DE69837940T2

DE69837940T2 - System zum quenschen und scrubben und zum kühlen und waschen von heissem, teilweise oxidiertem gas

Info

Publication number: DE69837940T2
Application number: DE69837940T
Authority: DE
Inventors: Paul S. Katy WALLACE; M. Kay Missouri City ANDERSON; DeLome D. Friendswood FAIR
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2018-06-06
Also published as: EP1066103A2; JP4416187B2; DE69837940D1; BR9809963A; AU741044B2; WO1998055204A3; CA2291805A1; AU7822598A; EP1066103B1; JP2002510244A; WO1998055204A2; CN1268070A; CA2291805C

Description

Querverweis auf Patente
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/048,783 , angemeldet am 6. Juni 1997 mit dem Titel „Gasifier Syngas Quenching and Scrubbing System" und aus der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Serial Number 60/048,785 , angemeldet am 6. Juni 1997 mit dem Titel „Wet Syngas Cooling and Washing System"
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein ein Vergasungsverfahren zur Herstellung von partiellem Oxidationsgas (Partialoxidationsgas) und mehr im Einzelnen eine Verbesserung des Verfahrens zur Behandlung des rohen Generatorgases von dem Vergasungsapparat, um daraus die Entfernung von partikelförmigen Verunreinigungen und die anschließende Abkühlung dieser Gase zur Entfernung von mitgeführtem Wasserdampf und Ammoniak zu bewirken.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Die Erzeugung von Gas aus der partiellen Oxidation (Partialoxidation) von kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen, insbesondere Kohle in Gestalt von Anthrazit, Bitumen, Lignin oder Torf wird schon seit längerem betrieben und hat wegen des gestiegenen Energiebedarfs in jüngerer Zeit bedeutende Verbesserungen erfahren. Bei diesem Verfahren werden die kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffe mit einem reaktiven sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft oder Sauerstoff, optional in Gegenwart eines Temperatursteuerungsmoderators, in einer Vergasungszone zur Reaktion gebracht, um heißes Partialoxidationsgas zu erhalten. Zusätzlich zu Kohle sind auch verschiedene andere kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe als Ausgangsmaterialien für den Vergasungsprozess geeignet.
Der Ausdruck „kohlenwasserstoffhaltig" wie er hier zur Beschreibung verschiedener geeigneter Einsatzstoffe verwendet wird, soll gasförmige, flüssige und feste Kohlenwasserstoffe, kohlenwasserstoffhaltige Materialien und deren Mischungen umfassen. Tatsächlich beinhaltet die Definition des Ausdrucks „kohlenwasserstoffhaltig" im Wesentlichen jedes beliebige, verbrennbare, kohlenstoffhaltige organische Material oder dessen Schlämme. Beispielsweise gibt es (1) pumpbare Schlämme fester kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoffe wie partikelförmiger Kohlenstoff, der in einem verdampfbaren flüssigen Träger, wie Wasser, dispergiert ist, flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff und Mischungen davon; und (2) Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Dispersionen, wie zerstäubten, flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff und partikelförmigen Kohlenstoff, der in einem temperaturmoderierenden Gas dispergiert ist.
Der Ausdruck „flüssiger Kohlenwasserstoff" wie er hier zur Beschreibung geeigneter flüssiger Einsatzstoffe verwendet wird, soll verschiedene Materialien umfassen, wie verflüssigtes Erdölgas, Erdöldestillate und -residua, Benzin, Nafta, Kerosin, Rohöl, Rückstandsöl, Teersandöl und Schieferöl, aus Kohle gewonnenes Öl, aromatische Kohlenwasserstoffe (wie Benzen-, Toluen-, Xylen-Fraktionen), Kohlenteer, Kreislaufgas von katalytischen Fluidcracking-Vorgängen, Furfuralextrakt aus Koksgasöl und Mischungen davon.
„Gasförmige Kohlenwasserstoffbrennstoffe", so wie hier zur Beschreibung geeigneter gasförmiger Einsatzstoffe benutzt, umfassen Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Erdgas, Koksofengas, Raffineriegas, Acetylen, Abgas und Mischungen davon. Feste gasförmige und flüssige Einsatzstoffe können vermischt und gleichzeitig verwendet werden; diese können Paraffin, Olefin, Acetylen, Naften und aromatische Verbindungen in irgendeinem beliebigen Anteil umfassen.
In der Definition des Ausdrucks „kohlenwasserstoffhaltig" sind auch oxigenierte kohlenwasserstoffhaltige organische Materialien enthalten, einschließlich Kohlehydraten, zellulosischen Materialien, Aldehyden, organischen Säuren, Alkoholen, Ketonen, oxigeniertem Brennstofföl, Abfallflüssigkeiten und Nebenprodukte aus chemischen Prozessen, die oxigenierte, kohlenwasserstoffhaltige organische Materialien enthalten und Mischungen von diesen.
Abhängig von der jeweils beabsichtigten Verwendung kann das in einem Vergasungsprozess erzeugte Partialoxidationsgas als Synthesegas, reduzierendes Gas oder Brennstoffgas bezeichnet werden. Die Gattungsbezeichnungen „Parti aloxidationsgas (partielle Oxidationsgas)" und „Generatorgas" werden hier zur kollektiven Bezugnahme auf all diese Möglichkeiten verwendet.
Bei einem typischen Vergasungsverfahren wird ein Rohgeneratorgasstrom, der im Wesentlichen H₂O und wenigstens ein Gas aus der Gruppe H₂O, CO₂, H₂S, COS, CH, NH₃, N₂, Ar enthält und oft mitgeführte Feststoffe, d.h. partikelförmigen Kohlenstoff, Asche beinhaltet, durch partielle Oxidation eines kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffs mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, optional in Gegenwart eines Temperaturmoderators, in der Reaktionszone eines füllkörperfreien (unpacked), nicht katalytischen free-flow-Partialoxidationsgasgenerators erzeugt. Das Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff in dem Brennstoff (O/C-Verhältnis) liegt typischerweise in dem Bereich von etwa 0,6 bis 1,6 und vorzugsweise etwa 0,8 bis 1,4. Die Reaktionszeit liegt typischerweise in dem Bereich von 1 bis 10 Sekunden und vorzugsweise bei etwa 2 bis 6 Sekunden. Wird Dampf als Temperaturmoderator verwendet, so liegt das Dampf-/Brennstoffgewichtsverhältnis in der Reaktionszone typischerweise in dem Bereich von etwa 0,1 bis 5 und vorzugsweise etwa 0,2 bis 0,7.
