DE3807387A1 - Verfahren zur verwertung von teer-oel-feststoff-wassergemischen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen, die insbesondere bei der Festbettvergasung von Braunkohle anfallen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim Prozeß der Festbettversorgung werden durch die thermische Behandlung der Kohle bei Temperaturen zwischen ca. 3000 und 600°C im Vergasungsreaktor die flüssigen Kohlenwasserstoffe abgetrieben.

Gemeinsam mit dem Flugstaub und der Flugasche werden die höhersiedenden Teere in den dem Vergasungsreaktor unmittelbar nchgeschalteten Wasch- und Kühleinrich­ tungen aus dem Rohrgas ausgewaschen. Das Rohgas kühlt sich dabei auf ca. 160-180°C ab. Die in den genannten Kühl- und Waschstufen anfallenden Kondensate, die über­ wiegend höhersiedende Kohlenwasserstoffe und Feststoffe enthalten, werden einer Dichtetrennung zugeführt, die unter Normaldruck oder erhöhtem Druck erfolgen kann. Hier wird das Gaswasser abgetrennt und einer weiteren Reinigung oder einem Einsatz als Prozeßwasser zugeführt.

Übrig bleibt ein Teer-Öl-Feststoff-Wassergemisch. Dieses Produkt wird häufig in Deponien gefahren, wodurch die Umwelt stark belastet wird oder es wird einer ausschließ­ lich energetischen Nutzung mit komplizierten Transport­ problemen zugeführt. Zur Nutzung dieses Produktes wird gemäß DE-PS 10 86 000 und DD-PS 1 86 903 die Eindüsung von Kohlenwasserstoffen bzw. wahlweise von teer-, öl- und feststoffhaltigen, wäßrigen Produkten in den Generator zum Zweck der Staubrückhaltung vorgeschlagen.

In diesen Vorschlägen werden keine oder nur unvollständige Lösungen zur Nutzung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen aufgezeigt.

In der DD-PS 1 56 711 wurde vorgeschlagen, Teer-Staub- Gemische wasserfrei in dem dem Generator nachgeschalteten Waschkühler durch Temperaturführung im Waschkühler ober­ halb des Wasserdampftaupunktes und unterhalb des Teertau­ punktes bei Kreislaufführung des Teer-Staubgemisches im Waschkühler zu gewinnen und zur Verwertung in den Oberteil des Gaserzeugers zurückzuführen. Der Nachteil dieser technisch nicht erprobten Lösung besteht in der praktisch kaum zu realisierenden verfahrenstechnischen und reglungstechnischen Durchführung des Verfahrens, das zusätzlich nicht den Be­ triebsbedingungen des Generatorprozesses eingepaßt werden kann.

Nach einem weiteren Vorschlag gemäß DD-PS 2 36 343 wird vor­ geschlagen, wasserfreie Staub-Teergemische durch Einstellung des Dampfdruckes im Abhitzekessel, der dem Generator unmittel­ bar nachgeschaltet ist, zu gewinnen und diese teilweise mittels Prozeßdruck der Kohleschleuse zuzuführen und über die Kohleschleuse in den Generator einzuschleusen.

Dieses in der Praxis nicht erprobte Verfahren hat den Nach­ teil, daß die Fahrweise des ersten Abhitzekessels sehr störanfällig ist, die anfallenden Staub-Teergemische nur teilweise in dem Gaserzeuger zurückgeführt werden können und die Rückführung mittels der Kohleschleuse Versetzungen in der Kohleschleuse und Verkokungserscheinungen im Ober­ teil des Gaserzeugers stark begünstigt.

In der DD-PS 2 41 609 wird vorgeschlagen, die bei der Aufbe­ reitung von Rohgaskondensaten aus Festbettdruckvergasern entstehenden Emulsionen auf die Kohleschüttung in den Ober­ teil von Festbettdruckvergasern zurückzuführen und durch die Nutzung der Rohgaswärme aufzutrennen und eine Verwertung zu ermöglichen. Eine Erprobung steht zur Zeit jedoch noch aus.

