DE2933548B1

DE2933548B1 - Vorrichtung zum Reinigen von durch Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas

Info

Publication number: DE2933548B1
Application number: DE19792933548
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1979-08-18
Filing date: 1979-08-18
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2933548C2

Description

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vor, daß in den Gasstromweg des Führungsraumes von dem Kühlmittel des Bades im Gasführungsraum beaufschlagte Kühlflächen bildende Kühlkörper angeordnet sind. In besonders vorteilhafter Weise werden die Kühlkörper unmittelbar von der Kühlflüssigkeit des Bades beaufschlagt - Die Merkmale der Unteransprüche beinhalten weitere Ausbildungen und Verbesserungen dieses Gegenstandes im Rahmen des Hauptanspruches.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Kühlflächen der Kühlkörper mit Hilfe des im unteren Ende des Gasführungsraumes befindlichen Kühlmittelbades beaufschlagt werden, so daß es keines Zuführens eines unter Druck zu setzenden Kühlmittels zu Kühlflächen von außerhalb des Gasführungsraumes in diesen bedarf. Die in der Vorrichtung vorhandene Kühlflüssigkeit im Bad am unteren Ende des Gasführungsraumes bildet gleichzeitig das Kühlmittel für die zusätzlichen Kühlflächen.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und zwar zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Anordnung der Kühlkörper in der unteren Hälfte der Vorrichtung, Fig.2 das untere Ende eines Teils der Austauscherrohre des Gasführungsraumes, F i g. 3 eine Ausführungsform eines Kühlkörpers mit rohrähnlichem Mantel, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3 und F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Kühlvorrichtung nach der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen zylindrischen Außenmantel 1 auf, auf dessen oberen verjüngten Abschnitt 2 der Teil 3 des Reaktors aufsitzt, wobei der verjüngte Teil 2 mit dem entsprechenden Abschnitt des Reaktors eine Übergangsleitung 4 des Reaktors in den Gasführungsraum 5 der Vorrichtung darstellt.
Der Gasstrom gelangt aus dem Reaktor in Richtung der Pfeile 6,7 in den Gasführungsraum 5, um von diesem in Richtung der Pfeile 8 in einen oder mehrere seitliche Gasabführungsleitungen 9 geleitet zu werden. Hierbei kann der Gasstrom durch nicht dargestellte, an sich bekannte Sprüheinrichtungen, die unterhalb der Übergangsleitung 4 angeordnet sind oder in dieser Platz finden, derart abgekühlt werden, daß die in dem Gasstrom vorhandenen flüssigen Schlackentröpfchen erstarren und senkrecht nach unten in ein Flüssigkeitsbad 10 fallen wobei sie aus dem in Richtung der Pfeile 8 strömenden Gasstrom ausgetragen werden In Nähe der Innenseite des Mantels 1 sind senkrechte einen geschlossenen Mantel bildend, Wärmetauscherrohre 11 in Form vorn Flossen- oder Rohrstegrohren angeordnet, deren unteres Ende in eine Ringleitung 12 münden, der durch eine nicht dargestellte Leitung Wärmetauschermedium zugeführt wird, das in den Rohren 11 aufsteigt, dort verdampft, wobei der Dampf in der Ringleitung 13 gesammelt und in Richtung der Pfeile 14 abgeführt wird. Ein Teil der Wärmeaustauscherrohre mündet auf Höhe der Öffnung 15 der Abführungsleitung 9 in ein Ringrohr 16, das seinerseits über Rohrabschnitte 17 mit der Ringleitung 12 verbunden ist. Ein Teil der Rohre 1 ist radial einwärts abgebogen und bildet dort die Rohrabschnitte 18, diean ihrem unteren Ende wiederum in einen abgeknickten Rohrabschnitt 19 übergehen, der in die Ringleitung 12 mündet Die senkrechten Rohre 11 tragen auf Höhe der abgeknickten Rohrabschnitte 18 erweiterte Flossen oder Stege, so daß auf Höhe der Abknickungen wiederum, wie oberhalb der Abknickungen 18, ein geschlossener Rohrmantel gebildet wird. Gleiches gilt von den Rohrabschnitten 17. Die Rohrabschnitte 18 sind kurz oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 von ihren Flossen oder Stegen befreit, d h. die Flossen oder Stege enden etwa bei 21 IFig.2), so daß der Gasstrom in Richtung der Pfeile 8 zwischen den Rohrabschnitten 19 hindurch in eine Ringkammer 22 eintreten kann, aus der dann das abgekühlte Gas in die Abführungsleitung 9 übertritt. Bei Anordnung mehrerer Gasabführungsleitungen am Umfang des Mantels 1 kann die Ringkammer unterteilt sein und nur über den unmittelbar an die Abführungsleitung 9 angrenzenden Bereich sich erstrekken.
