EP0358923A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung - Google Patents

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EP0358923A1 EP89114339A EP89114339A EP0358923A1 EP 0358923 A1 EP0358923 A1 EP 0358923A1 EP 89114339 A EP89114339 A EP 89114339A EP 89114339 A EP89114339 A EP 89114339A EP 0358923 A1 EP0358923 A1 EP 0358923A1
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Rolf Buchenau
Dieter Victor
Bernard Schleper
Harald Dr. Hoffmann
Rainer Dr. Dürrfeld
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Ruhrkohle Oel und Gas GmbH
Hoechst AG
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Uhde GmbH
Ruhrkohle Oel und Gas GmbH
Hoechst AG
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
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    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
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    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
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    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/024—Dust removal by filtration

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cleaning raw gas from a solid gasification with contents of granular and dusty solid particles.
  • Solid gasification means in particular the gasification of hard coal or lignite.
  • the coal can be used both as coal dust and as a slurry together with the oxidizing agent, e.g. Air or oxygen-enriched air are fed into the gasification reactor.
  • the hot crude gas obtained can either be passed through the applied coal layer or can be freely discharged in the opposite direction from the gasification reactor.
  • the invention does not relate to the purification of raw gas which is discharged through the abandoned coal layer, but only from that which is freely discharged.
  • Raw gas from solid gasification described above is not free of solids but must be subjected to a separation of the solid parts before further processing. It is necessary to remove the solids before any further treatment of the raw gas, e.g. Separate cooling from this. So far, this demand could not be met or only in an inadequate form.
  • a gas cooler arrangement for cooling the reaction products of a coal gasification reactor is known.
  • the new gas cooler arrangement is intended to separate small ash particles on the pipes of the convective gas cooler.
  • the convective gas cooler comprises at least one ascent for the gas to be cooled.
  • special pipe cleaning agents e.g. Sootblower.
  • the invention is based, to remove the solid particles of any size occurring in the gasification of solids largely before entering cooling devices from the raw gas.
  • the method is carried out in a device which is characterized in that the gasification reactor has a gas outlet in the lower part, to which the gas inflow space adjoins the periphery and is arranged above the fixed bed filter.
  • the advantages achieved by the invention consist, in particular, in that, in terms of process engineering, the coarse and fine cleaning of the crude gas from granular and dusty solid particles takes place immediately one after the other, without interposing vulnerable gas routes or other containers. Because of the continued direct consequence of the strong gas speed reduction after the change in gas direction, the flow through the following filter surface is even.
  • This is also achieved in accordance with the invention in that the raw gas still dust-containing and freed from the granular solid particles flows through an area which is at least 3 times larger than the circular area of the gas outlet pipe from the gasification reactor.
  • the crude gas flows out of the gasification reactor 1, of a freely selectable type, which is not shown completely, via the funnel-shaped crude gas outlet 2 at the bottom of the reactor.
  • the gas storage space 3 is located below the funnel-shaped raw gas outlet 2. From here, the gas must escape radially laterally and upwards into the filter inflow space 4.
  • the granular solid particles contained in the raw gas are not entrained by the gas deflection, but rather are thrown into the ash collecting space 5 at the bottom of the gas storage space due to their centrifugal or gravitational force. From here they are withdrawn in cycles over a lock 6 of known design.
  • the raw gas still contaminated with dust particles of 0 to 200 ⁇ m enters the fixed-bed filter 7, flows through it and collects in the outflow chamber 8 to be fed from here via an outlet 9 to further heat recovery.
  • the temperature of the cleaned raw gas is still above 500 ° C.
  • a radiation cooler 10 is installed in the lower part of the gasification reactor 1 in order to reduce the temperature of the raw gas to 500-700 ° C.
  • the raw gas flows through the radiation cooler without any noticeable deposition of solid particles on the heat exchanger surfaces.
  • the ash collecting space 5 can also be designed as a water bath.