Der Rohgeneratorgasstrom tritt typischerweise aus der Reaktionszone mit einer Temperatur in dem Bereich von etwa 700°C bis 1650°C (1300°F bis 3000°F) und noch typischer in dem Bereich von etwa 1090°C bis 1540°C (2000°F bis 2800°F) und einem Druck, der typischerweise in dem Bereich von etwa 1,01 bis 523 × 10² kPa (1 bis etwa 250 Atmosphären) und noch typischer in dem Bereich von etwa 15,15 bis 152 × 10² kPa (15 bis etwa 150 Atmosphären) liegt, aus.
Der typische Gasgenerator weist einen vertikalen zylindrisch geformten Stahldruckbehälter auf, der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, wie dies in der US-Patentschrift Nr. 2,809,104 der Anmelderin erläutert ist. Typischerweise ist in dem Gasgenerator außerdem eine Quenchtrommel zum Abkühlen des heißen aus der Reaktionszone austretenden Gasstroms auf eine Temperatur in dem Bereich von etwa 150°C bis 315°C (300°F bis 600°F) durch direkten Kontakt mit Wasser enthalten. Diese Anordnung ist ebenfalls in der US-Patentschrift Nr. 2,809,104 erläutert. Wenigstens ein Teil der mitgeführten Feststoffe, d.h. partikelförmiger Kohlenstoff, Asche werden aus dem Prozessgasstrom durch das turbulente Quenchwasser abgeschieden, und in dem in dem Vergasungsreaktor eingebauten Quenchtank wird eine pumpbare Dispersion von partikelförmigem Kohlenstoff und Wasser erzeugt, die etwa 0,1 bis 4 Gewichtsprozent partikelförmige Feststoffe enthält. Irgendwelche verbleibende mitgeführte Feststoffe, Wasserdampf und unerwünschte Gasverunreinigungen werden in zusätzlichen Operationen aus dem Prozessgas entfernt.
Wenngleich die Zusammensetzung des aus dem Gasgenerator austretenden Rohgasstroms u. a. von der Art des verwendeten kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffs und den Prozessbedingungen abhängt, weist ein typisches aus dem Vergasungsreaktor austretendes Partialoxidationsgas die folgende Molprozentenzusammensetzung auf Trockenbasis auf: H₂O 6 bis 29, CO 20 bis 57, CO₂ 2 bis 30, CH₄ 0 bis 25, H₂S 0 bis 2, COS 0 bis 0,1, NH₃ 0 bis 0,1, N₂ 0 bis 60 und Ar 0 bis 0,5. Es können auch Spurenmengen von Zyaniden vorhanden sein. Wasser liegt in dem Gas typischerweise in dem Bereich von etwa 1 bis 75 Molprozent vor. Partikelförmiger Kohlenstoff ist typi scherweise in dem Bereich von etwa 0,5 bis 20 Gewichtsprozent (Basis-Kohlenstoffgehalt in dem Ausgangseinsatzstoff) vorhanden. Außerdem können Asche und andere Feststoffe vorliegen.
Das aus der Vergasungszone abgezogene heiße Partialoxidationsgas wird Reinigungsoperationen unterzogen um es von verschiedenen Verunreinigungen zu befreien, die während des Vergasungsschritts aus dem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff gebildet oder freigesetzt wurden. Diese Verunreinigungen können wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden, schnell zu Umweltverschmutzungsstoffen werden. Zu unerwünschten Verunreinigungen, die oft in heißem Partialoxidationsgas angetroffen werden, gehören z.B. Wasserdampf, Hydrogensulfid, Carbonylsulfid, Ammoniak, Zyanide, verschiedene Halogene und Feststoffteilchen in Gestalt von Kohlenstoff, Asche und Kohle wie auch Spurenmetalle. Der Umfang der Verunreinigungen in dem Partialoxidationsgas ist oft durch die Art des kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffs, insbesondere wenn Kohle verwendet wird, den speziellen verwendeten Vergasungsprozess und auch die Arbeitsbedingungen bestimmt. Auf jeden Fall bilden die Entsorgung und Kontrolle dieser Schadstoffe bei den Vergasungsprozessen größere Probleme, die ordnungsgemäß gehandhabt werden müssen, um die Vergasung zu einem praktikablen Verfahren werden zu lassen, ohne unter damit einhergehenden Umweltverschmutzungsproblemen zu leiden.
Von den vielfältigen Methoden, die zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem aus dem Vergasungsapparat austretenden Partialoxidationsgas verwendet werden, beinhalten viele die Verwendung eines Waschturms (scrubber tower). In dem typischen Waschturm wird aus dem Vergasungsapparat austretendes Generatorgas durch ein in dem Turm enthaltenes Wasservolumen durchperlen lassen. Nach dem Durchperlen verbleibt eine beträchtliche Menge der partikelförmigen Verunreinigungen in dem Wasser. Diese Feststoffteilchen bilden anfänglich in dem Wasser eine Dispersion und mit der Zeit, wenn sich das Wasser abkühlt, setzen sie sich auf den Boden des Turmes ab, von wo sie durch eine Abschlammöffnung oder einen anderen Auslass abgeführt werden können. Das Wasser enthält häufig auch Spurenmetalle und Halogene. Außerdem enthält das Wasser oft sehr kleine Anteile von Verunreinigungen, wie Ammoniak, Hydrogensulfide, Karbonylsulfide und Zyanide, die wenigstens teilweise in Wasser löslich sind. Diese Anteile sind jedoch wegen der Wassertemperatur und des Prozessdruckes sehr klein. Der Vorgang bei dem das Partialoxidationsgas in Kontakt mit Wasser gebracht wird, um Verunreinigungen zu entfernen, wird als „Waschen (scrubbing)" bezeichnet.
Das für die Waschoperation benutzte Wasser wird zu was üblicherweise als „Schmutzwasser" bezeichnet wird, weil es mit Feststoffteilchen verunreinigt ist. Dieses Schmutzwasser kann verschiedenartigen Schritten unterworfen werden, zu denen das Strippen des Wassers zur Entfernung der kleinen Anteile von Hydrogensulfid, Carbonylsulfid und Ammoniak und auch eine Lösungsmittelextraktion gehören, um die kleinen Anteile von Zyaniden und anderer anorganischer Anionen, wie der Halogene zu entfernen.
Nach dem Durchperlen tritt das Partialoxidationsgas aus dem Wasser aus. Das aus dem Wasser austretende Gas ist aber nicht im Wesentlichen frei von Verunreinigungen. In dem nach dem Durchperlen aus dem Wasser austretenden Gas sind noch im Wesentlichen der gesamte Ammoniak, Hydrogensulfid, Carbonylsulfid und Zyanide, die in dem in den Waschturm (Scrubber) eintretenden Gasstrom enthalten waren, noch vorhanden. Außerdem enthält das austretende Gas einen beträchtlichen Anteil Wasserdampf. Ein besonderes Anliegen bei der vorliegenden Erfindung ist das Vorhandensein von Ammoniak und Wasserdampf. Zu anderen Problemen, die auftreten können, wenn diese Verunreinigungen nicht im Wesentlichen entfernt werden, zählt, dass das Wasser bei einer strömungsabwärtigen Fackelanlage (flare) Probleme erzeugen kann, wenn es nicht rechtzeitig entfernt wird, und Ammoniak Prozessschritte beeinträchtigen kann, bei denen schwefelhaltige Verunreinigungen entfernt werden.
