DE3123809A1

DE3123809A1 - "verfahren zur vergasung von kohle mit steuerung des schwefeldioxidgehaltes"

Info

Publication number: DE3123809A1
Application number: DE19813123809
Authority: DE
Inventors: Louis David 08902 New Brunswick N.J. Friedman
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1980-06-16
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1982-04-22
Also published as: AU536667B2; CA1137754A; PL128322B1; GB2078777A; US4302218A; GB2078777B; AU7183881A; JPS5725389A; ZA814060B; BR8103797A; PL231716A1

Description

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FMC CORPORATION, Philadelphia, V. St. A.

Verfahren zur Vergasung von Kohle mit Steuerung des Schwefeldioxidgehaltes .

Die Erfindung betrifft die Vergasung von Kohle und insbesondere Verbesserungen bei der Verhütung der Umweltverschmutzung durch den in der Kohle enthaltenen Schwefel.

Die Vergasung von Kohle mit Dampf zur Erzeugung eines Gemischs von Wasserstoff und Kohlenmonoxid (Synthesegas) ist bekannt und wird in der technischen Literatur.umfassend beschrieben. Entwickelt während der letzten Hälfte des 19, Jahrhunderts lieferte die Technologie· Gas für Haushalt- und Industrieverwendung. Nach einigen Jahren, wahrscheinlich beginnend, mit den 1920er Jahren,verringerte sich die Kohlevergasung, da Brennstoff und'synthesegas, wirtschaftlicher durch natürliches Gas und Erdöl bereitgestellt wurden. Jedoch wurde durch den jüngsten steilen Anstieg der Kosten dieser Rohstoffquellen in Verbindung mit der Erkenntnis, daß diese rasch erschöpft werden, das Interesse an Kohle an Rohstoffmaterial, aus dem syntheti-

-A-

sche Brennstoffe und chemische Beschickungsmaterialien erzeugt werden können, erneut belebt.

Allgemein gesehen, bestehen zwei Techniken, die zur Erfindung der Kohlevergasung verwendet werden. Bei dem Festbettverfahren, das zuerst entwickelt und verwendet wurde, wird ein Brennstoffbett durch einen Rost oder andere Mittel getragen,, während Dampf unter dem Bett zugeführt wird. Der Ascherückstand wird am Boden entleert, und das Produktgas wird über Kopf entfernt. Bei dem neueren Wirbelschichtbettverfahren (Verfahren mit fluidisiertem Bett) wird eine kohlehaltige Beschickung in der Form einer dichten turbulenten Masse von fein verteilten Feststoffen, die durch gasförmige Reaktionskomponenten und Produkte fluidisiert bzw. aufgewirbelt werden, zur Reaktion gebracht. Das Produktgas strömt über Kopf und wird nach der Befreiung von mitgeführten feinen Feststoffen gewonnen.

Die Wärme für die stark endotherme Dampf-Kohle-Reaktion wird durch die Verbrennung von kohlehaltigen Bestandteilen der Beschickung mit Luft und/oder Sauerstoff zugeführt. Dies kann entweder in dem Vergasungsgefäß selbst bewirkt werden oder in einer getrennten Heizvorrichtung, und der resultierende heiße Verbrennungsrückstand wird als deutliche Wärme zu dem Vergaser überführt. Da.Kohle immer etwas Schwefel enthält, führt die Gewinnung von Vergasungswärmeauf diese Weise zu Rauch- bzw. Abgasen, die Schwefeldioxid enthalten, obwohl geringe Mengen an Schwefeltrioxid auch vorhanden sein können. Zieht man in Betracht, daß die kleinen handelsüblichen Vergasungsanlagen, die heute von Interesse sind, etwa 22 675 t (etwa 25 000 tons) Kohle pro Tag verarbeiten, so besteht ein starkes Bedürfnis nach wirtschaftlichen und praktischen Einrichtungen zur Steuerung derartiger Schwefeldioxidemissionen.

