DE4206943A1

DE4206943A1 - METHOD FOR PURIFYING A GAS GIVEN BY CARBURATING CARBONATED MATERIAL

Info

Publication number: DE4206943A1
Application number: DE19924206943
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Gross; Ulrich Dr Meisl; Johannes Menzel
Original assignee: Krupp Koppers GmbH
Current assignee: Krupp Koppers GmbH
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1993-09-09
Also published as: DE59300836D1; ES2080538T3; DK0560039T3; EP0560039A1; EP0560039B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines durch Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material, insbe sondere von feinkörniger bis staubförmiger Kohle gewonne nen Gases, das in der Brennkammer einer Gasturbine eines Kraftwerkes verbrannt werden soll.The invention relates to a method for cleaning a by gasification of carbonaceous material, esp especially from fine-grained to dusty coal NEN gas in the combustion chamber of a gas turbine Power plant should be burned.

Die Verwendung von durch Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material, insbesondere von Kohle gewonnenen Brenngasen zur Stromerzeugung wird in Zukunft größere Bedeutung erlangen, da hierbei über 90% der im eingesetzten Brennstoff ge speicherten Energie zur Stromerzeugung genutzt werden kön nen, sofern die Vergasung im Verbund mit einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk betrieben wird. Hierbei wird das bei der Vergasung erzeugte Gas in der Brennkammer der Gasturbine verbrannt, während die anfallende Prozeßwärme zur Dampferzeugung für die Dampfturbine genutzt werden kann. Dieses Verfahren erzielt deshalb im Vergleich zu allen anderen Verstromungsprozessen den höchsten Wirkungs grad.The use of by gasifying carbonaceous Material, in particular fuel gases obtained from coal Electricity generation will become more important in the future because here over 90% of the fuel used stored energy can be used to generate electricity if the gasification combined with a gas and Steam turbine power plant is operated. Here is the gas generated during gasification in the combustion chamber Gas turbine burned while the process heat accumulates be used to generate steam for the steam turbine can. This method therefore achieves compared to all other power generation processes have the highest effectiveness Degree.

Das bei der Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material er zeugte Gas enthält allerdings Stickstoff- und Schwefelver bindungen, wie Ammoniak (NH₃), Cyanwasserstoff (HCN), Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlenoxisulfid (COS), die in der Gasturbine zu Stickoxiden (NO_x) und Schwefeldioxid (SO₂) umgesetzt werden. Im Interesse einer möglichst weit gehenden Schonung der Umwelt ist es daher erforderlich, diese vorstehend genannten Verbindungen möglichst weitge hend aus dem Gas zu entfernen, bevor dasselbe in der Brennkammer der Gasturbine verbrannt wird. Ein weiterer Grund für eine weitgehende Schwefelwasserstoffentfernung aus dem Brenngas für die Gasturbine ist in der Tatsache zu sehen, daß dadurch eine relativ niedrige Turbinenabgastem peratur eingestellt und damit die fühlbare Wärme des Tur binenabgases besser genutzt werden kann, ohne daß der SO₂/SO₃-Taupunkt erreicht wird.However, the gas generated in the gasification of carbon-containing material contains nitrogen and sulfur compounds, such as ammonia (NH ₃ ), hydrogen cyanide (HCN), hydrogen sulfide (H ₂ S) and carbon oxysulfide (COS), which in the gas turbine produce nitrogen oxides (NO _x ) and sulfur dioxide (SO ₂ ) are implemented. In the interest of protecting the environment as much as possible, it is therefore necessary to remove these compounds as far as possible from the gas before it is burned in the combustion chamber of the gas turbine. Another reason for an extensive removal of hydrogen sulfide from the fuel gas for the gas turbine can be seen in the fact that this sets a relatively low turbine exhaust gas temperature and thus the sensible heat of the turbine exhaust gas can be better used without the SO ₂ / SO ₃ - Dew point is reached.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Reinigung eines durch Vergasung von kohlen stoffhaltigem Material gewonnenen Gases zu schaffen, bei dem die weiter oben genannten Stickstoff- und Schwefelver bindungen in einem solchen Umfang aus dem Gas entfernt werden, daß das gereinigte Gas ohne Schädigung der Umwelt als Brenngas für die Gasturbine eines Kraftwerkes genutzt werden kann. Die dabei anfallenden Entsorgungsprodukte sollen keine Belastung für die Umwelt darstellen und sollen gleichzeitig möglichst weitgehend anderweitig genutzt werden können.The invention is therefore based on the object, a Ver drive to cleaning one by gasifying coal to create gas-containing material which the nitrogen and sulfur ver Such bonds are removed from the gas to such an extent be that the cleaned gas without harming the environment used as fuel gas for the gas turbine of a power plant can be. The resulting waste products should not be a burden on the environment and should at the same time as far as possible otherwise can be used.

Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren der ein gangs genannten Art ist gekennzeichnet durch die Verfah rensschritte a) bis e) des Hauptanspruches.The method of solving this task of a The type mentioned above is characterized by the procedure steps a) to e) of the main claim.

Bei der im Hauptanspruch beschriebenen Arbeitsweise fallen als Entsorgungsprodukte nur elementarer Stickstoff und Schwefel an, wobei der Schwefel in flüssiger Form abgege ben wird und weiterverarbeitet werden kann. Der Stickstoff verläßt die Anlage im wesentlichen zusammen mit dem gerei nigten Gas, das dadurch bezüglich seines Heizwertes abge magert wird. Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Verwen dung des gereinigten Gases als Brenngas für die Gasturbine stellt dies keinen Nachteil dar. Um die thermische NO_x-Bildung in der Gasturbine zu unterdrücken, ist ohnehin eine Abmagerung des Gases durch Stickstoffzumischung er forderlich.In the procedure described in the main claim, only elemental nitrogen and sulfur are obtained as waste products, the sulfur being dispensed in liquid form and being able to be further processed. The nitrogen leaves the plant essentially together with the cleaned gas, which is thereby leaned in terms of its calorific value. With the use of the cleaned gas as the fuel gas for the gas turbine provided according to the invention, this is not a disadvantage. In order to suppress the thermal NO _x formation in the gas turbine, it is necessary to lean the gas anyway by adding nitrogen.

Sofern die Erzeugung von Elementarschwefel nicht gewünscht wird, kann das Verfahren nach dem Hauptanspruch auch da hingehend abgeändert werden, daß anstelle der Verfahrens schritte d) und e) der aus der Waschlösung abgetriebene Schwefelwasserstoff zusammen mit dem Abgas aus der zwei stufigen Strippung zu Schwefelsäure verarbeitet wird, wo bei das Abgas aus der Schwefelsäureanlage in die Atmosphä re abgelassen wird.Unless the production of elemental sulfur is not desired the method according to the main claim can also be there be modified to the effect that instead of the procedure steps d) and e) the driven off from the washing solution Hydrogen sulfide along with the exhaust from the two stage stripping to where sulfuric acid is processed with the exhaust gas from the sulfuric acid plant into the atmosphere re drained.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sol len nachfolgend an Hand des in der Abbildung dargestellten Verfahrensfließbildes erläutert werden. Hierbei zeigt das Fließbild nur die für die Verfahrenserläuterung unbedingt notwendigen Verfahrensschritte, während Einzelheiten der vorgeschalteten Vergasungsanlage sowie der nachgeschalte ten Kraftwerksanlage mit der Gasturbine nicht dargestellt sind. Ebenso sind alle Nebeneinrichtungen, wie z. B. zu sätzliche Wärmetauscher, Pumpen, Ventile etc. sowie die hier nicht wichtigen Stoffströme im Fließbild nicht auf geführt.Further details of the method according to the invention len below using the one shown in the figure Process flow diagram are explained. Here it shows Flow diagram only for the process explanation absolutely necessary procedural steps while details of upstream gasification system and the downstream Power plant with the gas turbine not shown are. Likewise, all secondary facilities such. B. too additional heat exchangers, pumps, valves etc. as well as the not important material flows in the flow diagram here guided.