In dem austretenden Gas sind auch Restanteile partikelförmiger Verunreinigungen enthalten. Demgemäß wurden bekannte Prozesse schon daraufhin ausgelegt, in dem Gas nachdem zu Anfang stattfindenden Durchperlen vorhandene Ammoniak- und Feststoffteilchenanteile weiter zu reduzieren.
Bei bekannten Prozessen wird eine zusätzliche Entfernung von Feststoffteilchen häufig dadurch erreicht, dass eine Reihe von vertikal übereinander gestapelten und gegeneinander versetzter Wannen (Böden) oberhalb des Wassers in dem Waschturm angeordnet wird. Auf diese Oberseite dieser Wannen wird Wasser aufgegeben, das zum Boden der Wannen geleitet wird, wo es zu dem in dem Waschturmboden enthaltenen Wasservolumen hinzutritt. Wenn das, restliche Feststoffteilchen enthaltende, austretende Gas in Kontakt mit dem Wasser kommt, erfolgt ein zusätzliches Waschen mit dem Ergebnis, das zusätzliche Mengen Feststoffteilchen mit dem Wasser zu dem Boden des Wachturms hin für eine nachfolgende Entsorgung mitgenommen werden.
Die Wirksamkeit dieses Feststoffteilchenentsorgungsprozesses ist direkt abhängig von dem Dampfdruck in dem Waschturmkopfraum oberhalb des Wassers. Ist die Wassertemperatur hoch, sind auch die Dampfmenge und damit der Dampfdruck in dem Kopfraum hoch. Umgekehrt, wenn die Wassertemperatur niedrig ist sind der Dampfdruck und die damit einhergehende Waschwirksamkeit ebenfalls gering.
Aus dem Vorstehenden könnte es nahe liegend erscheinen, dass die Lösung zur Aufrechterhaltung einer Spitzenwaschwirksamkeit in dem Kopfraum darin liegt, die Wassertemperaturen so hoch wie möglich zu halten. Leider ist diese Lösung nicht ohne eigene Probleme.
Während eine erhöhte Waschwirksamkeit unmittelbar von einer erhöhten Wassertemperatur abhängt, steht die Feststoffteilchenabsetzgeschwindigkeit in umgekehrten Verhältnis zur Wassertemperatur. Die Folgen dieser beiden zueinander gegenläufigen Bedingungen werden wie folgt demonstriert. Die kontinuierliche Zuleitung von Feststoffteilchen enthaltendem Gas zu dem Waschturm erzwingt, dass die Feststoffteilchen an irgendeiner Stelle entfernt werden müssen. Die Entsorgung von Verunreinigungen erfolgt mit Vorzug ohne vollständige Stillsetzung des Waschturms. Wie bereits erwähnt, wird dies üblicherweise mittels einer am Boden des Waschturms angeordneten Abschlammeinrichtung erreicht.
Es liegt auf der Hand, dass eine Spitzenwirksamkeit der Abscheidung oder Entfernung bei höheren Absetzraten erreicht wird. Mit zunehmender Absetzrate enthält das Abschlammvolumen zunehmend insbesondere Feststoffteilchen, während der Anteil des mitentfernten Wassers reduziert wird. Höhere Absetzraten haben deshalb den zusätzlichen Vorzug, dass sie die Menge des Zusatzwassers verringern, das zugegeben werden muss.
Wenngleich erhöhte Absetzraten erwünscht sind, können sie doch, wie erläutert, bei bekannten Prozessen häufig ohne Kühlung des Wassers in dem Waschturm nicht erreicht werden. Wie ebenfalls bereits erwähnt, beeinträchtigt aber das Abkühlen des Wassers die Waschwirksamkeit in dem Kopfraum des Waschturms.
Höhere Absetzraten werden außerdem durch Turbulenzen verhindert. In das Wasservolumen eintretendes Generatorgas erzeugt eine beträchtliche Turbulenz und Bewegung. Die Waschwirksamkeit in dem Wasserkörper rührt in einem gewissen Maß von dieser Turbulenz her. Die Turbulenz beeinträchtigt aber die Absetzrate der Feststoffteilchen, wenn diese von dem Gas getrennt sind.
Bei einigen bekannten Prozessen, wird dem Problem der Turbulenz und dessen Auswirkungen auf das Absetzen dadurch abgeholfen, dass die Bodenablagerungen des Waschturms fortwährend auf einen Niederdruck-Absetzapparat (Absetzer) abgeladen werden. Wenngleich diese Variante möglicherweise das Turbulenzproblem und dessen Auswirkung auf das Absetzen der Feststoffteilchen löst, ist sie doch nicht fehlerfrei. Diese abgewandelte Ausführungsform erzwingt nämlich, dass dem Waschturm Zusatzwasser mit ziemlich hohem Volumenstrom zugesetzt wird, weil die Bodenablagerungen des Waschturms einen erheblichen Wasseranteil enthalten. Außerdem wird ein gewis ser, wenn auch sehr kleiner Anteil des Partialoxidationsgases, das nicht genügend Zeit hatte zu der Oberfläche des Wassers durchzuperlen, ebenfalls abgeführt. Eine solcherart abgewandelte Ausführungsform ist deshalb wegen des erhöhten Wasserbedarfes und der sich ergebenden niedrigeren Ausbeute von Partialoxidationsgas unwirtschaftlich. Demgemäß sind diese und andere aus dem Stand der Technik ersichtliche abgewandelte Ausführungsformen nicht völlig brauchbar.
Es besteht deshalb der Wunsch ein Quench- und Wasch(Scrub-)-System zu finden, bei dem die Abscheidung und Entfernung der während der Vergasung erzeugten und von den Produktionsgasen mitgeführten partikelförmigen Verunreinigungen verbessert sind. Insbesondere wäre es erwünscht die Menge des erforderlichen Zusatzwassers auf ein Minimum zu reduzieren.
Ein anderes Problem bei den bekannten Vergasungsprozessen bezieht sich auf die Entfernung von Ammoniak und Zyaniden, insbesondere von Ammoniak, weil die Ammoniakkonzentration typischerweise die Zyanidkonzentration übersteigt.
