EP2417060A1 - Verfahren und anlage zur behandlung von synthesegas aus der vergasung kohlenstoff-haltiger feststoffe - Google Patents

Verfahren und anlage zur behandlung von synthesegas aus der vergasung kohlenstoff-haltiger feststoffe

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EP2417060A1
EP2417060A1 EP10717567A EP10717567A EP2417060A1 EP 2417060 A1 EP2417060 A1 EP 2417060A1 EP 10717567 A EP10717567 A EP 10717567A EP 10717567 A EP10717567 A EP 10717567A EP 2417060 A1 EP2417060 A1 EP 2417060A1
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EP
European Patent Office
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bar
synthesis gas
gas
compressor
gasification
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10717567A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf V. Morstein
Adrian Brandl
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production

Definitions

  • the invention relates to a process and a plant for the treatment of synthesis gas from the gasification of carbon-containing solids, with the aid of which a carbon-containing synthesis gas for the production of methanol can be prepared.
  • a synthesis gas that is rich in CO and H 2 .
  • This synthesis gas can be produced by gasification of carbon-containing solids.
  • coal is partially oxidized at a pressure of about 40 bar.
  • unwanted sulfur compounds such as, for example, H 2 S, which must be separated off prior to the preparation of methanol, are produced for the production of methanol.
  • a CO conversion is performed to set, for example, an H 2 : CO ratio of about 2: 1.
  • the resulting in the conversion CO 2 is to be separated from the synthesis gas. Due to the pressure of the synthesis gas of about 30 bar, the synthesis gas after gasification or after the CO conversion of a physical gas scrubbing to separate H 2 S and CO 2 using a liquid solvent.
  • a disadvantage of such a method is that, in particular on a large industrial scale with synthesis gas quantities of several 100,000 m / h, a high expenditure on equipment and high energy input is required. It is the object of the invention to provide a method and a plant for the treatment of synthesis gas from the gasification of carbon-containing solids, in which the required energy consumption is reduced without increasing the apparatus required.
  • a synthesis gas obtainable by gasification of carbon-containing solid.
  • the synthesis gas is purified in a gas scrubber.
  • the scrubbed synthesis gas is compressed to an operating pressure for a subsequent synthesis, in particular methanol production, from the synthesis gas.
  • an intermediate compression of the synthesis gas takes place directly before the cleaning in the gas scrubber.
  • the synthesis gas after gasification has a sufficiently high pressure for gas scrubbing
  • the syngas is additionally compressed before gas scrubbing and brought to an even higher pressure.
  • the synthesis gas has, for example, a pressure of 30 bar ⁇ 3 bar after gasification.
  • the intermediate compression not only compensates for a loss of pressure over the length of the line in order to bring the synthesis gas back to the pressure level after gasification, but can go well beyond the pressure level reached after the gasification.
  • the additional compression of the synthesis gas improves the absorption capacity of a physical solvent used in gas scrubbing, so that the solvent circulation can be significantly reduced.
  • the intermediate compression and the compression take place through a common multi-stranded compressor.
  • the compressor may, for example, comprise two or more compressor stages arranged in close proximity to each other, one stage being used as the main compressor for compression after gas scrubbing and the other stage as additional compressor for intermediate compression, both stages being arranged in a common housing could be.
  • the compressor may have a low pressure stage for intermediate compression and a high pressure stage for compression after gas scrubbing.
  • the compressor thus has a first strand for the intermediate compression and a second strand separated from the first strand for compression after gas scrubbing.
  • Compressor makes it possible to perform both the intermediate compression and the compression in a common unit, which is easier to maintain and easier to control. Furthermore, it is possible for the intermediate compression and the compression to use exactly one compressor drive, so that a common larger-sized compressor drive is sufficient to perform an increase in pressure before gas scrubbing and after gas scrubbing. Two separate compressor drives, which would increase the cost, are not required.
  • the synthesis gas after compression has a pressure P K of 70 bar ⁇ P K ⁇ 180 bar, preferably 80 bar ⁇ P K ⁇ 120 bar, and particularly preferably
  • the synthesis gas preferably has a pressure pv for which 10 bar ⁇ pv ⁇ 50 bar, in particular
  • the synthesis gas has a pressure pz for which 40 bar ⁇ p z ⁇ 80 bar, in particular 45 bar ⁇ p z ⁇ 70 bar and preferably 50 bar ⁇ pz ⁇ 65 bar.
