EP2326701A1 - Anlage zur synthesegasherstellung - Google Patents

Anlage zur synthesegasherstellung

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Publication number
EP2326701A1
EP2326701A1 EP09777885A EP09777885A EP2326701A1 EP 2326701 A1 EP2326701 A1 EP 2326701A1 EP 09777885 A EP09777885 A EP 09777885A EP 09777885 A EP09777885 A EP 09777885A EP 2326701 A1 EP2326701 A1 EP 2326701A1
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EP
European Patent Office
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gas
reactor
scrubber
cleaner
gas cooler
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09777885A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Semrau
Gregor Hock
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2326701A1 publication Critical patent/EP2326701A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/14—Packed scrubbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
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    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers
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    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
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    • C10J2300/093—Coal
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    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only

Definitions

  • the invention is directed to a plant for synthesis gas production with a reactor and a gas cooler / cleaner connected in flow therewith.
  • One way to produce syngas is to gasify carbonaceous fuels with an oxygen-containing gas. This produces a gas containing carbon monoxide, which can also contain hydrogen if water vapor is added to the starting gas.
  • the carbonaceous fuel is finely ground for purposes of synthesis gas production and reacted at high temperature in either air flow or fluidized bed gasification. Due to the manufacturing process, the synthesis gas produced in this way is contaminated with fines and sour gases, so that usually a gas washing process follows. This is carried out in a gas scrubber, where the gas obtained is purified with a chemical or physical washing liquid.
  • the connection between the reactor and the gas scrubber is often made by piping, which are long and winding due to the spatial distance from the reactor to the scrubber and where additional thermal expansion must be considered constructive. Finally, a long pipe connection also leads to an increased consumption of material in the construction of the system. For this reason, a shortened design is sought in the construction of pipe joints.
  • the object of the invention is to provide a solution with which the most compact possible connection between the reactor on the one hand and the gas cooler or cleaner on the other hand, which are absorbed by different temperatures occurring thermal expansions.
  • connection between the reactor and the gas cooler / cleaner is formed by a horizontal connecting piece with a venturi element designed as a throttle element.
  • Such a horizontal "short connection" has a number of advantages.
  • the gas flow from the reactor can be carried out laterally and guided in the horizontal direction in the device for gas scrubbing.
  • a development of the invention provides that the internal throttle element is adjustable.
  • a particular embodiment of the invention is that the reactor is placed stationary, wherein the connecting piece is positioned in the region of the fixed point Mantelzarge the reactor, and wherein the gas cooler / cleaner is provided with a horizontal movement ensuring bearings.
  • the horizontal connection also has the advantage of less caking, deposits and erosion. It can be provided that the connecting piece is equipped with one or more horizontally lying elements, which can change the flow-through cross section through an external adjusting device, in order to better regulate the different gas flows through a flow-regulating quality of the fine dust separation. to be able to fit.
  • the elements can also be configured as adjusting or throttle elements.
  • the connecting piece is arranged in the head region of the gas cooler / cleaner, wherein the gas is guided on the shell side and / or centric on or through the laundry basket down to flow through the scrubber against the direction of gravity.
  • the invention also provides a process for syngas production, wherein the gas from the reactor is supplied to a gas scrubbing, which is characterized in that the gas is deflected from the direction of gravity upwards and through a horizontal possibly designed as Venturi scrubber tube gas cooler / cleaner in the head region is fed there centric or shell side past a laundry basket or passed through it into the bottom of the gas scrubber and directed against the direction of gravity through the laundry basket and from there further promoted as purified synthesis gas.
  • a gas scrubbing which is characterized in that the gas is deflected from the direction of gravity upwards and through a horizontal possibly designed as Venturi scrubber tube gas cooler / cleaner in the head region is fed there centric or shell side past a laundry basket or passed through it into the bottom of the gas scrubber and directed against the direction of gravity through the laundry basket and from there further promoted as purified synthesis gas.
  • 1 and 2 are two schematic representations of a coal gasification reactor with an associated scrubber.
  • Fig. 1 shows a coal gasification reactor which is connected to a connector according to the invention with a gas scrubber.
  • a coal gasification reactor 1 a coal gasification reaction with the addition of a carbonaceous gas Fuel 2 and an oxygen-containing reaction gas 3 performed.
  • the synthesis gas leaves the reaction zone Ia and is cooled down by adding a foreign medium in a cooling zone 4. This gives a cooled synthesis gas 4a.
  • Most of the resulting solid is carried out in the reactor downwards 4b.
  • the synthesis gas is deflected and passed into a connecting piece 5, which contains a throttle element 6. This is shaped so that it exerts a Venturi effect on the gas flowing through.
  • the gas leaves the Venturi scrubber and is fed to a gas scrubber. Behind the outlet of the connecting pipe, it is deflected 6a. It enters an annular space 7a between the gas scrubber wall 7 and the scrubber basket 8 or an inner tube. At the bottom of the gas scrubber, the gas is diverted and flows upwards in the gas scrubber basket 8. In the process, it leaves through a discharge nozzle 9. Purified synthesis gas 10 is obtained.
  • the gas scrubber is mounted on roller bearings 7b, 7c in order to absorb thermal expansions of the connecting piece. There may be other devices such as sliding plates od. Like. be provided to absorb the thermal expansion.
  • Fig. 2 shows a coal gasification reactor, which is connected to a connector according to the invention with a gas scrubber.
  • a coal gasification reactor 1 a coal gasification reaction is carried out by adding a carbonaceous fuel 2 and an oxygen-containing reaction gas 3.
  • the synthesis gas leaves the reaction zone Ia and is cooled down by adding a foreign medium in a cooling zone 4. This gives a cooled synthesis gas 4a.
  • Most of the resulting solid is carried out in the reactor downwards 4b.
  • the synthesis gas is deflected and passed into a connecting piece 5 containing throttle elements 6. These are shaped so that they exert a Venturi effect on the gas flowing through.
  • the gas leaves the Venturi scrubber in a gas scrubber 7. It is deflected in the scrubber through an internal pipe down to the bottom of the scrubber 8b. At the bottom of the scrubber it is deflected and flows through lateral laundry baskets 7a against counter-flowing liquid upwards.
  • the gas leaves the side scrubber baskets 8 upwards, flows out of these and leaves the scrubber from a seated on the scrubber discharge spout 9. It gives purified synthesis gas 10. Again, the gas scrubber is mounted on roller bearings 7b, 7c to the thermal expansions of the connector take.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments.
  • the thermal expansion receiving, a movement enabling bearing can be designed in a different way, the possibly provided common mounting frame of reactor and scrubber is not shown here.
  • Cooling or quenching zone 4a Raw synthesis gas

