DE2815329A1

DE2815329A1 - Verfahren zur aufbereitung von wasser/kohlenstoffsuspensionen, die beim auswaschen des gases anfallen, das bei der vergasung von mineralischen rohstoffen entsteht

Info

Publication number: DE2815329A1
Application number: DE19782815329
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Chem Dr Langhoff; Juergen Dipl Ing Seipenbusch
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1978-04-08
Filing date: 1978-04-08
Publication date: 1979-10-18
Also published as: AU4559879A; CA1142760A; US4424065A; AU535995B2; ZA791621B; BR7902142A; SU873866A3

Description

Ruhrkohle Aktiengesellschaft, Rellinghauser Straße 1, 4300 Essen

"Verfahren zur Aufbereitung von Wasser/Kohlenstoff-Suspensionen, die beim Auswaschen des Gases anfallen, das bei der Vergasung von mineralischen Rohstoffen entsteht"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser/Kohlenstoff-Suspensionen, die beim Auswaschen des Gases anfallen, das bei der Vergasung von mineralischen Rohstoffen entsteht, indem das kohlenstoffhaltige Material aus der Suspension abgetrennt und dem Ausgangsbrennstoff zugeführt und beigemischt wird, während das Waschwasser erneut in die Waschzone geleitet wird. -

Die Kohlenstaubvergasung erfolgt im Gleichstrom von Kohle mit Wasserdampf und Sauerstoff bzw. Luft im Vergasungsreaktor* Die hierfür benötigten kohlenstoffhaltigen Brennstoffe Werden zunächst zusammen mit Wasser in einer Naßmühle fein aufgemahlen· Die fertige Suspension gelangt dann über eine Pumpe in den Reaktor, wo sie zusammen mit dem Sauerstoff und evtl. Wasserdampf vergast wird. Die Reaktion lauft in der Flamme sehr schnell ab, so daß die mittlere Verweilzeit im Reaktor nur wenige Sekunden beträgt. Das Endprodukt besteht bei diesem Verfahren in der Hauptsache aus Kohlenoxyd und Wasserstoff. Darüber hinaus enthält es verhältnismäßig große Mengen mitgerissener kohlenstoffhaltiger Feststoffe.

Die mitgerissenen Feststoffteilchen werden danach durch Berührung der Synthesegase mit Wasser in üblichen Wascheinrichtungen, wie z.B. Waschkühlern,von den mitge-■ führten Feststoffen befreit. Das feststoffbeladene Wasch-

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wasser wird dann einem Eindicker zugeführt, der die Suspension in Feststoff und Waschwasser aufteilt, wobei der Feststoff dem Einsatzgut zugemischt und das Waschwasser wieder in die Waschzone zurückgeleitet wird. Durch die Rückführung des Feststoffes kann der Kohlenstoffdurchsatz auf annähernd 100 % gebracht werden.

Aus der DT-PS 12 16 259 ist ein Verfahren zur Aufbereitung derartiger Wasser-Kohlenstoff-Suspensionen bekannt, nach dem die Waschwasserdispersion zunächst mit einer Benzinfraktion vermischt wird, wodurch die Kohle auf dem Wasser aufschwimmt und so vom Wasser getrennt werden kann. Eine weitere Entwässerung wird dadurch erreicht, daß die vorhandene Benzinkohlesuspension anschließend mit einem Bunkerheizöl gemischt und danach erhitzt wird. Hierdurch verdampft das Benzin, das anschließend wieder zum Auswaschen Verwendung finden kann, während das Gemisch aus Bunkerheizöl und suspendierter Kohle dem Vergasungsreaktor wieder zugeführt wird.

Aus der DT-PS 12 16 259 ist es auch bereits bekannt, wenigstens einen Teil der Asche aus den gasförmigen Reaktionsprodukten zu beseitigen, da hierdurch die Brauchbarkeit und der Wert der später zurückgewonnenen kohlenstoffhaltigen Materialien erhöht werden kann. Diese Asche fällt nach dem beschriebenen Verfahren in der Kühlzone durch unmittelbare Berührung mit dem Wasser automatisch aus und kann in Sintergutform am Boden des Gefäßes abgezogen werden.