  • the cleaning in the gas scrubbing takes place with the aid of a physical, in particular liquid, solvent at an average temperature T G , for which -70 C ⁇ T G ⁇ 10 C, in particular -60 C ⁇ T G ⁇ -2 C and preferably -55 C ⁇ T G ⁇ -2 C applies.
  • the average temperature T G may be -25 ° C ⁇ T G ⁇ -2 ° C, preferably -15 ° C ⁇ T G ⁇ -5 ° C.
  • the invention further relates to a plant for the treatment of synthesis gas from the gasification of carbon-containing solids, wherein the plant is particularly suitable for carrying out the method described above.
  • the plant has a gas scrubber for the purification of a by gasification of carbonaceous solids available
  • a main compressor is provided for compressing the gas scrubber-cleaned synthesis gas.
  • an additional compressor for the intermediate compression of the synthesis gas is provided directly before the gas scrubbing.
  • Due to the intermediate compression a lower volume flow is achieved with the same mass flow, so that in particular the subsequent gas scrubbing can be made smaller, as a result of which the outlay on equipment of the installation is reduced.
  • a greater release of the separated CO 2 is achieved in the gas scrubbing, whereby an additional cooling effect is generated in the gas scrubbing, due to which an energy-intensive cooling of a solvent for gas scrubbing can be reduced. This leads to a lower energy input.
  • the synthesis gas fed to the additional compressor before gas scrubbing has a pressure pv for which 10 bar ⁇ pv ⁇ 50 bar, in particular 20 bar ⁇ pv ⁇ 40 bar and preferably 25 bar ⁇ pv ⁇ 35 bar.
  • This pressure is about 6 to 10 bar lower than the operating pressure in the gasification of the carbonaceous solid in a gasification unit.
  • this pressure is already for a physical gas scrubber with a Solvent would be done by the additional compressor additional intermediate compression.
  • a multi-stranded compressor is provided, wherein the compressor, the additional compressor for forming at least a first strand and the
  • Main compressor for forming at least a second strand has.
  • the main compressor and the additional compressor are thus combined in a common unit, wherein the first strand for the intermediate compression before the gas scrubbing and the second strand for the compression after gas scrubbing are separated.
  • the main compressor and the auxiliary compressor may also be different stages of the compressor.
  • the compressor has a low pressure stage through which the auxiliary compressor is formed, and a high pressure stage through which the main compressor is formed.
  • the main compressor and the additional compressor can be driven by exactly one compressor drive.
  • a common drive shaft is provided for the main compressor and the auxiliary compressor, which is connected to exactly one motor. If due to a malfunction of the main compressor or the auxiliary compressor should fail, automatically falls off the other compressor also. Furthermore, the number of compressor drives is reduced, so that the maintenance is reduced.
  • the additional compressor particularly preferably provides a pressure pz for which 40 bar ⁇ pz ⁇ 80 bar, in particular 45 bar ⁇ pz ⁇ 70 bar and preferably 50 bar ⁇ pz ⁇ 65 bar, applies.
  • the gas scrubbing has a physical, in particular liquid, solvent.
  • a cooling device is provided, which in the gas scrubbing an average Temperature T G regulates for which -70 0 C ⁇ T G ⁇ 10 0 C in particular -60 0 C ⁇ T G ⁇ -2 ° C and preferably -55 ° C ⁇ T G ⁇ -2 ° C applies. Due to the additional cooling effect of the relaxation of the CO 2 in the gas scrubbing, the cooling device can be significantly smaller dimensions. In addition, it is possible to introduce the solvent at a correspondingly higher temperature in the gas scrubber and cool down by the expansion cooling to the intended temperature. Thereby, an increase in the required cooling capacity for cooling the solvent can be avoided.
  • Fig. 1 A schematic flow diagram of a system according to the invention.
  • an air stream 12 which contains substantially ambient air, separated in an air separation 14 in an oxygen stream 16 and a nitrogen stream 18.
  • the nitrogen stream 18 may also contain other gases, such as CO 2 or noble gases.
  • the oxygen stream 16 is fed to a gasification unit 20, to which a solids stream 22 of carbonaceous solids, such as coal, is supplied.
  • the carbon-containing solid is gasified, for example, by a partial oxidation with the aid of the supplied oxygen stream 16.