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Abstract

Mit einer Anlage zur Synthesegasherstellung mit einem Reaktor sowie einem damit strömungsmäßig verbundenen Gaskühler/ Reiniger soll eine Lösung geschaffen werden, mit der eine möglichst kompakte Verbindung zwischen Reaktor einerseits und dem Gaskühler bzw. Reiniger andererseits ermöglicht wird, wobei durch unterschiedliche Temperaturen auftretende Wärmeausdehnungen aufgefangen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindung zwischen Reaktor (1) und Gaskühler/Reiniger (7) von einem horizontalen Verbindungsstück (5) mit einem als Venturi -Element ausgebildeten Drosselelement (6) gebildet ist.

Description

"Anlage zur Svntheseαasherstellunσ"
Die Erfindung richtet sich auf eine Anlage zur Synthesegas - herstellung mit einem Reaktor sowie einem damit strömungs- mäßig verbundenen Gaskühler/Reiniger.
Derartige Anlagen sind in sehr unterschiedlichen Bauformen und Zusammenstellungen bekannt.
Eine Möglichkeit, Synthesegas herzustellen, besteht in der Vergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einem sauerstoffhaltigen Gas. Dabei entsteht ein kohlenmonoxid- haltiges Gas, das auch Wasserstoff enthalten kann, wenn dem Ausgangsgas Wasserdampf zugemischt wird. Der kohlenstoffhaltige Brennstoff wird für die Zwecke der Synthesegasher- Stellung feingemahlen und in einer Flugstrom- oder Wirbel - schichtvergasung bei hoher Temperatur umgesetzt. Das so hergestellte Synthesegas ist bedingt durch den Herstel- lungsprozess mit Feinteilen und Sauergasen verunreinigt, so dass in der Regel ein Gaswaschprozess folgt. Dieser wird in einem Gaswäscher durchgeführt, wo das erhaltene Gas mit einer chemischen oder physikalischen Waschflüssigkeit gereinigt wird.
Die Verbindung zwischen dem Reaktor und dem Gaswäscher wird häufig durch Rohrleitungen vorgenommen, die aufgrund der räumlichen Distanz vom Reaktor zum Gaswäscher lang und verwinkelt sind und bei denen zusätzliche Wärmedehnungen konstruktiv berücksichtigt werden müssen. Schließlich führt eine lange Rohrverbindung auch zu einem erhöhten Verbrauch an Material beim Bau der Anlage. Aus diesem Grund wird eine verkürzte Bauweise beim Bau von Rohrverbindungen angestrebt. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Lösung, mit der eine möglichst kompakte Verbindung zwischen Reaktor einerseits und dem Gaskühler bzw. Reiniger andererseits ermöglicht wird, wobei durch unterschiedliche Temperaturen auftretende Wärmeausdehnungen aufgefangen werden.
Mit einer Anlage der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verbindung zwischen Reaktor und Gaskühler/Reiniger von einem horizontalen Verbindungsstück mit einem als Venturi-Element ausgebildeten Drosselelement gebildet ist.
Eine solche horizontale "Kurzverbindung" weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann der Gasstrom aus dem Reaktor seitlich ausgeführt und in horizontaler Richtung in die Vorrichtung zur Gaswäsche geführt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das innenliegende Drosselelement verstellbar ausgebildet ist.
Dazu besteht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Reaktor ortsfest aufgestellt ist, wobei das Verbindungsstück im Bereich der den Festpunkt bildenden Mantelzarge am Reaktor positioniert ist, und wobei der Gas- kühler/Reiniger mit eine Horizontalbewegung gewährleistenden Lagern versehen ist.
Die horizontale Verbindung hat darüber hinaus den Vorteil, dass es weniger zu Anbackungen, Ablagerungen und Erosionen kommt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück mit einem oder mehreren horizontal liegenden Elementen, die den durchströmenden Querschnitt durch eine außenliegende Verstelleinrichtung verändern können, ausgestattet ist, um durch eine strömungsregelnde Qualität der Feinstaubabscheidung die unterschiedlichen Gasströme besser an- passen zu können. Die Elemente können dabei auch als Stell- oder Drosselelemente ausgestaltet sein.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Verbindungsstück im Kopfbereich des Gaskühlers/Reinigers angeordnet ist, wobei das Gas mantelseitig und/oder zentrisch am bzw. durch den Wäscherkorb nach unten geführt wird zum Durchströmen des Wäschers gegen die Schwerkraftrichtung.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Synthesegasherstellung vor, wobei das Gas aus dem Reaktor einer Gaswäsche zugeführt wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Gas aus der Schwerkraftrichtung nach oben umgelenkt wird und durch ein horizontales ggf. als Venturiwäscher ausgebildetes Rohr Gaskühler/Reiniger in dessen Kopfbereich zugeführt wird, dort zentrisch oder mantelseitig an einem Wäscherkorb vorbei oder durch diesen hindurch in den Sumpf des Gaswäschers geführt und gegen die Schwerkraftrichtung durch den Wäscherkorb geleitet und von dort als gereinigtes Synthesegas weiter gefördert wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigt in den