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Abstract

Bei einem Verfahren und eirner Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Feststoffpartikeln soll eine Lösung gefunden werden bei der Feststoffpartikel jedweder Größe vor Eintritt in folgende Kühleinrichtungen weitgehend aus dem Rohgas entfernt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Rohgas in einer ersten Reinigungsstufe aus der Vergasungszone gradlinig in Richtung eines Gasstauraumes geführt wird, wodurch die körnigen Feststoffpartikel am Boden des Gasstauraumes abgeschieden werden und daß in einer zweiten Reinigungsstufe das teilweise gereinigte Rohgas vom Gasstauraum seitlich weggelenkt eine mindestens um den Faktor 3 reduzierte Geschwindigkeitsänderung erfährt und nach erneuter Gasumlenkung im wesentlichen in senkrechter Richtung durch ein Feststoff-Filter geführt wird, wodurch die staubigen Festpartikel aus dem Rohgas entfernt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehal­ten an körnigen und staubigen Feststoffpartikeln. Unter Feststoff-Vergasung wird insbesondere die Vergasung von Stein­kohle oder Braunkohle verstanden. Die Kohle kann sowohl als Kohlenstaub als auch als Aufschlämmung zusammen mit dem Oxida­tionsmittel wie z.B. Luft oder sauerstoffangereichterte Luft in den Vergasungsreaktor geführt werden. Das gewonnene heiße Rohgas kann sowohl durch die aufgegebene Kohleschicht geleitet oder auch frei in entgegengesetzter Richtung aus dem Verga­sungsreaktor abgeführt werden. Die Erfindung betrifft nicht die Reinigung von Rohgas welches durch die aufgegebene Kohle­schicht abgeleitet wird, sondern nur von solchem das frei ab­geführt wird.
  • Vorteilhaft ist es, bei letzterer Gasführung die flüssigen Schlackenanteile erst durch bekannte Maßnahmen zu verfestigen, da sich Festschlackenteile einfacher aus dem Gasstrom entfer­nen lassen.
  • Rohgas aus oben beschriebener Feststoff-Vergasung ist nicht Feststoff-frei sondern muß vor der Weiterverarbeitung einer Abtrennung der Feststoff-Teile unterzogen werden. Dabei ist es erforderlich, die Feststoffe vor jeder weiteren Behandlung des Rohgases, wie z.B. Abkühlung von diesem abzutrennen. Dieser Forderung konnte bisher nicht oder nur in ungenügender Form nachgekommen werden.
  • Nach DE-PS 32 23 702 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Syn­thesegas bekannt, bei dem in einen Reaktor Kohlenstaub und oxidierendes Gas eingeführt werden. Um unteren Teil des Reak­tors wird die grobe Asche gesammelt und abgezogen während Syn­thesegas zusammen mit der Flugasche in Form von Staub über eine Leitung in einen Wärmetauscher geführt wird, der gleich­zeitig Flugascheabscheider ist. Wegen der stark unterschied­lichen Gasgeschwindigkeiten und dem langen Gasweg bis zu einem Zyklon nach dem Wärmetauscher kommt es zwangsläufig zu uner­wunschten Staubablagerungen, im wesentlichen im Wärmetauscher. Damit wird der Wirkungsgrad des Wärmetauschers stark einge­schränkt bzw. eine periodische Reinigung in kurzen Zeitabstän­den erforderlich.
  • Nach der EP-PS 0 077 851 ist eine Gaskühler-Anordnung zum Ab­kühlen der Reaktionsprodukte eines Kohlevergasungsreaktors be­kannt. Mit der neuen Gaskühler-Anordnung soll eine Abscheidung von kleinen Aschepartikeln auf den Rohren des konvektiven Gas­kühlers erzielt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß der konvektive Gaskühler mindestens einen Steigzug für das zu küh­lende Gas umfaßt. Um Verschmutzungen an den Gaskühlerflächen zu beseitigen, müssen allerdings spezielle Rohrreinigungsmittel, wie z.B. Rußbläser, eingebaut werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Verga­sung von Feststoffen anfallenden Feststoffpartikel jedweder Größe vor Eintritt in Kühleinrichtungen weitgehend aus dem Rohgas zu entfernen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsmäßig gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren in einer Vorrichtung ausgeführt die sich dadurch kennzeichnet, daß der Vergasungsreaktor im unteren Teil einen Gasauslaß auf­weist, an den peripher der Gaszuströmraum anschließt, der oberhalb des Festbettfilters angeordnet ist.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß verfahrenstechnisch zeitlich unmittelbar hinterein­ander die Grob- und Feinreinigung des Rohgases von körnigen und staubigen Festpartikeln erfolgt, ohne Zwischenschalten von anfälligen Gaswegstrecken oder weiteren Behältern. Wegen der weiterhin direkten Folge der starken Gasgeschwindigkeits-­Reduzierung nach der Gasrichtungsänderung kommt er zu einer gleichmäßigen Durchströmung der folgenden Filterfläche. Dies wird erfindungsgemäß auch dadurch erreicht, daß das von den körnigen Festpartikeln befreite noch staubhaltige Rohgas eine Fläche durchströmt, die mindestens 3 mal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohrers aus dem Vergasungsreaktor.
  • Die Erfindung wird anhand des Ausführungsbeispiels näher be­schrieben.
    zu reinigende Gasmenge: 7 040 m³/h
    Zusammensetzung: CO 42 %
    H₂ 30 %
    CO₂ 11 %
    H₂O 15 %
    sonstige Gasanteile 2 %
    Staubgehalt: 46,7 g/m³ i.N.
    davon:
    ca. 85 % körnige Festpartikel
    ca. 15 % staubige Festpartikel
    Gastemperatur 500 - 700 °C
    Feststoff-Filtermaterial: Bausand
    Sandkörnung 0,5 - 3 mm
    Bett-Temperatur 500 - 700 °C
    erreichbare Abscheidegrade: 90 - 99 %
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 Prinzipskizze des Verfahrens
    • Fig. 2: Vorrichtung mit einem Festbettfilter
  • Nach Fig. 1 strömt aus dem nicht vollständig dargestellten Vergasungsreaktor 1, frei-wählbarer Bauart,das Rohgas über den trichterförmigen Rohgasauslaß 2 am Boden des Reaktors ab. Unterhalb des trichterförmigen Rohgasauslasses 2 befindet sich der Gasstauraum 3. Von hier aus muß das Gas radial seitlich und nach oben in den Filterzuströmraum 4 entweichen. Die im Rohgas enthaltenen körnigen Festpartikel werden von der Gasum­lenkung nicht mitgerissen, sondern infolge ihrer Flieh- oder Schwerkraft in den Aschesammelraum 5 am Boden des Gasstauraumes geschleudert. Von hier aus werden sie taktweise über eine Schleuse 6 bekannter Bauart abgezogen. Aus dem Filterzuströmraum 4 tritt das noch mit Staubpartikeln von 0 bis 200 µm verschmutzte Rohgas in das Festbettfilter 7 ein, durchströmt dieses und sammelt sich im Abströmraum 8 um von hier über einen Auslaß 9 einer weiteren Wärmerückgewinnung zu­geführt zu werden. Die Temperatur des gereinigten Rohgases liegt noch oberhalb 500 °C.
  • Nach Fig. 2 ist im unteren Teil des Vergasungsreaktors 1 ein Strahlungskühler 10 eingebaut um die Temperatur des Rohgases auf 500 - 700 °C zu senken. Den Strahlungskühler durchströmt das Rohgas, ohne daß es zu merklicher Ablagerung von Fest­stoffpartikeln auf den Wärmetauscherflächen kommt. Der Aschesammelraum 5 kann auch als Wasserbad ausgebildet sein. Das Festbettfilter 7 als Ringfläche angelegt, besteht vorteil­hafterweise aus einer Mehrzahl von Ringsektoren, die einzeln über Zulaufleitungen 11 mit dem Material für das Feststoff-­Filter gefüllt werden. Nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub wird die oberste Filterschicht über eine Gasrückspülung mittels der Düsen 12 zum Wegrutschen in den Aschesammelraum 5 gebracht. Das den Filter 7 durchströmende gereinigte Gas tritt in die Sammelleitung 13 ein und wird aus der Vorrichtung abge­zogen. Das Nachfüllen von frischem Filtersand wird in be­kannter Weise aus Sandspeicher 14 über die Zulaufleitungen 11 durchgeführt.