  • the gasification in the gasification unit 20 takes place in particular at an elevated pressure of for example 40 bar.
  • the synthesis gases 24 generated in the gasification unit 20 leave the gasification unit 20 and, if necessary, a CO conversion 25 is supplied to the Composition of the synthesis gas 24 optimally adjust.
  • a ratio of H 2 ICO of about 2: 1 is set.
  • a synthesis gas 27 leaving the CO conversion 25 is subsequently fed to a gas scrubber 26.
  • sulfur-containing compounds, in particular H 2 S, and the CO 2 formed in the CO conversion 25 can be washed out of the synthesis gas 27.
  • a solvent stream 30 loaded with sulfur compounds and CO 2 leaves the gas scrubber 26.
  • the laden solvent stream 30 is purified in a purification unit 32, so that a gas stream 34 containing sulfur-containing compounds and a CO 2 stream 35 can be separated from the loaded solvent stream 30.
  • Solvent stream 36 is circulated and returned to the gas scrubber 26.
  • the purified solvent stream 36 is first supplied to a cooling device 38 in order to set a suitable temperature for the solvent stream 28.
  • a purified synthesis gas 40 exits the gas scrubber 26 and is compressed in a main compressor 42 to an operating pressure for subsequent synthesis.
  • the purified synthesis gas 40 can be further processed in the following synthesis.
  • the purified synthesis gas 40 is supplied to a methanol unit 44 to produce methanol from the purified synthesis gas 40 having a high proportion of carbon monoxide and hydrogen.
  • a purge stream 46 In the production of methanol in the methanol unit 44 resulting by-products can be removed in a purge stream 46 and in particular further processed.
  • a methanol stream 48 leaving the methanol unit 44 can be further refined in a further step.
  • the methanol stream 48 may be supplied to a fuel unit 50 to produce from the methanol stream 48 a fuel stream 52 that may be used as fuel for automobiles.
  • an intermediate compression of the synthesis gas 27 takes place directly before the gas scrubbing 26 with the aid of an additional compressor 54.
  • the intermediate compression reduces the volumetric flow rate for the same mass flow, so that the apparatus required for the system 10 can be reduced.
  • a greater expansion cooling occurs, so that the energy input for the cooling unit 38 can be reduced.
  • both the main compressor 42 after the gas scrubbing 26 and the additional compressor 54 are combined before the gas scrubbing 26 in a common compressor 56.
  • the synthesis gas 27 and the purified synthesis gas 40 are separated from each other in the compressor 56.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Anlage (10) zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe sind vorgesehen, bei denen ein durch eine Vergasung von Kohlenstoff-haltigem Feststoff erhältliches Synthesegas (24) bereitgestellt wird. Das Synthesegas (27) wird in einer Gaswäsche (26) gereinigt. Nachfolgend erfolgt ein Komprimieren des gewaschenen Synthesegases (40) auf einen Betriebsdruck für eine nachfolgende Synthese, insbesondere Methanolerzeugung (44), aus dem Synthesegas (40). Erfindungsgemäß erfolgt direkt vor der Reinigung in der Gaswäsche (26) eine Zwischenkomprimierung des Synthesegases (27).

Description

Verfahren und Anlage zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoffhaltiger Feststoffe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe, mit deren Hilfe ein Kohlenstoff-haltiges Synthesegas zur Herstellung von Methanol aufbereitet werden kann.
Um Methanol herzustellen, ist es bekannt ein Synthesegas einzusetzen, das reich an CO und H2 ist. Dieses Synthesegas kann durch eine Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe hergestellt werden. Bei der Vergasung wird beispielsweise Kohle bei einem Druck von ca. 40 bar partiell oxidiert. Bei der Vergasung von Kohle entstehen jedoch für die Methanol- Herstellung unerwünschte Schwefelverbindungen, wie beispielsweise H2S, das vor der Methanol-Herstellung abgetrennt werden muss. Nach der Vergasung wird eine CO- Konvertierung durchgeführt wird, um beispielsweise ein Verhältnis H2: CO von ungefähr 2:1 einzustellen. Das bei der Konvertierung entstehende CO2 ist aus dem Synthesegas abzutrennen. Aufgrund des Druckes des Synthesegases von ca. 30 bar kann das Synthesegas nach der Vergasung bzw. nach der CO-Konvertierung einer physikalischen Gaswäsche unterzogen werden, um H2S und CO2 mit Hilfe eines flüssigen Lösungsmittels abzutrennen.
Nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist, dass insbesondere im großindustriellen Maßstab mit Synthesegasmengen von mehreren 100.000 m /h ein hoher apparativer Aufwand und hoher Energieeinsatz erforderlich ist. Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe zu schaffen, bei denen der erforderliche Energieeinsatz reduziert ist ohne den apparativen Aufwand zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe erfolgt ein Bereitstellen eines durch eine Vergasung von Kohlenstoff-haltigem Feststoff erhältlichen Synthesegases. Das Synthesegas wird in einer Gaswäsche gereinigt. Nachfolgend erfolgt ein Komprimieren des gewaschenen Synthesegases auf einen Betriebsdruck für eine nachfolgende Synthese, insbesondere Methanolerzeugung, aus dem Synthesegas. Erfindungsgemäß erfolgt direkt vor der Reinigung in der Gaswäsche eine Zwischenkomprimierung des Synthesegases.
Obwohl das Synthesegas nach der Vergasung einen hinreichend hohen Druck für die Gaswäsche aufweist, wird das Synthesegas vor der Gaswäsche zusätzlich komprimiert und auf einen noch höheren Druck gebracht. Das Synthesegas weist nach der Vergasung beispielsweise einen Druck von 30 bar ± 3 bar auf. Die Zwischenkomprimierung gleicht nicht nur einen über die Leitungslänge entstandenen Druckverlust aus, um das Synthesegas wieder auf das Druckniveau nach der Vergasung zu bringen, sondern kann über das nach der Vergasung erreichte Druckniveau deutlich hinausgehen. Durch die zusätzliche Kompression des Synthesegases verbessert sich die Aufnahmekapazität eines bei der Gaswäsche eingesetzten physikalischen Lösungsmittels, so dass der Lösungsmittelumlauf deutlich reduziert werden kann. Gleichzeitig ergibt sich bei einem konstanten Massenstrom des Synthesegases ein geringerer Volumenstrom, so dass die Gaswäsche kleiner dimensioniert werden kann und weniger parallele Produktionsstraßen erforderlich sind. Vorzugsweise im großindustriellen Maßstab insbesondere mit einem Volumenstrom von über 500.000 m /h ist es dadurch möglich die Anzahl mehrerer parallel geschalteter Gaswäschen zu reduzieren, wodurch sich der apparative Aufwand verringert. Auch die Regeneration des Lösungsmittelstroms sowie die Abtrennung der mit dem Lösungsmittelstrom ausgewaschenen Bestandteile des Synthesegases, wie beispielsweise H2S und CO2 kann kleiner dimensioniert werden und/oder in einer geringeren Anzahl von Apparaten durchgeführt werden. Das ausgewaschene CO2 kann in der Gaswäsche von einem höheren Druckniveau entspannt werden. Aufgrund der höheren Entspannungskälte des abgetrennten CO2 erfolgt ein zusätzlicher Kühleffekt während der Gaswäsche. Dadurch ist es möglich das Lösungsmittel für die Gaswäsche in einem deutlich geringeren Ausmaß mit Fremdenergie aus einem Kältereservoir zu kühlen. Der Energieeinsatz für die Zwischenkomprimierung wird also wieder teilweise durch die eingesparte Kühlleistung der Gaswäsche kompensiert, so dass für das erfindungsgemäße Verfahren ein geringerer Energieeinsatz erforderlich ist. Aufgrund der kleineren Dimensionierung der Gaswäsche wird der apparative Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren trotz eines zusätzlichen Verdichters nicht erhöht.
