DE2934793A1

DE2934793A1 - Verfahren zur gewinnung von fluessigen kohlenwasserstoffen durch kondensation von kohlenwasserstoffdaempfen.

Info

Publication number: DE2934793A1
Application number: DE19792934793
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Bernthaler; Sigfrid Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Michelfelder
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1979-08-29
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1981-03-12
Also published as: BR8005464A; ZA804880B; CA1166591A; AU6173580A; GB2057490A; DE2934793C2; GB2057490B

Description

L. & C. Steinmüller GmbH 5270 Gummersbach, den 23.08.1979 Postfach 1949/196O Pa 7913

Kl./Al.

Patentanmeldung

"Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Kondensation von Kohlenwasserstoffdämpfen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Kondensation von Kohlenwasserstoffdämpfen, die bei der Entgasung von Kohlenstaub mit Korngrößen ■< loooyC^entstehen, wobei die zur Entgasung notwendige Prozeßwärme über eine Kohlenoder Koks-Flugstaubschnellvergasung bereitgestellt wird.

Es sind - Schwel-Verfahren bekannt, die auf der Behandlung von Kohlenstaub in einer Entgasungsstufe be-, ruhen. Die Bereitstellung der Prozeßwärme geschieht dabei auf verschiende Art und Weise.

Bei einem ersten Verfahren wird so vorgegangen, daß die Prozeßwärme auf den zu entgasenden Kohlenstaub mittels eines mechanischen Mischorganes übertragen wird. Beim £in§etz backender Kohlen treten jedoch in dem Mischorgan Schwierigkeiten auf, die sich durch den mechanischen Vorgang bei diesem Mischorgan nicht beheben lassen. Überdies sind größere Kohlenstaubdurchsätze durch die ausführbare Apparategröße stark eingeschränkt. Die Über-

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tragung der ProzeßwäiM.e auf den Kohlenstaub erfolgt in dem Mischorgan über einen festen Wärmeträger, Koks, der als Teilstrom aus der ersten Verfahrensstufe bereitgestellt wird. Die übertragbaren Wärmemengen sind aber beschränkt, zum einen durch die Begrenzung des aus der ersten Verfahrensstufe stammenden Produktstromes und zum anderen durch die eingeschränkte Temperaturbelastbarkeit des Mischorganes.

Bei einem zweiten bekannten Verfahren erfolgt die Wärmeübertragung im Flugstrom. Hierbei wird, wie in dem Verfahren zuvor, die Prozeßwärme über den aus einer ersten Verfahrensstufe stammenden Feststoff bereitgestellt. Die Einbringung dieses Feststoffes, Koks, in die Entgasungsstufe erfolgt durch ein prozeßfremdes Fördermittel, wie beispielsweise Stickstoff, dessen Bereitstellung sehr kostenaufwendig ist.

Beiden genannten Verfahren ist gemeinsam, daß die bei der Aufheizung des festen Prozeßwärmeträgers Koks entstandenen Rauchgase vor der Einbringung des festen Wärmeträgers in die Entgasungsstufe abgetrennt werden. Dadurch geht die fühlbare Wärme der Rauchgase für den Entgasungsvorgang verloren.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Ausbeute der bei einer Entgasung von Kohlenstaub gewinnbaren Kohlenwasserstoffdämpfe unter der Voraussetzung zu maximieren, daß die dafür benötigte Prozeßwärme auf eine verfahrenstechnisch günstige Art und Weise bereitgestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die gesamte für die Entgasung von Kohlenstaub erforderliche Prozeßwärme der Entgasungsstufe direkt mit dem gesamten in einer vollständigen oder teilweisen Kohlen- oder Koks-Flugstaubschnellvergasung erzeugten Produktstrom zugeführt wird.

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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiter vorgeschlagen, daß die Menge des zu behandelnden Kohlenstaubes das o,3 bis 6-fa^cne des aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstromes ist, und die während der Entgasung bei Temperaturen von 4oo C bis 75o ° C, Verweilzeiten bis 5 Sekunden und Drücken von 1 bis 15 bar anfallenden Dämpfe nach vorheriger Abtrennung von Koks und anderen Feststoffen in einer weiteren Abkühlung außerhalb der Entgasungszone, vorzugsweise mittels fraktionierter Kondensation, auf ein Temperaturniveau ^ 35o ° C gebracht werden, bei dem anfallende Dämpfe aus dem Gas als flüssige Kohlenwasserstoffe ganz oder teilweise abgeschieden werden, und das vorgereinigte Gas und der abgetrennte Koks einer in bekannter Weise weiteren Verwertung, vorzugsweise zur Stromerzeugung in Verbundanlagen, zugeführt oder in den Flugstaub-Schnellvergasungs- und/oder Entgasungsprozeß unter teilweiser Nutzung der Restwärme rückgeführt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß dem aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstrom von außen vor oder während der Zusammenführung mit dem zu behandelnden Kohlenstaub gas-, dampfförmige und/oder feste Stoffe zugeführt werden. Dies erfolgt mit dem Ziel, daß entsprechend der zu entgasenden Kohlenstaubmenge ein für die Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen optimales Temperatürηiveau in der Schnellentgasungsstufe eingestellt wird.

