WO2018077885A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von wasser aus vergasungsprozessen sowie verwendung - Google Patents

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WO2018077885A1 PCT/EP2017/077181 EP2017077181W WO2018077885A1 WO 2018077885 A1 WO2018077885 A1 WO 2018077885A1 EP 2017077181 W EP2017077181 W EP 2017077181W WO 2018077885 A1 WO2018077885 A1 WO 2018077885A1
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Karl-Heinz Jass
Vincent Liu
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Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions

Definitions

  • the invention relates to a method and a device each for treating water from or in connection with gasification processes, by means of which gasification processes, e.g. Synthesis gas is provided.
  • gasification processes e.g. Synthesis gas
  • the invention relates to a method and apparatus, whereby a crude gas stream and a water stream from gasification after the process steps or plant components Rohgas Reginasche, optionally gas conditioning, gas cooling and / or sour gas removal is treated, wherein for fluid treatment, a water stream from the Rohgasicasche and a process fluid stream the gas cooling or gas conditioning and / or sour gas removal are treated.
  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of the independent device claim as well as a use according to the independent use claim.
  • the fluid treatment can optionally concern only (waste) water or additionally gaseous process media.
  • As fluid can be understood at least partially also gaseous or at least partially liquid fluid.
  • As a fluid treatment is thus a treatment of process media at least comprehensively dissipated (Ab-) to understand water.
  • Hot raw gas from a gasification process in particular from processes for coal gasification according to the high-temperature Winkler process (HTW) or from processes of entrained flow gasification, is usually washed in a scrubber or gas scrubber, thereby essentially washing out chloride and dust.
  • the scrubber is charged with fresh water.
  • the gas stream is supplied to gas cooling or gas conditioning.
  • the chloride content of each gasified coal defines the amount of water required in the process (especially crude gas scrubbing). If the chloride content is particularly high, this also leads to a high water consumption, in particular in order to be able to comply with maximum material values and / or discharge limit values of the following systems with respect to the chloride concentration, in particular the chloride concentration in the medium discharged to the environment. In other words: If the proportion of chloride is high, it must be diluted with a large amount of fresh water. The absolute proportion of chloride discharged is then not lower, but a maximum concentration must not be exceeded.
  • the patent DE 43 18 549 C1 describes a distillation with special cooling, in particular with wasserbeauf Miltontem quench cooler, head gas or vapors.
  • a wastewater pretreatment acidification of the wastewater by means of stripping gas takes place.
  • the waste water can be treated by means of steam in such a way that ammonia-containing, substantially salt-forming water can be provided, which is further treated in an oxidation stage and an ammonia separation stage and discharged as purified wastewater.
  • the published patent application DE 40 18 309 A1 describes a method for the treatment of wastewater resulting from crude gas scrubbing, wherein the processing takes place in several successive steps comprising two steam stripping, after flue dust has been separated by pressure filtration.
  • the resulting wastewater stream is discharged into the environment or biology after solids and gases including ammonia-containing vapors have been separated therefrom.
  • the patent DD 288 393 A5 describes a process for the treatment of gaswaters.
  • the published patent application DE 27 44 437 AI describes a process for the treatment of wastewater.
  • the object of the invention is to provide a method and a device with the features described above, with which water can be used in an effective and resource-saving manner.
  • the object can also be seen in the context of gasification processes to provide a plant or process configuration or a method which / which allows only a small amount of water to be discharged to the environment or wastewater treatment and thereby elegantly into a gasification process or in a Synthesis gas plant can be integrated.
  • This object is achieved by a method for treating water from gasification processes, at or after which gasification processes raw gas from gasification in the process steps or plant components Rohgasicasche, optionally gas conditioning, gas cooling and / or sour gas removal treated and then provided as synthesis gas, wherein a water stream from the raw gas scrubbing and a process fluid stream from the gas conditioning or gas cooling and / or sour gas removal are treated, the water stream is treated separately from the process fluid stream by the process fluid is subjected to a separate from the water flow process fluid stripping.
  • the process fluid may be an at least partially gaseous or at least partially liquid fluid.
  • Process fluid or process condensate from the crude gas scrubbing, the gas cooling and / or the sour gas removal can usually not be reused untreated. So far, effluents and process condensates have usually been treated in a single unit for wastewater treatment. Then, the total wastewater was discharged into the environment (or to a wastewater treatment) or evaporation. When evaporation, the reduction of the wastewater can be energetically particularly favorable. However, the wastewater was usually not used. It has usually been produced only a single waste stream, which was discharged without further benefit.
  • a separate treatment of saline water and at least substantially salt-free process fluid / condensate can be carried out.
  • the total amount of water from the process fluid stripping in the entire system can be recycled.
  • only or only the amount of water from the wastewater stripping needs to be released to the environment.
  • This reduction of the amount of water to be dispensed brings various advantages, in particular the reduction of fresh water consumption.
  • the plant can be operated even with less heavily contaminated water, especially water with low salinity.
  • the amount of sewage to be discharged to the environment or the composition of this sewage can also be controlled in a very simple or flexible manner.
  • the gasification processes take place, for example, at temperatures in the range from 800 ° C. to 1200 ° C., and / or pressures in the range from 10 bar to 30 bar.
  • an apparatus or a method according to the present invention may relate to, or at least be incorporated into, a complete, full-scale wastewater management.
  • the apparatus technique used in the patent DE 43 18 549 Cl at least partially be used, at least with respect to individual components of the devices described herein.
  • the wastewater treatment or pretreatment can be carried out e.g. by means of stripping gas and steam, in particular in such a way that NH3-Brü- accumulates.
  • a gas mixture with preferably at least 90% CO 2 can be abandoned, with an acid gas removal for this purpose a C02-rich gas stream can be used.
  • the column can be given up steam, in particular such that NH3 water and sour gas is obtained.
  • the process fluid stripping takes place in such a way that two separate fluid flows occur, namely a first fluid flow comprising washing water and a second fluid flow comprising process water.
  • the fluid supplied to the process fluid stripping may be salty or have a significantly higher salt content than the stripping, essentially salt-free, washing or process water.
  • Re-circulated streams may be essentially salt-free.
  • the process fluid stripping can generate at least four outgoing streams, in particular NH 3 water, sour gas, salt-free purified process water and salt-free purified wash water.
  • the method or the corresponding device is set up, for example, to handle a volume flow of 10 m 3 / h washing water.
  • the flow rate varies with the system, and may also depend on the type of gas conditioning.
  • a volume flow of 15m 3 / h washing water and a volume flow of l lm 3 / h wastewater is set, in particular about 28m 3 / h condensate are treated.
  • purified water obtained in the process fluid stripping in particular salt-free or at least substantially salt-free wash water (upstream) is returned to the gas cooling, in particular for crude gas scrubbing.
  • the wastewater quantity to be discharged into the environment can be provided by an enormous factor / proportion of water from the process, ie not by fresh water, but by already used water anyway.
  • the required amount of fresh water can be reduced to about 25% of the wastewater amount in processes without separation of the wastewater stream or without recirculation.
  • Purified water obtained in process fluid stripping, in particular process water can be simultaneously provided for further use in the overall plant. This results in a very resource-saving water management.
  • the process fluid obtained during the process fluid stripping is salt-free or at least substantially salt-free, in particular in the form of purified wash water, which is used separately from internally used process water, in particular provided for recycling to the raw gas scrubber, and / or in the form of purified internally reusable / reused process water, which is provided for further use in the overall system.
  • At least substantially salt-free, recirculated process water / wash water also provides advantages in terms of corrosion of system components.
  • Wash water is usually alkaline.
  • the wash water can be provided as a basic wash water by adding lye. This allows effective washing of chloride from the raw gas.
  • a laugendenudostechnik or means for adjusting a PH value of the process water can, for example, be located within or downstream of the process fluid stripping.
  • the process fluid stripping comprises both a process condensate stripper and an NH3 stripper, wherein an NH3 stripping takes place behind or downstream of the process condensate stripper.
  • the two strippers can be connected via a stripper coupling or at least one line between the stripper columns.
  • the NH3 stripping process technically together with the process condensate stripping, for example in an NH3 stripper downstream of a process condensate stripper.
  • the process described here can be carried out by means of a plant or apparatus comprising at least three stripping columns, one column of which is provided downstream of the crude gas scrubbing for the (off) water stream, and two stripping columns for process fluid downstream of the gas cooling or in particular Sauergasentfernung are provided.
  • CO 2 -containing gas for stripping is taken from a desulfurization stage. This results in procedural advantages in the overall process.
