KR101541564B1 - 가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소 및 애시 함유 연료의 가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 시스템 안에 존재하는 열함량, 및 재순환 동안 냉각 및 응축을 위해 필요한 물의 양을 최적으로 활용하는 것이다. 상기 목적은, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 혼합용기로부터 인출된 현탁액은 적어도 하나의 후속 단계에서 물의 적어도 일부의 증발 및 온도 하강 동안 팽창되며, 발생하는 증기는 물과의 직접적인 접촉을 통해 냉각되고 적어도 부분적으로 응축됨으로써 달성되며, 본 발명에 따른 장치는, 혼합용기 (1b) 의 하부 영역 사이의 라인 (6) 이 스크러버 타워 (7a) 로서 형성된 제 1 팽창용기로 이어지고, 상기 스크러버 타워는 응축물 수집 바닥 (8a), 및 발생하는 응축물을 위한, 스프레이 헤드들을 갖춘 혼합용기 (1b) 쪽으로의 재순환 라인 (10a) 을 갖고 있음으로써 특히 그 탁월함을 나타낸다.

Description

가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR TREATING FLUID STREAMS PRODUCED DURING COMBUSTION}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 기재된 유형의 탄소 및 애시 (ash) 함유 연료의 가스화 (gasification) 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법, 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소 함유 연료로부터 수소 및 일산화탄소 함유 생가스 (raw gas) 의 제조는 고온에서 산소 함유 가스와 함께 가스화를 통해 수행된다. 연료는 이를 위해 적합한 반응기 안에서 상기 가스와 함께 전환되고, 이때 생가스 이외에 단단한 또는 액화된 부산물이 얻어지며, 상기 부산물은 일반적으로 플라이 애시 (fly ash), 액화된 탄재 (cinder), 및 가스화되지 않은 연료로 구성된다. 상기 생가스는 주성분인 일산화탄소 및 수소 이외에, 대개는 상기 가스로부터 제거되어야만 하는 그 밖의 가스들 및 증기, 예컨대 이산화탄소, 수증기, 황 화합물, 질소 화합물 및 염소 화합물을 포함하고 있다.
상기 생가스의 먼지 제거 및 세척은 일반적으로 가스화보다 훨씬 낮은 온도에서 수행된다. 그러므로, 상기 생가스는 우선 간접 열교환기를 통해 또는 보다 차가운 매체와의 혼합을 통해 냉각된다. 상기 생가스는 물과 자주 혼합되고, 상기 물은 완전히 또는 부분적으로 증발되며, 이로 인해 가스의 물 함량은 높아진다. 증발되는 것보다 더 많은 물이 상기 생가스 안으로 공급되면, 증발되지 않은 물은 생가스 안에 존재하는 고체들과 함께 부분적으로 제거되고, 별도로 현탁액으로서 혼합 영역 밖으로 배출된다. 고체 현탁액은 용해된 가스들, 및 가스화 공정시 생기는 예컨대 HCl, NH3, 또는 알칼리 용액, 예컨대 NaCl 을 갖고 산의 중화시 생기는 수용성 물질들을 아직 포함하고 있다.
냉각된 생가스는 보다 적은 양의 먼지를 아직 포함하고 있고, 일반적으로 후속 이용을 위해 상기 먼지들을 공정 밖으로 제거해야만 한다. 이는 세척 및 여과 공정을 통해 수행될 수 있다. 그 후, 생가스는 산성 가스 세척 과정을 자주 거치며, 상기 세척에서 산성 가스들은 시스템으로부터 제거된다. 상기 생가스가 수소, 또는 수소 함유량이 높은 가스의 제조를 위해 필요해지면, 일반적으로 이산화탄소로의 일산화탄소의 전환은 이산화탄소의 후속 분리와 함께 실행된다.
가스화되지 않은 물, 및 상기 생가스로부터 씻어내진 고체들로 형성되고 혼합용기 (mixing vessel) 안에 침전된 현탁액은 특정한 고체 농도, 예컨대 5% 중량 부에 도달시, 고체의 퇴적을 저지하기 위해 혼합용기로부터 인출된다.