Besonders bevorzugt erfolgen das Zwischenkomprimieren und das Komprimieren durch einen gemeinsamen mehrsträngigen Verdichter. Insbesondere wird für das Zwischenkomprimieren und das Komprimieren genau ein Verdichterantrieb verwendet. Der Verdichter kann beispielsweise zwei oder mehr Verdichterstufen aufweisen, die in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, wobei die eine Stufe als Hauptkompressor für die Komprimierung nach der Gaswäsche und die andere Stufe als Zusatzkompressor für die Zwischenkomprimierung verwendet wird, wobei beide Stufen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können. Ferner kann der Verdichter eine Niederdruckstufe für die Zwischenkomprimierung und eine Hochdruckstufe für die Komprimierung nach der Gaswäsche aufweisen. Der Verdichter weist somit einen ersten Strang für die Zwischenkomprimierung und einen vom ersten Strang getrennten zweiten Strang für die Komprimierung nach der Gaswäsche auf. Durch die Verwendung eines gemeinsamen - A -
Verdichters ist es möglich sowohl die Zwischenkomprimierung als auch die Komprimierung in einer gemeinsamen Baueinheit durchzuführen, die einfacher gewartet und leichter geregelt werden kann. Ferner ist es möglich für die Zwischenkomprimierung und die Komprimierung genau einen Verdichterantrieb zu verwenden, so dass ein gemeinsamer größer dimensionierter Verdichterantrieb ausreichend ist eine Druckerhöhung vor der Gaswäsche und nach der Gaswäsche durchzuführen. Zwei voneinander getrennte Verdichterantriebe, welche die Kosten erhöhen würden, sind dadurch nicht erforderlich.
Insbesondere weist das Synthesegas nach dem Komprimieren einen Druck PK von 70 bar < PK ≤ 180 bar, vorzugsweise 80 bar < PK ≤ 120 bar und besonders bevorzugt
90 bar < PK ≤ 100 bar auf. Bei einem derartigen Druck kann die nachfolgende Synthese, insbesondere eine Methanolerzeugung mit einer entsprechend hohen Ausbeute erfolgen.
Vorzugsweise weist das Synthesegas bei der Vergasung des Kohlenstoff-haltigen Feststoffes, beispielsweise Kohle, einen Druck pv auf, für den 10 bar < pv ≤ 50 bar, insbesondere
20 bar < pv ≤ 50 bar und vorzugsweise 25 bar < pv ≤ 45 bar gilt. Bei derartigen Drücken kann auch bei niedrigeren Temperaturen eine möglichst vollständige Vergasung der Kohlenstoffhaltigen Feststoffe erfolgen, wodurch der Energieeinsatz bei der Vergasung gering gehalten wird.
Vorzugsweise weist das Synthesegas nach dem Zwischenkomprimieren einen Druck pz auf, für den 40 bar < pz < 80 bar, insbesondere 45 bar < pz < 70 bar und vorzugsweise 50 bar < pz < 65 bar gilt.
Insbesondere erfolgt die Reinigung in der Gaswäsche mit Hilfe eines physikalischen, insbesondere flüssigen, Lösungsmittels bei einer durchschnittlichen Temperatur TG, für die -70 C < TG ≤ 10 C, insbesondere -60 C < TG ≤ -2 C und vorzugsweise -55 C < TG < -2 C gilt. Ferner kann die durchschnittliche Temperatur TG -25°C < TG < -2°C, vorzugsweise -15°C < TG ≤ -5°C betragen. Der durch die Zwischenkomprimierung erhöhte Synthesegasdruck ermöglicht eine höhere Entspannung des CO2 in der Gaswäsche. Der dadurch bewirkte zusätzliche Kühleffekt ermöglicht die erforderliche Kühleinrichtung deutlich kleiner zu dimensionieren.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe, wobei die Anlage insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet ist. Die Anlage weist eine Gaswäsche zur Reinigung eines durch eine Vergasung von Kohlenstoff- haltigen Feststoffen erhältlichen
Synthesegases auf. Ferner ist ein Hauptkompressor zur Komprimierung des in der Gaswäsche gereinigten Synthesegases vorgesehen. Erfmdungsgemäß ist ein Zusatzkompressor zur Zwischenkomprimierung des Synthesegases direkt vor der Gaswäsche vorgesehen. Die Anlage kann insbesondere wie vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert aus- und weitergebildet sein. Durch die Zwischenkomprimierung wird bei gleichem Massenstrom ein geringerer Volumenstrom erreicht, so dass insbesondere die nachfolgende Gaswäsche kleiner dimensioniert werden kann, wodurch der apparative Aufwand der Anlage reduziert wird. Gleichzeitig wird in der Gaswäsche eine stärkere Entspannung des abgetrennten CO2 erreicht, wodurch ein zusätzlicher Kühleffekt in der Gaswäsche erzeugt wird, aufgrund dessen eine energieintensive Kühlung eines Lösungsmittels für die Gaswäsche reduziert werden kann. Dies führt zu einem geringeren Energieeinsatz.