Ferner ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, daß der Produktstrom in einzelne Teilströme aufgeteilt wird und die Teilströme dem zu behandelnden Kohlenstaub während der Entgasung an unterschiedlichen Stellen in der Entgasungszone zugegeben werden. Damit wird verhindert, daß die kleinen Kornfraktionen des zu entgasenden Kohlenstaubes mit zuviel Prozeßwärme beaufschlagt werden und dadurch bei der Wärmeübertragung deren Temperaturniveau über die gewünschte Entgasungstemperatur zu liegen kommt. 130011/0296

Es besteht nach der Erfindung auch die Möglichkeit, daß der Wasserstoffgehalt des aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstromes durch Zugabe von gas- oder dampfförmigen Stoffen, im besonderen Wasserdampf, auf mindestens 15 VoIX gehalten wird. Durch diese Maßnahme wird entsprechend der möglichen Verweilzeiten eine Hydrierung von Koks- und Kohlebestandteilen, wie beispielsweise die Hydrierung von Brennstoffschwefel zu Schwefelwasserstoff für eine im Vergleich zum Kohleumsatz überproportionale Brennstoffentschwefelung,begünstigt.

Verfahrenstechnisch ist es auch möglich, daß der dem aus der Schnellvergasung anfallende! Produktstrom zugegebene Kohlenstaub einer Voroxidation unterzogen wird, wodurch es möglich wird, auch backende Kohlen ohne Betriebsschwierigkeiten in den Prozeß einzusetzen. Gleiches gilt auch für Kohlenstaub»der Schnellvergasung als Vergas-ungsstoff zugeführt wird.

Nach der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß die Übertragung der Prozeßwärme bei der Entgasung von Kohlenstaub im Flugstrom oder in einer Wirbelschicht, vorzugsweise in einer zirkulierenden Wirbelschicht, erfolgt. In Abhängigkeit von den für den Entgasungsvorgang benötigten Verweilzeiten wird der Entgasungsprozeß entweder im FJugstrom bei kurzen Verweilzeiten oder in der Wirbelschicht bei langen Verweilzeiten durchgeführt.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Prozeßwärme für einen Entgasungsprozeß insgesamt und direkt aus dem von einem vorgeschalteten Kohlen- oder Koks-Flugstaubschnellvergasungsprozeß stammenden Produktstrom genommen wird, werden die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren vermieden. Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

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Pig. 1 in schematischer Darstellung eine erste mögliche Ausführungsform den Verfahrensablauf des erfindungsgeraäßen Verfahrens in Verbindung mit einer Verbundanlage,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine zweite mögliche Ausführungsform den Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einer Verbundanlage.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Verbundanlage erfolgt die Prozeßwärraebereitstellung in einem Schnellvergaser 1. Von dort gelangt die Wärme unmittelbar in einen Reaktor 2, dem wahlweise in 3 voroxidierter Kohlenstaub über die Leitung 4 zugegeben wird. Der aus dem Reaktor 2 austretende Produktstrom, der sich aus Koks, Gas und Kohlenwasserstoffdämpfen zusammensetzt, wird zunächst in eine Trennstation 5 geleitet, wo der Feststoff abgeschieden wird. Der Feststoff (Koks) kann seinerseits dem Schnellvergaser 1 über die Leitung 18 und 6 ganz oder teilweise zugeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Koks über die Leitung 19 und 7 einem Dampferzeuger 8 mit einer Dampfturbine 29 als Brennstoff zuzuführen, wobei der heiße Koks vorher in einem Wärmetauscher 9 mit der in der Leitung Io geförderten Luft für die Schnellvergasung abgekühlt worden ist. Die aus der Trennstation 5 abgeführten Gas- und Dampfanteile des Produktstromes werden in eine Station 11 geleitet, wo die Kohlenwasserstoffdämpfe ausgekondensiert und über die Leitung 12 einer weiteren Verwertung zugeführt werden. Das verbleibende Gas wird über die Leitung 13 einer Gasreinigung 14 zugeleitet und über die Leitung 15 entweder einer Gasturbine 16 oder als Brennstoff dem Dampferzeuger 8 zugegeben. Das in der Leitung 13 befindliche ungereinigte Gas wird als Teilstrom über die Leitung 17 als Trägergas dem aus der Trennstation 5 über die Leitung 18 oder die Leitung 19 anfallenden Koks zugemischt und dem Schnellvergaser 1 über Leitung 6 oder dem Dampferzeuger 8 über Leitung 7 zugeführt.

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Die in der Fig. 2 dargestellte Verbundanlage unterscheidet sich gegenüber der in der Fig. 1 dargestellten dadurch, daß dem Reaktor 2 die in der Schnei!vergasung 1 bereitgestellte Prozeßwärme in Teilströmen 2o, 21, 22 zugegeben wird.