Eine bekannte Technik zur Entfernung von Schwefeldioxid aus

Abgasen und eine, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, verläuft über kohlehaltige Adsorptionsmittel, wie Aktivkohle und sogenannten Halbkoks, hergestellt aus Torf, Braunkohle, bituminöser Kohle und oxidierter bituminöser Kohle. Bei diesem Verfahren wird das Schwefeldioxid (SO₂) zuerst durch das kohlehaltige Mittel adsorbiert .und anschließend darauf zu Schwefeltrioxid (SOo) oxidiert, da Sauerstoff immer in geringen Mengen in Rauch- bzw. Abgasen vorhanden ist und das SO₃ wird anschließend·durch Reaktion mit Feuchtigkeit in Schwefelsäure umgewandelt. Die verbrauchte Kohle wird dann bei etwa 300°C regeneriert, wonach' die Schwefelsäure durch Kohle reduziert wird, zur erneuten Bildung von Schwefeldioxid nach folgender Reaktion:

H₃SO₄ + 1/2C = SO₂ + 1/2CO₂ + H₂O

Zwar ist die Entfernung von Schwefeldioxid durch Adsorption von kohlehaltigen Mitteln technisch durchführbar, .jedoch ist die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht günstig, insbesondere im Zusammenhang mit großen gewerblichen Verfahren. Die Einarbeitung derartiger Adsorptionssysteme in Vergasungsanlagen in großem Maßstab würde die Bereitstellung und Erhaltung enormer Investitionen von Adsorbenskohle zur' Beseitigung der Schwefeldioxidemissionen erfordern. Es müßten Reihen von Absorptionstürmen und Regenerationseinheiten installiert werden. Darüber hinaus muß nach der Entfernung des Adsorbens das Schwefeldioxid in eine Form umgewandelt werden, die als Nebenprodukt gelagert oder verwendet werden ' \

kann. ■ '

Bei dem bekannten Reinluft-Verfahren wird das SO₂' als Schwefelsäure aus dem verbrauchten kohlehaltigen Adsorbens Wiedergewonnen. Jedoch ist Schwefelsäure eine hochdichte Flüssigkeit,· die kostspielig zu transportieren und zu handhaben ist. Auch ist sie keine geeignete Schwefelverbindung zur Lagerung als Abfallprodukt, wegen ihrer stark korrosiven

Natur.

Verbesserte Adsorbenskohlen wurden entwickelt, sowie verschiedene andere adsorbierende Substrate, jedoch sind diese neuen Materialien im allgemeinen kostspieliger als die minderen .Sorten von Holz- und Kohlen-Kohlenstoffen. Tatsächlich ist die Anwendung von trockenen Adsorbensverfahren gegenwärtig zur Steuerung der Schwefeldioxidemissionen beim Betrieb von Vergasungsanlagen in großem Maßstab nicht durchführbar.

Ein Vorteil der Erfindung ist daher die wirksame Entfernung von Schwefeldioxid aus Rauch- bzw. Abgas, das in Verbindung mit der Kohlevergasung erzeugt wird, ohne die Schwierigkeiten und Nachteile, die mit den bisherigen Methoden zur Reinigung von Gasen in der vorstehend beschriebenen Weise, verbunden sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem Rauch- bzw. Abgasstrom, der in einer Kohlevergasungsanlage erzeugt wird,' wobei dieses Verfahren in großem industriellen Maßstab in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem Rauch- bzw. Abgasstrom, der in einer Kohlevergasungsanlage erzeugt wurde, mit einem kohlehaltigen Absorptionsmittel unter Bedingungen, wodurch das kohlehaltige Absorptionsmittel nicht reaktiviert werden muß.

Es wurde nunmehr gefunden, daß bei der Vergasung von kohlehaltigen Feststoffen mit Dampf, unter Bildung von Produktgas, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, bei Durchführung der Vergasung durch Beschicken eines Stroms der

Feststoffe und von Dampf in eine Vergasungsreaktionszone, und durch gleichzeitige Erzeugung mit der Vergasung von Schwefeldioxid enthaltendem Rauch- bzw. Abgas, das in einer Verbrennungszone gebildet wird, in der Recyclisierungsfeststoffe erwärmt werden, zur Bereitstellung des thermischen Bedarfs der Vergasungsreaktionszone, eine Verbesserung erzielt wird, zur Entfernung.des Schwefeldioxids aus dem Rauch- bzw. Abgas durch folgende Stufen:

1) Kontakt des Rauch- bzw. Abgases mit mindestens einem Teil des Stroms der kohlenstoffhaltigen Feststoffe zur Adsorption des Schwefeldioxids darauf und zur Erzeugung von kohlehaltigen Feststoffen, die mit Schwefeldioxid und gereinigtem Rauch bzw. Abgas beladen .sind;