Das von der Vergasungsanlage kommende Rohgas wird über die Leitung 1 in die der Entstaubung des Gases dienende Kreis laufwasserwäsche 2 eingeleitet. Hier werden bei einem Druck zwischen 15 und 25 bar sowie einer Temperatur zwi schen 110 und 150°C neben dem Staub gleichzeitig das im Gas vorhandene Ammoniak und der Cyanwasserstoff nahezu vollständig sowie der Schwefelwasserstoff teilweise ausge waschen, so daß das Gas im Anschluß an die Kreislauf wasserwäsche noch in etwa folgende Restgehalte aufweist:The raw gas coming from the gasification plant is introduced via line 1 into the circuit used for the dedusting of the gas cycle water wash 2 . Here, at a pressure between 15 and 25 bar and a temperature between 110 and 150 ° C in addition to the dust, the ammonia and hydrogen cyanide present in the gas are almost completely washed out and the hydrogen sulfide partially so that the gas is connected to the circuit water wash still has approximately the following residual contents:

NH₃ 0,02 Vol.-%
CN 50 ppmV.NH ₃ 0.02 vol%
CN 50 ppmV.

Der für die Durchführung der Kreislaufwasserwäsche 2 er forderliche Druck ist normalerweise bereits vorgegeben, da die vorgeschaltete Vergasung unter Druck durchgeführt wird. Durch die Druckanwendung gelingt es, die für die Gasbehandlung erforderlichen Apparate entsprechend klein zu halten. Die erforderliche Temperatur kann normalerweise bei der im Anschluß an die Vergasung erfolgende Kühlung des Rohgases eingestellt werden. Für die Durchführung der Kreislaufwasserwäsche 2 können Gaswascher üblicher Bauart, die mit Einbauten versehen sein können, eingesetzt werden. Um das Waschwasser von dem mitgeführten Staub, der bei der Kreislaufwasserwäsche 2 aus dem Gas entfernt wird, zu be freien, wird das Waschwasser im Kreislauf über die Fest stoffabscheidung 4 geführt, was im Fließbild durch den Doppelpfeil 3 angedeutet wird. Hierbei wird in der Fest stoffabscheidung 4 der mitgeführte Staub in an sich be kannter Weise, z. B. durch Filtration und/oder Sedimentati on, vom Waschwasser abgetrennt. Anschließend gelangt das Waschwasser in die Kreislaufwasserwäsche 2 zurück.The pressure required to carry out the circulating water wash 2 is normally already specified, since the upstream gasification is carried out under pressure. The application of pressure enables the apparatus required for gas treatment to be kept correspondingly small. The required temperature can normally be set during the cooling of the raw gas following the gasification. Gas washers of conventional design, which can be provided with internals, can be used to carry out the cycle water scrubbing 2 . To the washing water of the entrained dust is removed in the circulation water wash 2 from the gas to be free, the washing water is circulated through the solids separator 4 out, which is indicated in the flow chart by the double arrow. 3 Here, in the solid material separation 4, the entrained dust in a manner known per se, for. B. by filtration and / or sedimentation, separated from the wash water. The wash water then returns to the cycle water wash 2 .

Um eine unerwünschte Anreicherung der gelösten Schadstoffe im Waschwasser zu vermeiden, wird jeweils ein kleiner Teilstrom desselben im Anschluß an die Feststoffabschei dung 4 abgezogen und über die Leitung 5 der zweistufigen Strippung 6 zugeführt. Die Menge des über die Leitung 5 abgezogenen Teilstromes ist dabei vom Schadstoffgehalt, insbesondere vom Chloridgehalt, des für die Vergasung eingesetzten Brennstoffes abhängig. Soweit es erforderlich ist, wird die aus dem Kreislauf abgezogene Waschwassermen ge durch Frischwasser ersetzt. In der zweistufigen Strip pung 6 ist eine Hintereinanderschaltung einer im sauren Milieu arbeitenden Stripperstufe 7 und einer im basischen Milieu arbeitenden Stripperstufe 8 vorgesehen. Zunächst werden in der im sauren Milieu arbeitenden Stripperstufe 7 die sauren Komponenten aus dem Waschwasser abgetrieben. Durch die Zugabe von Säure werden diese Komponenten gemäß den ReaktionsgleichungenIn order to avoid an undesired accumulation of the dissolved pollutants in the wash water, a small partial flow of the same is drawn off after the solid separation 4 and fed via line 5 to the two-stage stripping 6 . The amount of the partial stream withdrawn via line 5 is dependent on the pollutant content, in particular on the chloride content, of the fuel used for the gasification. As far as it is necessary, the amount of washing water withdrawn from the circuit is replaced by fresh water. In the two-stage strip pung 6 , a series connection of a stripper stage 7 operating in an acidic environment and a stripper stage 8 operating in a basic environment is provided. First, in the stripping stage 7 working in the acidic environment, the acidic components are driven off from the wash water. By adding acid, these components are made according to the reaction equations

