DE3426371C1 - Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen - Google Patents
Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen SubstanzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen,
insbesondere Braunkohle, unter Überdruck in einer Wirbelschicht unter Verwendung eines wasserstoffhaltigen
Vergasungsmittels und zur Nutzung des bei der Vergasung anfallenden Restkokses zur Gewinnung des
Vergasungsmittels.
Bei einem derartigen durch die DE-OS 29 38 711 bekannten
Verfahren wird der bei der hydrierenden Vergasung anfallende feste Vergasungsrückstand, der Restkoks,
in einer Wirbelschichtfeuerung bei Temperaturen zwischen 800 und 9500C verbrannt, wobei der Wärmeübergang
unmittelbar in der Verbrennungs-Wirbelschicht auf die Heizflächen einer Spalteinrichtung erfolgt,
in der ein Teil des im Produktgas enthaltenen Methans unter Zusatz von Wasserdampf zur Gewinnung
des wasserstoffhaltigen Vergasungsmittels gespalten wird. Das bekanne Verfahren macht von der Tatsache
Gebrauch, daß der Restkoks noch einen verhältnismäßig großen Kohlenstoffanteil enthält und für die Verbrennung
in der Wirbelschicht in besonderer Weise geeignet ist.
Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
im wesentlichen CO und H2 enthaltenden Gasgemisches durch Vergasen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in
einer Metallschmelze bekannt, bei der.es sich durchweg um in einem Konverter befindliches flüssiges Eisen handelt.
In dieses flüssige Eisen werden Kohle und als Vergasungsmittel Sauerstoff oder ein Gemisch von Sauerstoff
und Wasserdampf eingeleitet. Die Zusammensetzung des so erzeugten Gases hängt im wesentlichen ab
von den verwendeten Vergasungsmitteln. Im allgemeinen wird Sauerstoff als Vergasungsmittel überwiegend
oder sogar ausschließlich verwendet, so daß demzufolge auch der CO-Anteil im Produktgas überwiegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der einleitend beschriebenen Art so abzuwandeln, daß es unter günstigeren wirtschaftlichen Bedingungen durchgeführt werden kann. Insbesondere soll vermieden werden, daß ein wesentlicher Teil des bei der hydrierenden Vergasung gewonnenen Methans für die Gewinnung des Vergasungsmittels verbraucht wird. Die Verwendung des Restkokses soll in einer Weise geschehen, die zu größerer Wirtschaftlichkeit führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der einleitend beschriebenen Art so abzuwandeln, daß es unter günstigeren wirtschaftlichen Bedingungen durchgeführt werden kann. Insbesondere soll vermieden werden, daß ein wesentlicher Teil des bei der hydrierenden Vergasung gewonnenen Methans für die Gewinnung des Vergasungsmittels verbraucht wird. Die Verwendung des Restkokses soll in einer Weise geschehen, die zu größerer Wirtschaftlichkeit führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Restkoks als Kohlenstoffträger in einem Konverier
zur Gewinnung von Gas oder Gas und Roheisen oder Gas und Stahl eingesetzt und das dabei anfallende
Konvertergas für die Gewinnung des Vergasungsmittels für die hydrierende Vergasung verwendet wird. Ein
Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es ohne weiteres möglich ist, die Restkoksmenge bzw. den Kohlenstoffgehalt
derselben anzupassen an den Wasserstoffbedarf für die hydrierende Vergasung. Im allgemeinen
wird dies darauf hinauslaufen, daß der C-Gehalt des Restkokses etwas größer ist als dies bei Beachtung der
lediglich für die hydrierende Vergasung wirtschaftlich günstigsten Betriebskenngrößen, beispielsweise Verweilzeit
der Kohle im Reaktor, der Fall wäre. So kann der Restkoks einen Kohlenstoffgehalt von 70—90%,
vorteilhaft von etwa mehr als 80% aufweisen. Eine derartige Führung des hydrierenden Vergasungsprozesses
hat den Vorteil, daß die Kohledurchsatzleistung des Reaktors zur hydrierenden Vergasung ansteigt.
Im Ergebnis sind beim Verfahren gemäß der Erfindung zwei Vergasungsverfahren miteinander gekoppelt,
wobei das zweite Vergasungsverfahren der Bereitstellung des Vergasungsmittels für das erste Vergasungsverfahren,
also die hydrierende Vergasung, dient. Wesentlich ist dabei, daß gleichzeitig dieses zweite Vergasungsverfahren
zusätzliche Funktionen erfüllen kann, nämlich die der Eisen- bzw. Stahlgewinnung. Aufgrund
des großen Wärmeinhaltes der Metallschmelze läuft der zweite Vergasungsprozeß unter stabilen Betriebsbedingungen ab, so daß Schwankungen in der Zufuhr des zu
vergasenden Restkokses und/oder des Vergasungsmittels den Ablauf des Vergasungsprozesses nicht beeinträchtigen.