Claims (4)

1. Zweistufiges Verfahren zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Festpartikeln,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohgas in der ersten Reinigungsstufe aus der Verga­sungszone geradlinig in Richtung eines Gasstauraumes (3) ge­führt wird, wodurch die körnigen Festpartikel am Boden des Gasstauraumes abgeschieden werden,
daß das teilweise gereinigte Rohgas vom Gasstauraum (3) seit­lich weggelenkt wird, eine mindestens um den Faktor 3 redu­zierte Geschwindigkeitsänderung erfährt und nach erneuter Gas­umlenkung, im wesentlichen in senkrechter Richtung, in der zweiten Reinigungsstufe durch ein Feststofffilter geführt wird, wodurch die staubigen Festpartikel aus dem Rohgas ent­fernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Feststoff-Filter ein rieselfähiges Sandbett-Filter ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Reinigungsstufe bei einer Temperatur oberhalb 500 °C durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-­Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Festparti­keln, wobei die Vorrichtung aus einem Vergasungreaktor mit senkrecht stehender Kühlstrecke besteht und mit unterem Rohgasauslaß (2) und Aschesammelraum (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß peripher an den Rohgasauslaß (2) der Filterzuströmraum (4) anschließt, der oberhalb des Festbettfilters (7) angeordnet ist.
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