Fig. 1 und 2 zwei schematische Darstellungen eines Kohlevergasungsreaktors mit einem damit verbundenen Wäscher.
Fig. 1 zeigt einen Kohlevergasungsreaktor, der mit einem erfindungsgemäßen Verbindungsstück mit einem Gaswäscher verbunden ist. In einem Kohlevergasungsreaktor 1 wird eine Kohlevergasungsreaktion unter Zugabe eines kohlenstoffhal- tigen Brennstoffes 2 und eines sauerstoffhaltigen Reaktionsgases 3 durchgeführt. Das Synthesegas verlässt die Reaktionszone Ia und wird durch Zugabe eines Fremdmediums in einer Kühlungszone 4 heruntergekühlt. Dabei erhält man ein gekühltes Synthesegas 4a. Der größte Teil des anfallenden Feststoffes wird im Reaktor abwärts gerichtet ausgeführt 4b.
Das Synthesegas wird umgelenkt und in ein Verbindungsstück 5 geleitet, das ein Drosselelement 6 enthält. Dieses ist so geformt, dass es auf das durchströmende Gas einen Venturi- Effekt ausübt. Das Gas verlässt den Venturiwäscher und wird einem Gaswäscher zugeführt . Hinter dem Austritt des Verbindungsrohres wird es umgelenkt 6a. Dabei tritt es in einen Ringraum 7a zwischen der Gaswäscherwand 7 und dem Gaswäscherkorb 8 oder einem inneren Rohr. Am Boden des Gaswäschers wird das Gas umgeleitet und strömt in dem Gaswäscherkorb 8 nach oben. Dabei verlässt es diesen durch einen Austragsstutzen 9. Man erhält gereinigtes Synthesegas 10. Der Gaswäscher ist auf Rollenlagern 7b, 7c gelagert, um Wärmedehnungen des Verbindungsstücks aufzunehmen. Es können auch andere Einrichtungen, wie Gleitplatten od. dgl . vorgesehen sein, um die Wärmedehnungen aufzufangen.
Fig. 2 zeigt einen Kohlevergasungsreaktor, der mit einem erfindungsgemäßen Verbindungsstück mit einem Gaswäscher verbunden ist. In einem Kohlevergasungsreaktor 1 wird eine Kohlevergasungsreaktion unter Zugabe eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes 2 und eines sauerstoffhaltigen Reaktionsgases 3 durchgeführt. Das Synthesegas verlässt die Reaktionszone Ia und wird durch Zugabe eines Fremdmediums in einer Kühlungszone 4 heruntergekühlt. Dabei erhält man ein gekühltes Synthesegas 4a. Der größte Teil des anfallenden Feststoffes wird im Reaktor abwärts gerichtet ausgeführt 4b. Das Synthesegas wird umgelenkt und in ein Verbindungsstück 5 geleitet, das Drosselelemente 6 enthält. Diese sind so geformt, dass sie auf das durchströmende Gas einen Venturi- Effekt ausüben. Das Gas verlässt den Venturiwäscher in einen Gaswäscher 7. Dabei wird es in dem Wäscher durch ein innenliegendes Rohr nach unten bis zum Boden des Gaswäschers 8b umgelenkt. Am Sumpf des Wäschers wird es umgelenkt und strömt durch seitliche Wäschekörbe 7a gegen entgegenströmende Flüssigkeit nach oben.
Das Gas verlässt die seitlichen Wäscherkörbe 8 nach oben, strömt aus diesen aus und verlässt die Wäscher aus einem an der Wäscherdecke sitzenden Austragsstutzen 9. Man erhält gereinigtes Synthesegas 10. Auch hier ist der Gaswäscher auf Rollenlagern 7b, 7c gelagert, um die Wärmedehnungen des Verbindungsstückes aufzunehmen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Hier können auch insbesondere im horizontalen Verbindungsrohr andere als die dargestellten Einbauten vorgesehen sein, die die Wärmedehnung aufnehmenden, eine Bewegung ermöglichenden Lager können in anderer Weise gestaltet sein, wobei das ggf. vorgesehene gemeinsame Montagegestell von Reaktor und Wäscher hier nicht mehr dargestellt ist.
Bezugszeichenliste :
1 Kohlevergasungsreaktor
2 Feingemahlener kohlenstoffhaltiger Brennstoff
3 Sauerstoffhaltiges Reaktionsgas
4 Kühlungs- oder Quenchzone 4a Rohes Synthesegas
4b Anfallende Feststoffe aus der Vergasungsreaktion
5 Rohrartiges Verbindungsstück
6 Drosseleletnent
6a Umgelenkter Synthesegasstrom am Gaswäschereintritt
6b Verbindungshebel zur Steuerung
6c Verbindungshebel als Steuerungselement
7 Gaswäscher 7a Ringraum
7b Rollenlager für Gaswäscher
7c Führungselement
8 Wäscherkorb
8a Innenliegendes Rohr
8b Boden des Gaswäschers
9 Gasaustritt
10 Gereinigtes Synthesesgas