  • a gas of more than 50 vol.% CO 2, in particular more than 70 vol.% CO 2 or more than 90 vol.% CO 2 is used as stripping gas. This also provides process engineering advantages in the overall process.
  • NH 3 water and, on the other hand, sour gas are provided, in particular sour gas for afterburning.
  • the process fluid stripping can generate four outgoing streams, in particular NH3 (strong) water, sour gas, purified (salt-free) process water and purified (salt-free) wash water.
  • the separate water stream from the crude gas scrubbing is subjected to stripping for providing wastewater which can be discharged to the environment, in particular directly after or downstream of the raw gas scrubbing.
  • the stripped wastewater stream can be discharged directly after the stripping downstream of a stripping column in the environment or wastewater treatment.
  • the separate water flow from the crude gas scrubbing corresponds to an amount fraction of less than 35%, preferably less than 30%, more preferably less than 25%, of the process fluid stream supplied to the process fluid stripping.
  • the proportion also depends on how high the chloride content of the coal used.
  • the type of gas conditioning can also influence the proportion of quantities defined above. It However, it has been shown that the proportion in the present process can be surprisingly low. In particular, in certain plant configurations also quantities below 15% can be achieved.
  • the separate water stream is discharged from the raw gas scrubbing after one / a stripping as waste water into the environment or to a wastewater after-treatment.
  • the discharge of head gas or vapors for afterburning can take place.
  • the separate water stream is treated downstream of the crude gas scrubber and separately from the process fluid stream in a pretreatment or purification stage, in particular stripping, such that the water stream after the purification stage can be diverted separately from the process fluid stream into the environment.
  • a logic unit configured to control or regulate a method described above, wherein the logic unit is arranged to control at least one distributor on an internal water circuit for recycling at least one process fluid stream, in particular salt-free wash water stream.
  • the logic unit is arranged to control at least one distributor on an internal water circuit for recycling at least one process fluid stream, in particular salt-free wash water stream.
  • a water treatment device for treating water from gasification processes, in particular by a device adapted to carry out a previously described method, with a wastewater stripping downstream of a Raw gas scrubbing, wherein the water treatment device also includes a stripping for a process fluid stream separate from the water stream, which is separate from the sewage stripping.
  • the water treatment device is arranged for separating saline-containing fluid from at least substantially salt-free fluid, and for providing at least substantially salt-free, internally reusable in the process (washing or process) water.
  • the process fluid stripping is part of an internal circuit, wherein the process fluid stripping is so connected to the raw gas scrubbing that the process fluid stream is at least partially traceable to the crude gas scrubbing, in particular as at least substantially salt-free scrubbing water stream.
  • the device can have a return line set up for volume flows (in particular washing water) greater than or equal to 10 m 3 / h. This makes it possible to replace a large amount of the required fresh water by washing water, or even completely.
  • the process fluid stripping comprises at least two strippers, in particular an NH3 stripper connected in series behind a process condensate stripper. This results in further advantages in terms of the possibilities of in-process reuse of the fluids.
  • the process fluid stripping has at least four outlets, each comprising an outlet for vapor or sour gas, an outlet for wash water, an outlet for process water and an outlet for heavy NH 3 water, wherein at least one of the outlets is a component of an internal circuit of the Water treatment device is.
  • a process fluid stream can be split up in such a way that individual partial streams can each be used in a particularly expedient manner.
  • the process fluid stripping has a distributor set up or arranged for splitting the process fluid stream, in particular a water stream into reusable process water and traceable wash water.
  • the individual streams can be controlled in a simple manner, in particular downstream of the process condensate stripper.
  • the process water can be removed in particular downstream of a NH3 stripper, which NH3 stripper is connected downstream of the process condensate stripper.
  • the aforementioned object is also achieved by using at least one stripper for a process fluid stream separate from a water stream from gasification processes, in particular in a previously described device, in connection with a recycling of at least a portion of the process fluid stream in an internal water cycle.
  • process fluid is saved, and the system components can be operated with comparatively unloaded fluid or medium.
  • the main advantage is a reduced amount of sewage to be discharged to the environment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the process sequence for pretreatment of waste water according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a plant construction and a process procedure for treating water according to an embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of a system structure and a process sequence for treating water according to a further embodiment.
  • Fig. 4 shows a detailed, schematic representation of a system structure and a process sequence for treating water according to a further embodiment.
  • Fig. 1 shows a prior art wastewater treatment in connection with a gasification process.
  • Crude gas or a crude gas stream G1 is fed to a crude gas scrubber 1, downstream of which is a gas conditioning 2 or gas cooling 3 and an acid gas removal 4, and can subsequently be provided as syngas or synthesis gas stream G4.
  • a water flow Wl from the raw gas scrubbing 1 as well as a process fluid flow W3 from the gas cooling 3 and also a process fluid flow W4 from the sour gas removal 4 are fed to a wastewater pretreatment 5, and from there a waste water flow W6 in environment or biology 6 is discharged.
  • the wastewater pretreatment 5 comprises a stripping.
  • a stripping gas stream Gs is passed together with steam Gd onto a stripper column, and NH3-water or NH3-water G5.1 and an acid gas flow G5.2 are discharged.
  • the water consumption is quite high.
  • the discharged wastewater is disadvantageously large.
  • Fig. Figure 2 shows the structure described above downstream of a gasification process. However, now water W14 is fed directly to a separate stripping 14.
  • the raw gas G1 in particular hot raw gas from the gasification, is washed in a scrubber (crude gas scrubber 1), in particular in order to essentially wash out chloride and also dust. Thereafter, the gas may be passed to a gas conditioning 2 in its own process plant, for example, via HCN / COS hydrolysis and then cooled to deliver it to a gas scrubber.
  • the gas may also be fully converted and then cooled to produce hydrogen, or partially converted to a hydrolysis step, and then cooled to produce synthesis gas.
  • the water flow W14 from the at least one scrubber 1 contains chloride.
  • the discharged amount of water depends on the chloride concentration. It has now been found that a considerable amount of water can be saved if this water stream is freed separately from dissolved and chemically bound gas components in a stripper. Due to the chloride contained, the purified wastewater W6 is then no longer used internally, but preferably discharged directly to the environment 6.
  • the process condensates W3, W4 accumulating in the gas cooling can be treated separately, in particular together with other (waste) water flows from downstream plant parts.
  • the water can be reused in the process, particularly by providing both a salt-free process water stream W12a and a salt-free wash water stream W12b.
  • the water W14 which is discharged from the crude gas scrubber 1, contains dissolved gases in addition to all the chloride from the raw gas Eq.
  • the water is brought to a stripping column 14 or 14.1, in particular pumped.
  • the dissolved Gases drifted until the bottom product of the column falls below the maximum permitted concentration of dissolved gases.
  • the energy required for this purpose can be supplied, for example, via a steam-heated column boiler (FIG. 4).
  • the column vapor G14 with the stripped gases is preferably fed to afterburning (FIG. 3).
  • the vapor is advantageously cooled to reduce the amount of water vapor in the gas stream. This is done e.g. in a quench cooling, especially when the condensed water is very corrosive due to the dissolved and stripped by the stripping gases and thus a conventional heat exchanger (air or water cooled) is not suitable.
  • the hot vapor is passed laterally from below into the container of quench cooling. From above, distributed through a built-in pack, cool water at a temperature of about 80 ° C abandoned. Due to the direct contact of the hot vapor with the cool water, the gas stream is cooled and water condenses out. In particular, for cooling purposes, it is possible to use individual components or method steps described in patent specification DE 43 18 549 C1.
  • the condensed out in the quench cooler water for example, pumped from the bottom of the container, cooled in a plate heat exchanger in particular to 80 ° C and then fed back to the package of quench cooling. Excess water can be returned to the topmost packing of the stripper in a controlled manner. A lower temperature should not be selected, especially if there is a risk that the chemically bound gases form salts, which crystallize and clog system components.
  • the cooled vapor G14 can be directed under pressure control to an afterburner.
  • the corresponding pipeline can be provided with a tracing heater, which prevents condensation in the line.
  • the bottoms product W6 from the stripper column can be withdrawn in a controlled manner and pumped via a pump to the plant boundary.
  • the water in a plate heat exchanger Before being discharged to the environment 6, the water in a plate heat exchanger can be cooled to 30 to 40 ° C. The exact required temperature usually has to be coordinated with the waste water collection point.
  • the dissolved and partially chemically bound gas components are removed downstream of the crude gas scrubbing in a stripping column 12, 12.1 (FIG. 3) at elevated temperature.
  • a stripping column 12, 12.1 (FIG. 3) at elevated temperature.
