett unter reduzierenden Bedingungen zu gasförmigem Brennstoff und einem sulfidlertem Absorptionsmittel verbrennt, den gasförmigen Brennstoff aus dem Wirbelbett herausleitet, ein zweites Wirbelbett bereitstellt, das sulfidierte Absorptionsmittel in dem zweiten Wirbelbett unter Bildung von regeneriertem Absorptionsmittel und einem schwefelhaltigen Gas behandelt, das schwefelhaltige Gas mit Wasserdampf mischt, das Gemisch aus schwefelhaltigem. Gas und Wasserdampf in ein Umsetzungsgefäß leitet und durch das Umsetzungsgefäß kontinuierlich körnige Kohle hindurch- und unter Bedingungen, die zu der Bildung von elementarem Schwefel führen, mit dem schwefelhaltigen Gas in Berührung treten läßt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines AusfUhrungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert, die
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ein Fließschema eines Systeas zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Gemäß der Zeichnung wird in die Wirbelbett-Vergaaungseinrichtung 10 von einer Pumpe 12 Über eine Leitung 14 starkschwefelhaltlges Brennöl gefördert, wobei die Pumpe das öl über Leitung 16 aus einer - nicht dargestellten - Vorratsquelle erhält. Ein Luftgebläse 18 treibt Luft durch eine Leitung 20 in die Vergasungsvorrichtung 10. Ein Oebläse 22 erhält Abgas aus einer Leitung 24 und leitet das Gas in eine Leitung 26, die mit Leitung 20 verbunden ist, damit das Gas in die Vergasungsvorrichtung 10 gelangen kann. Leitung 24 erhält das Abgas von einem Kessel, wie weiter unten im einzelnen beschrieben.
Ferner ist eine Leitung 27 mit einer Naturgasquelle verbunden, und dient der Zuleitung des Naturgases zu der Vergasungsvorrichtung 10, um deren Ingangsetzen zu erleichtern. Ein Vorratsgefäß 28 für Kalkstein ist über eine Leitung 30 mit einer Quelle für Kalkstein und Über Leitung 32 mit der Vergasungsvorrichtung 10 verbunden, in die der Kalkstein eingebracht wird.
Zufolge der genannten Maßnahmen wird im unteren Abschnitt der Vergasungseinrichtung 10 ein durch Luft betriebenes Wirbelbett aus Kalkstein aufrechterhalten, und die .Vergasungsvorrichtung 10 arbeitet mit unterstöchiometrisehen Luftmengen, wobei das öl, das in die Vergasungseinrichtung eingeleitet wird, gekrackt und teilweise zu einem heißen, schwefelarmen gasförmigen Brennstoff verbrannt wird, der zum größten Teil aus Kohlenmonixid und etwas freiem Wasserstoff besteht. Da die Vergasungseinrichtung 10 auf herkömmlicher Weise angelegt ist und betrieben wird, 1st sie lediglich schematisch dargestellt und wird im folgenden nicht mehr beschrieben.
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Der gasförmige Brennstoff wird über Leitungen 34 und 36 zu einem Paar Zyklonenscheider 38 bzw. 40 geleitet, wo die von dem Gas mitgerissenen festen Feinteilchen abgetrennt werden. Aus den Zyklonenscheldern 38 und 40 gelangt das Gas über Leitungen 42 bzw. 44 in eine Leitung 46, die den gasförmigen Brennstoff zu einer Reihe von Brennern 47 führt, die an einem Kessel 48 angebracht wird. Der Kessel 48 wird in herkömmlicher Weise unter Erzeugung von Hitze zur Herstellung von Wasserdampf oder dergleichen betrieben, wobei die Verbrennungsgase von dem Kessel über Leitung 24, wie oben erwähnt, der Vergasungseinrichtung 10 zugeführt werden, um das Wirbelbett in der Vergasungsvorrichtung zusätzlich zu erhitzen.