CN⁻ + H⁺ → HCN
HS⁻ + H⁺ → H₂SCN⁻ + H⁺ → HCN
HS⁻ + H⁺ → H ₂ S

in die molekulare Form überführt und anschließend durch Temperaturerhöhung abgetrieben. Die hierfür erforderliche Säure, wie z. B. Salzsäure, wird über die Leitung 9 dem Teilstrom in der Leitung 5 am Stripperzulauf zudosiert.converted into the molecular form and then driven off by increasing the temperature. The acid required for this, such as. B. hydrochloric acid, is metered via line 9 to the partial flow in line 5 at the stripper inlet.

Anschließend wird das aus der Stripperstufe 7 ablaufende Waschwasser in die Stripperstufe 8 überführt. Hier werden durch Zugabe von Lauge die im Waschwasser enthaltenen Ammoniumionen gemäß der ReaktionsgleichungThen the washing water running out of the stripper stage 7 is transferred to the stripper stage 8 . Here the ammonium ions contained in the wash water are added according to the reaction equation

NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃ + H₂ONH ₄ ⁺ + OH⁻ → NH ₃ + H ₂ O

in molekulares Ammoniak überführt, das ebenfalls durch Temperaturerhöhung aus dem Waschwasser abgetrieben wird. Die dafür erforderliche Lauge, wie z. B. Natronlauge, wird über die Leitung 10 der Stripperstufe 8 zudosiert.converted into molecular ammonia, which is also driven out of the wash water by increasing the temperature. The required lye, such as. B. sodium hydroxide solution is metered in via line 10 of stripper stage 8 .

Im Anschluß an die Stripperstufe 8 kann das entsprechend behandelte Waschwasser entweder zur Kreislaufwasserwäsche 2 zurückgeführt werden, oder es wird aus dem Verfahren ausgeschleust und einer Abwasserbehandlungseinrichtung zugeführt. Beide Möglichkeiten sind im Fließbild nicht dargestellt. Die beiden Stripperstufen 7 und 8 können ent weder in getrennten, hintereinander geschalteten Kolonnen durchgeführt werden, oder beide Stufen werden zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt, wobei dem aus der Strip perstufe 7 ablaufenden Waschwasser die für die Stripper stufe 8 erforderliche Lauge zudosiert wird. Die zweistufi ge Strippung 6 wird in Abtreiberkolonnen üblicher Bauart durchgeführt, bei denen die für den Abtrieb der Schadstof fe aus dem Waschwasser erforderliche Temperaturerhöhung entweder durch einen Sumpfumlaufkocher bewirkt wird. Die aus dem Waschwasser abgetriebenen Schadstoffe, d. h. HCN, H₂S und NH₃, werden über die Leitungen 11 und 12 der Claus-Anlage 13 zugeführt. In Abweichung von der im Fließ bild vorgesehenen getrennten Zufuhr können die aus den beiden Stripperstufen 7 und 8 austretenden Schadstoffströ me auch vereinigt und über eine gemeinsame Leitung zur Claus-Anlage 13 geführt werden.Following the stripper stage 8 , the correspondingly treated wash water can either be returned to the cycle water wash 2 , or it is discharged from the process and fed to a waste water treatment device. Both options are not shown in the flow diagram. The two stripper stages 7 and 8 can be carried out ent either in separate columns connected in series, or both stages are combined to form a structural unit, the wash water running out of the strip stage 7 metering in the lye required for the stripper stage 8 . The two-stage stripping 6 is carried out in stripping columns of conventional design, in which the temperature increase required for the stripping of the pollutants from the wash water is effected either by a sump circulation boiler. The pollutants driven off from the wash water, ie HCN, H ₂ S and NH ₃ , are fed to the Claus system 13 via lines 11 and 12 . In deviation from the separate feed provided in the flow picture, the pollutant streams emerging from the two stripper stages 7 and 8 can also be combined and led to the Claus system 13 via a common line.