Um den Gasstrom auch in seinem unteren Weg kühlen zu können, ist die erfindungsgemäße Kühleinrichtung vorgesehen. Diese besteht gemäß F i g. 1 aus einem Ringrohr 23, das noch innerhalb des Flüssigkeitsbades 10 gelegen ist und das über eine Leitung 24 mit einem Regelventil 25 verbunden ist, von dem aus das Kühlmedium regelbar über die Leitung 26 abführbar ist.
Wie Fig.3 erkennen läßt, sind senkrecht auf dem Ringrohr 23 und in diese mündend senkrechte Rohre 27 aufgesetzt, die gleichen Abstand voneinander haben.
Auf den oberen offenen Rand 28 der Rohre 27 ist ein Steg 29 aufgesetzt, der als Auflage für einen rohrähnlichen, in vorliegendem Falle glockenförmige, eine Kühlfläche bildenden Kühlkörper 30 dient. Das untere Ende 31 des Kühlkörpers 30 taucht in das Flüssigkeitsbad 10 ein, das unter dem Druck von ca.
50 bar, der in dem Gasführungsraum 5 herrscht, steht.
Durch das Regelventil 25 ist es möglich, eine regelbare Menge Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbad 10 in den Innenraum 32 des rohrähnlichen Kühlkörpers gelangen zu lassen, wo die Flüssigkeit aufsteigt und in das Rohr 27 gelangt. Auf diesem Wege verdampft die aufsteigende Flüssigkeit beim Entspannen und kühlt hierbei den glockenförmigen Kühlkörper 30. Durch das Verdampfen der Flüssigkeit wird zusätzlich der Kühlfläche 30 Verdampfungswärme entzogen und damit eine zusätzliche Kühlwirkung erzielt. Durch Verstellen des Regelventiles 25 hat man es in der Hand, die Kühlwirkung der glockenförmigen Kühlfläche zu variieren. Ist das Ventil geschlossen, so gelangt keine Flüssigkeit in den Innenraum 32 des Kühlkörpers, während bei geöffnetem Ventil die- Menge den Kühlkörper eintretenden Flüssigkeitsmenge nach Wunsch variiert werden kann.
Das Ringrohr 23 ist mittels nicht dargestellter Elemente heb- und senkbar, wobei das untere Ende 31 des glockenartigen Kühlkörpers stets unterhalb des Spiegels 20 des Flüssigkeitsbades 10 stehen muß. Man hat es somit in der Hand, die Kühlfläche stark oder weniger stark in den Gasstrom hineinragen zu lassen, der aus der senkrechten Strömungsrichtung in die seitliche Abführungsleitung 9 gelangt.
In Abänderung der Ausführungsform nach Fig.3 kann das untere Ende des glockenartigen Kühlkörpers verschlossen sein, wie in gestrichelter Linie in Fig.3 dargestellt ist, und in der verschließenden Wand 33 Bohrungen 34 vorgesehen werden. Statt derartiger -Bohrungen können unmittelbar oberhalb der Wand 33 am unteren Ende 31 in dem Mantel des glockenförmigen Kühlkörpers angeordnet sein.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 münden wiederum die Rohre 27 in ein Ringrohr 23 von dem aus das verdampfte Kühlmittel, wie in Fig. 1, abgeführt wird. Die Kühlflächen sind hier als zylindrische Rohrkörper 35 ausgebildet und sitzen mit ihrem unteren Ende 36 auf einer Ringleitung 37 auf, in der im gleichmäßigen Abstand Bohrungen 38 vorgesehen sind - Durch die Bohrungen 33 der fakultativen Ausführungsform nach F i g. 3, wie durch die Bohrung 38 nach F i g. 5 wird bereits in den Kühlkörper 30, 35 sowie in den Innenrohren 27 ein Druckgefälle derart erzeugt, daß bereits innerhalb der Kühlkörper 30, 35 eine Verdampfung einsetzt und dort dem Kühlkörper Verdampfungswärme entzogen wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Reinigen von durch Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas, mit einem unter Innendruck stehenden senkrechten Gasführungsraum, bei dem das den Reaktor verlassende Synthesegas auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen flüssigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlacketröpfchen übergehen, und mit einer winklig in den Gasführungsraum mündenden Gasabzugsleitung, wobei im unteren Abschnitt des Gasführungsraumes ein Kühlmittelbad gehalten ist, dadurch gekennz e i c h n e t, daß in dem Gasstromweg des Führungsraumes (5) von dem Kühlmittel des Bades (10) im Gasführungsraum beaufschlagte Kühlflächen bildende Kühlkörper (30,35) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (30, 35) unmittelbar von der Kühlflüssigkeit des Bades (10) beaufschlagt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (30,35) als Rohre oder rohrähnliche Körper ausgebildet sind, deren Innenraum (32) mit dem Kühlmittelbad verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder rohrähnlichen Körper (30, 35) an ihrem oberen Ende geschlossen sind und in sie die Abführungsleitung (27) für den entstandenen Dampf hineinragt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (30, 35) konzentrisch und gleichachsig mit der Gasstromachse angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen oder rohrähnlichen Kühlkörper (30, 35) kreisförmig oder mehreckig angeordnet sind und die Abführungsleitungen (27) als senkrechte Innenrohre der rohrförmigen oder rohränlichen Kühlkörper an ihrem unteren Ende in eine unter einem Druck zwischen dem Außenatmosphärendruck und dem Innendruck stehende Ringableitung (23) in dem Kühlmittelbad (10) münden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen oder rohrähnlichen Kühlkörper (30, 35) mit ihrem unteren Ende frei in das Kühlmittelbad (10) der Vorrichtung eintauchen und über ein oder mehrere Abstandsstücke (29) sich an der das Innenrohr bildenden Abführungsleitung (27) abstützen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen oder rohrähnlichen senkrechten Kühlkörper (30, 35) mit ihrem unteren Ende in eine Ringzuführungsleitung (37) in dem Kühlmittelbad (10) münden, die mit Bohrungen (38) zum gleichmäßigen Zutritt des Kühlmittels in diese Ringzuführungsleitung versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzuführungsleitung (37) und/ oder die Ringableitung (23) heb- und senkbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Kühlkörper (30, 35) an einer den Querschnitt des Gasstromes vermindernden Stelle des Gasführungsstromes angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringableitung (23) für das Kühlmittel eine mit einem Regelventil (25) versehene Außenleitung (24) mündet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konzentrische Kreise aus rohrförmigen oder rohrähnlichen Körpern vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen oder rohrähnlichen Körper (30) beidendig geschlossen sind und an ihrem unteren Ende mit Durchtrittsöffnungen (33) für die Badflüssigkeit versehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von durch Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas, mit einem unter Innendruck stehenden senkrechten Gasführungsraum, bei dem das den Reaktor verlassende Synthesegas auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen flüssigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlackenteilchen übergehen und mit einer winklig in des Gasführungsraum mündenden Gasabzugsleitung, wobei im unteren Abschnitt des Gasführungsraumes ein Kühlmittelbad gehalten ist.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-OS 2556370 bekannt. Bei ihr erfolgt das Abkühlen des Synthesegases durch an sich bekanntes Einleiten eines Kühlmittels in die Mittelachse des Synthesegasstromes derart, daß nur die Schlackentröpfchen im Gasstrom erstarren und die erstarrten Schlackenteilchen durch Umlelten des Gasstromes von diesem getrennt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher zusätzlich zu der Möglichkeit des Einsprühens eines Kühlmittels in Form von Wasser zum Erstarren der Schlackentröpfchen eine weitere Abkühlmöglichkeit geschaffen wird, ohne daß ein weiteres Kühlmedium in den Gasstrom eingebracht wird, der diesen sowohl temperaturmäßig wie auch chemisch beeinflußt. Die Erfindung soll im gleichen Maße auch ohne eine vorgängige Sprüheinrichtung derart verwendbar sein, daß der Gasstrom in dem Gasführungsraum derart gekühlt wird, daß insbesondere Schlackentröpfchen erstarren und aus dem Gasstrom in das Flüssigkeitsbad am unteren Ende des Gasführungsraumes ausfallen, wenn der Gasstrom in die seitiche Gasabzugsleitung umgelenkt wird. - Ferner soll die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit bieten, die Kühlung des Gasstromes ohne Zuführen eines Kühlmediums in dem Gasstrom variieren zu können.