배출된 상기 현탁액으로부터 고체들이 제거되어야만 한다. 하지만 상기 현탁액은 뜨겁고, 예컨대 200℃ 이고, 높은 압력, 예컨대 3 MPa 하에 있다. 이러한 조건하에서의 고체의 제거는 매우 어려울 것이고, 그러므로 현탁액은 일반적으로 우선 팽창되고, 냉각되며, 그 후에 비로소 고체가 분리된다. 현탁된 미세 입자들의 분리를 위해, 물은 대개의 경우 정화 또는 침강 탱크 (settling tank) 안으로 안내되고, 이때 낮은 온도, 예컨대 50℃ 가 효율적이면서도 비용 절감적인 침전을 위해 바람직하다.
현탁액의 냉각시 열 에너지 및 압력 에너지의 대부분은 헛되이 소멸된다. 분리에 의해 얻어진, 고체 함유량이 적은 물은 일반적으로 생가스와의 혼합을 위한 혼합용기 안으로 되돌아간다. 되돌아간 상기 물을 상기 혼합용기 안으로 공급되기 전에 다시 가열하고, 그리고 이때 현탁액의 냉각으로부터의 열을 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 열교환기 안의 물의 가열은 열교환 표면들 상의 침전물의 집중적인 형성을 초래하는데, 왜냐하면 현탁액, 및 되돌아간 상기 물은 상기 생가스 및 플라이 애시로부터 씻어내진 많은 물질들을 포함하고 있기 때문이다.
EP 0 648 828 B (=DE 694 05 841-T2) 에 동종 방법이 기재되어 있으며, 이 경우에는 합성 가스 또는 생가스가 세척 컨테이너에 공급되고, 그 후 그 밖의 처리 단계들을 거치며, 반면 현탁액은 플래시 드럼 (flash drum) 에 공급된다. US 4 074 981 또는 US 5 345 756 에는 탄소 함유 연료의 가스화를 위한 방법 및 시설이 기재되어 있으며, 하지만 각각의 경우에 있어 발생하는 현탁액을 혼합용기 밖으로 계속해서 어떻게 처리해야 하는 지에 대해서는 언급이 적다.
DE 41 09 231 C 로부터는 할로겐이 적재된, 탄소 함유 고체를 이용하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 고체는 유동 능력이 있는 상태에서 반응기 안으로 운반된다. 생성된 가스는, 가스를 냉각하고 그을음 및 알칼리를 씻어내기 위해 알칼리성 물을 갖고 퀀칭 (quenching) 된다. 진공 플래시를 이용한 합성 가스 세척 장치의 폐수를 처리하기 위한, 또한 증기를 얻기 위한 방법 및 장치는 DE 698 31 867 T 로부터 공지되어 있다. 팽창 및 열 재획득은 이 방법에서는 낮은 온도들로 인해 전혀 가능하지 않고, 퀀칭을 위해 되돌아간 응축물도 예비 가열되지 않는다.
본 발명의 목적은, 시스템 안에 존재하는 열함량, 및 재순환되어야 하고 냉각 및 응축을 위해 필요한 물의 양을 최적으로 활용할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 도입부에 설명된 유형의 방법에 있어서, 본 발명에 따르면 한 팽창단계로부터의 현탁액은 후속 팽창단계에 공급되며, 상기 후행 팽창단계의 응축물은 상기 선행 팽창단계 안으로 되돌아가고, 이때 본 발명에 따르면 다수의 팽창단계가 이용되며, 따라서 한 팽창단계로부터의 현탁액은 후속 팽창단계에 공급되고, 상기 후행 팽창단계의 응축물은 상기 선행 팽창단계 안으로 되돌아감으로써 달성된다.
가스화로부터의 먼지와 그을음, 및 예컨대 워터 퀀처 (water quencher) 로부터의 물로 만들어진 현탁액의 본 발명에 따른 처리를 통해, 본 발명에 따른 방법은 건조된 석탄, 석탄 매시 (mash), 액체 연료, 예컨대 정제 공장에서 나오는 찌꺼기 등등의 가스화를 위해 이용될 수 있다.
물과의 직접적인 접촉을 통해, 팽창시 형성되는 증기는 곧바로 냉각 및 응축될 수 있고, 따라서 이 응축물은 각각의 경우에 있어 계속 이용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 구현형태에 따르면, 제 1 팽창단계로부터 발생하는 응축물은 반응 공간에서 유래하는 가스들 및 탄재에 충돌을 가하기 위한 상기 혼합용기에 다시 공급되고, 이때 다수의 팽창단계가 이용될 수 있으며, 한 팽창단계로부터의 현탁액은 후속 팽창단계에 공급되고, 상기 후행 팽창단계의 응축물은 상기 선행 팽창단계 안으로 되돌아간다.