Insbesondere weist das dem Zusatzkompressor vor der Gaswäsche zugeführte Synthesegas einen Druck pv auf, für den 10 bar < pv ≤ 50 bar, insbesondere 20 bar < pv ≤ 40 bar und vorzugsweise 25 bar < pv ≤ 35 bar gilt. Dieser Druck ist ungefähr 6 bis 10 bar geringer als der Betriebsdruck bei der Vergasung des Kohlenstoff-haltigen Feststoffes in einer Vergasungseinheit. Obwohl dieser Druck bereits für eine physikalische Gaswäsche mit einem Lösungsmittel ausreichen würde, erfolgt durch den Zusatzkompressor eine zusätzliche Zwischenkomprimierung.
Vorzugsweise ist ein mehrsträngiger Verdichter vorgesehen, wobei der Verdichter den Zusatzkompressor zur Ausbildung mindestens eines ersten Stranges und den
Hauptkompressor zur Ausbildung mindestens eines zweiten Stranges aufweist. Der Hauptkompressor und der Zusatzkompressor sind also in einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst, wobei der erste Strang für die Zwischenkomprimierung vor der Gaswäsche und der zweite Strang für die Komprimierung nach der Gaswäsche voneinander getrennt sind. Bei dem Hauptkompressor und dem Zusatzkompressor kann es sich auch um unterschiedliche Stufen des Verdichters handeln. Beispielsweise weist der Verdichter eine Niederdruckstufe auf, durch welche der Zusatzkompressor ausgebildet wird, und eine Hochdruckstufe, durch welche der Hauptkompressor ausgebildet wird.
Besonders bevorzugt sind der Hauptkompressor und der Zusatzkompressor durch genau einen Verdichterantrieb antreibbar. Beispielsweise ist für den Hauptkompressor und den Zusatzkompressor eine gemeinsame Antriebswelle vorgesehen, die mit genau einem Motor verbunden ist. Falls aufgrund einer Betriebsstörung der Hauptkompressor oder der Zusatzkompressor ausfallen sollte, fällt automatisch der andere Kompressor ebenfalls aus. Ferner wird die Anzahl der Verdichterantriebe reduziert, so dass der Wartungsaufwand verringert ist.
Besonders bevorzugt stellt der Zusatzkompressor nach dem Zwischenkomprimieren einen Druck pz bereit, für den 40 bar < pz ≤ 80 bar insbesondere 45 bar < pz ≤ 70 bar und vorzugsweise 50 bar < pz ≤ 65 bar gilt.
Insbesondere weist die Gaswäsche ein physikalisches, insbesondere flüssiges, Lösungsmittel auf. Ferner ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, die in der Gaswäsche eine durchschnittliche Temperatur TG regelt, für die -700C < TG < 100C insbesondere -600C < TG < -2°C und vorzugsweise -55°C < TG < -2°C gilt. Aufgrund des zusätzlichen Kühleffekts durch die Entspannung des CO2 in der Gaswäsche, kann die Kühleinrichtung deutlich kleiner dimensioniert werden. Zusätzlich ist es möglich das Lösungsmittel mit einer entsprechend höheren Temperatur in die Gaswäsche einzuleiten und durch die Entspannungskälte auf die beabsichtigte Temperatur herunterzukühlen. Dadurch kann eine Erhöhung der erforderlichen Kühlleistung zum Kühlen des Lösungsmittels vermieden werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 : Ein schematisches Fließbild einer erfindungsgemäßen Anlage.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage 10 zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe wird ein Luftstrom 12, der im Wesentlichen Umgebungsluft enthält, in einer Lufttrennung 14 in einen Sauerstoffstrom 16 und einen Stickstoffstrom 18 aufgetrennt. Der Stickstoffstrom 18 kann auch weitere Gase enthalten, wie beispielsweise CO2 oder Edelgase. Der Sauerstoffstrom 16 wird einer Vergasungseinheit 20 zugeführt, der ein Feststoffstrom 22 mit Kohlenstoff-haltigen Feststoffen, wie beispielsweise Kohle, zugeführt wird. In der Vergasungseinheit 20 wird der Kohlenstoff-haltige Feststoff beispielsweise durch eine partielle Oxydation mit Hilfe des zugeführten Sauerstoffstroms 16 vergast. Die Vergasung in der Vergasungseinheit 20 erfolgt insbesondere bei einem erhöhten Druck von beispielsweise 40 bar.