Wie erwähnt, enthält das von einer Waschoperation abströmende Partialoxidationsgas immer noch im Wesentlichen das gesamte ursprünglich vorhandene Ammoniak, Hydrogensulfid, Carbonylsulfid und Zyanide. Es enthält außerdem einen beträchtlichen Anteil Wasserdampf. Für fast alle, wenn nicht für überhaupt alle beabsichtigten Verwendungen des Partialoxidationsgases müssen diese Verunreinigungen entfernt werden. Die Entfernung des Wasserdampfs, Ammoniaks und der Zyanide, typischerweise in Gestalt von Hydrogenzyanid, geschieht vorteilhafterweise als erstes, weil diese Verunreinigungen entweder bei höheren Temperaturen und Drücken kondensieren oder sich bei höheren Temperaturen und Drücken in Wasser lösen.
Typischerweise wird das von der Waschoperation abgehende heiße Partialoxidationsgas durch eine Folge von Wärmetauschern und Abscheidetrommeln (knock-out drums) oder dazu äquivalenten Einrichtungen durchgeleitet, um die Temperatur des Gasstromes zu verringern, wodurch die Entfernung von Wasser und Ammoniak als Kondensat bewirkt wird. Wie erwähnt, ist die vollständige oder im Wesentlichen vollständige Entfernung von Wasser und Ammoniak angestrebt, weil die Gegenwart dieser Stoffe strömungsabwärtige Operationen, insbesondere das Abfackeln und die Schwefelabscheidung beeinträchtigt. Demgemäß wurde schon eine unangemessen große Anzahl Wärmetauscher und Abscheidetrommeln oder deren Äquivalente dazu eingesetzt, die vollständige Entfernung von Ammoniak und Wasserdampf zu erreichen. Leider sind aber nach dieser Folge von Kühl- und Waschschritten häufig immer noch unerwünschte Anteile von Ammoniak vorhanden.
Die GB 2,025,453 (Texaco) beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung nicht vergaster Feststoffbrennstoffpartikel aus einer Suspension in Wasser.
Es wäre deshalb erwünscht ein Kühl- und Waschsystem zu finden, das Wasserdampf und Ammoniak aus nassem, heißem Partialoxidationsgas wirkungsvoller entfernt. Insbesondere wäre ein System erwünscht, das keine übermäßige Anzahl Wärmetauscher und Abscheidetrommeln oder deren Äquivalente erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Waschturm- und Hochdruck-Absetzeranordnung geschaffen, die ein Tauchrohr, einen unteren Abschnitt, einen oberen Abschnitt und einen Hochdruckabsetzer aufweist. Das Tauchrohr transportiert Partialoxidationsgas von einem Einleitungspunkt an der Außenseite des Waschturms in ein Wasservolumen, das im unteren Abschnitt des Waschturms enthalten ist. Mit dem unteren Abschnitt der Anordnung ist eine Abschlammöffnung verbunden, durch die Feststoffpartikel entfernt werden können. In dem oberen Abschnitt des Waschturms ist eine Reihe von Wannen (Böden) angeordnet. Außerdem weist der obere Abschnitt des Waschturms Einlassöffnungen zur Aufnahme von Wasser und eine Auslassöffnung zum Auslass des gewaschenen Partialoxidationsgases auf. Die Verwendung des Hochdruckabsetzers trägt zu höheren Feststoffteilchen-Absetzraten und zu einer höheren Waschwirksamkeit bei.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Partikeln aus Partialoxidationsgas in einer Waschturm- und Hochdruckabsetzapparat (Absetzer)-Anordnung geschaffen. Das Verfahren beinhaltet: Durchperlen von Partialoxidationsgas, das Partikel enthält durch Wasser in dem Waschturm unter Bedingungen, die ausreichend sind, um Feststoffpartikel von dem Partialoxidationsgas abzutrennen; Entfernen der abgeschiedenen Partikel über einen Hochdruckabsetzer; Durchleiten des abgetrennten Gases und etwaiger Restfeststoffpartikel durch eine Reihe von Wannen (Böden); und Zuführen von Wasser zu der Reihe von Wannen, derart, dass das aus den Wannen austretende Gas im Wesentlichen frei von Partikeln ist; und Rückgewinnen des Gases, das aus der Reihe von Wannen austritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein besseres Verständnis de Erfindung ergibt sich durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
1 zeigt eine schematische Teildarstellung einer Waschturm- und Wärmetauscheranordnung zur Verwendung bei einem Vergasungsverfahren.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der eine Beruhigungszone in Verbindung mit dem Sumpf des Waschturms verwendet wird.
Wenngleich die Erfindung vielfältiger Abwandlungen und alternativer Ausführungsformen fähig ist, werden spezielle Ausführungsformen beispielhaft in der Zeichnung gezeigt und hier in ihren Einzelheiten beschrieben. Es versteht sich aber, dass die Erfindung nicht auf die speziell geoffenbarten Ausführungsform beschränkt sein soll. Die Erfindung soll vielmehr alle Abwandlungen, Äquivalente und Alternativen umfassen, die in dem Schutzbereich der Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Beschreibung illustrativer Ausführungsformen
Bei dem gegenwärtigen Verfahren wird ein Rohgasstrom der im Wesentlichen H₂, CO und wenigstens ein Gas aus der Gruppe H₂O, CO₂, H₂S, COS, CH₄, NH₃, N₂, Ar enthält und mitgeführte Feststoffe, wie partikelförmigen Kohlenstoff und Asche beinhaltet und der durch partielle Oxidation eines kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffs mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas erzeugt wurde, Quench- und Scrub-Operationen wie auch Kühl- und Waschoperationen unterzogen mit denen partikelförmige Verunreinigungen, wie Kohlenstoff und Asche und kondensierbare Verunreinigungen, wie Ammoniak und Wasserdampf entfernt werden, um ein gekühltes Partialoxidationsgas zu erzeugen, das als Synthesegas, Brennstoffgas oder reduzierendes Gas verwendet werden kann. Die Quench- und Scrub- und Kühl- und Wasch-Operationen der vorliegenden Erfindung ergeben eine erhöhte Wirksamkeit gegenüber bekannten Arbeitsweisen, die für ähnliche Zwecke eingerichtet sind. Bei den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt sich die erhöhte Effizienz bei der Entsorgung partikelförmiger Verunreinigungen aus einem Waschturm, bei der Entfernung von kondensierbaren Verunreinigungen, insbesondere Ammoniak und Wasserdampf aus dem Partialoxidationsgas in dem Kühl- und Waschsystem und bei der Verringerung der Zusatzwassermenge, die insgesamt zugegeben werden muss.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird heißes Partialoxidationsgas, das von dem Vergasungsreaktor abgezogen und mit partikelförmigen Verunreinigungen, wie Kohlenstoff und Asche und außerdem mit kondensierbaren Verunreinigungen, wie Ammoniak und Wasserdampf beladen ist, in einen Waschturm 10 eingeleitet, der allgemein in einen Bodenabschnitt 20 und einen oberen Abschnitt 30 unterteilt ist. Im Einzelnen wird das Gas in ein Wasservolumen 16 eingeleitet, das in dem Bodenabschnitt 20 enthalten ist. Das Gas wird in das Wasser 16 vorzugsweise mittels eines Tauchrohrs 14 eingeleitet, das mit einem Ende in das Wasservolumen 16 eintaucht und dessen ande res Ende an eine Einlassöffnung 2 angeschlossen ist. Das Tauchrohr 14 kann aus irgendeinem Rohrmaterial, Schlauchmaterial oder einem Äquivalent dazu hergestellt sein, das für die Umfeldbedingungen ausgelegt ist, die der Fachmann anzutreffen erwartet. Die Einlassöffnung 2 ist in ähnlicher Weise an den mit Verunreinigungen beladenen Strom heißen Partialoxidationsgas 12 angeschlossen. Diese Einlassöffnung 2 ist vorzugsweise in dem oberen Abschnitt 30 angeordnet. Das in das Wasservolumen 16 eingetauchte Ende des Tauchrohrs 14 kann zumindest teilweise von einer Prallplatte umgeben sein, die in vorteilhafter Weise Turbulenzen kontrolliert.