  • large amounts of ammonia NH3 are dissolved in the process condensates, which can be used to produce strong ammonia W12.2 and thus should not be expelled. Therefore, in addition to steam Gd advantageously also carbon dioxide C02 is used as the stripping gas Gs.
  • the following proportions can be cited: 1000kg process condensate, 250kg C02, 150kg steam.
  • C02 In the lower third of a column of the process condensate stripper 12.1 injected C02 (Gsl2, Gsl2.1) binds the ammonia in the water with the formation of ammonium bicarbonate, which collects in the bottom of the column. Steam injected from below into the column Gd l2; Gd l2.1 has the effect that the ammonium hydrogen carbonate in the sump is thermally decomposed and the liberated CO 2 and the gas components dissolved in the process condensate are stripped off overhead. Thus, a large part of the free ammonia W12.2 can be discharged at or with the column sump 12d.
  • the column vapor G12.1 of the process condensate stripper 12.1 can, in particular analogously to the wastewater stripping, also be cooled in a quench cooling and fed to the post-combustion. In this case, excess condensate in the bottom of the quench container can be returned to the topmost packing of the stripper in a controlled manner.
  • a part of the stripped process condensate in the sump 12b of the column of the process condensate stripper 12.1 can now be (re) pumped and reused to the scrubber 1, in particular as wash water W12b via a line which is part of an internal water circulation WC. It has been shown that this alkaline water promotes the quantitative leaching of chloride from the raw gas Gl or synthesis gas G4. As a further advantage may be mentioned that the necessary amount of fresh water, which must be supplied to the scrubber 1, reduced or completely replaced by this measure. The remaining bottoms product may, for example, be fed to a further stripper column 14 for further processing. A second stripping column 12.2 of the process fluid stripping 12 is used for the separation of ammonia.
  • the bottom product of the process condensate stripper can be pumped via a coupling or connecting line 112.1 onto the bottom of this ammonia stripper 12.2.
  • the supply of the necessary Aufkochenergie for the stripper 12.2, for example, by means of a steam-heated column reboiler 12.3 (Fig. 4) take place.
  • the column vapors enriched with ammonia can be cooled in a quench cooling (process or plant component).
  • the vapor from the quench cooling can be condensed in a vertical condenser with the addition of water.
  • the added amount of water is adjusted so that a storable ammonia heavy water is obtained.
  • This ammonia heavy water can advantageously be reused in other plant components, for example in the exhaust gas purification for NOx reduction.
  • salt-free water W12a with a residual ammonia content less than 5 ppm can also be used in other parts of the plant as make-up water, for example in a deionized plant.
  • Fig. 3 shows the at least four outlets 12a, 12b, 12c, 12d of the process fluid strip 12.
  • a manifold 16 is located at or downstream of the process condensate stripper 12.1 and in communication with a logic unit 18.
  • the internal water circulation WC can z. B. be formed by three or four line sections or lines, in particular a first and optionally also a second line section WC1, WC2 between Rohgasicasche 1 and / or gas conditioning 2 and gas cooling 3, and a further line section WC3 to process fluid stripping 12, and the return line WC4 back to raw gas scrubbing 1.
  • Fig. 4 describes in detail a water treatment plant 200 in which additional plant components or lines / process streams can be provided.
  • the NH3 stripper 12.2 has an outlet 12d. l, which leads to the column reboiler 12.3, which has an outlet 12d .2, from which the discharge W12.2 for NH3-strong water goes off.
  • the column reboiler 12.3 process water F4 can be supplied.
  • Sodium hydroxide F2 can be added to the NH3 stripper.
  • the stripper 14.1 can be supplied via the line FL sodium hydroxide.
  • an optional coupling of the feed of process water F4 to the stream of purified process water W12a can take place via the line F5 (dot-dash line, optional).
  • G12.1 Brines or sour gas or sour gas stream in particular for post-combustion Gsl2; Gsl2.1 stripping gas or stripping gas flow
  • G14 vapors or sour gas or sour gas stream, in particular for afterburning
  • W12b further stream of purified process water, especially for recirculation

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser aus Vergasungsprozessen, bei oder nach welchen Vergasungsprozessen Rohgas (G1) in den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche (1), Gaskühlung (3) und/oder Sauergasentfernung (4) behandelt und danach als Synthesegas (G4) bereitgestellt wird, wobei ein Wasserstrom (W1) aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom (W3, W4) aus der Gaskühlung oder Sauergasentfernung behandelt werden, wobei der Wasserstrom (W1; W14) getrennt vom Prozessfluidstrom behandelt wird, indem das Prozessfluid einer vom Wasserstrom (W14) separaten Strippung (12; 112; 212) unterzogen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Wasserbehandlungsvorrichtung (10; 100; 200) zum Behandeln von Wasser (W1; W14) aus Vergasungsprozessen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wasser aus Verqasunqsprozessen sowie
Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung jeweils zum Behandeln von Wasser aus oder im Zusammenhang mit Vergasungsprozessen, mittels welchen Vergasungsprozessen z.B. Synthesegas bereitgestellt wird . Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung, womit ein Rohgasstrom und ein Wasserstrom aus Vergasung nach den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche, optional Gaskonditionierung, ferner Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt wird, wobei zur Fluidaufbereitung ein Wasserstrom aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom aus der Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung und/oder Sauergasentfernung behandelt werden . Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie eine Verwendung gemäß dem nebengeordneten Verwendungsanspruch . Die Fluidaufbereitung kann dabei wahlweise nur (Ab-)Wasser oder zusätzlich gasförmige Prozessmedien betreffen. Als Fluid kann ein zumindest teilweise auch gasförmiges oder zumindest teilweise auch flüssiges Fluid verstanden werden . Als Fluidaufbereitung ist also eine Aufbereitung von Prozessmedien zumindest umfassend abzuführendes (Ab-)Wasser zu verstehen.
Eine Behandlung von Abwässern ist insbesondere bei Anlagen mit vorgeschalteter Vergasung von Interesse. Heißes Rohgas aus einem Vergasungsprozess, insbesondere aus Prozessen zur Kohlevergasung gemäß dem Hochtemperatur-Winkler-Verfahren (HTW) oder aus Prozessen der Flugstromvergasung, wird üblicherweise in einem Scrubber bzw. Gaswäscher gewaschen, um dadurch im Wesentlichen Chlorid und Staub auszuwaschen . Der Scrubber wird mit Frischwasser beschickt.
Nach der Rohgaswäsche wird der Gasstrom einer Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung zugeführt. Bei dieser Prozessführung fällt eine große Menge Abwasser an, indem Frischwasser verbraucht wird . Insbesondere definiert der Chlorid-Gehalt der jeweils vergasten Kohle die im Prozess (insbesondre Rohgaswäsche) erforderliche Menge an Wasser. Ist der Chlorid-Gehalt besonders hoch, führt dies auch zu einem hohen Wasserverbrauch, insbesondere um werkstofftechnischen Maximum-Werten und/oder Ableitungsgrenzwerten der nachfolgenden Anlagen bezüglich der Chlorid-Konzentration entsprechen zu können, insbesondere der Chlorid-Konzentration in an die Umgebung abgeführtem Medium. Mit anderen Worten : Bei hohem Chlorid-Anteil muss dieser mittels einer großen Frischwassermenge verdünnt werden . Der absolute Anteil ausgeleiteten Chlorids ist dann nicht niedriger, jedoch darf eine Maximalkonzentration nicht überschritten werden . In vielen Ländern oder Regionen sind die verfügbaren Wasserressourcen jedoch sehr begrenzt, oder Wasser ist sehr kostbar. Ein möglichst geringer Wasserverbrauch würde enorme Vorteile liefern . Dabei kann auch allein schon das Bereitstellen eines hohen Wasser-Volumenstroms bereits Schwierigkeiten mit sich bringen . Auch wird die Entsorgung von Abwasser in vielen Ländern immer stärker reglementiert. Allein in Hinblick auf niedrige Prozesskosten ist es daher erstrebenswert, die Menge abzuführenden, zu entsorgenden Abwassers möglichst gering zu halten . Nicht zuletzt werden Anlagen in manchen Ländern nur noch dann zugelassen, wenn sie bestimmten Kriterien bezüglich Umweltschutz genügen .
Wünschenswert wäre eine Anlage bzw. ein Verfahren, welches nur eine vergleichsweise geringe Wassermenge erfordert bzw. bei welchem wenig Abwasser anfallen, insbesondere unter Beachtung gesetzlicher Richtwerte bezüglich Wasserqualität.
