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Verfahren zur Verdampfung von Roh- oder Abwasser, insbesondere aus
Kohledestillations- oder -vergasungsanlagen Das bei der Vergasung von Brennstoffen
anfallende Gaswasser und ähnliche Abwässer bereiten wegen der hohen Verdünnung,
in der darin die an sich wertvollen Phenole enthalten sind, einer wirtschaftlichen
Aufarbeitung beträchtliche Schwierigkeiten. Auch ist die Verdampfung derartiger
Wässer z. B. in bekannten Dampfkesselsystemen wegen der stark angreifenden Eigenschaften
der Wässer und ihrer Neigung zur Schaumbildung bei der Verdampfung schwierig. Diese
Schwierigkeiten werden bei einem bekannten Verfahren dadurch vermieden, daß das
Gaswasser in einem mit einem Wassergaserzeuger verbundenen Regenerativsystem verdampft
wird. Das Regenerativsystem, z. B. ein Eiseneinsatz, wird während des Heißblasens
des für die Wassergaserzeugung bereitgestellten Kokses von den den Wassergaserzeuger
verlassenden heißen Verbrennungsgasen durchströmt und auf hohe Temperaturen gebracht.
Während der anschließenden Gaserzeugungsperiode wird das Gaswasser in das Regenerativsystem
eingespritzt, in dem es verdampft. Der so erzeugte Dampf wird durch den heißgeblasenen
Koks als Vergasungsmittel geleitet. Dieses Verfahren ist indessen nur für die Wassergaserzeugung
geeignet, bei der Heißblaseperiode mit Gasungsperiode ständig abwechselt. Für einen
kontinuierlichen Gaserzeugerbetrieb läßt es sich nicht anwenden,
da
bei diesem die aus dem Gaserzeuger abziehenden Gase nicht heiß genug sind, um wesentliche
Wassermengen zu verdampfen, und da es sich nicht empfiehlt, das erzeugte Gas wieder
in den Gaserzeuger zurückzuführen.
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Ferner ist das Verfahren nicht brauchbar für die Durchführung der
Gaserzeugung unter einem Druck von mehreren Atmosphären. Denn man müßte hierbei
entweder in der Heißblaseperiode ebenfalls unter Druck arbeiten, wodurch unwirtschaftlich
hohe Kosten für die Kompression der Verbrennungsluft entstehen würden, oder es müßte
das Regenerativsystem in der Gasungsperiode unter Druck und in der Heißblaseperiode
unter normalem Druck betrieben werden, was wiederum erhebliche Gasverluste und eine
verwickelte, nicht genügend betriebssichere Apparatur erforderlich machen würde.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren hat man Gaswasser dadurch verdampft,
daß es in hoch vorgewärmte Verbrennungsluft eingeführt, insbesondere in feiner Verteilung
eingespritzt wurde. Die eingeführte Wassermenge und die Temperatur der Verbrennungsluft
wurden so aufeinander eingestellt, daß das Gaswasser völlig verdampfte, und es wurde
das Gemisch von Verbrennungsluft und Wasserdampf als Vergasungsmittel für den Betrieb
von Gaserzeugern verwendet. Damit wollte man erreichen, daß die phenolhaltigen Abwässer
verdampften, ohne daß ein Rückstand zurückblieb, und es sollten die mit dem Dampf
übergegangenen Verunreinigungen im Gaserzeuger vernichtet werden.
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Auch dieses Verfahren ist in vielen Fällen nicht anwendbar. Insbesondere
versagt es bei der Verwendung von Sauerstoff oder sauorstoffangereicherter Luft
als Vergasungsmittel und bei der Gaserzeugung unter Druck. Bei diesen Verfahren
sind die Mengen, des angewendeten Vergasungsmittels spezifisch klein, oder es ist
der Arbeitsdruck so groß, daß wesentliche Abwassermengen von dem Vergasungsmittel
nicht aufgenommen werden können. Ferner hat das bekannte Verfahren den Nachteil,
daß die Vergasungsluft auf sehr hohe Temperaturen vorgewärmt werden muß, wenn, wie
dies vielfach der Fall ist, größere Abwässermengen beseitigt werden sollen. Die
Vorwärmung auf hohe Temperaturen, die notwendig ist, um die für die Verdampfung
des Abwassers erforderliche Wärme in das Verfahren einzubringen, bedingt indessen
hohe Anlage- und Betriebskosten und eine Kochhitze- und korrosionsbeständige Apparatur.
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Die Erfindung hat zum Ziele, die Verdampfung von Abwässern der Gaserzeugung
so zu gestalten, daß auch die verhältnismäßig großen Abwassermengen bei der Druckvergasung
und bei der Vergasung von Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter
Luft und Wasserdampf bei normalem oder erhöhtem Druck von dem Vergasungsmittel vollständig
in Wasserdampf übergeführt werden können.
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Nach der Erfindung werden zum Zwecke der Erzeugung von Dampf, z. B.
für die Vergasung von Brennstoffen unter Druck und/oder mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter
Luft, die Abwässer in ein heißes gas- oder dampfförmiges Mittel eingeführt, das
im Kreislauf durch einen Sättiger und einen überhitzer gehalten wird. Ein Teil der
Überhitzungswärme des kreisenden Mittels, beispielsweise Dampf oder Gas, bewirkt
dabei die Verdampfung des zweckmäßig in feinverteilter Form in den Kreislauf eingeführten
Gaswassers od. dgl., wobei dafür gesorgt wird, daß die Temperatur des kreisenden
Mittels nach der Wasserverdampfung nicht unter den Taupunkt des Wasserdampfes absinkt.