Bei diesen Verfahren kann eine umfassende Verwertung des rückgeführten Produktes nicht erreicht werden.

In der DD-PS 2 24 611 wird ein Verfahren für die Asche- Schlacke-Vergasung beschrieben, bei dem ein Teil des Ver­ gasungsdampfes, durch Zusatz von Rohgaskondensat, welches suspendierte Kohleteilchen, wasserlösliche Verbindungen oder organische Verbindungen enthalten kann, zum Vergasungs­ mittel, ersetzt wird.

Dieses Verfahren ist für die Festbettdruckvergasung nicht geeignet, wenn Teer-Öl-Feststoff-Wassergemische genutzt werden sollen, da eine Versetzung des Drehrostes eintreten würde und der Verschleiß in der Vergasungsmittelzuführung unzulässig hoch zu erwarten ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Abproduktentechnologie bei der Festbettdruckvergasung von Braunkohle zu vereinfachen, Umweltbelastungen abzubauen und den Gesamtwirkungsgrad des Vergasungsverfahrens zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, die es gestattet, das anfallende Teer-Öl-Feststoff- Wassergemisch auf einfache Art und vollständig wieder der Vergasung zuzuführen und somit das mit diesem Produkt ver­ bundene Problem zu eliminieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, in dem die teer- und feststoffhaltigen Kondensate, die bei der Abkühlung des erzeugten Rohgases auf kleiner 200°C vor­ zugsweise bis auf 160°C anfallen, auf einen Wasserge­ halt von größer 1% und kleiner 60% entwässert werden und diese aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser bestehende Produkt in den Unterteil eines Festbettdruckvergasers vor­ zugsweise durch eine unter den Drehrost hindurchführende Leitung in Richtung zur Oxidationsfront gedüst wird, vor­ zugsweise in eine Zone des Generators, die eine Temperatur von größer 500°C aufweist. Auf diese Weise wird bewirkt, daß die Kohlenwasserstoffe sowie der Feststoff durch die plötzliche Verdampfung des enthaltenen Wassers feinverteilt in der Schüttung plötzlich einer erhöhten Temperatur ausge­ setzt und zur Reaktion mit Sauerstoff Dampf bzw. mit heißen Gaskomponenten gezwungen werden sowie die im Feststoff ent­ haltenen Aschebestandteile über den Drehrost aus dem Reaktor entfernt werden. Dabei wird der kohlenstoffhaltige Anteil des Produktes zur Wärmeerzeugung genutzt und die stoffwirt­ schaftliche Nutzung des Vergasungsstoffes verbessert.

Bei unterbrochener Produktzuführung wird die Differenz zur notwendigen Gesamtdampfmenge über die Produktleitung in den Reaktor eingebracht und dadurch eine Kühlung der Produkt­ leitung bewirkt. Bei der Durchführung des Verfahrens er­ folgt die Einstellung der Produktmenge in Abhängigkeit von Wassergehalt des Produktes und der gemessenen Temperatur an der Reaktorinnenwand unterhalb der Höhe der Produkteindüsung, vorzugsweise kleiner 0,5 unterhalb der Produkteindüsung ge­ messen an vorzugsweise 3 Meßstellen.

Zur Durchführung des Verfahrens ist die mittlere Temperatur durch die Ansteuerung des Drehrostes auf größer 400°C ein­ zustellen.

Dabei kann die Menge des einzusetzenden Produktes bis zu 30% der Vergasungsstoffeinsatzmenge betragen.

Erfindungsgemäß ist an der Produktaustrittsstelle eben­ falls eine Temperaturmessung angeordnet, die durch die Aus­ nutzung der Kühlwirkung des Produktstromes als Strömungs­ wächter dient. Diese Temperaturmessung kann bei der Durch­ führung des Verfahrens zur Einstellung der Starttemperatur über die Steuerung des Ascheaustrages genutzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden.