Die Patentschrift DE 43 18 549 Cl beschreibt eine Destillation mit spezieller Kühlung, insbesondere mit wasserbeaufschlagtem Quenchkühler, von Kopfgas bzw. Brüden. In einer Abwasservorbehandlung erfolgt eine Ansäuerung des Abwassers mittels Strippgas. Ferner kann das Abwasser dabei mittels Dampf derart behandelt werden, dass ammoniakhaltiges, im Wesentlichen salzbildnerfreies Wasser bereitgestellt werden kann, welches in einer Oxidationsstufe und einer Ammoniak-Abtrennstufe weiterbehandelt und als gereinigtes Abwasser abgegeben wird.
Die Offenlegungsschrift DE 40 18 309 AI beschreibt ein Verfahren zum Aufbereiten von bei der Rohgaswäsche anfallendem Abwasser, wobei das Aufbereiten in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten umfassend zwei Dampfstrippungen erfolgt, nachdem Flugstaub durch Druckfiltration abgeschieden wurde. Der anfallende Abwasserstrom wird in die Umgebung bzw. Biologie abgeleitet, nachdem Feststoffe und Gase umfassend ammoniakhaltige Brüden daraus abgetrennt wurden .
Die Patentschrift DD 288 393 A5 beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung von Gaswässern. Die Offenlegungsschrift DE 27 44 437 AI beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwässern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den eingangs beschrieben Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit Wasser auf effektive und ressourcenschonende Weise verwendet werden kann . Die Aufgabe kann auch darin gesehen werden, im Zusammenhang mit Vergasungsprozessen eine Anlagen- oder Prozesskonfiguration oder ein Verfahren bereitzustellen, welche/welches eine nur geringe an die Umgebung bzw. Abwassernachbehandlung abzugebende Wassermenge ermöglicht und sich dabei auf elegante Weise in einen Vergasungsprozess bzw. in eine Synthesegasanlage integrieren lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser aus Vergasungsprozessen, bei oder nach welchen Vergasungsprozessen Rohgas aus Vergasung in den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche, optional Gaskonditionierung, ferner Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt und danach als Synthesegas bereitgestellt wird, wobei ein Wasserstrom aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluidstrom aus der Gaskonditionierung bzw. Gaskühlung und/oder Sauergasentfernung behandelt werden, wobei der Wasserstrom getrennt vom Prozessfluidstrom behandelt wird, indem das Prozessfluid einer vom Wasserstrom separaten Prozessfluidstrippung unterzogen wird . Durch das Separieren des (Ab-)Wasserstromes vom Prozessfluidstrom, insbesondere stromab von der Rohgaswäsche, kann die erforderliche Frischwassermenge und ggf. auch die Abwassermenge um einen beträchtlichen Faktor verringert werden. Hierbei kann eine chemisch- physikalische Abwasservorbehandlung auf besonders ressourcenschonende Weise erfolgen. Das Prozessfluid kann dabei direkt nach der Gaskühlung der Strippung zugeführt werden.
Das Prozessfluid kann ein zumindest teilweise auch gasförmiges oder zumindest teilweise auch flüssiges Fluid sein. Prozessfluid bzw. Prozesskondensat aus der Rohgaswäsche, der Gaskühlung und/oder der Sauergasentfernung kann üblicherweise nicht unbehandelt weiterverwendet werden. Bisher wurden Abwässer und Prozesskondensate üblicherweise in einer (einzigen) Einheit zur Abwasservorbehandlung behandelt. Daraufhin wurde das Gesamtabwasser in die Umgebung (bzw. zu einer Abwassernachbehandlung) oder zur Eindampfung abgegeben . Bei Eindampfung kann die Reduzierung der Abwassermenge energetisch besonders günstig sein . Das Abwasser wurde üblicherweise jedoch nicht weiterverwendet. Es wurde üblicherweise nur ein einziger Abwasserstrom erzeugt, der ohne weiteren Nutzen abgegeben wurde.
Im Gegensatz dazu kann gemäß dem hier beschriebenen Verfahren eine getrennte Behandlung von salzhaltigem Wasser und zumindest im Wesentlichen salzfreiem Prozessfluid-/kondensat erfolgen. Dabei kann die Gesamtmenge des Wassers aus der Prozessfluidstrippung in der Gesamtanlage wiederverwertet werden . Insbesondere braucht nur bzw. lediglich die Wassermenge aus der Abwas- serstrippung an die Umgebung abgegeben werden . Diese Reduktion der abzugebenden Wassermenge bringt diverse Vorteile mit sich, insbesondere die Senkung des Frischwasserverbrauchs. Auch kann die Anlage selbst mit weniger stark belastetem Wasser, insbesondere Wasser mit niedrigem Salzgehalt betrieben werden .
Indem der Wasserstrom vom Prozessfluidstrom separat behandelt wird, kann die an die Umgebung abzugebende Abwassermenge oder die Zusammensetzung dieses Abwassers auch auf sehr einfache oder flexible Weise gesteuert werden . Die Vergasungsprozesse erfolgen z.B. bei Temperaturen im Bereich von 800°C bis 1200°C, und/oder Drücken im Bereich von lObar bis 30bar.
Im Gegensatz zu den in DE 43 18 549 Cl beschriebenen Aspekten kann eine Vorrichtung oder ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein gesamtes, vollumfängliches Abwassermanagement betreffen oder zumindest darin eingegliedert werden. Dabei kann die in der Patentschrift DE 43 18 549 Cl verwendete Apparatetechnik zumindest teilweise verwendet werden, zumindest bezüglich einzelner Komponenten der vorliegend beschriebenen Vorrichtungen . Die Abwasserreinigung bzw. -Vorbehandlung kann dabei z.B. mittels Strippgas und Dampf erfolgen, insbesondere derart, dass dabei NH3-Brü- den anfällt. Bei der Prozessfluidstrippung kann einer Kolonne Strippgas, z. B. ein Gasgemisch mit bevorzugt mindestens 90% C02 aufgegeben werden, wobei bei einer Sauergasentfernung hierfür ein C02-reichhaltiger Gasstrom genutzt werden kann. Der Kolonne kann Dampf aufgegeben werden, insbesondere derart, dass NH3-Wasser und Sauergas anfällt.
Durch die Separierung des Wasserstromes vom Prozessfluidstrom kann eine besonders große Menge physikalisch gereinigter Prozessmedien wiederverwendet werden, insbesondere auch durch Vermeidung von Salz-Anreicherungen im Prozess.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Prozessfluidstrippung derart, dass zwei getrennte Fluidströ- me anfallen, nämlich ein erster Fluidstrom umfassend Waschwasser und ein zweiter Fluidstrom umfassend Prozesswasser. Dies ermöglicht eine flexiblere Verwendung des anfallenden Wassers, insbesondere indem Prozesswasser intern weiterverwendet wird, und Waschwasser zurückgeführt, insbesondere zur Rohgaswäsche. Das der Prozessfluidstrippung zugeführte Fluid kann salzhaltig sein bzw. einen deutlich höheren Salzanteil aufweisen als das nach Strippung im Wesentlichen salzfreie Wasch- oder Prozesswasser. Rezirkulierte Ströme können im Wesentlichen salzfrei sein. Die Prozessfluidstrippung kann dabei wenigstens vier abgehende Ströme generieren, insbesondere NH3-Wasser, Sauergas, salzfreies gereinigtes Prozesswasser und salzfreies gereinigtes Waschwasser.
Es hat sich gezeigt, dass die Rückführung dazu führen kann, dass die bisher für die Rohgaswäsche erforderliche Menge Frischwasser stark gesenkt werden kann, oder dass sogar überhaupt kein Frischwasser mehr erforderlich ist. Dabei ist das Verfahren oder die entsprechende Vorrichtung eingerichtet, z.B. ein Volumenstrom von 10m3/h Waschwasser zu handhaben . Der Volumenstrom variiert je nach Anlage, und kann auch von der Art der Gaskonditionierung abhängen . Gemäß einer Variante wird z.B. ein Volumenstrom von 15m3/h Waschwasser und ein Volumenstrom von l lm3/h Abwasser eingestellt, wobei insbesondere ca. 28m3/h Kondensat behandelt werden . Gemäß einer alternativen Anlagen- oder Prozessführung wird z.B. ein Volumenstrom von ca . 55m3/h Waschwasser und ein Volumenstrom von ca . 13m3/h Abwasser eingestellt. Eine Abhängigkeit dieser Volumenströme voneinander muss jeweils anlagenspezifisch definiert werden und für den jeweiligen Prozess spezifisch optimiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei der Prozessfluidstrippung gewonnenes gereinigtes Wasser, insbesondere salzfreies oder zumindest im Wesentlichen salzfreies Waschwasser (stromauf) vor die Gaskühlung zurückgeleitet, insbesondere zur Rohgaswäsche. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die in die Umgebung abzugebende Abwassermenge um einen enormen Faktor/Anteil durch Wasser aus dem Prozess bereitgestellt werden kann, also nicht durch Frischwasser, sondern durch ohnehin bereits gebrauchtes Wasser. Dabei kann die erforderliche Frischwassermenge auf ca. 25% der Abwassermenge bei Prozessen ohne Abtrennung des Abwasserstromes bzw. ohne Rückführung verringert werden . Bei der Prozessfluidstrippung anfallendes gereinigtes Wasser, insbesondere Prozesswasser kann gleichzeitig zur Weiterverwendung in der Gesamtanlage bereitgestellt werden. Somit ergibt sich ein sehr ressourcenschonendes Wassermanagement.