Mittels des Tauchrohrs 14 wird das Generatorgas durch das Wasser 16 durchperlen lassen. Als Folge dieses Durchperlens treten mehrere Dinge auf. Als ersts werden partikelförmige Kohle- und Ascheverunreinigungen in dem Wasser gefangen. Das Generatorgas tritt mit einem verringerten aber immer noch messbaren Anteil partikelförmiger Verunreinigungen aus dem Wasser 16 aus. Diese Restverunreinigungen werden im Kopfraum in einem nachfolgenden Scrubbing (Waschen) entfernt, das Wannen (Böden) 22 und Wasser benutzt. Zusätzlich zu den Restfeststoffteilchen enthält das austretende Gas immer noch im Wesentlichen die gesamten anfänglichen Mengen der gasförmigen Verunreinigungen insbesondere Ammoniak, Hydrogensulfid, Carbonylsulfid und Zyanide. Das austretende Gas enthält außerdem einen wesentlichen Anteil Wasserdampf.
Die separierten Feststoffteilchen bilden in dem Wasser zunächst eine Dispersion bevor sie sich auf dem Boden des Waschturms 10 absetzen. Das Absetzen der Feststoffteilchen wird aber durch eine Anzahl Faktoren behindert. Der hervortretenste Faktor ist die Turbulenz. Die Turbulenz rührt hauptsächlich von der Injektion des Generatorgases aus dem Tauchrohr 14 in das Wasservolumen 16 her. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird ein Hochdruckabsetzer verwendet, um die Wirkungen der Turbulenz zu beseitigen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird langsamen Absetzraten dadurch abgeholfen, dass der Waschturm und irgendein nachfolgender oder integrierter Absetzer unter den gleichen Drücken gehalten werden wie sie in dem Vergasungsreaktor vorliegen. Die Vorzüge eines solchen Hochdruckabsetzsystems zeigen sich am besten bei der Gegenüberstellung mit einem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren, bei dem die Bodenablagerungen des Waschturms in einen getrennten Niederdruckabsetzer abgeladen werden. Selbst wenn ein getrennter Niederdruckabsetzer verwendet wird, muss doch eine gewisse Zeit für das anfängliche Absetzen eingeräumt werden, damit die abgeladenen Bodenablagerungen vorzugsweise Feststoffteilchen und nicht ein beträchtliches Wasservolumen enthalten. Leider erfolgt das Absetzen der Feststoffteilchen in beträchtlichem Maße nicht bevor das Wasser 16 abgekühlt ist. Das Abkühlen des Wassers 16 kann aber, wie erläutert, die Gesamtpartikelauswaschwirksamkeit beeinträchtigen.
Wenn im Gegensatz dazu ein Hochdruckabsetzer verwendet wird, wird das Absetzen der Feststoffteilchen mit einer brauchbaren Rate ohne künstliche Kühlung des Wassers erreicht. Außerdem enthalten Bodenablagerungen, die auf einen getrennten Hochdruckabsetzer abgeladen werden, bei erhöhten Absetzraten nicht so viel Wasser wie Bodenablagerungen, die in ähnlicher Weise auf einem getrennten Niederdruckabsetzer abgeladen werden. Demgemäß besteht bei Verwendung eines Hochdruckabsetzers eine geringer Notwendigkeit zur Zugabe von Zusatzwasser zu dem Waschturm.
Wenn als Hochdruckabsetzer ein getrennter Behälter verwendet wird, kann dieser mit dem Waschturm 10 über eine Abschlammöffnung verbunden sein. 1 zeigt aber eine bevorzugte Ausführungsform bei der der Hochdruckabsetzer in dem Waschturm in Gestalt eines Sumpfes innen integriert ist. Für Zwecke der Erfindung ist ein Sumpf als ein bei dem Anschlussende des Bodenabschnitts des Waschturms 10 angeordneter Raum zu verstehen. Der Sumpf 18 ist so weit von dem Ende des in das Wasser 16 eingetauchten Tauchrohrs 14 entfernt, dass in dem Sumpf 18 auftretende Turbulenz im Vergleich zu der Turbulenz verringert ist, die nahe dem in dem Wasser 16 untergetauchten Ende des Tauchrohrs 14 auftritt.
Die Gestalt des Sumpfes 18 muss so gewählt sein, dass sie die Absetzrate in vorteilhafter Weise unterstützt. Der Sumpf 18 ist mit Vorzug im Wesentlichen kegelförmig gestaltet. Zu den Vorzügen der Verwendung eines innen liegenden Sumpfes 18 anstelle eines getrennten Behälters als Hochdruckabsetzer zählen weniger erforderliche Rohrleitungen und ein verringerter Druckabfall. Nachdem sich die Feststoffteilchen in dem Sumpf 18 abgesetzt haben, können sie durch die Abschlammöffnung 11 entfernt werden.
