DE3326634A1 - Verfahren zum betreiben einer anlage zum vergasen fester brennstoffe - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer anlage zum vergasen fester brennstoffe

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Description

Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Vergasen fester Brennstoffe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Vergasen fester Brennstoffe mit Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel, wobei der Brennstoff ein Festbett bildet, in das man die Vergasungsmittel von unten zuführt, unter dem man die unverbrennlichen mineralischen Rückstände als flüssige Schlacke in ein Wasserbad ableitet und wobei man das Produktgas oberhalb des Festbettes abzieht und einer Kühlung und Reinigung zuführt.
Die Vergasung von Kohle im Festbett ist bekannt und z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977), Band 14, Seiten 383 bis 386, dargestellt. Einzelheiten der Anlage zum Vergasen der Brennstoffe mit Abzug flüssiger Schlacke sind in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 sowie in der DE-OS 27 38 932 und US-PS 4 180 387 erläutert. Bei der Vergasung entsteht ein Produktgas mit Temperaturen im Bereich von 400 bis 1200 C. Dieses Produktgas kann in an sich bekannter Weise gekühlt, entstaubt und entschwefelt werden; Einzelheiten dieser Behandlung können der DE-AS 25 04 657 und der dazu korrespondierenden US-PS 4 087 258 entnommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim eingangs genannten Verfahren einen vanadiumhaltigen Brennstoff einzusetzen und bei der Vergasung das Vanadium zumindest teilweise zu gewinnen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß man als Brennstoff Petrolkoks verwendet und der Vergasung zusätzlich Alkalicarbonat in einer Menge aufgibt, um den Vanadiumgehalt des
Brennstoffs ganz oder weitgehend in wasserlösliche Vanadiumverbindungen umzuwandeln. Diese wasserlöslichen Vanadiumverbindungen befinden sich zunächst in der flüssigen Schlacke, und sie werden im Wasser des die Schlacke kühlenden Wasserbades gelöst. Dieses Wasserlle i tet man einer Vanadiumabtrennung zu, wobei in bekannter Weise Vanadium ausgefällt und gewonnen w i rd.
Das Verfahren ist umweltfreundlich, weil der Schlacke, die man üblicherweise deponiert, das Schwermetall Vanadium entzogen wird;gleichzeitig kann das durch die Vergasung produzierte Rohgas gereinigt und entschwefelt werden. Der Vergasung können somit sowohl vanadium- wie auch schwefelhaltige Brennstoffe, neben Petrolkoks z.B. Bitumen, Teer oder flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt oberhalb 200°C/aufgegeben werden.
Einzelheiten werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert, in welcher Varianten der Verfahrensführung schematisch dargestellt si nd.
Einem Reaktor 1 zum Vergasen fester Brennstoffe unter einem Druck im Bereich von 10 bis 100 bar wird durch die Leitung 2 Petrolkoks aufgegeben. Dieser Petrolkoks stammt üblicherweise aus der Aufarbeitung von Erdöl. Durch die Leitung 3 führt man dem Reaktor 1 Alkalicarbonat, z.B. Soda, zu. Durch eine weitere Leitung 4 kann man der Vergasung im Reaktor 1 auch Feststoffe, die in der Vergasung als Ballast oder Zuschlagstoffe dienen, wie etwa Schlacke, Sand, Kalkstein oder Dolomi t, zuführen. Ferner lassen sich durch die Leitung 4 Bitumen, Teer oder andere flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt oberhalb 200 C, die einen geringen Marktwert haben, aufgeben.
Der Reaktor 1 ist von an sich bekannter Konstruktion, er weist im unteren Bereich mehrere ZufuhrIeitungen 5 und 6 für Sauerstoff und zusätzlich Wasserdampf und/oder Kohlendioxid auf, die als Vergasungsmittel dienen. Der Brennstoff, der ganz oder zum überwiegenden Teil aus körnigem Petrolkoks besteht, bildet
/ 3326534
im Reaktor 1 ein Festbett, das sich aufgrund der Vergasungsreaktionen Langsam nach unten bewegt. Produktgas wird durch die Leitung 7 abgezogen.