Das aus der Kreislaufwasserwäsche 2 austretende entstaubte Gas wird währenddessen über die Leitung 14 der Kohlenoxi sulfid-Entfernung 15 zugeführt. Hier wird das im Gas vor handene Kohlenoxisulfid, das mit Wasser oder anderen üblichen Lösungsmitteln nur schwer auszuwaschen ist, durch katalytische Hydrolyse in Schwefelwasserstoff überführt. Dabei reagiert das Kohlenoxisulfid in der Gasphase mit Wasserdampf gemäß folgender Reaktionsgleichung:The dedusted gas emerging from the cycle water scrubber 2 is meanwhile fed via line 14 to the carbon oxy sulfide removal 15 . Here, the carbon oxysulfide present in the gas, which is difficult to wash out with water or other common solvents, is converted into hydrogen sulfide by catalytic hydrolysis. The carbon oxysulfide reacts in the gas phase with water vapor according to the following reaction equation:

COS + H₂O → H₂S + CO₂.COS + H ₂ O → H ₂ S + CO ₂ .

Der für diese Umsetzung verwendete Katalysator enthält Aluminiumoxid als aktive Komponente. Anschließend gelangt das Gas über die Leitung 16 zur Schwefelwasserstoffwäsche 17 in der der im Gas vorhandene Schwefelwasserstoff ab sorptiv mit einer selektiv wirkenden Waschlösung ausgewa schen wird. Dabei kann der im Gas vorhandene Schwefelwas serstoff bis auf einen Restgehalt von ca. 7 ppm entfernt werden, während die Coabsorption der übrigen Gaskomponen ten nur gering ist. Als besonders geeignete Waschlösung kann hierfür eine Aminlösung, wie beispielsweise eine wäßrige Methyldiethanolamin-Lösung, verwendet werden. Im Anschluß an die Schwefelwasserstoffwäsche 17 besitzt das behandelte Gas eine ausreichende Reinheit und kann deshalb über die Leitung 18 der Brennkammer der Gasturbine zugeführt werden.The catalyst used for this reaction contains aluminum oxide as an active component. The gas then passes via line 16 to the hydrogen sulfide scrub 17 in which the hydrogen sulfide present in the gas is sorptively washed out with a selectively acting scrubbing solution. The hydrogen sulfide present in the gas can be removed to a residual content of approx. 7 ppm, while the co-absorption of the other gas components is only low. An amine solution such as, for example, an aqueous methyldiethanolamine solution can be used as a particularly suitable washing solution. Following the hydrogen sulfide scrubbing 17 , the treated gas has a sufficient purity and can therefore be fed via line 18 to the combustion chamber of the gas turbine.

Die Schwefelwasserstoffwäsche 17 besteht üblicherweise aus einer Absorptions- und einer Desorptionskolonne. In letz terer wird die beladene Waschlösung durch Abtreiben des aufgenommenen Schwefelwasserstoffes regeneriert. Dabei fällt ein Gasstrom mit einer hohen H₂S-Konzentration an, der über die Leitung 19 zur Claus-Anlage 13 gelangt. Hier werden die Gasströme aus den Leitungen 11, 12 und 19 nach einem modifizierten Claus-Prozeß, der auch die katalyti sche Zersetzung der über die Leitung 11 und 12 zugeführten Stickstoffverbindungen (NH₃ und HCN) gestattet, weiterbe handelt. Dabei laufen im einzelnen folgende Reaktionen ab:The hydrogen sulfide wash 17 usually consists of an absorption and a desorption column. In the latter, the loaded washing solution is regenerated by stripping off the hydrogen sulfide taken up. This produces a gas stream with a high H ₂ S concentration, which reaches the Claus plant 13 via line 19 . Here, the gas streams from lines 11 , 12 and 19 are processed according to a modified Claus process, which also permits the catalytic decomposition of the nitrogen compounds (NH ₃ and HCN) supplied via line 11 and 12 . The following reactions take place:

1. 2 NH₃ → N₂ + 3 H₂,
2. 2 HCN + H₂O → N₂ + CO + 2 H₂,
3. H₂S + 1.5 O₂ ⇄ SO₂ + H₂0,
4. 2 H₂S + SO₂ ⇄ 1.5 S₂ + H₂O.