Es hat sich aber gezeigt, daß die damit verbundene Reduzierung des Mineralstoffanteiles bzw. Ascheanteiles in dem Feststoff nicht ausreicht, um den Wirkungsgrad des Vergasungsverfahrens und damit die Wirtschaftlichkeit wirksam

zu erhöhen. Der anfallende Feinstaub bei der Vergasung

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besteht nach den bisherigen Erfahrungen etwa zur Hälfte aus Brennbarem und aus Asche. Durch die fortlaufende Rückführung des mit dem Synthesegas ausgetragenen Feststoffes wird sich damit der Aschegehalt des Einsatzgutes laufend erhöhen. Um die Pumpbarkeit des Einsatzgutes aufrechtzuerhalten, muß zusätzliches Wasser aufgegeben werden, was zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führt.

Unter Berücksichtigung der Erkenntnis, daß der Wirkungsgrad des Vergasungsverfahrens und damit die Wirtschaftlichkeit durch eine Verringerung des Mineralstoffanteiles im ausgetragenen und zurückgeführten Feststoff merklich verbessert werden kann, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln und vorzuschlagen, mit dessen Hilfe die brennbaren und unbrennbaren Bestandteile des ausgetragenen kohlenstoffhaltigen Materials möglichst weitgehend und ohne zu großen Aufwand voneinander getrennt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das kohlenstoffhaltige Material vor der Rückführung zusammen mit dem Waschwasser einer Klassierung unterzogen und daß nur der Siebrückstand vor den Vergasungsreaktor zurückgeführt und mit dem Einsatzgut gemischt wird. Untersuchungen haben nämlich gezeigt, daß der Ascheanteil mit zunehmender Kornfeinheit steigt, so daß durch einfache Abtrennung der feineren Fraktionen der Aschegehalt der Gesamtsuspension merklich gesenkt werden kann. Nach den vorliegenden Untersuchungen kann der Aschegehalt von etwa 40 % auf 13 % gesenkt werden, wenn das kohlenstoffhaltige Material bei 63^u einer Naßsiebung unterzogen wird. Die Naßsiebung auch in derartigen Kornbereichen ist nur aus der Kohlenaufbereitung nicht aber aus der Aufbereitung derartiger Wasser-Kohlenstoff-Suspensionen bekannt. Bisher sind derartige Medien u.a. deshalb nicht naßgesiebt worden, weil der relativ hohe Aschegehalt einen sehr hohen Verschleiß des Siebmaterials befürchten läßt.

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Wenn die Maschenweite des Siebes so festgelegt wird, daß das Grobgut bei guter Ausbeute einen möglichst niedrigen Aschegehalt aufweist, z.B. bei einer Maschenweite von 63 u, ist der Verschleiß zu vornachlässigen und wird bei weitem durch den Vorteil des niedrigen Aschegehaltes des zurückgeführten Feststoffes aufgewogen. Der Siebdurchgang, der den größten Teil an Asche enthält, wird anschließend vom Wasser getrennt und aus dem Kreislauf herausgenommen. Der Siebrückstand, der überwiegend kohlenstoffhaltige Bestandteile aufweist, wird kontinuierlich abgezogen, hydraulisch vor den Vergasungsreaktor zurückgeführt, und mit dem Einsatzgut gemischt. Da es sich bereits um eine Wasser-Kohlenstoff-Suspension handelt, entfällt eine vorherige Durchmischung. Die Suspension kann sofort dem Vergasungsreaktor mitaufgegeben oder aber dem Suspensionsbehälter aufgegeben werden. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß man mit Hilfe einer apparativ wenig aufwendigen Klassierung eine merkbare Senkung des Aschegehaltes des dem Prozeß wieder zugeführten kohlenstoffhaltigen Materials erreichen kann. Der beschriebene Vorgang ist weder temperaturnoch druckabhängig und kann daher auch ohne zusätzlichen verfahrenstechnischen Aufwand durchgeführt werden. Der Vorteil des Verfahrens ist u.a. auch darin zu sehen, daß durch eine nachgeschaltete Aufbreitung des mit dem Synthesegas ausgetragenen Feststoffes auch eine Vergasung von bailastreichen kohlenstoffhaltigen Mineralien wirtschaftlich möglich ist. Ohne eine solche Aufbreitung würde sich der Gehalt an Unverbrennbarem am Eingang des Reaktors ansonsten sehr schnell soweit erhöhen, daß kaum noch ausreichende brennbare Anteile im Einsatzgut vorhanden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch weiter verbessert, daß die Wasser-Kohlenstoff-Suspension zunächst eingedickt, danach mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff innig vermischt und anschließend klassiert wird. Hierdurch

