DE3719549A1 - Verfahren und einrichtung zur entstaubung und entschwefelung von gasen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen und Schwefel aus heißen Gasen.

Verfahren und Einrichtungen zum Entstauben und Entschwefeln von Brennstoffgasen (Heizgasen) sind im Stand der Technik bekannt. Es ist z.B. bekannt, Zyklonreiniger zu verwenden, um Staub und Feststoffpartikel aus synthetischen Gasen zu entfernen, die durch die Vergasung von Kohle erzeugt werden. Die Verwendung von Reinigungszyklonen zur Staubentfernung verlangt, daß die Temperatur des heißen Brennstoffgases 1150°C nicht überschreitet, welches die obere Grenztempe­ ratur der verfügbaren Reinigungszyklonen ist. Normaler­ weise übersteigt die Temperatur des Brennstoffgases, das durch die Vergasung fossiler Brennstoffe, wie z.B. Kohle, erzeugt wird, den Arbeitstemperaturbereich der üblichen heißen Zyklonentstauber. Außerdem ist es bekannt, daß solchermaßen erzeugte Brennstoffgase (Heizgase), die Schwefel und Feststoffpartikel enthalten, entschwefelt bzw. die Feststoffe aus ihnen entfernt werden können, indem das Brennstoffgas im Gegenstromprinzip durch die Beschickung eines Schachtofens hindurchgeführt wird, wobei die Beschickung des Schachtofens Materialien wie Kalkstein und Eisenoxyd enthalten kann.

Brennstoffgase, die in Vergasungseinrichtungen zur Kohle­ vergasung erzeugt werden, weisen hohe Konzentrationen von Reststoffpartikeln und Staub auf. Die Einführung derartiger Gasströme mit hohen Konzentrationen von Staub und Feststoff­ teilchen in Schachtöfenreaktoren, wie z.B. dem Midrex-Schacht­ reaktor zur Erzeugung von metallischem Roheisen, bringt eine Vielzahl von Schwierigkeiten und Nachteilen mit sich, einschließlich einer hohen Wahrscheinlichkeit von Staub­ ansammlungen, die die Beschickung "Verstopfen" und somit den normalen Gegenstrom zwischen der Beschickung und dem Brennstoffgas verhindern oder beeinträchtigen und die nor­ male Wanderung der Beschickung durch den Ofen behindern. Im Ergebnis tritt der Wunsch nach Techniken und Einrich­ tungen auf, die dafür sorgen, daß der Staub aus dem Heiz­ gas entfernt wird, wobei diese Einrichtungen zwischen der Vergasungseinrichtung und dem Schachtofenreaktor einzu­ setzen sind.

Ein Weg dieser Art besteht in der Einschaltung heißer Zyklon­ abscheider zwischen der Vergasungseinrichtung und dem Schacht­ ofen zur Entfernung von Feststoffen und Staub. Eine solche Technik ist in der US-PS 42 60 412 gezeigt. Die Verwendung von heißen Zyklonabscheidern kann eine Vorkühlung des heißen Brennstoffgases vor dessen Einführung in den Zyklon voraus­ setzen. Um eine hohe Effektivität in einem Zyklon zu er­ reichen, sind die Teilchengeschwindigkeiten extrem hoch, mit dem Ergebnis, daß die Teilchen eine hohe Erosion der Zyklonwandungen verursachen und häufig eine Erosion in der Verengung des Zyklonabscheiders zu beobachten ist. Bei extrem hohen Temperaturen (ungefähr 1150°C) sind hochtempe­ raturbeständige Feuerfestmaterialien erforderlich, die hohen Teilchengeschwindigkeiten nur schlecht widerstehen. Hierdurch bleibt eine hohe Erosion der Zyklonwandungen und des Heißabschnittes des Zyklonabscheiders ein beständiges Problem.

Synthetische Brennstoffgase sind auch bereits unter Ver­ wendung verschiedener Techniken vorgekühlt worden. Üblicher­ weise wurde das heiße Brennstoffgas mit einem kühleren Tempe­ riergas gemischt, um die Temperatur des heißen Brennstoff­ gases ausreichend soweit zu erniedrigen, daß die Feststoffe und Schwefel auf übliche Weise entfernt werden können. Im allgemeinen beeinflussen diese Techniken die Gesamteffekti­ vität und Energiebilanz des Systems nachteilig, indem diese Temperaturverminderungsverfahren unvermeidlich zu einer nicht wieder rückgewinnbaren Verlustenergie führten.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftliches und energetisch effizientes Verfahren zur Entfernung von Feststoffen und Schwefel aus einem heißen Brennstoffgas zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von Schwe­ fel und Feststoffteilchen aus einem Brennstoffgas unter Verwendung von Schachtreaktoren zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird ein effektives und ökonomisches Ver­ fahren und eine ebensolche Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen und Schwefel aus einem heißen Brennstoffgas dadurch geschaffen, daß größere Feststoffteile durch Ein­ führen des heißen Brennstoffgases in einen ersten Schacht­ reaktor entfernt werden, der mit Feuerfestmaterialien be­ schickt ist, während der Schwefel durch Einführen des heißen Brennstoffgases in einen zweiten Schachtreaktor entfernt wird, der mit einer Beschickung beschickt ist, die gebrannten Kalkstein enthält.