Claims

Patentansprüche :
1. Anlage zur Synthesegasherstellung mit einem Reaktor sowie einem damit strömungsmäßig verbundenen Gaskühler/Reiniger, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Reaktor (1) und Gaskühler/ Reiniger (7) von einem horizontalen Verbindungsstück (5) mit einem als Venturi -Element ausgebildeten Drosselelement (6) gebildet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegende Drosselelement (6) verstellbar ausgebildet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) ortsfest aufgestellt ist, wobei das Verbindungsstück (5) im Bereich der den Festpunkt bildenden Mantelzarge am Reaktor (1) positioniert ist, und wobei der Gaskühler/Reiniger (7) mit eine Horizontalbewegung gewährleistenden Lagern (7b) versehen ist.
4. Anlage nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (1) im Kopfbereich des Gaskühlers/Reinigers (7) angeordnet ist, wobei das Gas mantelsei- tig und/oder zentrisch am bzw. durch den Wäscherkorb (8) nach unten geführt wird zum Durchströmen des Wäschers gegen die Schwerkraftrichtung.
5. Verfahren zur Synthesegasherstellung, wobei das Gas aus dem Reaktor einer Gaswäsche zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus der Schwerkraftrichtung nach oben umgelenkt wird und durch ein horizontales ggf. als Venturiwä- scher ausgebildetes Rohr Gaskühler/Reiniger in dessen Kopf- bereich zugeführt wird, dort zentrisch oder mantelseitig an einem Wäscherkorb vorbei oder durch diesen hindurch in den Sumpf des Gaswäschers geführt und gegen die Schwerkraft- richtung durch den Wäscherkorb geleitet und von dort als gereinigtes Synthesegas weiter gefördert wird.
EP09777885A 2008-09-11 2009-08-14 Anlage zur synthesegasherstellung Withdrawn EP2326701A1 (de)

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