목적에 부합하여, 마지막 팽창단계에서는 진공이 발생되고 (0.02 MPa), 이는 예컨대 차가운 담수 (fresh water) 가 공급됨으로써 달성될 수 있다. 이때, 본 발명의 그 밖의 구현형태에 따르면, 팽창단계의 각각의 돔 (dome) 안에 형성되는 폐기 가스들은 빨아내지고, 그 밖의 처리에 공급된다.
본 발명에 따른 방법의 그 밖의 구현형태에서, 마지막 팽창단계로부터의 현탁액은 고체 및 폐수를 분리하기 위한 침강 탱크 등등에 공급되고, 발생하는 상기 폐수는 팽창단계 안으로 되돌아간다.
특히, 본 발명의 특별한 장점은, 현탁액의 부분 스트림 (partial stream) 은 상기 반응 공간과 상기 혼합용기 사이의 좁은 전이부 안의 수막을 형성하기 위해 되돌아가고, 상기 반응 공간 안으로의 현탁액의 적어도 일부의 이 재순환을 통해, 순환된 질량 유량의 최적의 조절 가능성이 생긴다는 데에 있다.
그 밖의 구현형태에서, 상기 현탁액 및/또는 가열되어야 하는 상기 물의 산성화는 팽창단계들 전에 또는 팽창단계들에서 제공되고, 이는 예컨대 염산 또는 아세트산을 갖고 수행될 수 있다. CO2 는 압력의 감소로 인한 현탁액의 팽창시, 및 가스들의 용해성의 감소로 인한 재순환된 물의 가열시 누출된다. CO2 누출로 인해 현탁액은 염기성이 되고, 이로 인해 예컨대 Ca 및 Mg 침전물이 형성된다. 이를 저지하기 위해, 본 발명에 따르면, 이러한 침전물 형성체를 용해할 수 있기 위해 pH 값 < 7, 예컨대 5 내지 6 을 설정하기 위해, 산 (acid) 이 추가로 투여된다.
적어도 하나의 팽창단계에서의 산의 투여로 인해, 예컨대 pH 4.4 를 가진 DE 41 09 231 C2 에서처럼 산성이 강한 탄재 베드 (bed) 가 필요하지 않다. 보다 저렴한 구성 재료들을 이용할 수 있기 위해, 탄재 베드의 5 내지 6 의 pH 값이 선호된다.
칼슘 함유 물의 가열이 매우 중요하다. 퀀처 안으로 안내된, 가열되어야 하는 물은 대부분 재순환된 물로 구성되고, 상기 물은 현탁액의 여과를 통해 발생한다. 칼슘은 일반적으로 현탁된 애시의 주요 구성성분이기 때문에 물은 칼슘과 함께 탄산수소칼슘의 형태로 포화된다. 물 온도의 상승과 함께 CO2 용해성이 떨어지고, 이로 인해 수용성 탄산수소칼슘 Ca(HCO3)2 는 전혀 용해될 수 없는, 침전물로서 제거되는 탄산칼슘 CaCO3 로 전환된다. 이 현상의 결과들은 물을 끓이는 전기 주전자에서 관찰될 수 있다.
가열되어야 하는 물과 팽창 증기들의 직접적인 접촉을 구비한 본 발명에 따른 팽창시, 팽창된 현탁액으로부터 누출되는 산성 가스들, 예컨대 CO2 및 H2S 의 일부는 가열되어야 하는 물을 통해 흡수되고, 이로 인해 평형이 탄산수소칼슘 방향으로 이동된다. 이로 인해, 적어도 1 MPa 이하의 압력, 및 1 % 이상의 퀀칭된 촉촉한 (moist) 가스 안의 CO2 함량에서의 압력 가스화 동안, 상기 가열된 물로부터 침전물의 분리가 저지될 수 있다.
이 침전물 형성체의 분리물을 추후에 운반하기 위해, 본 발명에 따르면 침강 탱크 안으로의 도입 전에 또는 여과 전에 pH 값은 예컨대 염기 (base) 의 투여를 통해 다시 올라갈 수 있다.
침강 탱크 안의 집합체 (agglomeration) 를 가속화하기 위해, 약 60℃ 의 현탁 온도에서 첨가물들이 필요하다. 이렇게 낮은 온도를 증발을 통해 달성하기 위해, 마지막 팽창단계에서는 0.02 MPa 의 저압이 추구된다. 냉각시키는 매체는 이 단계에서 보다 차가워야 하며, 이는 예컨대 차가운 물의 혼합에 의한 또는 담수를 이용한 냉각에 의한, 재순환된 여과액의 냉각을 통해 달성될 수 있다.