2) Abführen des gereinigten Rauch- bzw. Abgases;

3) Einführen der so beladenen kohlehaltigen Feststoffe

in die Reaktionszone, wodurch das adsorbierte Schwefeldioxid zu freiem Schwefelwasserstoff reduziert wird, wodurch ein gasförmiges Gemisch des Schwefelwasserstoffs mit dem Produktgas gebildet wird;

4) Einführen des gasförmigen Gemischs in eine Trennzone bzw. Abscheidungszone,in der der Schwefelwasserstoff aus dem gasförmigen Gemisch entfernt wird, und

5) Gewinnen des Produktgases im wesentlichen frei von Schwefel.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Schwefeldioxid beladenes Rauch- bzw. Abgas aus einer Kohlevergasungsanlage mit der ankommenden Kohlebeschickung in Kontakt gebracht, bis im wesentlichen das gesamte Schwefeldioxid an der Kohle adsorbiert, wurde. Im allgemeinen genügt eine Kontaktzeit von etwa 0,5 bis 15 Minuten bei

Strömungsgeschwindigkeiten von 3 bis etwa 30 cifl/sek zur Entfernung von über 90 % (bezogen auf das Gewicht) des Schwefeldioxids aus dem Rauch- bzw. Abgas. Derartige Ent- ·"fernungsausmaße variieren auch mit der Oberfläche bzw. spezifischen Oberfläche der Kohle und diese hängt ihrerseits von der speziellen Größe ab. Im allgemeinen kann die Teilchengröße der Kohle von etwa 45 bis etwa 200 jam (Mikron) variieren. Selbst Rauch- bzw. Abgase, die große Mengen an

• Schwefeldioxid enthalten, wie solche, die aus der Verbrennung von Kohlen mit hohem Schwefelgehalt resultieren, werden wirksam durch das erfindungsgemäße Verfahren gereinigt. Beispielsweise können AusgangsSchwefeldioxidkonzentrationen von 1000 bis 20 000 ppm zufriedenstellend behandelt werden.

• Die Adsorption von Schwefeldioxid durch aktive kohlehaltige Materialien ist"temperaturabhängig, und in diesem Zusammenhang werden die Adsorptionswirksamkeiten hier in zufriedenstellender' Weise im Bereich von etwa 21 bis 1.49 C erzielt, wobei ein engerer Bereich von etwa 66 bis 107⁰C bevorzugt ist. Bei der Erhaltung dieser Temperaturbereiche werden die Temperatur des Rauch- bzw. Abgases, das Adsorptionsmaximum (head of adsorption) und der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle berücksichtigt.Da Kohle normalerweise mindestens etwas Feuchtigkeit enthält, kann heißes Rauch- bzw. Abgas zur Verdampfung derartiger Feuchtigkeit verwendet werden, wodurch die Temperatur des Abgases verringert wird, wodurch sie in den vorstehenden Bereich fällt. Durch die Erfindung werden somit zwei Probleme gelöst, die beim Betrieb einer Kohlevergasungsanlage auftreten:

1) die Entfernung von Schwefeldioxid aus Rauch- bzw. Abgas, und

2) das Trocknen der ankommenden Kohlebeschickung.'

Selbstverständlich sollte in den relativ seltenen Fällen, wo die Kohle einen geringen Feuchtigkeitsgehalt-aufweist, das in die Kontaktzone eintretende Rauch- bzw. Abgas nicht nennenswert den Kontakttemperaturbereich überschreiten, da eine Kühlung durch Verdampfung durch derartige Kohlen mit geringem Feuchtigkeitsgehalt minimal ist. Ein Rauch- bzw. Abgas mit einem Temperaturbereich von etwa 2O5°C bis 538°C'-genügt im allgemeinen den Wärmebedürfnissen..Die Rauchbzw. Abgastemperatur im oberen Bereich wird angewendet, wenn Lignit verarbeitet wird, der große Feuchtigkeitsmehgen enthält. ■ -