Bei Verwendung von Braunkohle mit basischen Aschebestandteilen im hydrierenden Vergaser
haben auch die Aschebestandteile des Restkokses basi-
sehen Charakter. Die Basizität der Asche begünstigt die
metallurgische Seite des Konverterbetriebes. Der im Restkoks befindliche Schwefel wird weitgehend in die
Schlacke eingebunden. Die resultierende Schlacke, die in der üblichen Weise aus dem Konverter abgezogen
wird, kann als Baumaterial Verwendung finden.
Bei entsprechender Bemessung des im Konverter umgesetzten Restkokses wird kein weiterer Kohlenstoffträger
mehr benötigt. Der eingesetzte Restkoks Gaszerlegung 18 zugeführt wird. In der normalerweise
nach dem Tieftemperaturverfahren ausgeführten Anlage 18 werden Methan (SNG) 19 und Wasserstoff 20
voneinander getrennt. Letzterer steht für die Einspeisung 13 in den hydrierenden Vergaser 6 zur Verfügung.
Schließlich liefert die Tieftemperaturzerlegung 18 noch ein Gasgemisch 21 aus Kohlenmonoxid (CO),
Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2), welches in eine
Konvertierungsstufe 22 eingespeist wird, wo wiederum
dient zugleich als Reduktionsmittel und zur Deckung io das Kohlenmonoxid (CO) mit Hilfe von Wasserdampf
des Wärmebedarfs der Metallschmelze.
Vorteilhaft wird das im zweiten Vergasungsprozeß gewonnene Konvertergas nach Druckerhöhung mit
Wasserdampf zu Kohlendioxid und Wasserstoff konvertiert und einer CO2-Wäsche unterzogen. Der verbleibende
Wasserstoff wird dem hydrierenden Vergaser als Vergasungsmittel zugeführt.
Selbstverständlich kann der im Produktgas des hydrierenden Vergasers befindliche, nicht umgesetzte
(H2O) 36 zu Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2)
nach der Gleichung
CO + H2O-CO2 + H2
umgewandelt wird und gemeinsam mit den übrigen in der Konvertierungsstufe 22 nicht beeinflußten Bestandteilen
des Gasgemisches 21 einer Anlage zur Gewinnung von reinem Wasserstoff, beispielsweise einer an
Wasserstoff in den Vergaser zurückgeführt werden. 20 sich bekannten Druckwechsel-Adsorptionsanlage 24
Ferner besteht die Möglichkeit, daß nach Abtrennen (Pressure Swing Adsorption — PSA) zugeführt wird.
von Methan und H2 aus dem Produktgas verbleibende
Gasgemisch, welches normalerweise CO enthalten wird, Das konvertierte Gasgemisch 23 wird in der Druckwechsel-Adsorptionsanlage
24 aufgeteilt in reinen Wasserstoff 25 und ein Gasgemisch 26, von denen der Was-
rung zu unterziehen und den dabei anfallenden Wasser- 25 serstoff 25 zur Einspeisung über die Zuführung 13 am
stoff im hydrierenden Vergaser als Vergasungsmittel zu Vergaser 6 zur Verfügung steht, während das aus den
ebenfalls zur Wasserstoffgewinnung einer Konvertie-
verwenden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf das in der
Zeichnung dargestellte Blockschaltbild beschrieben.
Einem Konverter 1 werden entweder zur Erzeugung von Konvertergas 5 im Eisenbad Sauerstoff 30 und
Restkoks 3 oder zur Erzeugung von Roheisen 4 Sauerstoff 30, Restkoks 3 und Eisenoxid 31 oder Eisenerz 32
Bestandteilen Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und
Resten von Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) verbleibende Gasgemisch 26 einem Kraftwerk 27 zusätzlich
als Brenngas zur Verfügung gestellt werden kann, welches im übrigen thermisch z. B. mit Gas, Öl,
Kohle, insbesondere mit Braunkohle 28 betrieben wird. Der abgeschiedene Schwefelwasserstoff 16 kann zu
Schwefel aufgearbeitet werden. Da die an dem Ausgang
bzw. 2 oder zur Umwandlung von Roheisen in Stahl 35 16 anfallenden Gasmengen gering sind, weist das weit-
Sauerstoff 30, Restkoks 3 und Schrott 33 oder Eisenschwamm 34 in an sich bekannter Weise zugeführt.