Wie durch die Erfindung gelehrt wird, neigen Feststoffe dazu, an der Oberfläche des Beschickungsmaterials anzu­ haften oder werden die Feststoffe in die Zwischenräume des Beschickungsbettes mit eingeschlossen, um hierdurch einen Teil der Feststoffpartikel zu entfernen. Schacht­ reaktoren können für die Entfernung grober Feststoffe verwendet werden unter Einsatz einer Beschickung, die im wesentlichen aus Feuerfestmaterialien besteht, die im heißen Zustand rezirkuliert werden. Dies vermindert Ener­ gieverluste. Das teilweise gereinigte Brennstoffgas wird in einen zweiten Schachtreaktor eingeführt und reagiert mit der Beschickung darin, zur Entfernung des Schwefels und zusätzlicher Feststoffe. Wenn gewünscht, kann das Brennstoffgas, das den zweiten Schachtreaktor verläßt zusammen mit feinem Kalkstein in einen heißen Zyklon ein­ geführt werden, um eine zusätzliche Entschwefelung und Reinigungsbehandlung auszuführen.

Schachtofen-Staubentfernungssysteme haben eine größere Lebensdauer als Heiß-Zyklonabscheider, da die Gas- und Teilchengeschwindigkeiten wesentlich niedriger sind, so daß es möglich ist, daß Gas mit höherer Temperatur in den Schachtofen einzuführen, ohne daß dies von einer Erosion des Feuerfestmaterials und der Wände des Schachtofens be­ gleitet ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen und von Schwefel aus heißem Heizgas bzw. durch Vergasung von Brenn­ stoff erhaltenem Brennstoffgas angegeben. Eine Grobfest­ stoffentfernung (Entfernung von größeren Feststoffteilen und eines Teiles kleinerer Feststoffpartikel) wird durch Einführen des heißen Brennstoffgases in einen ersten Schacht­ reaktor ausgeführt, der mit Feuerfest-Pellets, großen Kalk­ stein- oder dolomitischen Kalksteinpartikeln oder einer Kombination beider zur Bildung einer Beschickung beschickt ist. Wenn das heiße Brennstoffgas durch die Beschickung strömt, sammeln sich Feststoffe in Form von Teilchen, Staub und alkalischen Substanzen an der Oberfläche des Materials, Beschickung. Ein Teil der Beschickung wird periodisch aus­ getauscht, d.h. herausgenommen und neu ersetzt, wobei die Feststoffe und alkalischen Substanzen, die entweder am Beschickungsmaterial selbst haften oder in den Zwischen­ räumen innerhalb der Beschickung aufgenommen sind, mit ausgetragen werden.

Das heiße Brennstoffgas aus dem ersten Schachtreaktor wird in einen zweiten Schachtreaktor eingeführt, der mit einem Material beschickt ist, das Kalkstein enthält. Wenn das heiße Heizgas bzw. Brennstoffgas durch die Beschickung im zweiten Schachtreaktor nach oben strömt werden Teile des Kalksteines gebrannt. Schwefelbestandteile des Brenn­ stoffgases reagieren mit dem gebrannten Kalkstein zu CaS, so daß hierdurch Schwefel aus dem Brennstoffgasstrom ent­ fernt wird. Zusätzlich neigen Feststoffe, die aus dem ersten Schachtofen mit herüber getragen worden sind, dazu, an der Oberfläche des gebrannten Kalksteines und weiteren, die Beschickung bildenden Materials anzuhaften. Teile der Beschickung, einschließlich Kalkstein, gebrannten Kalk­ stein, CaS und andere Beschickungsmaterialien werden aus dem zweiten Schachtreaktor abgeführt wenn die Beschickung entsprechend einem bestimmten Zyklus zur Entfernung von Schwefel und Feststoffen aus dem zweiten Schachtreaktor und dem ersten Gasstrom ausgetauscht bzw. erneuert wird. Es können auch andere Beschickungsmaterialien verwendet werden, die Schwefel entfernende Mittel enthalten, wie z.B. Dolomit.