In einer Kohlevergasungsanlage wird Rauch- bzw. Abgas als Ergebnis der Verbrennung eines Teils der Kohle gebildet, die beschickt wird zur Bereitstellung der Vergasungswärme. Das Rauch- bzw. Abgas kann direkt von der Verbrennungsanlage kommen, oder es kann von anderen Punkten der Kohlevergasungsanlage herstammen. Beispielsweise kann das primäre Rauchbzw. Abgas durch Wärmeaustauscher umgeleitet oder zum Betrieb von Turbinen zur Energiewiedergewinnung verwendet werden. Die Rauch- bzw. Abgasströmungsgeschwindigkeit und die Kohlelieferung sind integriert, wodurch die jeweiligen Kontakttemperaturen bereitgestellt werden, wobei gleichzeitig Wasser aus der Kohle entfernt wird. Unter Ausnutzung der deutlichen Wärme des Rauch- bzw. Abgases zur Trocknung der Kohle trägt das erfindungsgemäße Verfahren nicht zur thermischen Belastung der Vergasungsanlage bei.

Der Kontakt der Kohle mit dem Rauch- bzw. Abgas'wird in üblicher Weise zum Kontakt von Ascheprodukten mit Feststoffen durchgeführt. So kann die Kohle in einem sich nach : unten bewegenden Bett angeordnet sein, und das Rauch- bzw. Abgas kann im Gege'nstrom von unten in das Bett eingeführt werden. Andere geeignete Techniken bestehen darin, ein Wirbelschichtbett (fluidisiertes Bett) von Kohleteilchen bereitzustellen, die im fluidisierten bzw. aufgewirbelten Zustand gehalten werden, in das das Rauch- bzw. Abgas zu

-lüder fluidisierehden Atmosphäre zugesetzt wird.

Die Teilchengröße der Kohle ist nicht besonders kritisch, vorausgesetzt, daß der Gesamtgrößenbereich,der vorstehend . angegeben wurde, beibehalten wird, da eine kontinuierliche Zufuhr von ankommender Kohlebeschickung zur Behandlung des Rauch- bzw. Abgases verfügbar ist und daher eine große Oberfläche bzw. spezifische Oberfläche pro Volumeneinheit nicht benötigt wird, wie bei den bisherigen Adsorptionsverfahren, die auf eine bestimmte Zufuhr von Aktivkohle begrenzt sind, welche eine Regenerierung erfordert. Ist die Kontaktzone ein Wirbelschichtbett, so sollte die Kohle eine Größe aufweisen, die zur Verwirbelung geeignet ist, d.h. bis zu etwa 3 mm. Wird ein bewegtes Bett verwendet, so können die Kohleteilchen größer sein, d.h. bis zu etwa 6 mm.

Das Produktgas wird von dem Vergaser zu einem alkalischen Absorptionsturm überführt, wo der Schwefelwasserstoff durch Umwandlung in Sulfidsalze entfernt wird, und das resultierende gereinigte Synthesegas gewonnen wird. Die Sulfidsalze werden umgesetzt, unter Bildung von H-S, das in eine Claus-Anlage beschickt wird und in elementaren Schwefel umgewandelt wird. Der alkalische Absorptionsturm .und die Claus-Anlage sind chemische Standard-Verarbeitungsänlagen zur Entfernung von gasförmigen Schwefelverbindungen aus Abgasen bzw. zur Umwandlung von H^S in Schwefel.

Die beigefügte Figur zeigt ein Fließdiagramm einer Kohlevergasungsanlage, unter Einbeziehung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entfernung von Schwefeldioxid aus einem Rauch- bzw. Abgas aus einer Verbrennungsvorrichtung, die zur Erwärmung von Recyclisierungsfeststoffen in einem Wirbelschichtvergaser verwendet wird. Die Daten in der Figur basieren auf dem Gewicht der trockenen Lignit-Beschickungscharge, da dies die Bestimmung der Materialgleichgewichte erleichtert. Söhwefeldioxid-Strömungsge- ι