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tritt eine Umnetzung der kohlenstoffhaltigen Teile ein, die zu einer Agglomeration der kohlenstoffhaltigen Teile führt, so daß bei der anschließenden Klassierung der schlackenreiche Feststoff mit dem Wasser durch das Sieb hindurch ausgetragen wird. Hierbei hat sich überraschend gezeigt, daß sich die Oberflächeneigenschaften der eingesetzten kohlenstoffhaltigen Mineralien auch durch die Vergasung bzw. Teilvergasung nicht ändern. Der aus dem Gasstrom ausgewaschene Feststoff wird zunächst auf eine für das Umnetzungsverfahren geeignete Konzentration eingedickt, um den Verbrauch an Öl möglichst gering und den Erfolg des Umnetzungsverfahrens möglichst günstig zu gestalten. Die Konzentration beträgt erfindungsgemäß 200 bis 500 Gramm pro Liter vorzugsweise 350 Gramm pro Liter. Danach wird der Eindickerunterlauf mit 5 bis 20 Gewichtsprozenten, vorzugsweise 8 bis 10 Gewichtsprozenten bezogen auf den Feststoffgehalt mit handelsüblichem Heizöl EL intensiv gemischt. Die hierbei auftretende Agglomeration betrifft ausschließlich die kohlenstoffhaltigen Substanzen, aufgrund der bereits vorab erwähnten gleichgebliebenen Oberflächeneigenschaften. Hierdurch ist es dann einfach möglich, die Suspensionen aus agglomerierten kohlenstoffhaltigen Teilen, schlackereichem Feststoff und Wasser einem Sieb von z.B. 0,5 mm aufzugeben und den dann erhaltenen Siebrückstand dem Reaktor wieder zuzuführen und mit dem Einsatzgut zu mischen. Der Siebrückstand kann ohne weitere Vorbehandlung zugemischt werden, weil das noch an den Feststoffteilen anhaftende Heizöl den nachfolgenden Vergasungsprozeß nicht behindert, sondern vielmehr sogar fördert. Da es sich auch hierbei um eine Wasser-Kohlenstoff—Suspension handelt, kann die Suspension auch unmittelbar in den Vergasungsreaktor eingebracht werden. Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß in das erfindungsgemäße Verfahren eine Zerkleinerung zwischen-

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geschaltet wird. So kann z.B. der Eindickerunterlauf auf kleiner 0,1 mm aufgemahlen werden. Hierdurch wird der Trenneffekt des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine optimalere Umnetzung verbessert.

Unter gewissen Voraussetzungen kann es zweckmäßig sein, auf eine Rückführung der mit dem Synthesegas ausgetragenen Kohlenstoffteilchen zu verzichten. Dies wird insbesondere dann der Fall sein, wenn eine andere wirtschaftliche Verwertungsmöglichkeit für diese Anteile besteht. So wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Siebrückstand weiter entwässert, mit einem Bindemittel -gemischt und dann kompaktiert wird. Derartige Stoffe können dann z.B. einem Festbettvergaser zugeführt und dort vergast werden.

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Claims

P atentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung von Wasser-Kohlenstoff-Suspensionen,. die beim Auswaschen des Gases anfallen, das bei der Vergasung von mineralischen Rohstoffen entsteht, indem das kohlenstoffhaltige Material aus der Suspension abgetrennt und dem Ausgangsbrennstoff zugeführt und beigemischt wird, während das Waschwasser erneut in die Waschzone geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material vor der Rückführung zusammen mit dem Waschwasser einer Klassierung unterzogen und daß nur der Siebrückstand vor den Vergasungsreaktor zurückgeführt und mit dem Einsatzgut gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinstkornbereich des kohlenstoffhaltigen Materials vorzugsweise der Kornbereich von 0 - 63/u nach der Naßklassierung abgetrennt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser-/Kohlenstoff-Suspension eingedickt, danach mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff innig vermischt und schließlich klassiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material auf 200 bis 500 Gramm pro Liter, vorzugsweise 350 Gramm pro Liter eingedickt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindickerunterlauf auf 5 bis 20 Gewichtsprozente, vorzugsweise 8 bis 10 Gewichtsprozente bezogen auf den Feststoffgehalt mit handelsüblichem Heizöl EL intensiv gemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 bis Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension aus Wasser _} kohlenstoffhaltigem Material und öl bei 0,5 mm klassiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der ßindickerunterlauf weiter aufgemahlen wird, z.B. auf kleiner 0,1 mm.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebrückstand weiter entwässert, mit einem Bindemithel gemischt und dann kompaktierb wird.

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