Wenn die Kalksteinbeschickung im zweiten Schachtreaktor eine sich bewegende Beschickung ist, kann Staub freige­ setzt und zum Ausgang dieses Schachtreaktors getragen wer­ den. Wahlweise kann eine zweistufige Heiß-Zyklonenstaub­ abscheider vorgesehen sein, um zusätzlichen Staub und andere Feststoffteilchen zu entfernen. Eine zusätzliche Entschwefelung kann ebenfalls durch Einführung von feinem Kalkstein oder anderen Schwefel entfernenden Mitteln in diese Zyklonen erreicht werden.

Im einzelnen umfaßt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung und ein Verfahren zur Ent­ fernung von Feststoffen und Schwefel aus einem heißen Brennstoffgasstrom unter Anwendung eines zweistufigen Prozesses, bei dem heißes Brennstoffgas in einen Schacht­ reaktor im Gegenstromverfahren zu einer Beschickung des­ selben eingeführt ist, die Pellets aus Feuerfestmaterial enthält, große Kalksteinpartikel oder die Beschickung aus einer Kombination dieser Elemente besteht, um Feststoffe und alkalische Stoffe aus dem Gasstrom zu entfernen. Nach­ dem dieser durch den ersten Schachtreaktor hindurchgeführt ist, wird das heiße Brennstoffgas in einen zweiten Schacht­ reaktor im Gegenstromprinzip durch eine zweite Beschickung geführt, die gebrannten Kalkstein enthält. Die Schwefel enthaltenden Bestandteile des Brennstoffgases reagieren mit dem kalzinierten Kalkstein um Feststoffpartikel zu bilden, so daß hierdurch der Schwefel aus dem Heizgas- bzw. Brennstoffgasstrom entfernt wird. Eine zusätzliche Entschwefelung kann durch Einführen des heißen Brenn­ stoffgasstromes aus dem zweiten Schachtofen bei gleich­ zeitigem Einführen von feinem Kalkstein in einen heißen Zyklonabscheider erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Einrichtung zur Reinigung und Entschwefelung von heißem Brennstoffgas, indem ein heißes Brennstoffgas, das gereinigt und entschwefelt werden soll in einem Strom durch einen ersten und einen zweiten Schacht­ reaktor strömt, wobei der erste Schachtreaktor große Partikel entfernt, während der zweite Schachtreaktor zur Entschwefelung dient,

Fig. 2 ein Schema eines zweiten Ausführungsbei­ spieles der Erfindung, im wesentlichen wie Fig. 1 jedoch mit einer zusätzlichen Ent­ schwefelungseinrichtung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines dritten Ausführungs­ beispieles der Erfindung unter Verwendung von drei Schachtreaktoren, wobei die Be­ schickung des ersten Schachtofens während des Betriebes im statischen Zustand gehalten ist,

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines vierten Ausführungs­ beispieles der Erfindung, in dem die Beschic­ kungen in allen Schachtreaktoren während des Betriebes in statischem Zustand gehalten sind.

Bezugnehmend nunmehr auf das Ausführungsbeispiel der Er­ findung, das in Fig. 1 gezeigt ist, ist in diesem ein heißer Brennstoffgasstrom (nachfolgend als Gasstrom bzw. Gas bezeichnet) durch ein Einblassystem 20 mit Hilfe eines geeigneten Eingangsrohres 24 in einen ersten Schacht­ reaktor 22 eingeführt. Das heiße Gas strömt aufwärts durch ein verdichtetes Beschickungsbett 26 innerhalb des Schacht­ reaktors, das Pellets aus feuerfestem Material, Kalkstein oder eine Mischung aus Feuerfest-Pellets und Kalkstein enthält. Nachdem das Gas durch die Beschickung 26 geströmt ist, strömt es durch ein Auslaßrohr 28 und wird durch ein zweites Einblassystem 30 in einen zweiten Schachtreaktor­ ofen 32 geführt, der eine Beschickung 34 enthält. Wenn das Gas durch die Beschickungen 26, 34 strömt, verschmutzen Feststoffe die Beschickungsmaterialien 26 und 34 ebenso wie dies durch die Reaktion mit dem Gas der Fall ist. Diese Verunreinigung erfordert das periodische Ersetzen des Materials, das jeweils die Beschickung 26 bzw. 34 bildet.