Im unteren Teil des Reaktors sammelt sich flüssige Schlacke, die durch die Leitung 8 in einen Kühlbehälter 9 abfließt. Dem Kühlbehälter 9 leitet man durch die Leitung 10 Wasser zu, so daß die flüssige Schlacke, die Temperaturen im Bereich von 700 bis 15000C besitzt, in einem Wasserbad 11 auf Temperaturen von 40 bis 300°C abgekühlt wird. Im Kühlbehälter herrscht etwa der Druck im Reaktor 1 von 10 bis 100 bar.
Das bereits dem Reaktor 1 zugeführte Alkalicarbonat hat sich während der Vergasung mit dem Vanadiumgehalt des Petrolkokses, der üblicherweise im Bereich von 100 bis 8000 ppm liegt, zu wasserlöslichen Vanadiumverbindungen umgesetzt. Diese Verbindungen gelangen mit der flüssigen Schlacke in das Wasserbad 11 und werden dort gelöst. Unterhalb der Siebeinrichtung 12 leitet man das Wasser über das Entspannungsventi I 13 zu einem Behälter 14, um das Vanadium zurückzugewinnen. Die Schlacke aus dem Kühlbehälter 9 wird der Schleuse 15 zugeführt.
Zur Abtrennung des Vanadiums im Wasser des Behälters 14 gibt man durch die Leitung 16 Säure, z.B. H2SO4,zu und fällt Vanadiumpentoxid aus, das man in der Leitung 17 abzieht. Den Hauptteil des angesäuerten Wassers entfernt man durch die Leitung 18, Die Weiferbehandlung des Vanadiumpentoxids der Leitung 17 erfolgt in an sich bekannter Weise.
Be isp iel:
In einer der Zeichnung entsprechenden Versuchsanlage werden 1000 kg Petrolkoks aus einem Delayed Koker vergast. Der Koks hat folgende Zusammensetzung:
Asche : 0,6 Gew.%
Feuchte : 10,0 "
C : 88,4 " (trocken) H : 4,0 »
C 33266
O : 1,0 Gew.%
N : 1,8 "
S : 4,2 "
V : 2250 ppm
Als Zuschläge werdendem Petrolkoks durch die Leitung 3 48 kg Soda und 48 kg Hochofenschlacke beigegeben. Die Vergasung erfolgt mit einem Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch bei einem Druck von 32 bar und einem Wasserdampf/Sauerstoff-Verhältnis von 1,04 kg/Nm3.
Den Vergasungsreaktor 1 von an sich bekannter Bauart verläßt durch die Leitung 7 ein Produktgas mit 616°C in einer Menge von 2453,5 Nm mit einer Zusammensetzung (trocken):
co2 2,5 Vol.
H2S 1,0 Il
CO 57,0 Il
H2 35,4 Il
CH4 1,0 Il
N2 + Ar: 2,9 Il
C H 0,2 Il
Durch die Leitung 8 werden 82 kg Schlacke abgezogen, die 2 kg Vanadium enthalten. Die Schlacke fließt in den Kühlbehälter 9, in den durch Leitung 10 ca. 1600 kg Wasser zugeführt werden. Nach Abtrennung der wiederverfestigten Schlacke und Entspannen des Wassers über das Ventil 13 werden im Behälter 14 etwa 3,6 kg V2O5 ausgefällt und abgetrennt.
Leerseite -

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    1 . / Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Vergasen fester Brenrstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel, wobei der Brennstoff ein Festbett bildet, in das man die Vergasungsmittel von unten zuführt, unter dem man die unverbrennlichen mineralischen Rückstände als flüssige Schlacke in ein Wasserbad ableitet und wobei man das Produktgas oberhalb des Festbettes abzieht und einer Kühlung und Reinigung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Brennstoff Petrolkoks verwendet und der Vergasung zusätzlich Alkalicarbonat in einer Menge aufgibt, um den Vanadiumgehalt des Brennstoffs ganz oder weitgehend in wasserlösliche Vanad iumverbt ndungen umzuwandeln.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gelöste Vanadiumverbindungen enthaltende Wasser des Wasserbades in eine Vanadiumabtrennung leitet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohgas entschwefelt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man der Vergasung zusätzlich Bitumen, Teer oder flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt oberhalb 200°C aufgibt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man der Vergasung zusätzlich körnige Feststoffe, insbesondere Schlacke, Sand, Kalkstein, Dolomit oder andere Flußmittel aufgibt.
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