Die Turbulenz kann außerdem durch die Anordnung einer Prallplatte oben auf dem Sumpf 18 auf ein Minimum reduziert werden. Bei anderen Ausführungsformen können die Wirkungen der Turbulenz unter Beibehaltung der Vorzüge eines innen liegenden Hochdruckabsetzers dadurch weiter reduziert werden, dass eine Beruhigungszone 80 verwendet wird, wie sie in 2 veranschaulicht ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Sumpf 18 und zwar vorzugsweise ein im Wesentlichen kegelförmiger Sumpf so abgewandelt, dass er ein Tauchrohr 82 aufweist. Wenn, wie bevorzugt, ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiger Sumpf verwendet wird, wird das Tauchrohr mit Vorzug dort angeordnet, wo die Kegelspitze wäre. Unter den in dem Waschturm 10 herrschenden hohen Drücken werden Feststoffteilchen in den Sumpf 18 und durch das Tauchrohr 82 und in die Beruhigungszone 80 gedrückt. Hier können sich die Feststoffteilchen unter den hohen Drücken weiter absetzen. Nach dem Absetzen kann wie vorher die Entsorgung der Feststoffteilchen über eine Abschlammöffnung 11 erfolgen. Ebenso wie bei dem vorher erläuterten Sumpf 18 verringert die Verwendung der Beruhigungszone den Druckabfall und den Rohrleitungsaufwand.
Zusätzlich zu den erhöhten Absetz- und Partikelabscheideraten liefert die Verwendung eines Hochdruckabsetzers noch weitere Vorzüge für die Quenching- und Waschoperation. Die Verwendung eines Hochdruck-Absetzers erhöht insbesondere die Waschwirksamkeit in dem oberen Abschnitt 30 des Waschturms 10. Wie erläutert enthält aus dem Wasser 16 austretendes Generatorgas immer noch einige Feststoffteilchen. Um die restlichen Feststoffteilchen zu entfernen, wird das Gas über eine Reihe Wannen (Böden) 22 geleitet, die in dem oberen Abschnitt 30 des Waschturms 10 angeordnet sind. Die Reihen sind vertikal übereinander gestapelt und vorzugsweise gegeneinander versetzt, so dass bei der obersten Wanne zugeführtes Wasser zu der untersten Wanne hin kanalisiert wird.
Wasser, das wesentlich kleinere, wenn nicht vernachlässigbare Verunreinigungsanteile aufweist, wird dem obe ren Abschnitt 30 des Waschturms 10 auf der Oberseite der Wannen 22 über die Einlassöffnung 27 und Leitungsmittel 24 zugeleitet. Zu Leitungsmitteln, wie sie hier und sonst wo in der Beschreibung zu verstehen sind, zählen jedwedes System von Rohrleitungen, Schläuchen, Ventilen und Pumpen, die Fluide, wie erläutert, transportieren können und die für die Umfeldbedingungen ausgelegt sind, die der Fachmann jeweils erwarten kann.
Das durch die Folge von Wannen 22 durchströmende Partialoxidationsgas kommt mit dem an der Einlassöffnung 27 zugeführten Wasser in Berührung. Zufolge dieses Kontaktes wird das Gas gewaschen. Partikelförmige Restverunreinigungen werden entfernt und gelangen mit dem Wasser in den Bodenabschnitt 20 des Waschturms 10, wo sie sich mit dem Wasservolumen 16 vereinigen.
Die Effizienz der Feststoffteilchenentfernung in dem oberen Abschnitt 30 des Waschturms 10 hängt direkt von dem Dampfdruck in dem Kopfraum ab, der seinerseits unmittelbar von der Temperatur des Wassers 16 abhängig ist. Bei dem erläuterten Hochdruckabsetzer können die Temperaturen hochgehalten werden, ohne dass dadurch die Absetzraten für die Feststoffteilchen negativ beeinflusst würden. Der Hochdruckabsetzer ermöglicht somit sowohl erhöhte Feststoffteilchenabsetzraten als auch eine erhöhte Wascheffizienz in dem Kopfraum.
Bei einer anderen Ausführungsform ermöglicht die Verwendung eines Hochdruckabsetzers in vorteilhafte Weise eine weitere Verringerung der Notwendigkeit in dem Waschturm Zusatzwasser einzuführen. Feststoffteilchenanteile in dem Wasservolumen 16 sind bei Waschsystemen bei denen ein Hochdruckabsetzer verwendet wird, wesentlich geringer als bei Waschsystemen, bei denen kein Hochdruckabsetzer Verwendung findet. Wegen dieses Unterschieds kann aus dem Wasservolumen 16 entnommenes Wasser auf die Oberseite der Wannen 22 aufgegeben werden, wodurch die Menge neuen Wassers auf ein Minimum reduziert wird, das für das Waschen in dem oberen Abschnitt 30 des Waschturms 10 zugegeben werden muss. Dieses Wasserrecycling kann bspw. unter Verwendung der Auslassöffnung 4, der Leitungsmittel 13, der Pumpe 15, der Leitungsmittel 17 und der Einlassöffnung 3 erfolgen.
Bei weiteren Ausführungsformen kann Wasser 16 zu dem Quench-Ring des Vergasungsreaktors rezirkuliert werden. Dies kann bspw. durch Benutzung der Auslassöffnung 5, der Leitungsmittel 21, der Pumpe 9 und der Leitungsmittel 19 erfolgen. Die Auslassöffnungen 4, 5 oder ähnliche Auslassöffnungen können auch dazu verwendet werden, Wasser zur Ableitung oder Regenerierung zu entnehmen.
Bei allen diesen Ausführungsformen tritt im Wesentlichen partikelfreies heißes Partialoxidationsgas aus den Wannen 22 aus und wird von dem Waschturm 10 an der Auslassöffnung 28 abgegeben.
Andere Anlageteile, die mit der Erfindung in Verbindung stehen, aber nicht in deren Schutzbereich fallen, wenden sich der Kühlung des aus dem Waschturm 10 austretenden heißen Partialoxidationsgases zu. Diese Anlagen betreffen insbesondere die Entfernung von Wasserdampf und Ammoniak aus diesem Gas. Bei diesen Anlagen ist eine Scruboperation, vorzugsweise wie sie im Vorstehenden beschrieben wurde, mit ei ner Kühl- und Waschoperation kombiniert, bei der Wasserdampf und Ammoniak kondensiert und aus dem Partialoxidationsgas abgeschieden werden.