팽창단계의 개략적인 설계의 예:
현탁액
유입 3 중량% 애시, 100 kg/s, 220℃, 40 bar
상기 단계에서의 증기 압력 14 bar -> 끓는 온도 195℃
증발 엔탈피 1958 kJ/kg
냉각 220-195=25K Q=100*4.2*25 = 10500 kW 는
10500/1958 = 5.4 kg/s H2O 의 증발을 초래한다
증기 밀도 7.1 kg/㎥ -> 증기 부피 0.76 ㎥/s
여과액을 갖고 냉각, 100 kg/s
24 K 만큼의 증기 응축을 통해 발생하는 가열
벌크는 위쪽으로 관류한다
응축물 밀도 870 kg/㎥ -> 응축물 부피 0.12㎥/s
벌크 안의 응축물의 빈 관 (empty tube) 속도 0.04 m/s
필요한 횡단면 3㎡ -> D=2m
벌크의 높이 1m
벌크의 Spec. 표면 500 ㎡/m
벌크의 전체 표면 3*1*500 = 1500 ㎡
열유입 계수 1 kW/㎡/K
발생하는 평균 온도차이 10500/1500/1=7K
상기 추정은, 현탁액 팽창으로부터의 증기와, 가열되어야 하는 여과액 간의 적은 온도차이가 팽창단계의 비교적 작은 규모에도 불구하고 달성될 수 있음을 나타낸다.
팽창단계들의 케스케이드 접속 (cascade) 은 조절 기술적으로 간단히 제어될 수 있는데, 왜냐하면 현탁액 흐름은 수위 조절기에 의해 영향을 받기 때문이고, 이에 반해 상기 케스케이드 접속의 컨테이너 안으로의 증기 압력들은 현탁액 및 가열되어야 하는 매체, 예컨대 여과액의 양 및 온도에 따라 독자적으로 설정되기 때문이다.
또한, 본 발명은 상기 혼합용기로부터 분리된, 수증기를 갖고 농축된 생가스의 처리를 제공하며, 상기 생가스는 예컨대 벤투리 스크러버 (venturi scrubber) 및/또는 액적 분리기 (droplet separator) 및/또는 - 원하는 바에 따라 - 다단계 세척기 및/또는 포함된 일산화탄소를 위한 전환 장치들 및/또는 클린 가스 (clean gas) 를 형성하기 위한 산소를 위한 흡수 장치에 공급된다.
추가적인 담수의 공급의 변화를 통해, 예컨대 용해될 수 있는 재료들, 예컨대 HCl, HF 등등이 씻어내질 수 있다.
본 발명에 따른 다음과 같은 조건들이 존재할 수 있다:
- 압력 적어도 1 MPa, 퀀칭된 촉촉한 가스 안의 CO2 함량 적어도 1 % vol.;
- 팽창시 새는 가스들 또는 CO2 의 일부는 가열된 물을 통해 흡수된다;
- 현탁액으로부터 고체의 분리, 고체 함유량이 적은 획득된 물의 일부는 우선 현탁액의 감지 가능한 열 또는 팽창 증기로부터의 응축 열의 활용과 함께 가열되고, 그 후 퀀칭 워터로서 사용된다;
- 적어도 두 단계 팽창.
앞서 기술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상응하는 장치 부품들을 가진 상응하는 장치를 제공하며, 상기 장치는, 다수의 스크러버 타워 또는 유사한 팽창 장치들이 현탁액을 위한 각각의 바닥들의 연결 라인 (connecting line) 들, 및 후행 스크러버 타워로부터 선행 스크러버 타워 안으로의 및/또는 상기 혼합용기 안으로의 응축물 재순환 라인들을 갖고 케스케이드 접속되어 있음으로써 그 탁월함을 나타내고, 상기 장치의 그 밖의 구현형태들은 그 밖의 종속항들에 기재되어 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 시설을 개략적으로 나타낸다.
이하, 본 발명을 도면을 참조로 예를 들어 보다 상세히 설명한다. 이 도면은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 시설을 개략적으로 단 하나의 그림에서 나타내고 있다.