Im einzelnen haften im ersten Schachtreaktorofen 22 Fest­ stoffe, wie z.B. Staub und alkalische Substanzen an den Oberflächen der Feuerfest-Pellets oder an großen Kalk­ steinteilchen und werden mit diesen entfernt, wenn die Beschickung 26 aus dem Ofen ausgetragen und ersetzt wird. Das teilweise gereinigte Gas aus dem ersten Schachtreak­ tor 22 strömt durch das Rohr 28, wie dies oben erläutert wurde und dann durch das Einblassystem 30 des zweiten Schachtreaktors 32. Die zweite Beschickung 34 des Schacht­ reaktors 32 enthält gebrannten Kalkstein, der mit den Schwefelbestandteilen des Gases reagiert, um festes CaS zu bilden. Außerdem neigen Feststoffe, die noch nicht entfernt wurden oder die aus dem ersten Reaktor 22 mit herüber getragen wurden, dazu, an dem gebrannten Kalk­ stein, der die Beschickung 34 bildet, anzuhaften. Diese Feststoffe und das CaS werden entfernt, wenn die Beschic­ kung 34 ersetzt wird. Heißes, gereinigtes Brennstoffgas tritt aus dem zweiten Schachtreaktor 32 durch eine geeig­ nete Röhre 36 zur weiteren Verwendung aus. Um sicherzu­ stellen, daß das heiße Gas in bestimmter und gewünschter Menge und Geschwindigkeit durch den ersten und zweiten Reaktor 22 bzw. 32 strömt, ist es notwendig, daß das Ge­ samtsystem unter Druck steht.

Bei der Beschickung des ersten Schachtofens 22 werden heiße, wiederverwendete Feuerfest-Pellets und/oder wahl­ weise Kalkstein vorzugsweise zu einer Siebstation 50 transportiert. Um sich bequem durch den ersten Schacht­ reaktor 22 zu bewegen, müssen die Beschickungsmaterialien eine vorbestimmte Teilchengröße überschreiten, da hohe Anteile einer Feinfraktion bei gemischt fraktionierter Beschickung dazu neigen, Schachtreaktoren zu verstopfen bzw. zuzusetzen und die Bewegung der Beschickung durch Unterstützung eines "Verbackens" zu behindern. Richtig gekörnte Feuerfest-Pellets und, wenn gewünscht, Kalkstein, werden von der Siebstation 50 durch ein geeignetes Rohr 56 in einen Zuführungstrichter 52 eingeführt.

Eine Beschickungskammer 59 ist zwischen einem ersten und einem zweiten Beschickungstor 58, 60 angeordnet. Zufüh­ rungstrichter 52, Beschickungstor 58, Beschickungskammer 59 und Beschickungstor 60 werden durch ein Zuführungsrohr 62 aufgenommen und hierdurch mit dem oberen Ende des ersten Schachtreaktors 22 verbunden. Eine Abgabekammer 80 ist zwischen einem ersten Auslaßtor 82 und einem zweiten Aus­ laßtor 84 angeordnet, wobei das Auslaßtor 82 seinerseits mit dem Auslaßrohr 86 des ersten Schachtofens 22 verbunden ist.

Eine zweite Beschickungskammer 90 ist zwischen einem dritten und einem vierten Beschickungstor 88 und 92 vorgesehen. Der Zuführungstrichter 86, die Beschickungstore 88 und 92 und die Beschickungskammer 90 werden durch ein Zuführungs­ rohr 96 gelagert und hierdurch mit dem oberen Ende des anderen Schachtreaktors 32 verbunden. Eine Auslaßkammer 102 ist zwischen einem dritten und einem vierten Auslaßtor 104, 106 angeordnet und durch ein Auslaßrohr 108 mit dem unteren Ende des Schachtreaktors 32 verbunden.

Die ersten Beschickungen 26 und 34 des ersten und zweiten Schachtreaktors 22 und 32 können durch Schließen des ersten, zweiten, dritten und vierten Auslaßtores 84, 86, 106 und 108, Öffnen des ersten, zweiten, dritten und vierten Beschickungstores 58, 60, 88 und 92 und durch Einschütten entsprechender Mengen und Arten von Beschic­ kungsmaterialien in die Beschickungstrichter 52 und 86 etabliert werden. Im Betrieb der Anlage müssen die Be­ schickungs- und Auslaßtore in einer Abfolge betätigt wer­ den, die es gestattet, daß die Beschickungen 26 und 34 ausgetauscht werden, während die Schachtreaktoren 22 und 32 unter Druck gesetzt bleiben.

Zum Beispiel ist beim Nachfüllen der Beschickung 26 im ersten Reaktor 22 das Beschickungstor 60 geschlossen, so daß das obere Ende des vertikalen Schachtreaktors 22 ab­ gedichtet ist und der Druck im Ofen aufrechterhalten bleibt. Heiße Feuerfest-Pellets und andere geeignete Beschickungs­ materialien werden durch ein Rohr 56 von der Siebstation 50 in den Zuführungstrichter 52 geführt. Das obere Beschic­ kungstor 58 wird dann geöffnet, so daß das Beschickungs­ material unter dem Einfluß der Schwerkraft in die Beschic­ kungskammer 59 gelangt. Nachdem die Beschickungskammer 59 bis zu einem angemessenen Niveau gefüllt wurde, wird das obere Beschickungstor 58 geschlossen und das untere Be­ schickungstor 60 geöffnet, so daß das Beschickungsmaterial aus der Beschickungskammer 59 in den ersten Schachtreak­ tor 22 strömen kann, um die Beschickung 26 aufzufüllen.