schwindigkeiten sind als elementarer Schwefel angegeben. Beim gewerblichen Betrieb würde die Kohle durch die merkliche Wärme des Rauch- bzw. Abgases wie vorstehend erläutert getrocknet werden. In der Figur wird ein Strom von Kohleteilchen 12, der 1,1 Gew.-% Schwefel auf Trockenkohlenbasis enthält, mit einer Geschwindigkeit von 90,7 t (100 tons)/h in einen Schwefeldioxidadsorber 14 eingeführt, durch den der Rauchgas- bzw. Abgasstrom 17, der aus dem Wärmeaustauscher austritt und 0,235 t/h (0,26 tons/h) Schwefel abgibt, hindurchtritt. Der Schwefeldioxidadsorber 14 ist günstigerweise ein bewegtes Bett von Kohleteilchen, die nach unten in Gegenstrombeziehung mit dem aufwärts strömenden Rauchbzw. Abgasstrom 17, der in den Boden des Gefäßes eintritt, strömen. Wenn das Rauch- bzw. Abgas 17 aufwärts durch den Schwefeldioxidadsorber 14 strömt, so wird das. Schwefeldioxid durch die darin aufgewirbelten Kohleteilchen adsorbiert. Gereinigtes Rauch- bzw. Abgas 10 wird über Kopf aus dem Gefäß gewonnen und zu einer Sack- bzw. Filtervorrichtung zur Entfernung von Feinteilen geführt und anschließend in die Atmosphäre freigesetzt. Der Schwefelgehalt des freigesetzten Rauch- bzw. Abgases beträgt 0,027 t (0,03 tons)/h, entsprechend einer Gewinnungswirksamkeit von 97 %. Die teilweise getrockneten und mit Schwefeldioxid beladenen Kohleteilchen 19 treten aus dem Schwefeldioxidadsorber 14 mit einer Strömungsgeschwindigkeit entsprechend 1,20 t (1,33 tons)/h von kombiniertem ursprünglich enthaltenem und adsorbiertem Schwefel aus und treten in den Wirbelschichtvergaser 24 ein, der durch Dampf in der Leitung 27 fluidisiert wird. In dem Verdampfer 24 reagiert Dampf bei 704 bis 871⁰C mit den Schwefeldioxid-Kohleteilchen unter Bildung von Synthesegas (CO und H₂), während das Schwefeldioxid zu Schwefelwasserstoff reduziert wird. 0,988 t (1,09 tons)/h Schwefel treten als Schwefelwasserstoff in dem Erzeugnisgas 32 aus dem Vergaser 24 aus und treten in die Schwefelgewinnungszone 35 ein-, die 0,95 t (1,05 tons)/h Schwefel 37 und gereinigtes Produktgas 39 freisetzt. Es ist günstig, den Schwefel aus dem

H₂S unter Anwendung des bekannten Claus-Verfahrens zu entfernen. Der Rauch- bzw. Abgasstrom 17 wird bereitet aus Claus-Abgas 41, das 0,036 t (0,04 tons)/h Schwefel enthält, und aus Verbrennungsrauch-bzw. Abgas 43, das 0,199 t (0,22 tons)/h Schwefel enthält. Das Rauch- bzw. Abgas 43 aus der Verbrennungsvorrichtung wird mit Luft ■ im Rauch- bzw. Abgasbrenner 45 verbrannt und vermischt sich mit dem Claus-Abgas 41 an der Verzweigung 48 und das vermischte Rauch- bzw. Abgas 50 wird in den Wärmeaustauscher 23 eingeführt. Recyclisierungsfeststoffe 53a aus. dem Vergaser 24 ergeben 0,19 t (0,21 tons)/h Schwefel in dem Verbrenner 55, wohingegen Öldämpfe 58 aus dem Vergaser 0,027 t (0,03 tons)/h Schwefel überführen. Recyclisierungsfeststoffe 53b übermitteln Wärme vom Verbrenner zum Vergaser. Im Verbrenner 55 werden 0,199 t (0,22 tons)/h Schwefel mit dem Verbrennungsrauchgas 43 freigesetzt, wohingegen 0,018 t (0,02 tons)/h in der Schlacke 59 entleert werden.