도면에서 부분적으로 간단하게 도시되어 있는 시설은 가스화 반응기 (1) 를 구비하며, 상기 가스화 반응기는 반응 공간 (1a) 을 구비하고, 상기 반응 공간 안으로 탄소 함유 연료 (2a) 와 산소 함유 가스 (2b) 가 공급된다. 이러한 유형의 가스는 이산화탄소 및 수증기를 포함할 수도 있다.
1a 로 표시되어 있는 반응 공간 안에서는 석탄 가스화가 발생한다. 이렇게 얻어진 생가스 (raw gas) 는 반응 공간 (1a) 의 하류에 배치된 혼합용기 (1b) 안으로 흐르고, 상기 혼합용기 안에서 상기 생가스는 순환하는 현탁액, 공정 응축물 (process condensate) 및/또는 추가적인 물과 - 해당 공급 라인들은 4a-4b, 10b 및 21e 로 표시되어 있다 - 혼합되고, 냉각된다.
우선 상기 생가스는, 자유로이 떨어지는 수막 (1c 로 표시되어 있음) 이 나타내는 반응 공간 (1a) 으로부터 혼합용기 (1b) 안으로의 좁은 전이부를 통해 안내된다. 상기 혼합용기의 바닥에 모이는 탄재는 중력 방향 (1d) 으로 아래에서 배출된다.
상기 혼합 구역에서 물의 일부는 증발되고, 이로 인해, 유출되는 냉각된 생가스 (5) 는 많은 수증기 부분을 가진다. 상기 증발을 위해 필요한 것보다 상기 혼합용기 안으로 더 많은 물이 공급되기 때문에, 상기 혼합용기 안에서는 가스화되지 않은 연료 및 플라이 애시의 일부가 현탁액으로서 발생하고, 상기 현탁액은 라인 (6) 을 통해 배출된다. 이 현탁액의 일부는 - 이미 앞서 간략히 암시된 바와 같이 - 자유로이 떨어지는 수막 (1c) 을 형성하기 위해 경우에 따라서는 추가적인 물의 첨가를 통해 재순환될 수 있다 (화살표 4a).
그 밖의 처리를 위해, 이 현탁액은, 고체들을 상기 현탁액으로부터 무압력 상태에서 비용 절감적으로 분리시킬 수 있기 위해 라인 (6) 을 통해 냉각 및 팽창을 위한 그 밖의 유닛들에 공급된다. 이를 위해 도면에는 스크러버 타워 (scrubber tower, 7a - 7d) 들이 도시되어 있으며, 상기 스크러버 타워들 안에서 물의 일부가 증발되고, 위쪽으로 올라가며, 분무를 통해 응축된다. 스크러버 타워들의 이 분무 요소들은 7a - 7d 로 표시되어 있다. 각각의 경우에 있어 아직 물과 혼합된, 스크러버 타워의 바닥으로부터의 현탁액의 일부는 다음 스크러버 타워 안으로 공급되고, 이때, 처리에 의해 약간 가열되는 분무용 물은 적어도 부분적으로 혼합용기 (1b) 안에서 이용될 수 있다. 이는 화살표 (10a 또는 10e) 로 표시되어 있다.
접속으로 인해 발생하는 바와 같이, 제 1 스크러버 타워는 다음 스크러버 타워로부터의 냉각수를 얻고 (라인 10b), 반면 제 2 스크러버 타워는 제 3 스크러버 타워로부터 그의 냉각수를 얻으며, 이는 라인 (10c) 으로 도시되어 있고, 따라서 도면에는 4중 케스케이드 접속 (cascade connection) 이 발생하고, 최종적으로 마지막 스크러버 타워는 정화 탱크 (12) 의 폐수로부터의 비교적 차가운 물을 얻으며, 상기 폐수는 라인 (13) 을 통해 물탱크 (16a) 에 공급되고, 이때 한편으로는 재순환 라인 안에, 또한 정화 탱크 (12) 쪽으로의 현탁액의 충돌 라인 (11) 안에 각각 냉각기가 열교환기 (16b 또는 16c) 로서 제공되어 있을 수 있다.
팽창을 통해, 증기와 함께, 현탁액 안에 용해된 가스들의 일부도 방출된다. 팽창 공간 안으로의 가스들의 농축을 저지하기 위해, 보다 적은 가스량이 상기 타워들의 머리부 (head region) 위로 배출되는데, 이는 9a 내지 9d 로 표시되어 있다.