Die in der Vergasungseinheit 20 erzeugten Synthesegase 24 verlassen die Vergasungseinheit 20 und werden erforderlichenfalls einer CO-Konvertierung 25 zugeführt wird, um die Zusammensetzung des Synthesegases 24 möglichst optimal einzustellen. Hierzu wird beispielsweise ein Verhältnis von H2ICO von ungefähr 2:1 eingestellt. Ein die CO- Konvertierung 25 verlassendes Synthesegas 27 wird nachfolgend einer Gaswäsche 26 zugeführt. Mit Hilfe eines Lösungsmittelstroms 28, welcher der Gaswäsche 26 zugeführt wird, können Schwefelhaltige Verbindungen, insbesondere H2S, und das in der CO- Konvertierung 25 entstandene CO2 aus dem Synthesegas 27 herausgewaschen werden. Dadurch verlässt ein mit Schwefelverbindungen und CO2 beladener Lösungsmittelstrom 30 die Gaswäsche 26. Der beladene Lösungsmittelstrom 30 wird in einer Reinigungseinheit 32 gereinigt, so dass ein Gasstrom 34 mit Schwefelhaltigen Verbindungen und ein CO2-Strom 35 aus dem beladenen Lösungsmittelstrom 30 abgetrennt werden können. Ein gereinigter
Lösungsmittelstrom 36 wird im Kreis geführt und der Gaswäsche 26 wieder zugeführt. Hierzu wird der gereinigte Lösungsmittelstrom 36 zunächst einer Kühleinrichtung 38 zugeführt, um eine geeignete Temperatur für den Lösungsmittelstrom 28 einzustellen.
Nach der Gaswäsche mit Hilfe eines physikalischen flüssigen Lösungsmittels verlässt ein gereinigtes Synthesegas 40 die Gaswäsche 26 und wird in einem Hauptkompressor 42 auf einen Betriebsdruck für eine nachfolgende Synthese komprimiert. Das gereinigte Synthesegas 40 kann in der nachfolgenden Synthese weiterverarbeitet werden. Beispielsweise wird das gereinigte Synthesegas 40 einer Methanoleinheit 44 zugeführt, um aus dem gereinigten Synthesegas 40, das einen hohen Anteil an Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff aufweist, Methanol herzustellen. Bei der Methanolherstellung in der Methanoleinheit 44 entstehende Nebenprodukte können in einem Purge-Strom 46 abgeführt und insbesondere weiterverarbeitet werden. Ein aus der Methanoleinheit 44 austretender Methanolstrom 48 kann in einem weiteren Schritt weiter veredelt werden. Beispielsweise kann der Methanolstrom 48 einer Kraftstoffeinheit 50 zugeführt werden, um aus dem Methanolstrom 48 einen Kraftstoffstrom 52 herzustellen, der als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann. Bei der in Fig. 1 dargestellten erfϊndungsgemäßen Anlage 10 erfolgt direkt vor der Gaswäsche 26 eine Zwischenkomprimierung des Synthesegases 27 mit Hilfe eines Zusatzkompressors 54. Durch die Zwischenkomprimierung wird bei gleichem Massenstrom der Volumenstrom verringert, so dass der apparative Aufwand der Anlage 10 verringert werden kann. Insbesondere ist es im großindustriellen Maßstab möglich die Anzahl der Produktionsstraßen insbesondere für die nachfolgenden Produktionsschritte zu reduzieren. Gleichzeitig entsteht bei der Entspannung des aus dem Synthesegas 27 in der Gaswäsche 26 abgetrennten CO2 eine größere Entspannungskälte, so dass der Energieeinsatz für die Kühleinheit 38 reduziert werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl der Hauptkompressor 42 nach der Gaswäsche 26 und der Zusatzkompressor 54 vor der Gaswäsche 26 in einen gemeinsamen Verdichter 56 zusammengefasst. Das Synthesegas 27 und das gereinigte Synthesegas 40 sind jedoch in dem Verdichter 56 voneinander getrennt. Insbesondere ist es möglich sowohl den Hauptkompressor 42 als auch den Zusatzkompressor 54 mit genau einem Verdichterantrieb 58 beispielsweise über eine gemeinsame Antriebswelle 60 anzutreiben.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger
Feststoffe, mit den Schritten:
Bereitstellen eines durch eine Vergasung von Kohlenstoff-haltigem Feststoff erhältlichen Synthesegases (27),
Reinigen des Synthesegases (27) in einer Gaswäsche (26) und
nachfolgendes Komprimieren des gewaschenen Synthesegases (40) auf einen Betriebsdruck für eine nachfolgende Synthese, insbesondere Methanolerzeugung (44), aus dem Synthesegas (40)