Dabei fällt jedesmal Schlacke 35 an. Der Restkoks 3 entstammt einem Vergaser 6 für die hydrierende Vergasung
von Kohle, insbesondere Braunkohle 7.
Das aus dem Konverter 1 austretende Konvertergas 5 besteht zu mehr als 60% aus Kohlenmonoxid (CO)
und Wasserstoff (H2). Es wird in einem Kompressor 8 verdichtet und einer Konvertierungsstufe 9 zugeführt,
gehend in sich geschlossene Verfahren neben einer besonderen Wirtschaftlichkeit auch noch der Vorteil einer
hohen Umweltfreundlichkeit auf.
Ausführungsbeispiel:
In drei Vergasern 6 werden 251,2 t/h Trockenbraunkohle 7, die einen Wassergehalt von 12% aufweist, mit
Wasserstoff 13 bis zu einem Kohlenstoffumsatz von in welcher das Kohlenmonoxid (CO) mit Wasserdampf 45 39% vergast. Das Rohgas 14 enthielt 52,6% H2; 38,3%
(H2) 29 zu Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) CH4; 1,2% C2H6; 2,5% CO; 4,2% CO2; 0,8% N2 sowie
geringe Mengen an NH3 und H2S.
Die fühlbare Wärme des erzeugten Gases 14 wird zur Aufheizung des für die Vergasung benötigten Wasserstoffes
13 und zur Dampferzeugung benutzt (nicht gezeigt). Nach der Entfernung von Feststoffen in einer
Wasserwäsche (nicht gezeigt) wird das Gas 14 in einem geeigneten Waschverfahren 15 (z. B. Amisolwäsche)
von CO2 und H2S 16 befreit. Der Schwefelwasserstoff
16 wird z. B. in einer Clausanlage zu elementarem Schwefel umgewandelt (nicht gezeigt). In einer Tieftemperaturzerlegung
18 wird das behandelte Gas 17 in drei Teilströme 19, 20, 21 zerlegt: ein 98,3% Wasserstoff
enthaltender Strom 20 wird verdichtet (nicht gezeigt)
gas 14 üblicherweise insgesamt unterhalb von 15% lie- eo und als Hydriergas 13 zum Vergaser 6 geleitet. Ein
gen. Das das Produktgas darstellende Gasgemisch 14 Strom 21 mit 82% CO wird über eine Konvertierungswird
beispielsweise einer Amisolwäsche 15 zugeführt. · stufe 22 geleitet. Nach der Konvertierungsstufe 22 wird
Hier werden Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasser- Wasserstoff 25 in einer Druckwechsel-Adsorptionsanlastoff
(H2S) 16 ausgewaschen, wobei der Schwefelwas- ge 24 mit über 99%iger Reinheit abgetrennt und ebenserstoff
16 in einer nachfolgenden Stufe, z.B. einer 65 falls dem Vergaser 6 zur hydrierenden Kohlevergasung
Clausanlage, zu elementarem Schwefel (S) umgewan- zugeführt, während das restliche Gasgemisch 26, das
delt werden kann, während das verbleibende Gemisch neben Stickstoff und CO2 auch noch Reste bzw. Spuren
17 aus im wesentlichen Methan und Wasserstoff einer von CO und H2 enthält, in Kraftwerkskesseln 27 ver-
nach der Gleichung
CO 4- H2O ->■ CO2 + H2
umgesetzt wird. Aus der Konvertierungsstufe 9 gelangt das Gas in eine Wäsche 10, in der das Kohlendroxid 11
ausgewaschen wird. Hinter der Wäsche 10 steht der Wasserstoff (H2) 12 zur Einspeisung 13 in den hydrierenden
Vergasern zur Verfügung.
Das aus dem Vergaser 6 austretende Produktgas 14 besteht im wesentlichen aus Methan (CH4), Wasserstoff
(H2) sowie geringen Mengen bzw. Spuren von C2Ha
CO, CO2, NH3, H2S und N2, deren Anteile am Produkt-
brannt wird. Der dritte Gasstrom 19 enthält CH4 und C2Ho in über 99%iger Reinheit und kann als Produkt in
das Erdgasnetz abgegeben werden. Die Menge dieses Produktgases beträgt unter der Voraussetzung des vorgenannten
Kohleeinsatzes 84 500 m3 (i. N.)/h.