Teile der Beschickung 26 werden durch das Auslaßrohr 86, das obere Auslaßtor 82, die Auslaßkammer 80 und das untere Auslaßrohr 84 in vergleichbarer Weise abgeführt, d.h. um einen Teil der Beschickung 26 zu entfernen wird das untere Auslaßtor 84 geschlossen und das obere Auslaßtor 82 ge­ öffnet, so daß Beschickungsmaterial durch das Auslaßrohr 86 strömen und die Auslaßkammer 80 füllen kann. Nachdem die Auslaßkammer 80 gefüllt ist, wird das obere Auslaßtor 82 geschlossen und das untere Auslaßtor 84 geöffnet, so daß der Teil der Beschickung 26, der entfernt werden soll, aus der Auslaßkammer 80 in die Beschickungsstation 110 des Rückführungskreislaufes abgegeben wird, in der die heißen Feuerfest-Pellets von den anderen Beschickungs­ materialien getrennt werden. Die heißen Pellets aus Feuerfestmaterial werden rezyklisiert und dem Kreislauf wieder zur ersten Siebstation 50 zurückgeführt, um erneut als Beschickungsmaterial zum Auffüllen der Beschickung 26 zu dienen. Der Rest des ausgetragenen Beschickungsmate­ rials wird aus dem Schachtofen 22 als feste Abfallstoffe entfernt.

Infolge des Erfordernisses, die Schachtreaktoren 22 und 32 ständig unter Druck zu halten, kann die unter Druck stehen­ de Beschickung 26 nicht kontinuierlich durch den ersten Schachtreaktor 22 nach unten strömen. Dies rührt daher, daß das obere Auslaßtor 82 zumindest während der Zeit­ dauer geschlossen sein muß, wenn die Auslaßkammer 80 ent­ leert wird. Der Verschluß dieses Auslaßtores stoppt die Abgabe von Beschickungsmaterial durch das Auslaßrohr 86. Diese Perioden, während denen dieses Auslaßtor geschlossen ist, können jedoch hinreichend kurz gewählt werden, so daß sich die Beschickung 26 dennoch im wesentlichen kon­ tinuierlich durch den ersten Reaktor 22 nach unten bewegt. Wahlweise kann die Beschickung 26 auch im statischen Zustand gehalten werden, was nachfolgend erläutert wird.

Die Beschickung 34 im zweiten Schachtofen 32 wird durch Anwendung einer Beschickungsfolge ersetzt und aufgefüllt, praktisch gleich derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf den ersten Schachtreaktor 22 erläutert wurde. D.h. das obere Beschickungstor 88, die Beschickungskammer 90 und das untere Beschickungstor 92 arbeiten in einer Abfolge gleich derjenigen, wie sie in bezug auf den Beschickungs­ vorgang beim ersten Reaktor 22 oben erläutert wurde. In gleicher Weise werden Teile der Beschickung 34 aus dem zweiten Schachtofen 32 entfernt, unter Verwendung der Auslaßkammer 102, und eines oberen und unteren Auslaß­ tores 104 und 106, in einer Weise, wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf den ersten vertikalen Schachtreaktor 22 und die Auslaßtore 82 und 84 im Zusammenhang mit der Aus­ laßkammer 80 beschrieben wurde. Die Beschickungsmateri­ alien, die vom zweiten Schachtreaktor 32 beim Ersetzen und Auffüllen der Beschickung 34 entfernt werden, werden als feste Abfallstoffe durch eine geeignete Fördervor­ richtung 105 abgeführt.

Wie bereits erläutert, wird der erste senkrechte Schacht­ reaktor 22 unter Verwendung von Feuerfestmaterial beschickt, das im Kreislauf rezyklisiert von der Beschickungsstation 110 zur Beschickungsstation 50 und von dort wieder in den Beschickungstrichter 52 gebracht wird. In vergleichbarer Weise wird der zweite vertikale Schachtreaktor 32 ent­ weder mit Kalkstein oder einer Mischung aus Eisenoxyd und Kalkstein durch Zuführung dieser Beschickungsmaterialien zu dem Beschickungstrichter 86 und Verwendung der Be­ schickungstore 88 und 92 sowie der Beschickungskammer 90 beschickt, um den zweiten vertikalen Schachtreaktor 32 unter Druck zu halten, während die Beschickung 34 ersetzt und aufgefüllt wird.