Gemäß einer Ausführungsform ist das bei der Prozessfluidstrippung gewonnene Prozessfluid salzfrei oder zumindest im Wesentlichen salzfrei, insbesondere in Form von gereinigtem Waschwasser, welches getrennt von intern weiterverwendetem Prozesswasser verwendet wird, insbesondere zur Rückführung in die Rohgaswäsche bereitgestellt wird, und/oder in Form von gereinigtem intern weiterverwendbarem/weiterverwendetem Prozesswasser, welches zur Weiterverwendung in der Gesamtanlage bereitgestellt wird. Zumindest im Wesentlichen salzfreies, zurückgeführtes Prozesswasser/Waschwasser liefert nicht zuletzt auch Vorteile hinsichtlich Korrosion von Anlagen-Komponenten .
Waschwasser ist in der Regel alkalisch. Wahlweise kann durch Zudosierung von Lauge das Waschwasser als basisches Waschwasser bereitgestellt werden. Dies ermöglicht ein effektives Auswaschen von Chlorid aus dem Rohgas. Eine Laugenzudosierung bzw. eine Einrichtung zum Einstellen eines PH-Wertes des Prozesswassers kann dabei z.B. innerhalb von oder stromab von der Prozessfluidstrippung angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prozessfluidstrippung sowohl einen Prozesskondensat- stripper als auch einen NH3-Stripper, wobei eine NH3-Strippung hinter bzw. stromab vom Prozesskon- densatstripper erfolgt. Die beiden Stripper können über eine Stripper-Kopplung bzw. wenigstens eine Leitung zwischen den Stripper-Kolonnen verbunden sein. Dabei kann die NH3-Strippung Verfahrens- technisch zusammen mit der Prozesskondensatstrippung erfolgen, beispielsweise in einem NH3-Strip- per stromab von einem Prozesskondensat- Stripper.
Das hier beschriebene Verfahren kann mittels einer Anlage oder Vorrichtung umfassend wenigstens drei Stripperkolonnen ausgeführt werden, von denen eine Kolonne für den (Ab-)Wasserstrom stromab von der Rohgaswäsche vorgesehen ist, und zwei insbesondere in Reihe geschaltete Stripperkolonnen für Prozessfluid stromab von der Gaskühlung bzw. Sauergasentfernung vorgesehen sind .
Gemäß einer Ausführungsform wird C02-haltiges Gas für die Strippung einer Entschwefelungsstufe entnommen. Hierdurch ergeben sich prozesstechnische Vorteile im Gesamtprozess. Gemäß einer Ausführungsform wird als Strippgas ein Gas von über 50 Vol.% C02, insbesondere über 70 Vol .% C02 oder über 90 Vol .% C02 eingesetzt. Auch dies liefert prozesstechnische Vorteile im Gesamtprozess.
Gemäß einer Ausführungsform werden bei der Prozessfluidstrippung in separaten Strömen bzw. Leitungen einerseits NH3-Wasser und andererseits Sauergas bereitgestellt, insbesondere Sauergas für eine Nachverbrennung . Wie bereits erwähnt, kann die Prozessfluidstrippung vier abgehende Ströme generieren, insbesondere NH3-(Stark-)Wasser, Sauergas, gereinigtes (salzfreies) Prozesswasser und gereinigtes (salzfreies) Waschwasser.
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche einer Strippung eingerichtet zum Bereitstellen von an die Umgebung abführbarem Abwasser unterzogen, insbesondere direkt nach der bzw. stromab von der Rohgaswäsche. Dabei kann der gestrippte Abwasserstrom direkt nach der Strippung stromab einer Stripperkolonne in die Umgebung bzw. Abwassernachbehandlung abgegeben werden . Hierdurch kann auch eine einfache, kostengünstige Anlagenkonfiguration bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche einem Mengenanteil kleiner 35%, bevorzugt kleiner 30%, weiter bevorzugt kleiner 25% des der Prozessfluidstrippung zugeführten Prozessfluidstromes. Hierdurch kann ein vergleichsweise großer Anteil des Wassers für den Prozess genutzt werden, ohne dafür Frischwasser verbrauchen zu müssen. Ab derartigen Mengenanteilen werden zuvor genannte Vorteile besonders spürbar, insbesondere auch hinsichtlich der an die Umgebung abzugebenden Abwassermenge.
Der Mengenanteil ist auch davon abhängig, wie hoch der Chlorid-Gehalt der verwendeten Kohle ist. Auch die Art der Gaskonditionierung kann Einfluss auf den oben definierten Mengenanteil haben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Mengenanteil beim vorliegenden Verfahren erstaunlich niedrig sein kann. Insbesondere können bei bestimmten Anlagenkonfigurationen auch Mengenanteile unter 15% erreicht werden .
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom aus der Rohgaswäsche nach einer/der einen Strippung als Abwasser in die Umgebung bzw. zu einer Abwassernachbehandlung ausgeleitet. Hierdurch ergibt sich ein einfach zu handhabenden/steuerndes Verfahren, bei vergleichsweise geringem anlagentechnischem Aufwand . Gleichzeitig kann, insbesondere ebenfalls stromab vom Abwasser-Stripper, auch das Ausleiten von Kopfgas bzw. Brüden zur Nachverbrennung erfolgen .
Gemäß einer Ausführungsform wird der separate Wasserstrom stromab von der Rohgaswäsche und separat vom Prozessfluidstrom derart in einer Vorbehandlung bzw. Reinigungsstufe, insbesondere Strippung behandelt, dass der Wasserstrom nach der Reinigungsstufe separat vom Prozessfluidstrom in die Umgebung ausleitbar ist. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Anlagen- oder Prozesskonfiguration erzielen. Insbesondere ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich der Werkstoffauswahl bei einzelnen Anlagen-Komponenten .
Gemäß einer Ausführungsform wird mittels der Prozessfluidstrippung ein interner Wasserkreislauf zwischen Rohgaswäsche einerseits und Gaskühlung bzw. Gaskonditionierung und/oder Sauergasentfernung andererseits geschlossen, insbesondere derart, dass ein zur Rohgaswäsche rückgeführter Wasservolumenstrom des Wasserkreislaufs zumindest teilweise den an die Umgebung abzugebenden Abwasserstrom bildet, und insbesondere auch den Frischwasserverbrauch der Rohgaswäsche verringert. Hierdurch kann im Zusammenhang mit der Prozessfluidaufbereitung gesteuert werden, auf welche Art und Weise bzw. zu welchem Mengenanteil Frischwasser verbraucht und Abwasser behandelt und abgeführt wird.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Logikeinheit eingerichtet zum Steuern oder Regeln eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Logikeinheit eingerichtet ist, wenigstens einen Verteiler an einem internen Wasserkreislauf zum Rückführen wenigstens eines Prozessfluidstro- mes, insbesondere salzfreien Waschwasserstromes anzusteuern. Hierdurch kann eine Kreislaufführung eingestellt bzw. geregelt werden und damit auch die erforderliche Frischwassermenge stark reduziert werden .
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Wasserbehandlungsvorrichtung zur Behandlung von Wasser aus Vergasungsprozessen, insbesondere durch eine Vorrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, mit einer Abwasserstrippung stromab von einer Rohgaswäsche, wobei die Wasserbehandlungsvorrichtung auch eine Strippung für einen Prozessfluidstrom separat vom Wasserstrom umfasst, welche separat von der Abwasserstrippung ist. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Dabei ist die Wasserbehandlungsvorrichtung eingerichtet zum Trennen von salzhaltigem Fluid von zumindest im Wesentlichen salzfreiem Fluid, und zum Bereitstellen von zumindest im Wesentlichen salzfreiem, intern im Prozess wiederverwendbarem (Wasch- oder Prozess-)Wasser.