Während der beschriebenen Verbrennung in der Vergasungseinrichtung 10 wird außerdem Schwefelwasserstoff erzeugt, der gemäß folgender Reaktionsgleichung mit dem Kalkstein zu Calciumsulfid reagiert:
H2S + CaO > CaS + H2O
Weiter ist eine Regeneriervorrichtung 15 in Form eines mit Luft betriebenen Wirbelbettgefäßes vorgesehen, von dem ein Einlaß über Leitung 52 mit einem Auslaß der Vergasungseinrichtung 10 und von dem ein Auslaß über Leitung 54 mit einem Einlaß der Vergasungseinrichtung 10 verbunden sind. Leitung 52 schafft das Calciumsulfid aus der Vergasungseinrichtung 10 in die Regenerierungseinrichtung 50, während ein Luftgebläse 56 in den unteren Abschnitt des Regenerierungsgefäßes über Leitung 58 Luft einbläst. Feinteilchen aus den Cyclonenscheiden 38 und 40 werden durch ein Leitungspaar 60 und 62 in das Regenerierungsgefäß 50 eingebracht. Die Regenerierungseinrichtung 50 wird in herkömmlicher Weise unter derartigen Bedingungen betrieben, das aus dem Calciumsulfid durch Umsetzung mit Sauerstoff ein an Schwefeldioxid reiches Gas sowie wiedergewonnener Kalkstein gemäß der folgenden Reaktionsgleichung erhalten werden:
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CaS + \
CaO + SO2
Der Schwefeldioxidstrom wird aus der Regenerierungseinrichtung 50 über Leitung 64 einem Cyclonenscheider 66 zugeführt, wo mitgerissene Feinteilchen abgetrennt werden. Das verhältnismäßig reine gasförmige Schwefeldioxid wird anschließend aus dem Cyclonenscheider 66 über Leitung 68 einer Schwefelreduktionseinheit 70 zugeführt, die weiter unten näher erläutert wird.
Der wiedergewonnene Kalkstein aus der Regenerierungsvorrichtung 50 wird über Leitung 54 zurück in die Vergasungeeinrichtung 10 befördert» wo er sich mit dem Schwefelwasserstoff auf die oben beschriebene Weise umsetzt, während der verbrauchte Anteil des Kalksteine über Leitung 74 einem VorratsgemäB 72 zugeführt wird. In das Vorratsgefäß 72 gelangen ferner über Leitungen 75 und 74 die Feinteilchen, die von dem Schwefeldioxidstrom in dem Cyclonenscheider 66 abgetrennt worden sind. Mit Hilfe eines Gebläses 76, das Kühlluft über Leitung 78 in das Vorratsgefäß 72 einbläst, wird der verbrauchte Kalkstein abgekühlt und anschließend in bekannter Veise ausgebracht werden.
Ein Kohlebeschicker 80, der Kohle aus einer äußeren Quelle erhält, beschickt damit über Leitung 82 einen Aufzug 84, durch den die Kohle in ein Vorratsgefäß 86 gelangt. Mit dem Vorratsgefäß 86 ist eine Leitung 88 verbunden, die ein Ventil 90 enthält, damit die Kohle aus dem Vorratsgefäß selektiv in die Schwefelreduktionseinheit 70 überführt werden kann.
Die Schwefelreduktionseinheit 70 ist in der USA-Patentanmeldung 635 497/1975 derselben Anmelderin beschrieben} auf diese Beschreibung wird hiermit ausdrücklich Bezug gene
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FUr die Zwecke der vorliegenden Erfindung reicht die Festeteilung aus, daß die Schwefelreduktionseinheit 70 die Form eines Reaktionsgefäßes besitzt, das auf einer vorbestimmten erhöhten Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um die durch Leitung 68 in das Reaktionsgefäß eingebrachte Kohle kontinuierlich zu verbrennen.