Von dem in dem zugeführten Lignit enthaltenen Schwefel werden 95 % als Schwefel in der Claus-Anlage zurückgewonnen, 2 % werden in die Schlacke gebunden, die in dem Schlackenverbrenner gebildet wird, und 3 % gehen aus dem SO„-Adsorber verloren. Diese Menge an SO₂ in dem Rauchbzw. Abgas, das aus dem Adsorber und der Filtervorrichtung abgeführt wird, ist weniger als die EPA-Richtlinie für S0₂-Emissionen. Die Menge an aus dem Rauch- bzw. Abgas adsorbiertem .Schwefel ist äquivalent z^u nur 0,4 Gew.-% der trockenen Kohlebeschickung. Es wurde gezeigt, daß Lignite über 7 Gew.-%' Schwefel auf Trockenkohlenbasis adsorbieren. So ist die Adsorptionskapazität des bewegten Stroms von Kohleteilchen mehr als ausreichend zur Entschwefelung von Rauch- bzw. Abgas in einer einzigen Gas/Feststoffzusammenfuhr, wodurch die kostspielige Kohlenstoffregenerierungsstufe bisheriger Verfahren ausgeschaltet-wird. Die Verweilzeit der Kohle in dem Adsorber kann von 10 bis 60 min variieren, wobei ein bevorzugter Bereich bei 25 bis

40 min liegt.

Im folgenden werden Beispiele beschrieben, die keine Einschränkung darstellen sollen. - ·

Adsorption von Schwefeldioxid an Lignit

25 g Lignit mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-% wurden in eine Nesbitt-Adsorptionsflasche eingebracht, und ein gasförmiges Gemisch, bestehend aus 1 bis 2 Vol.-% Schwefeldioxid und 99 bis 98 Vol.-% Stickstoff wurde in die Flasche mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 30 cm/sek eingeleitet. Der Gasstrom wurde abgebrochen, nachdem die Adsorption von Schwefeldioxid aufhörte. Im Durchschnitt betrug die Adsorptionsrate 1,5 g Schwefeldioxid/25 g nicht getrocknetem Lignit. Dies entspricht einem Durchschnitt von 6,0 Gew.-% des ungetrockneten Lignits oder 8,0 Gew.-% der getrockneten Kohle. Die Tabelle I stellt die Ergebnisse mehrerer Beispiele dar, die nach der vorstehenden Arbeitsweise durchgeführt wurden.

Vergasung von Lignit mit adsorbiertem Schwefeldioxid

Proben von Lignit, der adsorbiertes Schwefeldioxid enthielt, wie vorstehend hergestellt, wurden während 40 bis ι 45 min in einen elektrisch beheizten Vergaser eingespeist, j in dem Dampf aufwärts strömte. Der Reaktion war ein ' jaluminisiertes rostfreies Stahlgefäß (310) mit einem ■ ' Innendurchmesser von 36 mm. Das Kohlebett war etwa 10 cm hoch zu Beginn des Ansatzes. Die Dampf strömungsgeschwin-: digkeit aufwärts in dem Vergaser betrug 15 cm/sek. Der Reaktor enthielt eine 0,635 cm (1/4 inch) Schicht von Sand auf einer Öffnungsplatte zur Stützung der Kohle. Die Ver-

gasung wurde während 1 bis 2 h fortgesetzt, nachdem die Kohle beschickt war.

Die Daten für sämtliche Beispiele sind in der Tabelle II angegeben. In den Beispielen 9 und 10 wurde die Kohle in den Reaktor" auf den Sand fallengelassen. In den Beispielen 11, 12 und 13 wurde die Beschickung unter dem Bett eines Wirbelschichtbetts von Holz bzw. Knochenkohle, hergestellt aus Western-Kentucky-Kohle, beschickt. Derartige Kohle reagiert nicht wesentlich mit Dampf bei der verwendeten· Temperatur .zur Vergasung des Lignit/Schwefeldioxidmaterials. In allen • Beispielen wurden über 97 Gew.-% des Schwefels auf der HoIz-' bzw.·Knochenkohle' als H-S entwickelt. Vier der fünf Beispiele zeigten weniger als 1 Gew.-% als SO₂. Es wurde in keinem der Beispiele COS gefunden, und es wurden nur Spuren von SOo in zwei der Beispiele festgestellt. Die Schwefelgleichgewichte waren in allen Beispielen gut.