In den Kreislauf wird das mit Wasserdampf zu sättigende Mittel, z. B. Luft od. dgl.,
für die Gaserzeugung in der für diesen Zweck benötigten Menge eingeführt, und es
wird das Gemisch aus diesem Mittel und Wasserdampf in der Menge, die der nachgeschaltete
Verbraucher benötigt, entnommen.
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Erfindungsgemäß wird es möglich, durch entsprechende Einstellung des
Überhitzers bzw. der diesem zugeführten Wärmemenge jede beliebige Wasserdampfsättigung
in dem in den Kreislauf eingeführten Mittel zu erzeugen und jede zur Verfügung stehende
Abfallwassermenge zu beseitigen und in Form von Wasserdampf nutzbar zu machen. Das
Verfahren ist von der nachfolgenden Verwertung des Dampfes weitgehend unabhängig.
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Zum Beispiel-wird in Anwendung der Erfindung auf die Herstellung eines
Mittels zur Vergasung fester Brennstoffe nicht nur die Beseitigung des vorhandenen
Gaswassers ermöglicht, sondern auch mindestens ein beträchtlicher Teil des zur Gaserzeugung
oder -umwandlung benötigten Dampfes erzeugt. Hierfür ist nur eine einfache Apparatur
erforderlich, die, da die Arbeitstemperaturen 500 bis 6oo° C gewöhnlich nicht überschreiten,
auch mit Abwärme beheizt werden kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß
Störungen im Betrieb des Erhitzers nicht auftreten, obwohl er ständig von Dampf
durchströmt wird, der alle Verunreinigungen des Abwassers, darunter auch Öle und
Phenole, enthält, während bei bekannten Verfahren, bei denen Abwasser verdampft
wird, die Flächen, an denen das Abwasser und der daraus erzeugte Dampf erhitzt werden,
durch Ansatzbildungen und Korrosionen geschädigt werden.
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An Hand der Zeichnung sei- das neue Verfahren beispielsweise näher
erläutert. Eine zu verarbeitende Gaswassermenge ca wird durch eine Pumpe A über
den Vorwärmer B dem z. B. unter Druck von 28 Atmosphären arbeitenden Sättiger
C zugeführt, dem durch die Leitung G das mit Wasserdampf zu beladende gasförmige
Mittel b zuströmt. Unter seiner Wirkung wird das Gaswasser, dessen Verteilung über
den Querschnitt des Sättigers zweckmäßig durch eine Düse D erfolgt, verdampft und
der entstehende Dampf sofort erhitzt, wobei die Temperatur des Mittels nur so weit
herabgesetzt wird, daß der Taupunkt nicht erreicht wird. Größere, nicht sofort verdampfende
Wassertropfen werden zweckmäßig in einer Füllkörperschicht E aufgefangen@und hier
in überhitzten Dampf übergeführt.
Das Gemisch c von Mittel b und
aus dem Gaswasser gebildetem Dampf wird aus dem Sättiger abgeleitet und über ein
Gebläse F dem Überhitzer B zugeführt. Das dem System zuzuführende Mittel d, z. B.
Frischdampf oder Verbrennungsgas od. dgl., wird zweckmäßig in überhitztem bzw. erhitztem
Zustand entsprechend dem vorhandenen Druck vor oder hinter dem Gebläse F zugesetzt.
Nach Erhitzung im überhitzer B wird der Dampf bzw. das Gas-Wasserdampf-Gemisch e
zum Teil dem gewünschtenVerwendungszweck zugeführt (f). Der restliche Anteil b wird
wieder in den Sättiger C geleitet, um hier durch Abgabe von Überhitzungswärme die
weitere Wasserverdampfung zu bewirken. Beispiel Eine Anlage zur Aufspaltung von
Syntheserestgas arbeitet unter einem Druck von2o Atmosphären. Es werden zur Spaltung
je Stunde loco Nm3 Restgas und 5oo kg Dampf benötigt. Die Eintrittstemperatur beider
Mittel in den Spaltraum beträgt 5oo° C. Der Dampfbedarf wird restlos aus dem bei
der Erzeugung des Synthesegases anfallenden Gaswassers gedeckt. Dieses wird von
einer Pumpe durch den Oberteil eines mit Abgas gefeuerten Überhitzers, in dem es
auf z. B. 1oo° C vorgewärmt wird, einer Verteilungsdüse zugeführt, die im oberen
Teil eines druckfesten Behälters angebracht ist und die das zuströmende Wasser in
feinem Zustand über den gesamten Querschnitt des Behälters verteilt. Die Verdampfung
des zerstäubten Wassers wird von einem entgegenströmenden, auf 5oo° C erhitzten
Gemisch von Gas und Wasserdampf bewirkt, und es wird hierauf das Gas-Dampf-Gemisch
aus dem Druckbehälter wieder abgeführt. Um die Temperatur des austretenden Gemisches
auf 2oo° C zu halten, müssen 247o Nm3 Gas-Dampf-Gemisch von 500° C/h dem Druckbehälter
zugeführt werden. Durch Aufnahme des verdampften Gaswassers erhöht sich die Menge
des austretenden Gemisches auf 3090 Nm3/h. Dieses wird von einem Gebläse
dem Unterteil des Überhitzers zugeführt und hierin auf 5oo° C erhitzt. 162o Nm3/h
des auf 500° C erhitzten Gemisches, das sind loco Nm3 Gas +5oo kg/h Dampf, werden
dem Spaltapparat zugeführt, der Rest geht im Kreislauf zum Druckbehälter zurück.
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Die benötigte Heizmittelmenge wird dem Gemischkreislauf hinter dem
Gebläse zugesetzt. Zweckmäßig wird das Heizmittel vorher im mittleren Teil des überhitzers
auf 2oo° C vorgewärmt.