Dem aus der Schnei!vergasung 1 austretenden gasförmigen Produktstrom kann auch im Schneilentgaser 2 herstelltes und eventuell im Wärmetauscher 9 erhitztes Gas über die Leitung 23 zugegeben werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, über die Leitung 24 in den Schnei!vergaser 1 direkt oder in den aus diesem austretenden Produktstrom Wasserdampf oder andere dampf- oder gasförmige Stoffe zuzugeben.

Das durch den Wärmeaustauscher 9 geführte Gas kann beispielsweise über die Leitung 25 einer Luftvorwärmung 26 zugegeben werden, um die ebenfalls über den Wärmeaustauscher 9 geführte Luft für die Schnellvergasung weiter vorzuwärmen.

In einer weiteren Verfahrensvariante wird ein Teilstrom von über die Leitung 6 rückgeführtem Gas und Koks über Leitung 27 dem wahlweise in 3 voroxidierten in Leitung transportierten Kohlenstaub zugemischt.

Ferner kann aus der Leitung 4 wahlweise in 3 voroxidierter Kohlenstaub über Leitung 28 für den Anfahrvorgang oder als teilweiser oder vollständiger Ersatz von rückgeführtem Koks' in den Schnellvergaser 1 eingeführt werden«

Die Vorteile, die mit der Erfindung erreicht werden, bestehen darin:

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1. Kohle wird als Kraftwerkbrennstoff vor ihrer energietechnischen Nutzung ihre hochwertigen flüssigen Kohlenwasserstoffe entzogen.

2. Beim Aufbereitungsprozeft der Kohle - Entgasung - wird durch die Verfahrensführung eine gleichzeitige Brennstoff entschwefelung erzielt, die zu einer wesentlich geringeren SO₂~Belastung im Rauchgas der Feuerung des Dampferzeugers führt. Die Nachschaltung einer Rauchgasentschwefelungsanlage kann dadurch gegebenenfalls entfallen.

3. Durch das bei dem BehandlungsprozeS der Kohle gewonnene Gas schafft man die Möglichkeit, die Stromerzeugung im Kombiprozeß durchzuführen. Dies führt bekannterweise zu einer erheblichen Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades einer solchen Verbundanlage.

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Claims

L. & C. Steinmüller Ginbh 527o Gummersbach, den 23.08.1979 Postfach 19194/196O Pa 7913 Kl./Al. Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen durch Kondensation von Kohlenwasserstoff dämpf en, die bei der Entgasung von Kohlenstaub mit Korngrößen <. looo/tC/n entstehen, wobei die zur Entgasung notwendige Prozeßwärme über eine vollständige oder teilweise Kohlenoder Koks-Flugstaubschnellvergasung bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte für die Entgasung von Kohlenstaub erforderliche Prozeßwärme der Entgasungsstufe direkt mit dem gesamten in einer vollständigen oder teilweisen Kohlenoder Koks-Flugstaubschnellvergasung erzeugten Produktstrom zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zu behandelnden Kohlenstaubes das o,3 bis 6-fache des aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstromes ist, und die während der Entgasung bei Temperaturen von 4oo ° C bis 75a ° C, Verweilzeiten bis 5s und Drükken von 1 bis 15 bar anfallenden Dämpfe nach vorheriger Abtrennung von Koks und anderen Feststoffen in einer weiteren Abkühlung außerhalb der Entgasungszone, vorzugsweise mittels fraktionierter Kondensation, auf ein Temperaturniveau «C 35o ° C gebracht werden, bei dem anfallende Dämpfe aus dem Gas als

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flüssige Kohlenwasserstoffe ganz oder teilweise abgeschieden werden, und das vorgereinigte Gas und der abgetrennte Koks einer in bekannter Weise weiteren Verwertung, vorzugsweise zur Stromerzeugung in Verbundanlagen, zugeführt und/oder in den Flugstaubschnellvergasungs und/oder Entgasungsprozeß unter teilweiser Nutzung von Restwärme rückgeführt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstrom von außen vor oder während der Zusammenführung mit dem zu behandelnden Kohlenstaub gas-, dampfförmige und/oder feste Stoffe zugeführt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktstrom in einzelne Teilströme aufgeteilt wird, und die Teilströme dem zu behandelnden Kohlenstaub während der Entgasung an unterschiedlichen Stellen in der Entgasungszone zugegeben werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffgehalt des aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstromes durch Zugabe von dampfförmigen, im besonderen Wasserdampf, und/oder gasförmigen Stoffen auf mindestens 15 VoIX gehalten wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem aus der Schnellvergasung anfallenden Produktstrom zugegebene Kohlenstaub einer Voroxidation unterzogen wird.

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7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Prozeßwärme bei der Entgasung von Kohlenstaub im Flugstrom oder in einer Wirbelschicht vorzugsweise in einer zirkulierenden Wirbelschicht, erfolgt.

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