Wie bereits oben erwähnt, kann der erste vertikale Schacht­ reaktor 22 mit Pellets aus Feuerfestmaterial, großen Kalk­ steinteilen oder einer Mischung dieser Stoffe beschickt werden und der zweite vertikale Schachtreaktor 32 wird mit Beschickungsmaterialien beschickt, die Kalkstein ent­ halten, um Feststoffe und Schwefel aus dem heißen Brenn­ stoffgas zu entfernen. Als eine Alternative hierzu kann der zweite vertikale Schachtreaktor 32 mit Kalkstein, dolomitischem Kalkstein oder einer Mischung derselben, oder mit einer Mischung aus Eisenoxyd und Kalkstein und/oder Dolomit beschickt werden. Wenn in dem zweiten vertikalen Schachtreaktor 32 eine Beschickung verwendet wird, die aus einer Mischung von Eisenoxyd und Kalkstein besteht, wird das Gas, das in den zweiten vertikalen Schachtreaktor 32 über das Einblassystem 30 eingeführt wird, mit dem Eisen­ oxyd reagieren, um metallisches Eisen zu erzeugen. Unter diesen Bedingungen besteht das Beschickungsmaterial, das aus dem zweiten vertikalen Schachtreaktor 32 entnommen wird, aus einer Mischung von Kalziumsulfid, metallischem Eisen und anderen Feststoffteilchen. Diese Materialien können unter Verwendung von Magnettechniken leicht von­ einander getrennt werden, um das metallische Eisen weiter verwendbar zu gewinnen.

Das Schwefel entfernende Mittel im zweiten Schachtreak­ tor hat eine durchschnittliche Teilchengröße von zumindest 0,5 Zentimeter. Wenn die Partikelgröße zu gering ist, wirbelt das Bett auf. Der bevorzugte durchschnittliche Partikeldurchmesser ist kleiner als 3 Zentimeter. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser bei Kalkstein oder dolomitischem Kalkstein von zumindest 0,5 Zentimeter ist wünschenswert, um eine hohe Ausnutzung des Kalkes bei der Bildung von Kalziumsulfid zu erreichen und erfordert nur eine kurze Verweildauer der Beschickung im Schachtofen, die ihrerseits für ein hohes Niveau der Staubentfernung aus dem Gasstrom verantwortlich ist. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser größer als 3 Zentimeter macht den Prozeß unökonomisch, da kurze Verweilzeiten, die für eine gute Staubentfernung erforderlich sind, zu einem niedrigen Niveau in der Ausnutzung des Kalkes führen.

Die alternative Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 ist identisch mit der Ausführungsform, die mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß eine zu­ sätzliche Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen und zur Entschwefelung vorgesehen ist. Diese zusätzliche Ein­ richtung, von einem unterbrochenen Linienzug 120 umschlos­ sen, enthält einen ersten und einen zweiten Zyklon 122 und 124. Heißes Gas strömt von der Oberseite des zweiten vertikalen Schachtreaktors 32 zum ersten Zyklon 122 durch das Abgaberohr 36. Feststoffe, die entweder durch den Zyklon 122 oder durch den Zyklon 124 entfernt werden, werden endgültig durch das Ausgaberohr 126 für die Aus­ fallstoffe abgegeben und als festes Abprodukt weggeführt.

Der Gasstrom aus dem ersten Zyklon 122 strömt durch ein Rohr 128 zum Eingang des zweiten Zyklons 124. Das saubere und entschwefelte Brennstoffgas aus dem zweiten Zyklon 124 strömt durch ein Abgaberohr zur jeweils weiteren Verwen­ dung.

Feinstoffteilchen, die Kalkstein enthalten, werden von der Siebstation 50 durch ein geeignetes Rohr 130 zum Eingang des zweiten Zyklons 124 gefördert. Teile dieses Feinst­ stoff-Kalksteins reagieren mit dem verbleibenden Schwefel, der im Gas noch enthalten ist zu festem CaS. Das Kalzium­ sulfid (CaS), überschüssiger Kalkstein und andere Fest­ stoffteile werden durch das Ausgaberohr 132 abgegeben und mit dem gasförmigen Ausstoß des zweiten vertikalen Schacht­ reaktors 32 kombiniert bzw. gemischt, um die Einsatzmate­ rialien des ersten Zyklons 22 zu bilden. Diese Feststoff­ teilchen werden endgültig aus dem Gasstrom durch den ersten Zyklon 122, wie oben beschrieben, abgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das es gestattet, daß die Beschickungsmaterialien im ersten Schachtreaktor 22 während des Betriebes des Reaktors 22 in statischem Zustand verbleiben, während das Gas durch diesen Schachtreaktor 22 hindurchströmt, ist in Fig. 3 gezeigt. Diese Ausführungs­ form verwendet 3 Schachtreaktoren 110, 112 und 114. Rohes, unbehandeltes Brennstoffgas wird durch ein Rohr eingeführt und wahlweise durch Ventile 118 oder 120 dem Schachtreak­ tor 110 oder 112 zugeführt. Das Gas, daß die Schachtreak­ toren 110 und 112 verläßt, wird durch ein drittes oder viertes Ventil 122 oder 124 an den Eingang des dritten Schachtofens 114 gegeben.

