WO2014131700A1

WO2014131700A1 - Verfahren zur weiterverwertung von nebenprodukten aus vergasungsanlagen

Info

Publication number: WO2014131700A1
Application number: PCT/EP2014/053410
Authority: WO
Inventors: Ralf Abraham; Domenico Pavone; Simon Boris Hafner; Dobrin Toporov
Original assignee: Thyssenkrupp Industrial Solutions Gmbh
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-09-04
Also published as: TW201439305A; DE102013101945A1

Abstract

Mit einem Verfahren zur Weiterverwertung von Nebenprodukten aus Vergasungsanlagen, insbesondere aus einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser, wobei das während der Vergasung entstehende, Feststoffanteile mit sich führende Gas über einen Zentrifugalabscheider geführt wird, soll eine Lösung geschaffen werden, mit der gasförmige und/oder flüssige Nebenprodukte zur Verbesserung der Ausbeute der jeweiligen Vergasungsanlage dem Vergasungsprozess nicht verlorengehen. Dies wird dadurch erreicht, dass die neben den im Hauptgas enthaltenen Produkte, wie CO, H₂, CO₂, CH₄ und H₂O noch enthaltene, bei den Temperaturen von 900° bis 1200°C nicht umgesetzten Komponenten, wie C₆H₆ oder C₁₀H₈ (Nebenprodukt (By-Product)) ebenso wie wasserstoffbasierte Komponenten, wie beispielsweise NH₃, aus den Hauptgasprodukten ausgeschieden und in den Vergasungsprozess zurückgeführt werden.

Description

Verfahren zur Weiterverwertung von

Nebenprodukten aus Vergasungsanlagen

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Weiterverwertung von Nebenprodukten aus Vergasungsanlagen, insbesondere aus einem Hochtemperatur- Winkler-Vergaser, wobei das während der Vergasung entstehende, Feststoffanteile mit sich führende Gas über einen Zentrifugalabscheider geführt wird .

Während der Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material in einem Hochtem- peraturvergaser, beispielsweise in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser, entstehen bei der Vergasung neben den Hauptprodukten CO, H₂, C0₂, CH₄ und H₂0 zusätzliche Produkte, die bei der Vergasungstemperatur im Bereich von 900°C bis 1200°C noch im Hauptgasstrom enthalten sind . Dabei handelt es sich z. B. um Produkte, wie CeH₆ oder CioHs oder auch um N H3, die einer vollständigen Umsetzung widerstanden haben und den Vergaser zusammen mit dem Hauptprodukt gasförmig verlassen. Diese Nebenprodukte können in der Regel leicht mittels stromabwärts positionierter Einrichtungen separiert werden und damit anderen Prozessen zugeführt oder in Zusatzanlagen entsorgt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der gasförmige und/oder flüssige Nebenprodukte zur Verbesserung der Ausbeute der jeweiligen Vergasungsanlage dem Vergasungsprozess nicht verlorengehen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die neben den im Hauptgas enthaltenen Produkte, wie CO, H₂, C0₂, CH₄ und H₂0 noch enthaltene, bei den Temperaturen von 900°C bis 1200°C nicht umgesetzten Kompo- nenten, wie C₆H₆ oder CioH₈ (Nebenprodukt (By-Product)) ebenso wie wasserstoffbasierte Komponenten, wie beispielsweise N H3, aus den Hauptgasprodukten ausgeschieden und in den Vergasungsprozess zurückgeführt werden.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Wege diese Nebenprodukte zurückzuführen. Hier sieht die Erfindung nach einer ersten Variante vor, dass das recycelte Nebenprodukt (By-Product) als Flüssigkeit den festen Vergasungsprodukten (Feed) zugemischt, wo es vom festen Material (Feed) absorbiert wird und gemeinsam mit dem Brennstoff in den Vergaser eingeführt wird .

Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass die recycelten Nebenprodukte über die vorhandenen 0₂-Zuführdüsen in die Vergasungsanlage eingebracht werden.

Auch ist es möglich, dass durch den Einsatz des im Kopfbereich des Hochtem- peraturreaktors vorgesehenen Aufheizbrenners das Nebenprodukt durch die Brennerdüsen in den Vergaser zusammen mit Sauerstoff eingeführt werden, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht.