Bei diesen Anlagen wird das Partialoxidationsgas durch ein System von Wärmetauschern in Kombination mit zwei oder weniger Abscheidetrommeln (knock-out drums) durchgeleitet. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird eine einzige Abscheidetrommel verwendet. Bei anderen Ausführungsbespielen werden zwei Abscheidetrommeln verwendet, wobei wenigstens ein Wärmetauscher vorzugsweise zwischen den beiden Abscheidetrommeln angeordnet ist. Die Wärmetauscher und die Abscheidetrommeln sind mit Vorzug vertikal übereinander gestapelt, um so die Schwerkraft in vorteilhafter Weise zur Erzielung eines Materialtransportes auszunutzen.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Abscheidetrommeln verwendet sind, sind ein oder mehrere und vorzugsweise ein Wärmetauscher zwischen den beiden Abscheidetrommeln angeordnet. Ein weiterer Wärmetauscher ist der ersten Abscheidetrommel vorgeschaltet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird aus dem Waschturm 10 austretendes heißes Partialoxidationsgas über Leitungsmittel 23 der Einlassöffnung 29 eines ersten Wärmetauschers zugeführt. Wärme 31 wird rückgewonnen und das Kondensat und das Partialoxidationsgas werden, einschließlich Ammoniak und verbliebenem Wasserdampf, der Einlassöffnung 34 der ersten Abscheidetrommel 33 über Leitungsmittel 32 zugeleitet. Kondensat wird aus der Abscheidetrommel über eine Auslassöffnung 35 abgeführt. Eine erhöhte Effizienz des gesamten Vergasungsprozesses wird mit Vorzug dadurch erzielt, dass das von der ersten Abscheidetrommel 33 abgegebene Wasser zu vorhergehenden Prozessstufen rezirku liert wird. Beispielsweise kann das Kondensat auf die Oberseite der Wannen 22 des im Vorstehenden erläuterten Waschturms 10 aufgegeben werden. Dies kann, wie in 1 veranschaulicht, durch die Verwendung einer Einlassöffnung 7, Leitungsmitteln 46, einer Pumpe 37 und Leitungsmitteln 36 geschehen.
Das Partialoxidationsgas, einschließlich irgendwelchen verbliebenen Ammoniaks und Wasserdampfes wird aus der ersten Abscheidetrommel 33 über eine Auslassöffnung 38 abgegeben. Leitungsmittel 39 transportieren diese Fluide zu dem zweiten Wärmetauscher 40. Die Fluide treten über eine Einlassöffnung 41 ein. Wärme 43 wird rückgewonnen. Das Kondensat und das Partialoxidationsgas, einschließlich irgendwelchen verbliebenen Ammoniaks und Wasserdampfs wird sodann auf die Einlassöffnung 42 der zweiten Abscheidetrommel 45 über Leitungsmittel 44 aufgegeben.
Die zweite Abscheidetrommel weist ein integriertes Gaswaschsystem auf, das aus Wannen und zirkulierendem Wasser besteht und einen Bodenabschnitt 46 und einen oberen Abschnitt 50 aufweist. Die Einlassöffnung 42 der zweiten Abscheidetrommel 45 ist in dem Bodenabschnitt 46 angeordnet. In die Abscheidetrommel 45 eintretendes Kondensat wird über eine Auslassöffnung 47 abgeführt, die an dem anschlussseitigen Ende des Bodenabschnitts 46 angeordnet ist. Kondensat von der zweiten Abscheidetrommel 45 wird mit Vorzug der Einlassöffnung 34 der ersten Abscheidetrommel 33 zugeführt. Dies kann, wie in 1 veranschaulicht, unter Verwendung von Leitungsmitteln 70, einer Pumpe 71 und Leitungsmitteln 72 geschehen. Diese abgewandelte Ausführungsform ist insofern vorteilhaft als das Kondensat zur weiteren Abkühlung des in die erste Abscheidetrommel 33 eintretenden Partialoxidationsgases beiträgt. Diese abgewandelte Ausführungsform heizt auch das in die erste Abscheidetrommel 33 eintretende Kondensat auf bevor es vorzugsweise zu dem Waschturm oder zu einer vorhergehenden Prozessstufe zurückgeführt wird.
Das Partialoxidationsgas einschließlich irgendwelchen Restammoniaks und Wasserdampfs gelangt über Transfermittel 53 von dem Bodenabschnitt 46 in den oberen Abschnitt 50. Die Transfermittel 53 sind einseitig gerichtet so dass Gas oder andere Fluide, die in den oberen Abschnitt 50 über die Transfermittel 53 oder andere Einlassöffnungen eingeleitet werden, nicht in den Bodenabschnitt 46 zurückfallen. Irgendwelches beliebiges Rohrmaterial, Schlauchmaterial, Ventile oder deren Äquivalente können als Transfermittel 53 verwendet werden, wenn sie nur eine einseitig gerichtete Durchströmung gewährleisten und für das Umfeld ausgelegt sind, das der Fachmann erwarten kann. Die Transfermittel 53 sind mit Vorzug ein Glockenboden (chimney tray).
Der obere Abschnitt 50 ist mit einer Reihe vertikal übereinander gestapelter und vorzugsweise gegeneinander versetzter Wannen 55 ausgestattet, die Wasser von der obersten Wanne zu der untersten Wanne kanalisieren können. Der obere Abschnitt 50 weist auch eine Einlassöffnung 56 auf, die über Leitungsmittel 54 Wasser einlassen kann. Die Einlassöffnung 56 ist mit Vorzug so angeordnet, dass sie Wasser auf die Oberseite der Wannen 55 aufgeben kann.
Das durch den oberen Abschnitt 50 aufsteigende Partialoxidationsgas kommt mit dem durch die Wannen kanalisieren Wasser in Kontakt. Das hat zur Folge, dass das Gas einer End wäsche unterzogen wird. Während dieser Endwäsche werden im Wesentlichen der gesamte, wenn nicht überhaupt der gesamte verbleibende Wasserdampf und Ammoniak entfernt. Partialoxidationsgas wird von der zweiten Abscheidetrommel an der Auslassöffnung 51 abgegeben und von Leitungsmitteln 52 aufgenommen.
Die letzte Wasserwaschoperation ist insbesondere für die Entfernung von Restanteilen von Ammoniak geeignet. In dem Partialoxidationsgas vorhandenes Kohlendioxyd löst sich im Wasser und macht dieses leicht sauer. Das geringfügig saure Wasser erhöht die Prozesseffizient zur Entfernung der letzten Spuren von Ammoniak weiter. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass diese in dem oberen Abschnitt 50 der zweiten Abscheidetrommel 45 vorgenommene letzte Wäsche wegen der Gegenwart von CO auch als „Säurewäsche" bezeichnet werden kann. Dies steht im Gegensatz zu dem basischen Charakter des ammoniakreichen Kondensats das sich auf den Boden dieser und der vorhergehenden Abscheidetrommel ansammelt.