Die Schwefeldioxidadsorptionscharakteristika von bituminöser und subbituminöser Kohle wurden nach der für Lignit verwendeten Arbeitsweise bestimmt. Die Tabelle III führt die Analysen dieser Kohlen auf, wohingegen die Tabelle IV die Menge an Schwefeldioxid zeigt, die an jeder ungetrockneten Kohle adsorbiert wurde. Es wurden zwei S02~Adsorber verwendet, um .die Wirkung der Verweilzeit auf die S0₂~Adsorption bei zwei SOo-Konzentrationen, 0,1 bis 0,2 und .1,0 Vol.-% zu untersuchen. In den Beispielen 14, 15, 16 und 17 wurde eire Nesbitt-Flasche verwendet, und es wurden Glasrohre mit einem größeren L/D (Länge/Durchmesser) in den Beispielen 18 und 19 verwendet. Die SO--Adsorption nahm mit der Steigerung sowohl der SO^-Konzentration als auch der Gasverweilzeit innerhalb des Kohlebetts zu. In Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen adsorbierte die subbituminöse Kohle 5,3 bis 14,5 Gew.-% SO₂ auf Trockenkohlenbasis, und die Illinois-Kohle adsorbierte 2,7 bis 11,6 Gew.-% SO-. ■

Vergasung von subbituminösen und bituminösen Kohlen, die adsorbiertes Schwefeldioxid enthalten:

Die Vergasung der bituminösen Kohle, die adsorbiertes Schwefeldioxid enthielt, wurde in der gleichen Ausrüstung wie für die Lignit/S0₂-Kohle durchgeführt. Jedoch' wurde der bituminöse Kohle/S0₂-Komplex mit einem gleichen Gewicht an Kohlenasche vermischt, um eine Agg]omeration der bituminösen Kohle' zu verhindert. Die Vergasung wurde bei 871 C durchgeführt. Die Schwefelverteilung in den Abgasen ist im folgenden aufgeführt:

SO₃ 4,4 Gew.-%

SO₂ 0,1 Gew.-%

H₂S 94,8 Gew.-%

COS keines

Während der Vergasung wurden 10,2 Gew.-% Öl gewonnen. Dieses öl wurde voraussichtlich bei einer Temperatur von 871⁰C (1600⁰F) von der Kohle abgetrieben (flashed off). Wurde"diese gleiche Kohle in dem gleichen Reaktor bei der normalen Kohleverdampfungsweise pyrolysiert, die darin besteht, die Temperatur langsam von 316 auf 538°C während 1 h anzuheben und die Knochen- bzw. Holzkohle (bzw. inaktive Kohle) bei 538°C während 1 h zu halten, so betrug die Ölausbeute 14,0 Gew.-%. So wurden nur etwa 30 Gew.-% des Öls unter den angewendeten Bedingungen bei der Vergasungstemperatur von 871 C gecrackt.

Eine Probe der subbituminösen Kohle von der Westmoreland ■ Resources Co., enthaltend adsorbiertes SO₂, wurde bei 788°C vergast. Es wurde die gleiche Aschen-Kohle-Beschickungstechnik, wie vorstehend erwähnt, auch in diesem Beispiel verwendet. Man erhielt eine Ölausbeute von 4,6 Gew.-% auf

Trockenkohlenbasis. Von den aus dem Gasprodukt gewonnenen Schwefelverbindungen wurden 87,4 Gew.-% als H₂S gewonnen. Es wurde kein SO₃ oder COS festgestellt.

Tabelle Adsorption von Schwefeldioxid an ungetrocknetem Lignit Beispiel

Temperatur

Schwefeldioxid konzentration Gew.-% .	Gramm Schwefel dioxid, adsor biert an 25 g
1.0	2.4, 1.0, 1.6, 1.7'
1.5	1.23, 1.50
2.0	1.44
1.0	1.5
1.5	1.1, 1.5
1.0.	1.5, 1.0
' 1.5	2.42, 1.5
.1.0	1.2

1	70
2	70
3	70
4	130
5	130
6	195
7	195
8	250

3,47 g wurden an 50 g Lignit in einem Doppelansatzversuch adsorbiert.

Tabelle II

Vergasung von Lignit, enthaltend adsorbiertes .."".. . Schwefeldioxid ......