Der Restkoks 3 aus der hydrierenden Kohlevergasung wird zur Verwendung in einen Konverter 1 geleitet,
wo beispielsweise Eisenerz 2 zu flüssigem Roheisen 4 umgesetzt wird. Aus der hydrierenden Kohlevergasung
6 fallen 106,4 t/h Restkoks 3 an, die ausreichen, um aus 180 t/h Eisenerz 2 120 t/h flüssiges Roheisen 4 zu
erzeugen. Hierbei fallen als Nebenprodukte .177 000 m3 (i. N.)/h Konvertergas 5 an. Dieses Konvertergas enthält
69% CO; 4,2% H2; 26,4% CO2 und 0,4% N2. Von diesem
Gasgemisch wird zunächst das CO konvertiert 9. Es wird anschließend zur Abtrennung des Kohlendioxids
11 gewaschen 10. Die aus dem Konvertergas 5 erhaltene
Menge an Wasserstoff 12 reicht an sich aus, um den Bedarf für die hydrierende Vergasung 6 der Braunkohle
7 zu decken. Für die Bereitstellung der in dem kombinierten Vergasungs-Roheisen-Prozeß darüber hinaus
benötigten Energien in Form von Dampf und elektrischem Strom werden im Kraftwerk 27 der erfindungsgemäßen
Anlage zusätzlich zum Restgas 26 195 t/h Rohbraunkohle 28 (Wassergehalt 56%) verfeuert, womit
sich der gesamte Rohbraunkohleneinsatz auf 754 t/h beläuft.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
30
35
40
45
50
55
60
65
Claims (8)
1. Verfahren zum hydrierenden Vergasen unter Überdruck in einer Wirbelschicht von festen, kohlenstoffhaltigen
Substanzen, insbesondere Braunkohle, unter Verwendung eines wasserstoffhaltigen
Vergasungsmittels und Nutzung des bei der Vergasung anfallenden Restkokses zur Gewinnung des
Vergasungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß der Restkoks (3) als Kohlenstoffträger in
einem Konverter (1) zur Gewinnung von Gas (5) oder Gas und Roheisen oder Gas und Stahl (4) eingesetzt
und das dabei anfallende Konvertergas (5) für die Gewinnung des Vergasungsmittels (12, 13)
für die hydrierende Vergasung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Restkoks (3) vorzugsweise mit etwa
80% Kohlenstoff eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konvertergas (5) nach Druckerhöhung
(8) mit Wasserdampf (H2O) (29) zu Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) konvertiert und einer
Wäsche (10) unterzogen wird, wobei das CO2 (11) ausgewaschen wird, während der Wasserstoff (H2)
(12) dem Vergaser (6) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (20) des für die
Vergasung benötigten Wasserstoffs (H2) dem bei der hydrierenden Vergasung entstehenden Produktgas
(14), gegebenenfalls nach Zwischenbehandlung (15) desselben, entnommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktgas (14) wenigstens einer
Gaswäsche (15) und einer Gaszerlegung (18) unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Gaszerlegung (18) neben
Methan (CH4) (19) und Wasserstoff (H2) (20) anfallende
Gasgemisch (21) einer Konvertierung (22) und einer Anlage zur Gewinnung von reinem Wasserstoff
(24) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Anlage zur Gewinnung von
reinem Wasserstoff (24) anfallende Wasserstoff (H2) (25) der Vergasung (6) zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Anlage zur Gewinnung
von reinem Wasserstoff (24) neben dem Wasserstoff (H2) (25) anfallende Gasgemisch (26) zu Heizzwekken,
beispielsweise in einem Kraftwerk (27), verbrannt wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843426371 DE3426371C1 (de) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843426371 DE3426371C1 (de) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3426371C1 true DE3426371C1 (de) | 1985-11-07 |
Family
ID=6240894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843426371 Expired DE3426371C1 (de) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | Verfahren zum hydrierenden Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Substanzen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3426371C1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT404735B (de) * | 1992-10-22 | 1999-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| CN112442383A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-05 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤的预处理方法 |
-
1984
- 1984-07-18 DE DE19843426371 patent/DE3426371C1/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT404735B (de) * | 1992-10-22 | 1999-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| CN112442383A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-05 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤的预处理方法 |
| CN112442383B (zh) * | 2020-11-13 | 2022-03-04 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤的预处理方法 |
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