Auch bezüglich der Werkstoffauswahl bei einzelnen Anlagen-Komponenten ergeben sich Vorteile. Denn für eine Strippung von salzhaltigem, korrosivem Abwasser wurden bisher hochwertige Werkstoffe benötigt. Indem nun die Abwassermenge reduziert wird, können die aus korrosionsbeständigen Werkstoffen ausführenden apparativen Komponenten kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden . Die vergleichsweise großen, salzfreien Volumenströme können mit preisgünstigeren Apparaten aus kostengünstigerem Werkstoff (weniger korrosionsbeständig) gehandhabt werden .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Prozessfluidstrippung Teil eines internen Kreislaufs, wobei die Prozessfluidstrippung derart mit der Rohgaswäsche verbunden ist, dass der Prozessfluidstrom zumindest teilweise der Rohgaswäsche rückführbar ist, insbesondere als zumindest im Wesentlichen salzfreier Waschwasserstrom. Hierdurch lässt sich die Menge des benötigten Fluids, insbesondere Frischwassers in beträchtlichem Ausmaß reduzieren.
Die Vorrichtung kann eine Rückführleitung eingerichtet für Volumenströmen (insbesondere Waschwasser) größer gleich 10m3/h aufweisen . Dies ermöglicht, eine große Menge des erforderlichen Frischwassers durch Waschwasser zu ersetzen, oder sogar komplett.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung wenigstens zwei Stripper auf, insbesondere einen in Reihe hinter einen Prozesskondensatstripper geschalteten NH3-Stripper. Hierdurch ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der Möglichkeiten der prozessinternen Weiterverwendung der Fluide.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung wenigstens vier Auslässe auf, umfassend jeweils einen Auslass für Brüden oder Sauergas, einen Auslass für Waschwasser, einen Auslass für Prozesswassers und einen Auslass für NH3-Starkwasser, wobei wenigstens einer der Auslässe eine Komponente eines/des internen Kreislaufs der Wasserbehandlungsvorrichtung ist. Hierdurch kann ein Prozessfluidstrom derart aufgesplittet werden, dass einzelne Teilströme jeweils auf besonders zweckdienliche Weise weiterverwendet werden können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Prozessfluidstrippung einen Verteiler eingerichtet oder angeordnet zum Splitten des Prozessfluidstromes, insbesondere eines Wasserstromes in weiterverwendbares Prozesswasser und rückführbares Waschwasser auf. Hierdurch können die einzelnen Ströme auf einfache Weise geregelt werden, insbesondere stromab vom Prozesskondensatstripper. Dabei kann das Prozesswasser insbesondere stromab von einem NH3-Stripper abgeführt werden, welcher NH3-Stripper dem Prozesskondensatstripper nachgeschaltet ist.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung wenigstens eines Strippers für einen Prozessfluidstrom getrennt von einem Wasserstrom aus Vergasungsprozessen, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, in Verbindung mit einer Rückführung wenigstens eines Teils des Prozessfluidstromes in einem internen Wasserkreislauf. Hierdurch wird Prozessfluid eingespart, und die Anlagenkomponenten können mit vergleichsweise unbelastetem Fluid bzw. Medium betrieben werden . Hauptvorteil ist eine reduzierte Menge von an die Umgebung abzugebenden Abwassers.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
Fig . 1 in schematischer Darstellung den Prozessablauf zum Vorbehandeln von Abwasser gemäß dem Stand der Technik;
Fig . 2 in schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer Ausführungsform;
Fig . 3 in schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
Fig . 4 in detaillierter, schematischer Darstellung einen Anlagenaufbau und einen Prozessablauf zum Behandeln von Wasser gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.
Die Fig. 1 zeigt eine vorbekannte Abwasseraufbereitung in Verbindung mit einem Vergasungsprozess. Rohgas bzw. ein Rohgasstrom Gl wird einer Rohgaswäsche 1 zugeführt, stromab davon einer Gaskonditionierung 2 bzw. Gaskühlung 3 und einer Sauergasentfernung 4, und kann danach als Syngas bzw. Synthesegasstrom G4 bereitgestellt werden. Ein Wasserstrom Wl von der Rohgaswäsche 1 sowie ein Prozessfluidstrom W3 von der Gaskühlung 3 und auch ein Prozessfluidstrom W4 von der Sauergasentfernung 4 werden einer Abwasservorbehandlung 5 zugeführt, und von dort wird ein Abwasserstrom W6 in Umgebung bzw. zur Biologie 6 abgeleitet. Die Abwasservorbehandlung 5 umfasst eine Strippung. Ein Strippgasstrom Gs wird zusammen mit Dampf Gd auf eine Stripper-Kolonne geleitet, und es wird NH3-Brüden bzw. NH3-Wasser G5.1 und ein Sauergasstrom G5.2 ausgeleitet. Bei dieser Konfiguration ist der Wasserverbrauch jedoch recht hoch. Ebenso ist die abgeführte Abwassermenge nachteilig groß.
Die Fig . 2 zeigt den zuvor beschriebenen Aufbau stromab von einem Vergasungsprozess. Jedoch wird nun Wasser W14 direkt einer separaten Strippung 14 zugeführt.
Das Rohgas Gl, insbesondere heißes Rohgas aus der Vergasung wird in einem Scrubber (Rohgaswäsche 1) gewaschen, insbesondere um im Wesentlichen Chlorid und auch Staub auszuwaschen. Danach kann das Gas zu einer Gaskonditionierung 2 in einer eigenen Prozessanlage beispielsweise über eine HCN/COS-Hydrolyse geleitet und dann gekühlt werden, um es an eine Gaswäsche abzugeben . Das Gas kann auch vollkonvertiert und dann gekühlt werden, um Wasserstoff zu erzeugen, oder teilkonvertiert mit einer Hydrolysestufe und danach gekühlt werden, um Synthesegas zu erzeugen .
Der Wasserstrom W14 aus dem wenigstens einen Scrubber 1 enthält Chlorid . Die ausgeschleuste Wassermenge richtet sich nach der Chloridkonzentration. Es hat sich nun gezeigt, dass sich eine beträchtliche Menge Wasser einsparen lässt, wenn dieser Wasserstrom separat in einem Stripper von gelösten und chemisch gebundenen Gaskomponenten befreit wird. Aufgrund des enthaltenen Chlorids wird das gereinigte Abwasser W6 dann nicht mehr weiter intern verwendet, sondern bevorzugt direkt an die Umgebung 6 abgegeben.
Ebenso können die bei der Gaskühlung anfallenden Prozesskondensate W3, W4 separat aufbereitet werden, insbesondere zusammen mit anderen (Ab-)Wasserströmen aus nachgeschalteten Anlagenteilen. Nach der Entfernung der gelösten und chemisch gebundenen Gaskomponenten durch Strippung 12 kann das Wasser wieder im Prozess verwendet werden, insbesondere indem sowohl ein salzfreier Prozesswasserstrom W12a als auch ein salzfreier Waschwasserstrom W12b bereitgestellt wird .
Im Folgenden wird die Abwasserstrippung 14 bei einer Aufbereitungsanlage 10; 100 gemäß Fig . 2 oder Fig . 3 erläutert. Das Wasser W14, das aus der Rohgaswäsche 1 ausgeschleust wird, enthält neben gelösten Gasen das gesamte Chlorid aus dem Rohgas Gl . Um die gelösten und zum Teil chemisch gebunden Gase zu entfernen, wird das Wasser zu einer Stripperkolonne 14 bzw. 14.1 gebracht, insbesondere gepumpt. In der Stripperkolonne werden bei erhöhter Temperatur die gelösten Gase abgetrieben, bis das Sumpfprodukt der Kolonne die maximal erlaubte Konzentration an gelösten Gasen unterschreitet. Die dafür erforderliche Energie kann z.B. über einen dampfbeheizten Kolonnen- aufkocher (Fig . 4) zugeführt werden.
Der Kolonnenbrüden G14 mit den abgestrippten Gasen wird bevorzugt einer Nachverbrennung zugeführt (Fig. 3). Dazu wird der Brüden vorteilhafterweise gekühlt, um die Wasserdampfmenge im Gasstrom zu reduzieren . Dies erfolgt z.B. in einer Quenchkühlung, insbesondere wenn das kondensierte Wasser aufgrund der darin gelösten und durch die Strippung aufkonzentrierten Gase sehr korrosiv ist und sich damit ein konventioneller Wärmeaustauscher (luft- oder wassergekühlt) nicht eignet.