Um den sauren Charakter des oberen Abschnitts zu bewahren wird das Wasser, das sich am unteren Ende des oberen Abschnitts 50 sammelt über die Auslassöffnung 57 abgeleitet. Durch die Auslassöffnung 57 abgeleitetes Wasser wird mit Vorteil zu der Oberseite des oberen Abschnitts 50 an der Einlassöffnung 58 unter Verwendung von Leitungsmitteln 59, einer Pumpe 60, Leitungsmitteln 61 und Leitungsmitteln 62 rezirkuliert. Bei Verwendung dieser Rezirkulationsschleife wird das Wasser vorzugsweise durch einen Wärmetauscher 63 durchgeleitet, um Wärme rück zu gewinnen und das Wasser abzukühlen. Weil das zu der Einlassöffnung 58 rezirkulierte Wasser nicht mit dem ammoniakreichen Kondensat vermischt worden ist und weil es zufolge des Wärmetauschers abgekühlt worden ist, ist es gut dazu geeignet Restammoniak abzuscheiden. Wenn die Ammoniakanteile in dem Wasser des oberen Abschnitts 50 zu hoch werden, kann das Wasser von dem oberen Abschnitt durch irgendwelche gebräuchlichen Mittel, einschließlich eines Abzweigventils in der Rezirkulationsschleife abgeführt werden.
Bei anderen Ausführungsformen kann ein Satz Wannen auch in dem Bodenabschnitt der zweiten Abscheidetrommel 45 angeordnet sein. Bei Verwendung dieser abgewandelten Ausführungsform kann entweder Frischwasser oder von dem Boden der Abscheidetrommel genommenes Kondensat auf die Oberseite der Wannen aufgegeben werden, um die Wäsche des Gases zu befördern. Es wird aber die Verwendung von frischem Zusatzwasser bevorzugt, weil das Kondensat in der Regel einen zu hohen Ammoniakgehalt aufweist, um für das Waschen wirksam zu sein.
Wenn zwei Abscheidetrommeln verwendet werden, kann die erste Abscheidetrommel 33 auch ein erläutertes integrales Waschsystem aufweisen. Die Verwendung von zwei Abscheidetrommeln von denen beide integrale Waschsysteme haben, ist jedoch unnötig weil die Abscheidung von Ammoniak und Wasserdampf in der beschriebenen Weise erreicht werden kann, wenn lediglich die zweite Abscheidetrommel ein integrales Waschsystem aufweist. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird lediglich eine einzige Abscheidung benutzt. Ist dies der Fall so muss die einzige Abscheidetrommel ein integrales Waschsystem der beschriebenen Art beinhalten, um eine ausreichende Abscheidung von Ammoniak und Wasserdampf zu ermöglichen. Die Verwendung dieser einzigen Abscheidetrommel mit einem oberen „sauren" Abschnitt und einem bodenseitigen „basischen" Abschnitt und außerdem mit Wannen (Böden = trays) zur Ausführung einer End wäsche erleichtert die Abscheidung des Ammoniaks und des Wasserdampfs aus dem Partialoxidationsgas. Offensichtlicher wird aber von der einzigen Abscheidetrommel abgegebenes Kondensat nicht zu einer vorherigen Abscheidetrommel rückgeführt, wie dies bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall war, das zwei Abscheidetrommeln verwendet. Anstelle dessen wird das Kondensat vorzugsweise unmittelbar vorhergehenden Prozessschritten wie etwa dem Scrubber zugeführt.

Claims

Waschturm-(10) und Hochdruck-Absetzer-Aufbau, umfassend: ein Tauchrohr (14), einen unteren Abschnitt (20), einen oberen Abschnitt (30) und einen Hochdruck-Absetzer (18); wobei das Tauchrohr (14) imstande ist, partielles Oxidationsgas von einem Einleitungspunkt (2) an der Außenseite des Waschturms in ein Wasservolumen, das im unteren Abschnitt des Waschturms enthalten ist, zu transportieren; wobei der untere Abschnitt eine Abschlammöffnung (11) umfasst, die imstande ist, Feststoffpartikel zu entfernen; und wobei der obere Abschnitt eine oder mehr Einlassöffnungen (27), die imstande sind, Wasser zu empfangen, eine Auslassöffnung, die imstande ist, Flüssigkeiten abzugeben, und eine Reihe von Wannen (22), die imstande sind, Wasser von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt zu kanalisieren, umfasst, wobei der Waschturm und der anschließende oder integrierte Absetzer auf demselben hohen Druck wie ein Vergasungsreaktor, der das partielle Oxidationsgas bereitstellt, gehalten werden.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Hochdruck-Absetzer einen Behälter umfasst, der mittels der Abschlammöffnung mit dem unteren Abschnitt des Waschturms verbunden ist.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Hochdruck-Absetzer (18) einen internen Sumpf umfasst, der am unteren Ende des unteren Abschnitts des Waschturms angeordnet ist.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 3, wobei der Sumpf im Wesentlichen kegelförmig ist.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Hochdruck-Absetzer einen internen Sumpf und eine Beruhigungszone (60) umfasst, die am unteren Ende des unteren Abschnitts des Waschturms angeordnet sind.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 5, wobei die Beruhigungszone unter dem internen Sumpf angeordnet ist und wobei ein Tauchrohr (92) die Beruhigungszone und den internen Sumpf verbindet.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 1, wobei der untere Abschnitt weiterhin einen oder mehr Auslassöffnungen, die imstande sind, Wasser abzugeben, umfasst.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Leitung, die imstande ist, Wasser von einer Auslassöffnung des unteren Abschnitts zu befördern, die imstande ist, Wasser zu einer Einlassöffnung des oberen Abschnitts abzugeben, die imstande ist, Wasser zu empfangen.
Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Leitung, die imstande ist, Wasser von einer Auslassöffnung des unteren Abschnitts zu befördern, die imstande ist, Wasser zu einem Vergasungsreaktor abzugeben.
Verfahren zum Entfernen von Partikeln von partiellem Oxidationsgas, das Partikel enthält, umfassend: Durchperlen von partiellem Oxidationsgas, das Partikel enthält, durch Wasser unter Bedingungen, die ausreichend sind, um Feststoffpartikel von dem partiellen Oxidationsgas zu trennen; Entfernen der getrennten Partikel über den Hochdruck-Absetzer, der bei demselben hohen Druck wie der Vergasungsreaktor, der das partielle Oxidationsgas bereitstellt, gehalten wird; wobei das Verfahren in einem Waschturm- und Hochdruck-Absetzer-Aufbau, wie in Anspruch 1 definiert, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend Leiten des getrennten Gases durch eine Reihe von Wannen; Bereitstellen von Wasser für die Reihe von Wannen, so dass das Gas, das von den Wannen austritt, im Wesentlichen frei von Partikeln ist; und Rückgewinnen des Gases, das aus der Reihe von Wannen austritt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Hochdruck-Absetzer einen Behälter umfasst, der von dem Waschturm getrennt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Hochdruck-Absetzer innerhalb des Waschturms ist und einen Sumpf umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Sumpf im Wesentlichen kegelförmig ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Hochdruck-Absetzer innerhalb des Waschturms ist und einen Sumpf und eine Beruhigungszone umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Beruhigungszone unter dem Sumpf angeordnet ist und wobei ein Tauchrohr die Beruhigungszone und den Sumpf verbindet.