Im Betrieb arbeitet der dritte Schachtofen 114 in gleicher Weise, wie dies in bezug auf Fig. 1 für den zweiten Schacht­ reaktor 32 beschrieben wurde. Die ersten und zweiten Schachtreaktoren gemäß Fig. 3, d.h. die Reaktoren 110 und 112 werden mit den gleichen Materialien beschickt wie der Schachtofen 22, wobei das Gas mit Hilfe der Ventile 118 und 120 durch diese Schachtreaktoren derart hindurch­ geführt wird, daß kein Gas durch den jeweiligen Schacht­ reaktor strömt, während dessen Beschickung partiell er­ setzt bzw. aufgefüllt wird. Dies verringert die Staub­ übertragung während der Zeitabschnitte, in denen die Be­ schickungen teilweise ersetzt und wieder aufgefüllt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, daß in Fig. 4 ge­ zeigt ist, verwendet vier Schachtreaktoren 140, 142, 144 und 146. Ursprüngliches Brennstoffgas (Rohgas) wird durch ein erstes und zweites Ventil 148 und 150 in die Schacht­ reaktoren 140 und 144 eingeführt. Das Gas verläßt die Schachtreaktoren 142 und 146 durch Ventile 152 und 154 zu einem Rohr 156. Im Betrieb werden die Schachtreaktoren 144 und 146 in gleicher Weise wie die Schachtöfen 22 und 32 gemäß Fig. 1 betrieben, um das Gas zu reinigen und zu ent­ schwefeln, während die Schachtreaktoren 140 und 142 wieder neu beschickt werden, um ihre Beschickungen wieder in einen reaktionsfähigen Zustand zu versetzen. In gleicher Weise werden die Schachtreaktoren 140 und 142 betrieben, um das Brennstoffgas zu reinigen und zu entschwefeln, während die Schachtreaktoren 144 und 146 erneut beschickt werden, um ihre Beschickungen teilweise zu ersetzen und zu erneuern.

Diese Anordnung schafft eine zusätzliche Verringerung der Staub- und Feststoffübertragung von den Schachtreaktoren auf das Gas, da kein Schachtreaktor zur Reinigung oder Entschwefelung des Gases in denjenigen Zeiträumen in Be­ trieb ist, während denen ihre jeweilige Beschickung er­ neuert wird.

In jedem der vorerläuterten Ausführungsbeispiele kann die aus Feuerfestmaterialien bestehende Beschickung 26 aus Aluminiumkugeln bestehen, deren Durchmesser größer als 12 Millimeter ist. Materialien dieser Größe verhindern ein Verstopfen der Beschickung 26 und können leicht von Staub und anderen Verunreinigungen durch einen herkömm­ lichen Aussiebungsprozeß in der Siebstation 110 getrennt werden, während die Feuerfestmaterialien heiß sind. Die Wiederverwendung der Pellets aus Feuerfestmaterial in heißem Zustand vermeidet Energieverluste, wie dies bereits oben erläutert wurde.

Aus dem Vorangegangenen ist deutlich, daß durch die Er­ findung ein wirtschaftliches und energiewirtschaftlich günstiges Verfahren zur Entfernung von Feststoffen und Schwefel aus einem heißen, aus der Vergasung eines Brenn­ stoffes herrührenden Gases geschaffen wurde, bei dem Schachtreaktoren verwendet werden.

Im Rahmen der Patentansprüche können verschiedene andere Ausführungsformen der Erfindung gewählt werden, ohne hier­ durch die durch die Erfindung gegebene Lehre zu verlassen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entfernung von Feststoffen und Schwefel aus einem heißen, durch Brennstoffvergasung erhaltenem Gas, bei dem die größeren Feststoffteile durch Einführung des heißen Gases in einen ersten Schachtreaktor, der mit Feuerfest­ materialien beschickt ist, entfernt werden und der Schwefel durch Einführen des heißen Gases in einen zweiten Schacht­ reaktor entfernt wird, der mit einer Beschickung versehen ist, die Kalkstein enthält.