Der heiße Brüden wird seitlich von unten in den Behälter der Quenchkühlung geleitet. Von oben wird, durch eine eingebaute Packung verteilt, kühles Wasser mit einer Temperatur von ca. 80 °C aufgegeben . Durch den direkten Kontakt des heißen Brüdens mit dem kühlen Wasser wird der Gasstrom abgekühlt und Wasser auskondensiert. Insbesondere können zur Kühlung einzelne der in der Patentschrift DE 43 18 549 Cl beschriebenen Komponenten oder Verfahrensschritte angewendet werden.
Das im Quenchkühler auskondensierte Wasser wird beispielsweise vom Sumpf des Behälters abgepumpt, in einem Plattenwärmeaustauscher insbesondere auf 80 °C gekühlt und anschließend wieder auf die Packung der Quenchkühlung aufgegeben . Überschüssiges Wasser kann standgeregelt wieder auf die oberste Packung des Strippers zurückgeführt werden . Eine tiefere Temperatur sollte dabei nicht gewählt werden, insbesondere wenn die Gefahr besteht, dass die chemisch gebundenen Gase Salze bilden, die auskristallisieren und Anlagenkomponenten verstopfen.
Der gekühlte Brüden G14 kann druckgeregelt zu einer Nachverbrennung geleitet werden . Die entsprechende Rohrleitung kann mit einer Begleitheizung versehen sein, welche eine Kondensation in der Leitung verhindert.
Das Bodenprodukt W6 aus der Stripperkolonne kann standgeregelt abgezogen und über eine Pumpe zur Anlagengrenze gepumpt werden. Vor der Abgabe an die Umgebung 6 kann das Wasser in einem Plattenwärmeaustaucher auf 30 bis 40°C gekühlt werden. Die exakte geforderte Temperatur muss üblicherweise mit der Abwasser-Abnahmestelle abgestimmt werden .
Im Folgenden wird die Prozessfluidstrippung 12; 112 bei einer Aufbereitungsanlage 10; 100 gemäß Fig . 2 oder Fig . 3 erläutert. Während der Konditionierung 2 und der Kühlung 3 des Rohgases Gl stromab vom Scrubber 1 fallen üblicherweise große Mengen an Kondensaten an . Diese Prozesskondensate aus der Konditionierung bzw. Kühlung und anfallende Abwässer aus optionalen nachgeschal- teten Anlagenteilen enthalten üblicherweise kein Chlorid . Es hat sich nun gezeigt, dass diese Ströme nach entsprechender Behandlung auf elegante Weise in den Prozess zurückgeführt werden können.
Die gelösten und teilweise chemisch gebundenen Gaskomponenten werden stromab von der Rohgaswäsche in einer Stripperkolonne 12, 12.1 (Fig . 3) bei erhöhter Temperatur entfernt. Üblicherweise sind in den Prozesskondensaten auch große Mengen Ammoniak NH3 gelöst, die zur Herstellung von Ammoniak- Starkwasser W12.2 benutzt werden können und somit nicht ausgetrieben werden sollen. Daher kommt neben Wasserdampf Gd vorteilhafterweise auch Kohlenstoffdioxid C02 als Strippgas Gs zum Einsatz. Beispielsweise können die folgenden Anteile genannt werden: 1000kg Prozesskondensat, 250kg C02, 150kg Dampf.
Es hat sich gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, die Prozessfluidstrippung in zwei getrennten Strippern 12.1, 12.2 durchzuführen (Fig . 3), nämlich einem Prozesskondensatstripper 12.1 und einem davon separaten Ammoniakstripper 12.2. Eine derartige vorteilhafte Prozessführung wird im Folgenden beschrieben.
Im unteren Drittel einer Kolonne des Prozesskondensatstrippers 12.1 eingedüstes C02 (Gsl2; Gsl2.1) bindet das Ammoniak im Wasser unter Bildung von Ammoniumhydrogencarbonat, welches sich im Kolonnensumpf sammelt. Von unten in die Kolonne eingedüster Dampf Gd l2; Gd l2.1 bewirkt, dass das Ammoniumhydrogencarbonat im Sumpf thermisch zersetzt wird und das freigesetzte C02 sowie die im Prozesskondensat gelösten Gaskomponenten über Kopf abgestrippt werden . Somit kann ein Großteil des freien Ammoniaks W12.2 am bzw. mit dem Kolonnensumpf 12d ausgeschleust werden.
Der Kolonnenbrüden G12.1 des Prozesskondensatstrippers 12.1 kann, insbesondere analog zur Abwasserstrippung, ebenfalls in einer Quenchkühlung abgekühlt und der Nachverbrennung zugeführt werden . Dabei kann überschüssiges Kondensat im Sumpf des Quench-Behälters standgeregelt wieder auf die oberste Packung des Strippers zurückgeführt werden.
Ein Teil des gestrippten Prozesskondensats im Sumpf 12b der Kolonne des Prozesskondensatstrippers 12.1 kann nun zum Scrubber 1 (zurück-)gepumpt und wiederverwendet werden, insbesondere als Waschwasser W12b über eine Leitung, die Bestandteil eines internen Wasserkreislaufs WC ist. Es hat sich gezeigt, dass dieses alkalische Wasser die quantitative Auswaschung von Chlorid aus dem Rohgas Gl bzw. Synthesegas G4 begünstigt. Als weiterer Vorteil kann erwähnt werden, dass durch diese Maßnahme die notwendige Frischwassermenge, welche dem Scrubber 1 zugeführt werden muss, reduziert oder komplett ersetzt werden kann . Das restliche Bodenprodukt kann z.B. einer weiteren Stripperkolonne 14 zur weiteren Aufbereitung zugeführt werden. Eine zweite Stripperkolonne 12.2 der Prozessfluidstrippung 12 dient der Abtrennung von Ammoniak. Das Sumpfprodukt des Prozesskondensatstrippers kann dabei über eine Kopplung bzw. Verbindungsleitung 112.1 auf den Einsatzboden dieses Ammoniakstrippers 12.2 gepumpt werden . Die Zufuhr der notwendigen Aufkochenergie für den Stripper 12.2 kann beispielsweise mittels eines dampfbeheizten Kolonnenaufkochers 12.3 (Fig . 4) erfolgen . Der mit Ammoniak angereicherte Kolonnenbrüden kann in einer Quenchkühlung (Prozess bzw. Anlagenkomponente) abgekühlt werden.
Zur Gewinnung von Ammoniakstarkwasser W12.2 kann der Brüden aus der Quenchkühlung in einem vertikalen Kondensator unter Beimischung von Wasser kondensiert werden. Die zugegebene Wassermenge wird dabei derart eingestellt, dass ein lagerfähiges Ammoniak- Starkwasser erhalten wird . Dieses Ammoniak-Starkwasser kann vorteilhafterweise in anderen Anlagenkomponenten wiederverwendet werden, beispielsweise in der Abgasreinigung zur NOx-Reduzierung .
Im Sumpf des Ammoniakstrippers gesammeltes, salzfreies Wasser W12a mit einem Restammoniakanteil kleiner 5 ppm kann ebenfalls in anderen Anlagenteilen als Ergänzungswasser, zum Beispiel in einer Deionat-Anlage, eingesetzt werden.
Fig . 3 zeigt die wenigstens vier Auslässe 12a, 12b, 12c, 12d der Prozessfluidstrippung 12. Ein Verteiler 16 ist an oder stromab vom Prozesskondensatstripper 12.1 angeordnet und in Kommunikation mit einer Logikeinheit 18.
Der interne Wasserkreislauf WC kann z. B. durch drei oder vier Leitungsabschnitte oder Leitungen gebildet sein, insbesondere einem ersten und wahlweise auch einem zweiten Leitungsabschnitt WC1, WC2 zwischen Rohgaswäsche 1 und/oder Gaskonditionierung 2 bzw. Gaskühlung 3, und einem weiteren Leitungsabschnitt WC3 hin zur Prozessfluidstrippung 12, sowie der Rückführleitung WC4 zurück zur Rohgaswäsche 1.
Fig . 4 beschreibt im Detail eine Wasserbehandlungsanlage 200, bei welcher zusätzliche Anlagenkomponenten oder Leitungen/Prozessströme vorgesehen sein können. Insbesondere weist der NH3-Strip- per 12.2 einen Auslass 12d . l auf, welcher zum Kolonnenaufkocher 12.3 führt, welcher einen Auslass 12d .2 aufweist, von welchem die Ableitung W12.2 für NH3-Starkwasser abgeht. Dem Kolonnenaufkocher 12.3 kann Prozesswasser F4 zugeführt werden. Dem NH3-Stripper kann Natriumlauge F2 zugeführt werden. Auch der Stripper 14.1 kann über die Leitung Fl Natriumlauge zugeführt werden. Ferner kann über die Leitung F5 (Strichpunktlinie, optional) eine optionale Koppelung der Zuführung von Prozesswasser F4 an den Strom gereinigten Prozesswassers W12a erfolgen. Auch kann über die Leitung F3 (Strichpunktlinie, optional) eine optionale Zugabe von Lauge an den rückgeführten Strom gereinigten Prozesswassers W12b erfolgen .
