DE2830171C2

DE2830171C2 -

Info

Publication number: DE2830171C2
Application number: DE19782830171
Authority: DE
Inventors: Kurt 4350 Recklinghausen De Tippmer
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1978-07-08
Filing date: 1978-07-08
Publication date: 1989-02-23
Also published as: DE2830171A1; AU4873179A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxid enthaltenden Prozeßgasen für Erzreduktionen sowie Synthesen von Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhaltigen organischen Stoffen, bei dem Asche öle, d. h. aschereiche Öle, mit Sauerstoff bzw. mit Sauer stoff angereicherten Gasen durch einen Brenner einem Druck reaktor von oben nach unten strömend zugeführt und das Öl unter Überdruck und in Gegenwart von Wasserdampf zu Gasen umgesetzt und zum Teil verbrannt und das Gas von nicht umgesetztem Kohlenstoff und Asche ge trennt und sein überschüssiger Wärmeinhalt nach einer Was sertauchung (Quensch-Prozeß) in Dampf umgesetzt und der Wasser- Wäsche bzw. Weiterverarbeitung zugeleitet wird.

Solche Ascheöle bzw. aschereichen Rückstandsöle fallen bei der Aufarbeitung von Erdölen an. Auch wird bei der Kohlever flüssigung als Rückstand eine ölige Aufschlämmung von asche haltiger Restkohle erhalten. Beide Rückstands gehören im Sinne der Erfindung zu den Ascheölen.

Das Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxid enthaltenden Prozeßgasen aus Ascheölen ist denen der Kohle vergasung ähnlich. Bei diesen wird überschüssige Gaswärme zum großen Teil an indirekt wassergekühlte Strahlungswärmeaufnah meflächen eines Stahlungsabhitzekessels abgegeben. Aschean teile werden dabei im Wasser aufgefangen und abgeführt, wäh rend noch mit Aschepartikeln und nicht umgesetztem Kohlen stoff verunreinigstes vorgekühltes Prozeßgas in einem kon vektiven Abhitzekessel unter Dampferzeugung weiter auf 250 bis 300°C gekühlt und anschließend durch Wasserwäsche ge reinigt und noch weiter gekühlt wird.

Die reduktiven und katalytischen Prozesse, in denen die Gase nach ihrer Wäsche und eventuellen Trocknung verwendet werden sollen, erfordern Drücke zwischen 20 und 60 bar. Unter Berück sichtigung der Druckverluste wird die Asche-Öl-Vergasung in dem Druckreaktor entsprechend bei Drücken zwischen 25 und 80 bar durchgeführt. Zur Steuerung des Umsatzes wird in die Ver gasungsflamme Wasserdampf eingespeist. Die Prozeßtemperaturen betragen dabei 1300 bis 1500°C. Diese hohen Temperaturen werden einmal deshalb angestrebt, weil sich dabei ein hoher Kohlenstoffumsatz ergibt zum anderen aber auch deshalb, weil dabei die Ascheteilchen plastische Konsistenz annehmen und sie zu leicht abscheidbaren größeren Teilchen agglomerieren können.

Bei dem bekannten Verfahren der Ascheölvergasung werden nicht unerhebliche Mengen von nicht umgesetztem Kohlenstoff u. a. in Form von Ruß mit dem Gas fortgetragen und von dem Waschwasser ausgewaschen. Die Wiedergewinnung dieses im Waschwasser ange reicherten Kohlenstoffanteils ist für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses unerläßlich. Er wird deshalb aus dem Waschwasser durch eine Benzinwäsche ausgewaschen, das mit Kohlenstoff an gereicherte Benzin mit einem Teil des einzusetzenden Asche-Öles vermischt, das Benzin abgetrieben und das mit feinem Kohlen stoff angereicherte Asche-Öl in den Prozeß eingebracht.

Diese Art der Rückgewinnung des anfallenden nicht umgesetzten Kohlenstoffes erfordert erheblichen apparativen Aufwand für die Aufarbeitung und Kreislaufführung des Waschbenzines. Außer dem ergeben sich Verluste an Waschbenzin und diese müssen er setzt werden, so daß sich laufend auch eine kostenmäßige Be lastung des Verfahrens ergibt.