dadurch gekennzeichnet, dass
direkt vor der Reinigung in der Gaswäsche (26) eine Zwischenkomprimierung des Synthesegases (27) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenkomprimieren und das Komprimieren durch einen gemeinsamen mehrsträngigen Verdichter (56) erfolgen, wobei für das Zwischenkomprimieren und das Komprimieren insbesondere genau ein Verdichterantrieb (58) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas nach dem Komprimieren einen Druck PK von 70 bar < PK ≤ 180 bar, vorzugsweise 80 bar < PK ≤ 120 bar und besonders bevorzugt 90 bar < PK ≤ 100 bar aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas (24) bei der Vergasung des Kohlenstoff-haltigen Feststoffes einen Druck Pv aufweist, für den 10 bar < pv ≤ 50 bar, insbesondere 20 bar < pv ≤ 50 bar und vorzugsweise 25 bar < pv ≤ 45 bar gilt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas (27) nach dem Zwischenkomprimieren einen Druck pz aufweist, für den 40 bar < pz < 80 bar, insbesondere 45 bar < pz < 70 bar und vorzugsweise
50 bar < pz < 65 bar gilt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung in der Gaswäsche (26) mit Hilfe eines physikalischen, insbesondere flüssigen, Lösungsmittels bei einer durchschnittlichen Temperatur TG erfolgt, für die -700C < TG < 100C, insbesondere -600C < TG < -2°C und vorzugsweise -55°C < TG < -2°C gilt.
7. Anlage zur Behandlung von Synthesegas aus der Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
einer Gaswäsche (26) zur Reinigung eines durch eine Vergasung Kohlenstoff-haltiger Feststoffe erhältlichen Synthesegases (27) und
einem Hauptkompressor (42) zur Komprimierung des in der Gaswäsche (26) gereinigten Synthesegases (40)
dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzkompressor (54) zur Zwischenkomprimierung des Synthesegases (27) direkt vor der Gaswäsche (26) vorgesehen ist.
8. Anlage nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das dem Zusatzkompressor (54) zugeführte Synthesegas (27) einen Druck pv aufweist, für den
10 bar < pv ≤ 50 bar, insbesondere 20 bar < pv ≤ 40 bar und vorzugsweise 25 bar < pv ≤ 35 bar gilt.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrsträngiger Verdichter(56) vorgesehen ist, wobei der Verdichter (56) den Zusatzkompressor (54) zur Ausbildung mindestens eines ersten Strangs und den Hauptkompressor (42) zur Ausbildung mindestens eines zweiten Strangs aufweist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkompressor (42) und der Zusatzkompressor (54) durch genau einen
Verdichterantrieb (58) antreibbar sind.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkompressor (54) nach dem Zwischenkomprimieren einen Druck pz bereitstellt, für den 40 bar < pz < 80 bar, insbesondere 45 bar < pz < 70 bar und vorzugsweise
50 bar < pz < 65 bar gilt.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswäsche (26) ein physikalisches, insbesondere flüssiges, Lösungsmittel aufweist und eine Kühleinrichtung (38) vorgesehen ist, die in der Gaswäsche (26) eine durchschnittliche Temperatur TG regelt, für die -700C < TG ≤ 100C, insbesondere -600C < TG < -2°C und vorzugsweise -55°C < TG < -2°C gilt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3112761A1 (de) * 1981-03-31 1982-10-07 Krupp-Koppers Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur erzeugung eines fuer die methanolsynthese geigneten synthesegases
US4725381A (en) * 1984-03-02 1988-02-16 Imperial Chemical Industries Plc Hydrogen streams
DE3510096A1 (de) * 1985-03-20 1986-09-25 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Verfahren zur aufbereitung eines restgases aus einer niederdruckmethanolsynthese
DE102004013539A1 (de) * 2004-03-19 2005-10-06 Lurgi Ag Verfahren zur Koproduktion von Methanol und Ammoniak aus Erdgas
GB0715101D0 (en) * 2007-08-03 2007-09-12 Johnson Matthey Plc Process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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