Claims (13)

1. Verfahren zur Reinigung eines Brennstoffgases, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffgas durch eine erste Beschickung (26) in einem ersten Schachtreaktor (22, 110, 112, 144, 140) zur Grobfeststoff-Entfernung sowie durch eine zweite Beschickung (34) in einem zweiten Schacht­ reaktor (32, 114, 146, 142) zur Entschwefelung und Feinfest­ stoff-Entfernung hindurchgeführt wird, in den Verfahrens­ schritten:

• a) Einführen des Brennstoffgases in den ersten Schachtreaktor (22, 110, 112), in dem ein verdichtetes Beschickungsbett vorgesehen ist, wobei die Beschickung (26) Pellets eines Feuerfestmaterials enthält,
• b) Durchführung des Brennstoffgases durch die Beschickung (26), um Feststoffe in dem Brennstoffgas zu veranlassen, an der Ober­ fläche der Pellets des Feuerfestmaterials anzuhaften,
• c) Einführen des Brennstoffgases in den zweiten Schachtreaktor (32, 114, 146, 142), in dem sich eine zweite Beschickung (34) befindet, die ein Schwefel entfernendes Mittel aufweist,
• d) Durchführen des Brennstoffgases durch das Schwefel entfernende Mittel, um die Schwefel­ bestandteile des Brennstoffgases zu veran­ lassen, mit dem Schwefel entfernenden Mittel zu reagieren und Schwefel aus dem Brennstoff­ gas zu entfernen, und
• e) Abführen des entstaubten, entschwefelten Brennstoffgases von dem zweiten Schacht­ reaktor (32, 114, 146, 142).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wiederholt Teile der heißen Feuer­ fest-Pellets der Beschickung (26) entfernt werden, daß die an der Oberfläche der Pellets anhaftenden Feststoffe ent­ fernt werden und die entfernten heißen Feuerfest-Pellets im Kreislauf wieder zugeführt werden, um die Beschickung (26) des ersten Schachtreaktors (22) aufzufüllen, um die Verlust­ energie zu verringern, die beim Ersetzen der ersten Beschic­ kung (26) auftritt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerdem das Gas in einen Zyklon­ abscheider (122, 124) eingeführt wird, um eine zusätzliche Stufe der Feststoffentfernung vorzusehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest ein Teil der zweiten Beschickung (34) aus einem Gemisch von Kalkstein und Eisen­ oxyd in bestimmtem Mischungsverhältnis besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Kalkstein in den Zyklonreiniger (122, 124) eingeführt wird, um zusätzlich Schwefel aus dem Brennstoffgas zu entfernen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Abführen und Trennen von Teilen der zweiten Beschic­ kung (34), um metallisches Eisen zur Wiedergewinnung von Abfallprodukten zu trennen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schwefel entfernende Mittel einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von zumindest 0,5 Zentimeter aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schwefel entfernende Mittel einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 3 Zentimeter aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Beschickung Kalkstein, Dolomit oder eine Mischung dieser Stoffe enthält.

10. Einrichtung zur Reinigung und Entschwefelung eines Brennstoffgasstromes, gekennzeichnet durch:

• a) eine Einrichtung (22, 110, 112) zur Ent­ fernung von Feststoffen aus dem Brennstoff­ gasstrom, gebildet durch einen ersten Schacht­ reaktor (22, 110, 112), in den der Brenn­ stoffgasstrom im Gegenstromprinzip zu einer Beschickung (26) eingeführt wird, die aus Materialien besteht, die derart gewählt sind, daß die Anhaftung zwischen den Feststoffen, die in dem Brennstoffgas­ strom enthalten sind und den Beschickungs­ materialien unterstützt wird,
• b) eine Einrichtung zur Kreislaufführung eines Teiles des die Beschickung (26) bildenden Materials, wobei Feststoffe, die an dem im Kreislauf geführten Beschickungsmaterialien anhaften, entfernt werden und Energieverluste, die aus einer Abkühlung des im Kreislauf ge­ führten Beschickungsmaterials resultieren, vermindert sind,
• c) eine Einrichtung (28) zur Zuführung des Brennstoffgasstromes zu einem zweiten Schachtreaktor (32, 114, 146, 142) und durch diesen hindurch, um den Schwefel, der in dem Brennstoffgasstrom enthalten ist mit dem Beschickungmaterial (34) des zweiten Schachtreaktors (32, 114, 146, 142) zu reagieren und Feststoffe zu erzeugen, die Schwefel enthalten, um hierdurch Schwefel aus dem Brennstoffgasstrom zu entfernen.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschickung (26) Feuerfest- Pellets einer bestimmten Größe enthält.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feuerfest-Pellets Aluminium­ kugeln sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feuerfest-Pellets einen Durch­ messer von zumindest 1 Zentimeter aufweisen.