Vorteilhaft wäre deshalb ein Verfahren, bei dem das Asche öl vergast werden könnte, ohne daß die aufwendige Benzin wäsche des rohen Prozeßgases nötig wäre.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt ist daher, für ein Verfahren der eingangs definierten Art, eine Kohlenstoff rückgewinnung auszuarbeiten und vorzuschlagen, bei der die aufwendige Benzinwäsche entfallen kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, das den Kohlenstoff in feinen Partikeln enthaltende Waschwasser einem zugleich als Eindicker ausgebildeten Dekanter zuzuführen und in ihm das Waschwasser in klares Waschwasser, kohlenstoffhaltiges Wasser und Ascheschlamm aufzutrennen und das kohlenstoffhaltige Wasser zur Bereitung des Dampfes für die Steuerung des Asche-Öl-Umsatzes zu verwenden.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß es in dem Eindicker-Dekanter möglich ist, das Waschwasser des rohen Pro zeßgases in eine obere Schicht von klarem Wasser und eine un tere Kohlenstoff-Suspensions-Schicht, mit einem Gehalt von 1 bis 2% Kohlenstoff aufzuteilen. Am Boden dieses Eindicker-Be kanters setzt sich Ascheschlamm ab und er kann abgezogen und aus dem Prozeß ausgetragen werden.

Erfindungsgemäß entfällt auf diese Weise die Benzinwäsche des Waschwassers für das rohe Gas.

Man kann nun das kohlenstoffhaltige Wasser nach der Vermischung mit dem Asche-Öl direkt und in flüssiger Form in den Vergasungs reaktor einspeisen.

Da nun in diesem Falle in die Vergasung nicht mehr Wasserdampf son dern Wasser eingespeist wird, erhöht sich an dieser Stelle der Wärmeverbrauch gemäß der notwendigen Wasserverdampfung und es wird zur Aufrechterhaltung der Reaktion entsprechend mehr Asche- Öl verbrannt. Diese Verfahrensvariante wird bevorzugt, wenn die wirt schaftlichen Voraussetzungen dafür gegeben sind. Es ist aber auch möglich, das kohlenstoffhaltige Wasser nach Vermischung mit dem Asche-Öl zu verdampfen und das Gemisch dem Vergasungsreak tor zuzuführen.

Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, das kohlenstoffhaltige Wasser nach dem Mischen mit Asche-Öl in einem Fallstromverdampfer zu verdampfen. Das dabei ent stehende Gemisch ist in besonderem Maße befähigt, sich in der Sauerstoffatmosphäre des Vergasungsreaktors zu ver teilen.

Es hat sich auch herausgestellt, daß das kohlenstoffhaltige Waschwasser in dem Eindicker-Dekanter so aufgeteilt werden kann, daß sich kein Überschuß an diesem ergibt und es in sei ner gesamten Menge in die Vergasung des Asche-Öls eingespeist werden kann. Außerdem werden auch umweltbelastende Stoffe aus dem Abwasser wie HCN, Kohlenwasserstoffe usw. auf diese umge setzt und beseitigt. Wenn sich ein Unterschuß von Kohlenstoff- Suspension ergibt, so kann selbstverständlich zusätzlich in die Vergasung noch anderweitig Dampf eingespeist werden.

Die Erfindung wird das folgende Beispiel und eine schema tische Figur erläutert:

Beschreibung des Schemas

Durch Leitung 1 wird reiner Sauerstoff (99,5%) über den Vor wärmer 2 dem Brenner 3 des Vergasungsreaktors 4 zugeführt. Das Ascheöl gelangt durch Leitung 20 über den Vorwärmer 21 in den Brenner 3 des Vergasungsreaktors 4. Die Vergasungsprodukte strö men durch Öffnung 5 in die Quenchzone 6 aus der das Gas über Leitung 7 zum direkten Gaskühler 8 abgezogen wird, während im unteren Teil der Quenchzone 6 die Asche als größere Partikel in Form von Klinkern über Leitung 10, die Schlackenschleuse 11 und Leitung 12 aus dem Prozeß entfernt wird.

Das den Restkohlenstoff und die Asche in feinen Partikeln enthaltende Quenchwasser wird über Leitung 13 und Kühler 14 dem zugleich als Eindicker ausgebildeten Dekanter 15 zuge führt. Im oberen Teil des Dekanters 15 wird klares Wasch wasser über Leitung 16 abgezogen, das als Rücklauf auf de- Gaskühler 8 gegeben wird. Aus dem mittleren Teil des Dekan ters 15 wird in Kohlenstoff- Wasser-Suspension entnommen und mit Hilfe der Rückführlei tung 18 über den Vorwärmer 19 und Leitung 20 wieder in den Brenner 3 des Vergasungsreaktors 4 eingespeist, während im Sumpf des als Eindicker ausgebildeten Dekanters 15 der sich absetzende Ascheschlamm über Leitung 17 ausgetragen wird. Bei Unterschuß an Kohlenstoff-Wasser-Suspension, bezogen auf das Verhältnis zum Ascheöl, das dem Prozeß über Leitung 20 von außen eingegeben wird, kann in die Leitung 20 vor der Einspeisung in den Brenner 3 des Vergasungsreaktors 4 mit tels Anschluß 22 zusätzlich Fremddampf eingegeben werden.