제거되어야 하는 가스들의 양을 적게 하기 위해, 수증기를 가능한 한 응축시키는 것이 의미가 있다. 이를 위해, 스크러버 타워 (7a) 위에는 보다 차가운 물 (24b) 로 분무된 영역 (9f) 이 제공되어 있고, 스크러버 타워 (7b) 위에는 냉각기 (9g) 가 제공되어 있다. 이 제 2 냉각단계로부터 얻어진 가열된 분무용 물 또는 응축물 (9i) 은 생가스와의 혼합을 위해 이용되거나 또는 다른 목적들을 위해 이용될 수 있다. 액적 분리기 (9h) 는 휩쓸려가는 흐르는 물의 양을 감소시킨다. 마지막 팽창단계로부터의 농축된 현탁액 (11) 은 결국 침전 및 정화 탱크 (12) 안으로 안내된다. 상기 정화 탱크로부터, 고체 함유량이 적은 물 (13) 은 스크러버 타워 (7a -7d) 들 안으로 되돌아간다. 이때, 선택 사양적으로, 냉각을 위한 장치 (16b) 가 - 위에서 이미 상술한 바와 같이 - 사용될 수 있다. 경우에 따라서는, 냉각수는 외부로부터 공급될 수도 있고, 별도로 (4f) 이용되거나, 또는 정화된 물 (4d) 과 혼합되어 이용될 수 있다.
고체 함유량이 높은, 상기 침강 탱크로부터의 분류물은 벨트 필터 프레스 (14) 를 갖고 여과되는 것이 바람직하다. 분리된 고체 (15) 는 시설을 떠나가고, 이에 반해 고체 함유량이 적은 물은 상기 침강 탱크 안으로 되돌아간다. 농축된 현탁액 (12a) 을 위한, 또한 고체 함유량이 적은 여과액 (14a) 을 위한 추가 탱크들은 도시되어 있지 않으며, 상기 탱크들은 필터 (14) 의 주기적인 차단을 허용한다. 이를 위해, 선택 사양적으로 탱크 (16a) 가 사용될 수 있다. 고체 함유량이 적은 물의 일부는, 물 안의 염 (salt) 의 농축을 제한하기 위해 공정 밖으로 폐수 (17) 로서 배출된다.
현탁액으로부터의 고체 분리를 위해서는 낮은 온도들, 예컨대 < 60℃ 가 바람직하다. 이러한 온도를 마지막 팽창단계에서 실현하기 위해, 차가운 분무용 물 (4f) 이외에 흡인 장치도 필요하다. 이것은 기계식 진공 펌프이거나 또는 제트 장치 (jet device) 일 수 있다
석탄 가스화로부터 얻어진 생가스 (5) 는 우선 벤투리 스크러버 (19) 안에서 공정 응축물 또는 세정수 (21d) 와 혼합된다. 후속하여, 상기 생가스는 액적 분리기 또는 싸이클론 분리기 (20) 안에서, 동반된 미세 입자들 및 액체 방울들로부터 분리된다. 그 후, 상기 생가스는 워싱 타워 (21) 안에서, 고정된 미세 입자들 및 수용성 불순물로부터 분리된다. 상기 워싱 타워로부터의 세정수는 생가스의 냉각 공정 안으로 되돌아갈 수 있거나 (화살표 21e) 또는 탱크 (21f) 안에 수집되어 저장될 수 있다. 여기에서도, 추가적인 물이 공급될 수 있다.
그 후, 생가스는 CO 전환을 위한 2 개의 장치 (22a, 22b) 안에 잇달아 도달한다. 바람직하게는, 상기 제 1 전환기의 하류에는 열교환기 (23) 가 접속될 수 있다. 그 후, 이산화탄소 및 나머지 산성 가스들을 분리하기 위해, 가스는 흡수 타워 (25) 를 통해 안내된다. 세척된 합성가스, 연소 가스 또는 수소 (25a) 및 동반된 산성 가스 (25b) 들이 얻어진다. 상기 제 2 전환기의 하류에는 응축물의 냉각 및 분리를 위한 장치 (24) 가 위치한다. 획득된 응축물 (24a) 은 워싱 타워 (21) 안으로 되돌아가거나, 또는 용해된 가스들을 몰아내기 위해 부분적으로 팽창되거나 벗겨질 수 있다. 응축물 (24b) 이 분무 (9f) 를 위해 사용됨으로써, 스크러버 타워들은 응축물들의 탈기 (degasification) 를 위한 비용 절감적인 대안을 제공한다.