Der anfallende Elementarschwefel wird hierbei über die Leitung 20 in flüssiger Form aus der Claus-Anlage 13 abgezogen und kann seiner weiteren Verwendung zugeführt werden. Bei der Claus-Anlage 13 handelt es sich um eine an sich bekannte Anlage, die aus einem Verbrennungsofen zur Durchführung der Reaktionen 1., 2. und 3. sowie einem ein- oder mehrstufigen Claus-Reaktor zur Durchführung der Reak tion 4. besteht. Im Verbrennungsofen ist dabei eine Kata lysatorschicht zur Zersetzung der Stickstoffverbindungen gemäß den Reaktionen 1. und 2. vorgesehen. Da die H₂S-Kon zentration des über die Leitung 19 zugeführten Gasstromes verhältnismäßig hoch ist, können die Anlagenvolumina der Claus-Anlage 13 entsprechend klein gehalten werden.The resulting elemental sulfur is withdrawn in liquid form from the Claus system 13 via the line 20 and can be used for further use. The Claus plant 13 is a known plant which consists of a combustion furnace for carrying out the reactions 1, 2 and 3 and a one- or multi-stage Claus reactor for carrying out the reaction 4. In the incinerator, a catalyst layer for decomposing the nitrogen compounds according to reactions 1 and 2 is provided. Since the H ₂ S concentration of the gas stream supplied via line 19 is relatively high, the system volumes of the Claus system 13 can be kept correspondingly small.

Da die Umsetzungen gemäß den Gleichungen 3. und 4. Gleich gewichtsreaktionen sind, verlaufen sie nicht vollständig von links nach rechts. Daher fällt in der Claus-Anlage 13 immer ein sogenanntes Claus-Restgas an, das neben nicht kondensiertem Elementarschwefel nicht umgesetztes Schwe feldioxid enthält. Da dieses Claus-Restgas wegen seines Schadstoffgehaltes nicht ohne weiteres in die Atmosphäre abgelassen werden kann, muß es einer Nachbehandlung unter worfen werden. Das aus der Claus-Anlage 13 austretende Claus-Restgas wird deshalb über die Leitung 21 der Nachbe handlung 22 zugeführt. Bei der im Fließbild dargestellten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Nachbehandlung durch katalytische Hydrierung gemäß den Reaktionsgleichun genSince the reactions are equilibrium reactions according to equations 3 and 4, they do not run completely from left to right. Therefore, in the Claus plant 13 there is always a so-called Claus residual gas which, in addition to uncondensed elemental sulfur, contains unreacted sulfur dioxide. Since this residual Claus gas cannot be easily released into the atmosphere due to its pollutant content, it must be subjected to an aftertreatment. The Claus residual gas emerging from the Claus system 13 is therefore fed to the after-treatment 22 via the line 21 . In the embodiment of the process shown in the flow diagram, the aftertreatment is carried out by catalytic hydrogenation in accordance with the reaction equations

SO₂ + 3 H₂ → H₂S + 2 H₂O
S_x + xH₂ → xH₂S.SO ₂ + 3 H ₂ → H ₂ S + 2 H ₂ O
S _x + xH ₂ → xH ₂ S.

Das hierbei anfallende H₂S-haltige Gas wird über die Lei tung 23 zurückgeführt und nach entsprechender Verdichtung dem Gasstrom in Leitung 14 vor dessen Eintritt in die Koh lenoxisulfid-Entfernung 15 zugemischt.The resulting H ₂ S-containing gas is recirculated via the line 23 and, after appropriate compression, the gas stream in line 14 is admixed before its entry into the carbon lenoxisulfide removal 15 .

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise kann das anfallende Claus-Restgas auch einer Nachverbren nungsanlage zugeführt werden, wobei das bei der Nachver brennung anfallende Abgas in die Atmosphäre abgeblasen wird.As an alternative to the procedure described above the resulting Claus residual gas can also be post-burned be supplied to the power plant, which in the ver combustion exhaust gases are blown off into the atmosphere becomes.

Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, besteht eine weite re Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Gasströme aus den Leitungen 11, 12 und 19 nicht in der Claus-Anlage 13, sondern in einer Schwefelsäure-Anlage un ter Erzeugung von Schwefelsäure weiter aufgearbeitet wer den. Das Abgas aus der Schwefelsäure-Anlage wird dabei in die Atmosphäre abgelassen.As already mentioned above, a wide re variant of the method according to the invention is that the gas streams from lines 11 , 12 and 19 are not processed in the Claus plant 13 , but in a sulfuric acid plant under the generation of sulfuric acid the. The exhaust gas from the sulfuric acid plant is released into the atmosphere.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel belegt. The effectiveness of the method according to the invention will evidenced by the following embodiment.

Behandelt wurde dabei ein Rohgas aus einer Kohle-Druck vergasung, das in 180 000 m³/h etwaA raw gas from a coal pressure gasification was treated, which in about 180,000 m ³ / h

0,300 Vol.-% H₂S
0,030 Vol.-% COS
0,020 Vol.-% NH₃
0,005 Vol.-% HCN0.300 vol% H ₂ S
0.030 vol% COS
0.020% by volume of NH ₃
0.005 vol% HCN

enthält und unter einem Druck von 25 bar der Entstaubung zugeführt wird.contains and under a pressure of 25 bar of dedusting is fed.

Die der Entstaubung dienende Kreislaufwasserwäsche 2 wird mit 20 000 kg/h Kreislaufwasser beaufschlagt. Dabei werden neben den im Gas enthaltenen Feststoffen auch Ammoniak und Cyanwasserstoff fast vollständig sowie teilweise Schwefel wasserstoff und Kohlendioxid aus dem Gas ausgewaschen.The circuit water scrubber 2 serving for dedusting is charged with 20,000 kg / h of circuit water. In addition to the solids contained in the gas, ammonia and hydrogen cyanide are almost completely washed out as well as hydrogen sulfide and carbon dioxide from the gas.

Nach Abtrennung der im Kreislaufwasser enthaltenen Fest stoffe durch eine Filtration, die bei 1,5 bar arbeitet, wird das Filtrat zum größeren Teil zur Kreislaufwasser wäsche zurückgeführt. Lediglich 6 000 kg/h Filtrat werden über die Leitung 5 der zweistufigen Strippung 6 zugeführt. Nach Zugabe von 400 kg/h 35%iger Salzsäure über die Lei tung 9 werden in der Stripperstufe 7 die sauren Gaskompo nenten HCN und H₂ sowie CO₂ freigesetzt und über die Lei tung 11 abgezogen.After separating the solids contained in the circulating water by filtration that works at 1.5 bar, the filtrate is largely returned to the circulating water wash. Only 6,000 kg / h of filtrate are fed via line 5 to the two-stage stripping 6 . After adding 400 kg / h of 35% hydrochloric acid via the line 9 , the acidic gas components HCN and H ₂ and CO _{2 are} released in the stripper stage 7 and the line 11 is drawn off.

Dem Ablauf aus der Stripperstufe 7 werden 350 kg/h 15%ige Natronlauge über die Leitung 10 zugesetzt, worauf die Mischung in der Stripperstufe 8 im basischen Milieu gestrippt wird. Das freigesetzte Ammoniak verläßt die Stripperstufe 8 über die Leitung 12. Beide Leitungen 11 und 12 stehen bei 80°C unter einem Druck von 1,5 bar. Das entstaubte Rohgas in der Leitung 14 wird währenddessen mit dem Gasstrom aus der Leitung 23 vereinigt und der COS-Entfernung 15 zugeführt, in der das im Rohgas vorhan dene COS bis auf einen Restgehalt von ca. 5 ppm durch katalytische Hydrolyse in H₂S umgewandelt wird.350 kg / h of 15% sodium hydroxide solution are added to the outlet from stripper stage 7 via line 10 , whereupon the mixture in stripper stage 8 is stripped in a basic environment. The ammonia released leaves the stripper stage 8 via the line 12 . Both lines 11 and 12 are at 80 ° C under a pressure of 1.5 bar. The dedusted raw gas in line 14 is meanwhile combined with the gas stream from line 23 and fed to the COS removal 15 , in which the COS present in the raw gas is converted to H ₂ S by catalytic hydrolysis to a residual content of about 5 ppm becomes.