Eine wiederum andere Möglichkeit besteht darin, dass das Nebenprodukt über eine im Bereich der Hochtemperatur-Vergasungszone positionierte Ebene von Düsen in den Vergaser eingebracht wird .

An dieser Stelle sei bemerkt, dass die jeweiligen Vorgehensweisen einzeln, aber auch in unterschiedlichen Kombinationen eingesetzt werden können, je nach Art und Bauweise der Vergasungsanlage bzw. der konstruktiven Gegebenheiten.

Werden die Nebenprodukte, wie oben angegeben, über Düsen oder Brenner rückgeführt, wird deren Gestaltung so getroffen, dass sie zur Bildung einer Flamme das Nebenprodukt mit 0₂ mischen, so dass eine höher konzentrierte Reaktionszone gebildet wird . Das Nebenprodukt kann flüssig oder gasförmig sein. Es kann in den Vergaser als Dampf oder als Flüssigkeit bei Benutzung von Sprühdüsen zugeführt werden, um beispielsweise die Konvertierung zu erleichtern.

Die Art der Einführung der Nebenprodukte aus der Vergasung zurück in die Vergasungsanlage hängt von der jeweiligen Dekomposition bzw. Spaltung ab und von den Anforderungen an das Brenngas. So ist der Benzolabbau bei individuellen Temperaturen unbefriedigend, ein vollständiger Benzolabbau wird aber bei Verweilzeiten von über 2 Sekunden und Temperaturen > 1200 °C erreicht. Eine sehr hohe lokale Temperatur in einer Benzolflamme, die durch das Einbringen des Benzols in den Sauerstoffstahl entsteht, kann ggf. das Ver- schlackungsrisiko des Vergasers erhöhen, allerdings kann der für eine Nachvergasungszone vorgesehene Sauerstoff reduziert werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine vereinfachte Vergaserdarstellung mit Zuführung flüssigen

Nebenproduktes in den festen Ausgangsbrennstoff,

Fig. 2 die Möglichkeit der Zuführung des Nebenproduktes durch 0₂-Düsen,

Fig. 2a eine vergrößerte schematische Darstellung einer Düse,

Fig. 3 in gleicher Darstellung die Zuführung des Nebenproduktes durch den

Kopfbereich des Hochtemperaturreaktors,

Fig. 3a eine vergrößerte schematische Darstellung einer Düse und in

Fig. 4 ein vereinfachtes Verfahrensschaltbild .

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vergasungsanlage, z.B. ein Hochtemperatur- Winkler-Vergaser, wird von einem Vergaserkörper 2 aus feuerfestem Mauerwerk gebildet, der in Schwerkraftrichtung unten mit einem konischen Auslaufbereich 2a versehen ist. Im Kopfbereich 2b ist eine Zuführleitung 3 zu einem Zyklon 4 positioniert, wobei der Zyklon 4 die abgetrennten Feststoffpartikel über eine Rückführleitung 5 in den unteren Bereich 2a des Vergasers 2 leitet. Zuführleitungen zum Einbringen von Vergasungskomponenten und zum Austritt in eine Wirbelschicht sind in Fig . 1 nur angedeutet und mit 6 bis 8 bezeichnet. Die Zufuhr des festen Brennstoffes über Vorlagebehälter 9 mittels einer Förderschnecke 10 ist durch einen Pfeil 11 angedeutet, wobei durch einen größeren Pfeil 12 die Zufuhr von flüssigem, aus dem Prozess stammenden Nebenprodukt dargestellt ist. Schließlich ist noch mit einem Pfeil 13 die Beaufschlagung mit 0₂ angedeutet.

Das mit Nebenprodukten beladene Gas wird gemäß Pfeil 16 aus den Zyklon 4 ausgeleitet und einer Gasreinigung 17 (Fig. 4) zugeführt. Wie in Fig . 4 auch schematisch angedeutet, wird das aus der Gasreinigung 17 gewonnene Nebenprodukt gemäß Pfeil 18 in den Vergaser 2 oder gemäß Pfeil 12 in flüssiger Form dem Feed zugeführt.