Auf den direkten Gaskühler 8 wird einmal das vom Dekanter 15 über Leitung 16 ankommende klare Waschwasser und zum anderen über Anschluß 23 noch zusätzlich Kondensat, z. B. aus der CO- Konvertierung oder als Frischkondensat, aufgegeben. Das ge samte aus dem direkten Kühler 8 anfallende Wasser wird über Leitung 24 zur Quenchzone 6 zurückgeführt. Die gekühlten Gase werden über Leitung 9 zur weiteren Reinigung bzw. Verarbeitung abgeleitet.

Beispiel

In einer Kohleverflüssigungsanlage fallen stündlich 25 300 kg Ascheöl, bestehend aus 18 200 kg Kohlenstoff und Öl sowie 7100 kg Asche, an, die in dem Vorwärmer 21 (s. Figur) auf 288°C vorgewärmt und durch Leitung 20 in den Brenner 3 des Vergasungsreaktors 4 eingespeist und dort mit 13 500 m³ _n 99,5 Vol.-%igem Sauerstoff bei 1430°C und 80 bar vergast werden. Zum Anfahren der Anlage wird der notwendige Dampf durch Leitung 22 eingebracht. Von dem produzierten Gas werden in der Quensch- Zone 6 3600 kg Asche mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5% ab getrennt und durch die Schlackenschleuse 11 als grobe Klinker ausgetragen. Das Gas strömt mit Wasserdampf beladen in den Di rektwäscher 8 und der volle Betriebszustand mit allen Kreisläufen erreicht ist, werden dem Wäscher 8 außer dem Kreislaufwasser durch Leitung 23 stündlich 75 t vorge wärmtes Kondensat zugeführt. Man erhält ein stark mit Wasserdampf angereichertes Gas mit einem Volumen-Verhält nis Wasserdampf: Gas = 1,8 : 1, das 40 000 m³ _n Kohlenoxid und Wasserstoff enthält, das die Anlage durch Leitung 9 ver läßt und nach Konvertierung, H₂ S-CO₂-Wäsche und Verdichtung in der Kohlehydrierungsanlage als Hydrierwasserstoff einge setzt wird.

Das nicht verdampfte Waschwasser gelangt aus dem Direktwascher 8 als Quench-Wasser in die Quench-Zone 6 und von dort mit Asche und Kohlenstoff beladen in den Dekanter 15. Aus dem Un terteil des Dekanters 15 wird Ascheschlamm mit 3500 kg Fest stoff, der 3,7% Kohlenstoff enthält, durch Leitung 17 abge zogen. Aus dem mittleren Bereich des Dekanters 15 werden 12 100 kg Wasser mit einem zwischen 1 und 2% schwankenden Kohlenstoffgehalt durch Leitung 18 abgezogen und nach Vorwär mung auf 288°C in dem Vorwärme 19 dem Vergasungsreaktor 4 zugeführt. Der Rest des Wassers wird aus dem oberen Bereich des Dekanters 15 als Kreislaufwasser abgezogen und dem Direktwascher 8 durch Leitung 16 zugeleitet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxid enthaltenden Prozeßgasen aus Aschenölen für Erzreduktionen sowie Synthesen von Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhal tigen organischen Stoffen, bei dem die Aschenöle, d. h. die aschereichen Öle, mit Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff ange reicherten Gasen durch einen Brenner einem Druckreaktor von oben nach unten strömend zugeführt und das Öl unter Über druck und in Gegenwart von Wasserdampf zu Gasen umgesetzt und zum Teil verbrannt wird, das Gas von nicht umgesetztem Kohlenstoff und Asche getrennt und sein überschüssiger Wär meinhalt nach einer Wassertauchung (Quench-Prozeß) in Dampf umgesetzt und vor seiner Weiterverarbeitung einer Wasserwä sche unterworfen wird, wobei das Waschwasser in einem De canter bzw. Eindicker in klares Waschwasser, kohlenstoff haltiges Wasser und Ascheschlamm aufgetrennt wird und An teile des Waschwassers im Kreislauf geführt werden, da durch gekennzeichnet, daß der koh lenstoffhaltige Wasseranteil zur Bereitung des Dampfes für die Steuerung des Ascheöl-Umsatzes in den Brenner des Druckreaktors zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Waschwasser nach der Vermischung mit dem Aschöl direkt und in flüssi ger Form in den Vergasungsreaktor eingespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Waschwasser nach dem Mischen mit dem Aschenöl verdampft und in den Ver gasungsreaktor eingespeist wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Waschwasser nach Vermischen mit dem Aschenöl in einem Fallstromverdamp fer verdampft wird.