Beispiel	Temp. G	ölaus- beute	Schwefel, ge wonnen als Schwefelwasser stoff,. % ' .-..	97.4	so₂	COS	SO₃
9	704	1.2	94.-8	99.2	2J6	ND¹	ND
10.	649	3.2	92.9'	9 9.2	0.8	ND	' .ND
11	788	1.6	98.9	99.5	0.8	ND	ND
12	704	1.0	99.0	99.5	0.4	ND	Spuren
13	649	0.8		0.5	ND	Spuren

ND = nicht festgestellt

Tabelle III

Analyse der Kohlen

Kohlenquelle

Kohlengröße, Tyler Mesh Feuchtigkeit, Gew.-%

erhaltene Kohle Gew.-%, Trockenbasis Illinois Nr. Peabody Nr. 10 Mine

χ 7,4

subbituminöse

Westmoreland

Resources

χ 26,1

H N

' S 0

Asche 69.2 5.1 1.3 4.4 9.2

10.8

68.2 4.7 0.9 0.7

16.1 9.4

Tabelle

I V

Adsorption von Schwefeldioxid an subbituminösen und bituminösen Kohlen

Beispiel Kohle

SO₂-	Strö-	Verwexl-
Konz.	mungs-	zeit
Vol.-%	geschw.
	sek	sek

As Is

Trockenbasis

14 15

16 17 18

19

subbituminös

1.0

0.1

subbituminös bituminös

bituminös

0.2

subbituminös

bituminös ¹' 2.5 1.3

6.0

8.1

2.5	1.	3 .	3.9	4.S	7	5.	3	1
2.5	1.	3	4.6,	3.8	7	■ · .5 .		.5
2.5	1.	3	2.5,	10.	2.7	,4.	.6
2.2	12.	7	8.6,	10.	11.5	,14
2.2			7.0.		7.6	/11

-te -

Leerseite

Claims

3 Ί 23809 Dr. F. Zumsteirt sen. - Dr. E. Aws-mätjft - Dr. R.. ^cer.igsbergor DipL-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstcin jun. ' PATENTANWÄLTE München 2 ■ Bräuhausstraße 4 · Telefon Sammcl-Nr. 22 S3 41 -Telegramme Zumpal -Telex H 20970 Patentansprüche

1. Verfahren zur Vergasung von kohlehaltigen Feststoffen, wie Lignit, subbituminöse Kohle und bituminöse Kohle, mit Dampf, unter Bildung eines Produktgases, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, bei dem das Vergasen durch Beschicken eines Stroms der Feststoffe und von Dampf in eine Vergasungsreaktionszone bewirkt wird, und wobei zusammen mit der Vergasung Schwefeldioxid enthaltendes Rauch— bzw. Abgas in einer Verbrennungszone gebildet wird, in der Recyclisierungs-Feststoffe erwärmt werden, unter Bildung des thermischen Bedarfs für die Vergasungsreaktionszone, dadurch gekennzeichnet/ daß das Schwefeldioxid aus dem Rauch- bzw.. Abgas entfernt wird durch:

1) Kontakt des Rauch- bzw. Abgases mit mindestens einem Teil des Stroms von kohlehaltigen Feststoffen, so daß das Schwefeldioxid daran adsorbiert wird,unter Bildung von kohlehaltigen Feststoffen, die mit Schwefeldioxid beladen sind und von gereinigtem Rauch- bzw. Abgas;

2) Abführen das gereinigten Rauch- b:-:w. 7\hcjziuv<i;

3) Einführen der so beladenen kohlehaltigen Feststoffe in.die Vergasungsreaktionszone, wodurch das adsorbierte Schwefeldioxid zu freiem Schwefelwasserstoff reduziert wird,, wodurch ein gasförmiges Gemisch des Schwefelwasserstoffs mit Produktgas gebildet wird;

4)-Einführen des gasförmigen Gemischs in eine Trennzone, worin der Schwefelwasserstoff aus dem gasförmigen Gemisch entfernt wird, und

5) Gewinnen des Produktgases im wesentlichen frei von Schwefel.

2. Verfahren zur Vergasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kohlehaltigen Feststoffe und das Rauchbzw. Abgas in Gegenstrom in Kontakt gebracht werden.

3. Verfahren zur Vergasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kohlehaltigen Feststoffe durch das Rauch- bzw. Abgas während des Kontakts der kohlehaltigen Feststoffe mit dem Rauch- bzw. Abgas fluidisiert werden, wobei das Schwefeldioxid in dem Rauch- bzw. Abgas an den kohlehaltigen Feststoffen adsorbiert wird.

4. Verfahren zur Vergasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefelwasserstoff in einer Claus-Anlage zur Schwefelwiedergewinnung behandelt wird.