Anschließend wird das bis auf 40°C abgekühlte Gas in der Schwefelwasserstoffwäsche 17 mit einer umlaufenden Methyl diethanolamin-Waschlösung behandelt, wobei der H₂S-Rest gehalt im entschwefelten Gas auf ca. 7 ppm H₂S reduziert wird. Das entschwefelte Gas kann danach im Wärmetausch mit dem Gasstrom in Leitung 16 aufgewärmt werden und verläßt die Anlage über die Leitung 18 mit ca. 130°C und einem Druck von 22,5 bar.The gas, which has cooled to 40 ° C., is then treated in the hydrogen sulfide scrub 17 with a circulating methyl diethanolamine washing solution, the H ₂ S residue in the desulfurized gas being reduced to approximately 7 ppm H ₂ S. The desulphurized gas can then be heated in the heat exchange with the gas stream in line 16 and leaves the system via line 18 at approximately 130 ° C. and a pressure of 22.5 bar.

Der bei der Regeneration der Waschlösung freigesetzte Schwefelwasserstoff wird bei 40°C und 1,5 bar über die Leitung 19 zur Claus-Anlage 13 geführt. Hier werden aus den über die Leitungen 11, 12 und 19 eintretenden Gasströ me 830 kg/h flüssiger Schwefel erzeugt, der über Leitung 20 im flüssigen Zustand abgegeben wird. Gleichzeitig wer den in der Claus-Anlage 13 die im Gas vorhandenen Stick stoffverbindungen katalytisch zersetzt. Das Claus-Restgas wird über die Leitung 21 abgezogen und nach katalytischer Hydrierung über die Leitung 23 dem Gasstrom in der Leitung 14 zugemischt.The hydrogen sulfide released during the regeneration of the washing solution is conducted at 40 ° C. and 1.5 bar via line 19 to the Claus system 13 . Here 830 kg / h of liquid sulfur are generated from the gas streams entering via lines 11 , 12 and 19 , which is discharged via line 20 in the liquid state. At the same time, who in the Claus plant 13 catalytically decomposes the nitrogen compounds present in the gas. The residual Claus gas is withdrawn via line 21 and, after catalytic hydrogenation via line 23, is mixed with the gas stream in line 14 .

Claims

1. A process for the purification of a gas obtained by gasification of carbonaceous material, in particular fine-grained to dusty coal, which is to be burned in the combustion chamber of a gas turbine of a power plant, characterized by the following process steps:

a) The gas coming from the gasification system is subjected to a dedusting at a pressure between 15 and 25 bar and a temperature between 110 and 150 ° C by a circuit water wash, in which the ammonia and hydrogen cyanide contained in the gas almost completely and the hydrogen sulfide are partially washed out, with a partial stream of the wash water being withdrawn from the circuit and, after separation of the entrained solids, subjected to a two-stage stripping in the acidic and in the basic medium;
b) the carbon oxysulfide contained in the gas is converted into hydrogen sulfide by catalytic hydrolysis;
c) the hydrogen sulfide still present in the gas is removed from the gas by selective washing, whereupon the cleaned gas is released to the gas turbine, while the hydrogen sulfide is driven off from the loaded scrubbing solution;
d) the hydrogen sulfide driven off from the loaded scrubbing solution is converted into elemental sulfur together with the exhaust gas obtained in stage a) from the two-stage stripping in a Claus plant, the nitrogen compounds present in the exhaust gas being catalytically decomposed at the same time; and
e) the Claus residual gas obtained in stage d) is subjected to an aftertreatment, the residual gas either being catalytically hydrogenated and then added again to the gas stream before entering stage b) (COS hydrogenation), or the residual gas is afterburning Supply system supplied, wherein the exhaust gas generated there is discharged into the atmosphere.

2. The method according to claim 1, characterized in that that instead of using stages d) and e) Sulfur driven off from the loaded washing solution hydrogen together with that obtained in stage a) Exhaust gas from the two-stage stripping to sulfuric acid is implemented, the exhaust gas from the sulfuric acid re-plant is released into the atmosphere.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that for hydrogen sulfide washing in step c) a selectively acting amine solution, such as e.g. B. an aqueous methyldiethanolamine solution det.