In den Fig. 2 und 2a ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, die funktionsmäßig gleichen Elemente tragen hier die gleichen Bezugszeichen. In Abwandlung zur Ausführungsform nach Fig . 1 wird hier z.B. ein gasförmiges Nebenprodukt über die allgemein mit 13a bezeichneten O2- Düsen eingebracht. Die Eindüsung des 0₂ ist hier mit Pfeilen 14 angedeutet, der Pfeil 15 deutet die Eindüsung des Nebenproduktes an. Die Düsengestaltung ist dabei in Fig . 2a lediglich schematisch bzw. vereinfacht wiedergegeben.

Schließlich zeigen die Fig. 3 und 3a ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung . Hier ist im Kopfbereich 2a des Vergasers 1 wenigstens eine allgemein mit 13b bezeichnete Düse zur Einbringung von Sauerstoff wiederum stark vereinfacht dargestellt, die Zufuhrpfeile für den Sauerstoff sind hier ebenfalls mit 14 bezeichnet, der Pfeil zur Einbringung des Nebenproduktes trägt auch hier das Bezugszeichen 15. Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, hier können andere, insbesondere konstruktive Varianten vorgesehen sein, insbesondere was die Düsengestaltung zur Einbringung des Nebenproduktes zusammen mit Sauerstoff in das System betrifft. Auch die Positionierung der jeweiligen Zuspeisedüsen für das Nebenprodukt können anders als in dem dargestellten Beispiel vorgesehen sein.

Auch das Einbringen des Nebenproduktes in flüssiger Form kann über Sprühdüsen erfolgen, wenn dies notwendig sein sollte.

Bezugszeichenliste :

1 Hochtemperatur- Winkler- Vergaser

2 Vergaserkörper

2a konischer Auslaufbereich

2b Kopfbereich

2c Ascheabzugtrichter

3, 6, 7, 8 Zuführleitung

4 Zyklon

5 Rückführleitung

9 Vorlagebehälter

10 Förderschnecke

11, 12, 13 Pfeil

13a, 13b Düse

14, 15 Pfeil

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Weiterverwertung von Nebenprodukten aus Vergasungsanlagen, insbesondere aus einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser, wobei das während der Vergasung entstehende, Feststoffanteile mit sich führende Gas über einen Zentrifugalabscheider geführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass die neben den im Hauptgas enthaltenen Produkte, wie CO, H₂, C0₂, CH₄ und H₂0 noch enthaltene, bei den Temperaturen von 900° bis 1200°C nicht umgesetzten Komponenten, wie CeH₆ oder CioHs (Nebenprodukt (By-Product)) ebenso wie wasserstoffbasierte Komponenten, wie beispielsweise N H3, aus den Hauptgasprodukten ausgeschieden und in den Vergasungsprozess zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das recycelte Nebenprodukt (By-Product) in flüssiger Form den festen Vergasungsprodukten zugeführt und gemeinsam in den Vergaser eingeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die recycelten Nebenprodukte über die 0₂-Zuführdüsen in die Vergasungsanlage eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass bei dem Einsatz des im Kopfbereich des Vergasungsreaktors vorgesehenen Aufheizbrenners das Nebenprodukt durch die Brennerdüsen in den Vergaser zusammen mit Sauerstoff eingeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Nebenprodukt über eine im Bereich der Hochtemperatur-Vergasungs^¬ zone positionierte Ebene von Düsen in den Vergaser eingebracht wird .

6. Vergasungsanlage, insbesondere Hochtemperatur-Winkler-Vergaser, mit einem Vergasungskörper und einem Zentrifugalabscheider zur Entfernung von Feststoffanteilen aus dem erzeugten Gas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5,

gekennzeichnet d urch

einen d ie im Gas enthaltenen Nebenprodukte ausscheidenden Abscheider sowie einer Rückführleitung zum Einbringen des abgeschiedenen Nebenproduktes in d ie Vergasungsanlage .

7. Vergasungsanlage nach Anspruch 6,

gekennzeichnet d urch

eine Rückführleitung für das Nebenprod ukt in flüssiger Form in wenigstens einen Vorlagebehälter für d ie dem Vergaser zugeführten Feststoffe .

8. Anlage nach Anspruch 6,

gekennzeichnet d urch

kombinierte Düsen ( 13a, 13b) zu r Einbring ung des Nebenproduktes ( 15) und Oi ( 14) .