물론, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않으며, 기본 사상에서 벗어나지 않으면서 여러 가지 측면에서 변경될 수 있다.

Claims (15)

  1. 탄소 및 애시 함유 연료의 가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 가스화 동안 연료는 반응기 안에서 산소 함유 가스와 함께 생가스로 전환되며, 상기 가스화를 통해 발생하는 상기 생가스는 하류에 배치된 혼합용기 안에서 물과 혼합되고, 냉각되며, 상기 물의 증발된 부분은 상기 생가스와 함께 상기 혼합용기로부터 배출되고, 남아 있는 고체/물 혼합물 (현탁액) 은 적어도 부분적으로 인출되며, 상기 혼합용기로부터 인출된 상기 현탁액은 연속하는 2 이상의 팽창단계에서 물의 적어도 일부의 증발 및 온도 하강 동안 팽창되고, 발생하는 증기는 물과의 직접적인 접촉을 통해 냉각되고 적어도 부분적으로 응축되는 방법에 있어서,
    상기 2 이상의 팽창단계에서, 상기 현탁액은 하나의 팽창단계로부터 후행 팽창단계에 공급되고, 상기 후행 팽창단계의 응축물은 상기 후행 팽창단계 이전의 팽창단계로 되돌아가는 것을 특징으로 하는, 탄소 및 애시 함유 연료의 가스화 동안 생산된 유체 스트림을 처리하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 이상의 팽창단계 중 마지막 팽창단계에서 진공을 발생시키기 위해 차가운 담수가 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽창단계의 각각의 돔 안에 형성되는 폐기 가스들은, 빨아내지고 별도로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 이상의 팽창단계 중 마지막 팽창단계로부터의 현탁액은 고체 및 폐수를 분리하기 위한 침강 탱크에 공급되고, 발생하는 상기 폐수는 팽창단계 안으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 현탁액의 부분 스트림은 상기 반응 공간과 상기 혼합용기 사이의 좁은 전이부 안의 수막을 형성하기 위해 되돌아가는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 현탁액 및/또는 가열되어야 하는 상기 물은 상기 팽창단계들 전에 또는 상기 팽창단계들에서 염산 또는 아세트산을 갖고 산성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 침강 탱크 안으로의 도입 전에 및/또는 여과 전에 염기의 투여를 통해 pH 값은 7 과 9 사이에 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합용기로부터의 상기 생가스는 벤투리 스크러버, 액적 분리기, 워싱 타워, 포함된 일산화탄소를 위한 전환 장치들 및 클린 가스를 형성하기 위한 산소를 위한 흡수 장치 중 하나 이상에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 가스화 동안 발생하는 생가스와 물을 혼합하기 위한 혼합용기 (1b) 를 가진 가스화 반응기 (1) 를 가진, 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치로서, 상기 혼합용기 (1b) 의 하부 영역 사이의 라인 (6) 은 스크러버 타워 (7a) 로서 형성된 제 1 팽창용기로 이어지고, 상기 스크러버 타워에는 응축물 수집 바닥 (8a), 및 발생하는 응축물을 위한, 스트레이 헤드들을 갖춘 혼합용기 (1b) 쪽으로의 재순환 라인 (10a) 이 제공되어 있는 장치에 있어서,
    다수의 스크러버 타워 (7a-7d) 또는 유사한 팽창 장치들은 현탁액을 위한 각각의 바닥 (8a-8d) 들의 연결 라인들, 및 후행 스크러버 타워로부터 선행 스크러버 타워 안으로의 및/또는 상기 혼합용기 안으로의 응축물 재순환 라인 (10a-10d) 들을 갖고 케스케이드 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    반응 공간과 혼합용기 사이의 전이 영역에는 수막 (1c) 을 형성하기 위한 내부 부품들이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 혼합용기의 머리부로부터 이어지는 생가스 라인 (5) 은 공정 응축물, 세정수 및 담수 중 하나 이상을 위한 충돌 및 재순환 라인들과 함께, 벤투리 스크러버 (19), 액적 분리기 (20) 및 워싱 타워 (21) 중 하나 이상에 충돌을 가하기 위해 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    현탁액에 충돌을 가하기 위한 마지막 스크러버 타워 (7d) 의 하류에는 폐수 분리 (17) 및 고체 분리 (15) 를 위한 침강 또는 정화 탱크 (12) 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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