Ein Festbettdruckvergaser befindet sich mit einer Sauer­ stoffbelastung von 4000 m³ iN/h, einem Vergasungsdampfein­ satz von 28 t/h und einem Braunkohlenbriketteinsatz von 27 t/h in Betrieb und erzeugt dabei stündlich ca. 30 000 m³ iN trockenes Rohgas.

Bei den nachfolgenden Wasch- und Kühlstufen wird das Roh­ gas von Feststoff und einem Teil der enthaltenen Kohlen­ wasserstoffe befreit und auf ca. 160°C abgekühlt. Bei der weiteren Kühlung und Aufbereitung des Rohgases fallen staub­ freie stoffwirtschaftlich verwendbare Flüssigprodukte an. Bei dem Waschen des Rohgases und der Kühlung auf ca. 160°C werden stündlich ca. 500 kg Feststoff, der zu 30% aus Asche besteht und ca. 500 kg Kohlenwasserstoffe im Gemisch mit Wasser aus dem Prozeß entfernt.

Nach der Entwässerung auf einem Wassergehalt des Gemisches von 35% wird das Produkt mittels einer Kolbenpumpe durch den Drehrost des Festbettvergasers in einer Höhe von 40 cm über der Drehrostspitze in das heiße Aschebett mit Vergasungs­ mittel zur Reaktion gebracht. Auf diese Weise entfallen die übliche aufwendige Abproduktentechnologie und komplizierte Transportprozesse, um das Produkt zu deponieren bzw. ener­ getisch zu nutzen.

Folgende Effekte treten zusätzlich ein. Die Vergasungs­ dampfmenge wird auf 27,5 t/h verringert und der Vergasungs­ stoffbedarf sinkt auf ca. 26 t/h. Die im Produkt ent­ haltene Asche wird über den Drehrost ausgetragen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wasser- Gemischen aus Festbettdruckvergasungsanlagen durch Rückführung des Gemisches in das mit einem Drehrost bestückten Reaktor, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten teer- und feststoffhaltigen, bei der Ab­ kühlung des erzeugten Rohgases bis auf 160°C an­ fallenden Kondensate auf einem Wassergehalt von größer 10% und kleiner 60% auf herkömmliche Art ent­ wässert werden und das somit entwässerte Produkt in den Unterteil des Festbettdruckvergasers in Richtung Oxidationsfront gedüst wird, in eine Zone, die Tempe­ raturen von größer 500°C aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktmenge bei Einstellung einer mittleren Tem­ peratur von 400°C an der Reaktorinnenwand kleiner 0,5 m unterhalb der Höhe der Produkteindüsung an 3 Meßstellen gemessen wird und bis 30% der Vergasungs­ stoffmenge betragen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entwässerte Produkt über eine Rohrleitung durch den Drehrost in den Unterteil des Festbettdruckvergasers gegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktionsbestandteile mittels der im eingesetzten Produkt nach dessen Entwässerung von vorhandenen Wassers und unter Ausnutzung von Innendruck und Innentemperatur des Generators im Festbettdruckvergaser plötzlich fein verteilt werden und der noch vorhandene Wassergehalt einen Teil des Vergasungsdampfes bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kohlenstaubhaltige Anteil der genannten und in den Unterteil des Festbettdruckvergasers eingegebenen Pro­ duktes einen Teil des eingesetzten Vergasungsstoffes bildet.

6. Verfahren nach den bisherigen Ansprüchen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kühlung der Produktleitung während des Regelbetriebes durch die Temperatur des Produktes und bei Aussetzung der Zufuhr des Produktes durch sofort zugegebenen Vergasungsdampf erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle der Produktströmung und die Start­ temperatur mittels einer Temperaturmessung an der Produktaustrittsstelle erfolgt und daß die fühlbare Wärme der Asche zu Startreaktionen verwendet wird.