Erfindungsgemäß wird das schwefeldioxidhaltige Oas durch Leitung 68, wo es mit Wasserdampf aus einer Quelle 92 vermischt werden kann, in die Einheit 70 geleitet. Dort wird das schwefeldioxidhaltige Gas in Gegenwart des Wasserdampfs mit der brennenden körnigen Kohle in Berührung gebracht. Auf diese Weise wird das Schwefeldioxid zu Schwefel und Schwefelwasserstoff reduziert, während die Kohle in der Einheit 70 oxidiert wird. Das erhaltene schwefelhaltige Gas wird über Leitung 94 kontinuierlich aus der Einheit 70 abgezogen, während die durch die Oxidation der Kohle erhaltene Asche über Leitung 96 kontinuierlich aus der Einheit 70 entfernt wird.
Die Leitung 96 ist mit einem Ascheaufhänger 98 verbunden, der die Asche aus der Einheit 70 sammelt, die anschließend über Leitung 100 in die Vergasungseinrichtung 10 transportiert wird, wo sie in das Wirbelbett eingeführt wird, um in der Asche zurückgebliebene unverbrannte Kohle zu verbrennen.
Hit Hilfe eines Gebläses 102 wird das schwefelhaltige Gas über Leitung 94 durch einen Kühler 104 geleitet, in dem durch Leitungen 106 und 108 transportiertes Kühlmittel zirkuliert. Auf diese Weise wird das schwefelhaltige Gas kondensiert, bevor es über Leitung 110 zur endgültigen Gewinnung einem Tank 112 zugeführt wird.
Auf diese Weise findet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wirksame Entfernung von Schwefel aus Kohlenwasserstoff-
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brennstoffen statt.
Es ist festzuhalten» daß In bisher bekannten Verfahren zur Umwandlung von Schwefeldioxid Temperaturen von gut über 8430C (155O0F) Üblich sind, wobei einige bisher durchgeführte Verfahren Betriebstemperaturen von über 10930C (20000F) aufweisen. Bei dem erfinduiigsgeafteen Verfahren ist ·β jedoch möglich, eine hohe Umwandlung von Schwefeldioxid bei Temperaturen zwischen 593 und 8430C (1100 bis 155O0F) su erzielen.
Selbstverständlich kann das erflndungsgemaBe Verfahren durch Weglassen oder Abändern einiger Merkmal· modifiziert werden, was jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt.
ReYa/Pi.
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0 · * eerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Verfahren zur Herstellung eines gasförmigen Brennstoffs und von Schwefel aus einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem ersten Wirbelbett aus Adsorptionsmaterial für den Schwefel in dem Brennstoff den Brennstoff unter reduzierenden Bedingungen mindestens teilweise zu einem gasförmigen Brennstoff und sulfidlertem Adsorptionsmaterial verbrennt, den gasförmigen Brennstoff aus dem ersten Wirbelbett entfernt, in einem zweiten Wirbelbett das sulfidierte Adsorptionsmaterial zu regeneriertem Adsorptionsmaterial und einem schwefelhaltigen Gas umsetzt, das schwefelhaltige Gas in ein Reaktionsgefäß einleitet und durch das Reaktionsgefäß kontinuierlich körnige Kohle hindurch- und mit dem schwefelhaltigen Gas unter Erzeugung elementaren Schwefels in Berührung treten läßt.
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    ORIGINAL INSPECTED
    2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß man das schwefelhaltige Gas aus dem zweiten Wirbelbett mit Wasserdampf vermischt und das Gemisch aus schwefelhaltigem Gas und Wasserdampf in das Reaktionsgefäß einleitet.
    3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß man das regenerierte Adsorptionsmaterial aus dem zweiten Wirbelbett in das erste Wirbelbett zurückführt.
    A. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß man den gasförmigen Brennstoff in zu einem Kessel gehörige Brenner und die Abgase des Kessels in das erste Wirbelbett leitet.
    5. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß man die Asche aus dem Reaktionsgefäß zur Verbrennung von darin enthaltender unverbrauchter Kohle in das erste Wirbelbett zurückführt.
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DE19772751527 1976-11-19 1977-11-18 Verfahren zur herstellung eines gasfoermigen brennstoffs und von schwefel aus einem kohlenwasserstoffbrennstoff Withdrawn DE2751527A1 (de)

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