Bezuqszeichenliste
1 Rohgaswäsche (Verfahren oder Anlagenkomponente)
2 Gaskonditionierung (Verfahren oder Anlagenkomponente)
3 Gaskühlung (Verfahren oder Anlagenkomponente)
4 Sauergasentfernung (Verfahren oder Anlagenkomponente)
5 Abwasservorbehandlung gemäß dem Stand der Technik
6 Umgebung bzw. Biologie
Gl Rohgas bzw. Rohgasstrom, insbesondere aus Vergasung
Gs Strippgas bzw. Strippgasstrom
Gd Dampf
G4 Syngas bzw. Synthesegasstrom
G5.1 NH3-Brüden bzw. NH3-Wasser
G5.2 Sauergas(-strom)
Wl Wasser bzw. Wasserstrom von Rohgaswäsche zur Vorbehandlung
W3 Prozessfluidstrom von Gaskühlung zur Vorbehandlung
W4 Prozessfluidstrom von Sauergasentfernung zur Vorbehandlung
W6 Abwasser bzw. Abwasserstrom abgeleitete in Umgebung bzw. zur Biologie
10; 100; 200 Wasserbehandlungsanlage
12; 112 Prozessfluidstrippung (Verfahren oder Anlagenkomponente)
12.1 Prozesskondensatstripper
12.2 NH3-Stripper bzw. Ammoniakstripper
12.3 Kolonnenaufkocher
112.1 Stripper-Kopplung
12a, 12b, 12c, 12d; 12d . l, 12d.2 Auslass
14 Strippung zum Bereitstellen von Abwasser
14.1 Stripper bzw. Kolonne für Strippung
16 Verteiler
18 Logikeinheit
Fl , F2Natriumlauge bzw. NaOH-Strom
F3 optionale Zugabe von Lauge bzw. NaOH-Strom
F4 Prozesswasser F5 optionale Koppelung der Zuführung von Prozesswasser an W12a
G12.1 Brüden bzw. Sauergas bzw. Sauergasstrom, insbesondere für Nachverbrennung Gsl2; Gsl2.1 Strippgas bzw. Strippgasstrom
Gdl2; Gd l2.1 Dampf
G14 Brüden bzw. Sauergas bzw. Sauergasstrom, insbesondere für Nachverbrennung
W12a (erster) Strom gereinigten Prozesswassers, insbesondere für interne Weiterverwendung
W12b weiterer Strom gereinigten Prozesswassers, insbesondere für Rückführung
W12.2 NH3-Starkwasser bzw. Ammoniakwasserstrom
W14 Wasser bzw. Wasserstrom von der Rohgaswäsche zur Abwasserstrippung
WC interner Wasserkreislauf
WC1 erster Leitungsabschnitt des Wasserkreislaufs
WC2 Wasserleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des Wasserkreislaufs
WC3 Wasserleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des Wasserkreislaufs
WC4 Rückführleitung bzw. weiterer Leitungsabschnitt des Wasserkreislaufs

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten von Wasser aus Vergasungsprozessen, bei oder nach welchen Vergasungsprozessen Rohgas (Gl) in den Prozessschritten oder Anlagenkomponenten Rohgaswäsche (1) und Gaskühlung (3) und/oder Sauergasentfernung (4) behandelt und danach als Synthesegas (G4) bereitgestellt wird, wobei ein Wasserstrom (Wl) aus der Rohgaswäsche sowie ein Prozessfluid ström (W3, W4) aus der Gaskühlung oder Sauergasentfernung behandelt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrom (Wl; W14) getrennt vom Prozessflu- idstrom behandelt wird, indem das Prozessfluid einer vom Wasserstrom (W14) separaten Strippung (12; 112; 212) unterzogen wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) derart erfolgt, dass zwei getrennte Fluidströme anfallen, nämlich ein erster Fluidstrom umfassend Prozesswasser (W12a) und ein zweiter Fluidstrom umfassend Waschwasser (W12b).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Prozessfluidstrippung gewonnenes gereinigtes Wasser, insbesondere salzfreies oder zumindest im Wesentlichen salzfreies Waschwasser (W12b), vor die Gaskühlung (3) zurückgeleitet wird, insbesondere zur Rohgaswäsche (1) zurückgeleitet wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) sowohl einen Prozesskondensatstripper (12.1) als auch einen NH3-Stripper (12.2) umfasst, wobei eine NH3-Strippung stromab vom Prozesskondensatstripper erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei C02-haltiges Gas für die Strippung einer Entschwefelungsstufe entnommen wird, und/oder wobei als Strippgas ein Gas von über 50 Vol.% C02, insbesondere über 70 Vol .% C02 oder über 90 Vol .% C02 eingesetzt wird .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der separate Wasserstrom (W14) aus der Rohgaswäsche einer Strippung (14) eingerichtet zum Bereitstellen von an die Umgebung abführbarem Abwasser (W6) unterzogen wird, insbesondere direkt nach der Rohgaswäsche (1).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der separate Wasserstrom (W14) aus der Rohgaswäsche (1) einem Mengenanteil kleiner 35%, insbesondere kleiner 25% des der Prozessfluidstrippung (12) zugeführten Prozessfluidstro- mes (W3, W4) entspricht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der separate Wasserstrom (W14) aus der Rohgaswäsche (1) nach einer/der Strippung (14) als Abwasser (W6) in die Umgebung (6) ausgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei mittels der Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) ein interner Wasserkreislauf (WC) zwischen Rohgaswäsche (1) einerseits und Gaskühlung (3) und/oder Sauergasentfernung (4) andererseits geschlossen wird, insbesondere derart, dass ein zur Rohgaswäsche (1) rückgeführter Wasserstrom (W12b) des Wasserkreislaufs (WC) zumindest teilweise den an die Umgebung abzugebenden Abwasserstrom (W6) bildet.
10. Verwendung einer Logikeinheit (18) zum Steuern oder Regeln eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei mittels der Logikeinheit wenigstens ein Verteiler (16) an einem internen Wasserkreislauf (WC) zum Rückführen wenigstens eines Prozessfluidstromes (W3, W4) angesteuert wird .
11. Wasserbehandlungsvorrichtung (10; 100; 200) zum Behandeln von Wasser (Wl ; W14) aus Vergasungsprozessen, insbesondere Wasserbehandlungsvorrichtung eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, mit einer Abwasserstrippung (5; 14) stromab von einer Rohgaswäsche (1);
dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserbehandlungsvorrichtung auch eine Strippung (12; 112; 212) für einen Prozessfluidstrom (W3, W4) separat vom Wasserstrom (W6, W14) umfasst, welche separat von der Abwasserstrippung (14) ist.
12. Wasserbehandlungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) Teil eines internen Kreislaufs (WC) ist, wobei die Prozessfluidstrippung derart mit der Rohgaswäsche (1) verbunden ist, dass der Prozessfluidstrom (W3, W4) zumindest teilweise der Rohgaswäsche (1) rückführbar ist.
13. Wasserbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) wenigstens zwei Stripper (12.1 ,
12.2) aufweist, insbesondere einen in Reihe hinter einen Prozesskondensatstripper (12.1) geschalteten NH3-Stripper (12.2).
14. Wasserbehandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) wenigstens vier Auslässe aufweist, umfassend jeweils einen Auslass (12c) für Brüden oder Sauergas, einen Auslass (12b) für Waschwasser, einen Auslass (12a) für Prozesswassers und einen Auslass (12d) für NH3-Starkwasser, wobei wenigstens einer der Auslässe eine Komponente eines/des internen Kreislaufs (WC) der Wasserbehandlungsvorrichtung (10; 100; 200) ist; und/oder wobei die Prozessfluidstrippung (12; 112; 212) einen Verteiler (16) eingerichtet oder angeordnet zum Splitten des Prozessfluidstromes (W3, W4) in weiterverwendbares Prozesswasser (W12a) und rückführbares Waschwasser (W12b) aufweist.
15. Verwendung wenigstens eines Strippers (12, 12.1 , 12.2) für einen Prozessfluidstrom (W3, W4) getrennt von einem Wasserstrom (Wl ; W14) aus Vergasungsprozessen, insbesondere in einer Vorrichtung (10; 100; 200) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, in Verbindung mit einer Rückführung wenigstens eines Teils (W12b) des Prozessfluidstromes in einem internen Wasserkreislauf (WC).
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