DE2611619C2

DE2611619C2 - Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus aschereichen Kohlen

Info

Publication number: DE2611619C2
Application number: DE2611619A
Authority: DE
Inventors: Georg 4408 Dülmen Abendroth; Hubert Dr. 4630 Bochum Schmitt; Kurt 4350 Recklinghausen Tippmer; Heinrich Prof. Dipl.-Chem. Dr. 4350 Recklinghausen Vinke
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1982-11-04
Also published as: ZA771609B; US4099929A; BR7701530A; JPS5440561B2; AU2335277A; JPS52138089A; DE2611619A1; CA1100069A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus Kohlen, insbesondere ascherei- f>5 chen Stein- und Braunkohlen, wobei die Kohlen vermählen, in wäßrigen, alkalischwirkenden Lösungen suspendiert und die Aschen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck unter Verrühren aufgeschlossen und die Kohlen danach von dem wäßrigen Auszug abgetrennt werden.

Durch die Literaturstelle »BIOS FINAL REPORT 522, item 30« ist ein Verfahren bekannt, bei dem die vorher durch einen Flotationsprozeß von einem Teil ihrer Asche befreite Feinkohle mit Natronlauge vermischt, die Suspension 20 Min. lang unter 100—200 Atm. auf 250⁰C gehalten, danach die Lauge abgetrennt und die Kohle mit Wasser und Salzsäure gewaschen wird.

Ferner ist durch die US-PS 25 56 496 ein Kohleentaschungsverfahren bekannt, bei dem die Kohle bei Temperaturen zwischen 120 bis 130⁰C mit einer Mischung von wäßriger Natronlauge und Butanol ausgezogen und anschließend mit Wasser und Salzsäure gewaschen wird.

Durch die Literaturstelle »Ind. Engng. Chem.47 (8) Seite 1586 (1955)« ist es für die Hydrolyse von Kohlen bekannt, Feinkohlen mit Natronlauge bei 350⁰C unter Stickstoff als Schutzgas bei erhöhtem Druck über 24 Stunden lang aufzuschließen.

In der Technik haben sich diese Verfahren nicht durchgesetzt, zum Teil deshalb, weil für sie das vergleichsweise teure Ätznatron eingesetzt werden muß und keine Rückgewinnungsmöglichkeit besteht

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren der eingangs definierten Art, die Möglichkeit der Durchführung mit einer weniger Kostenaufwand verursachenden alkalischen Chemikalie durchzuführen sowie einen Weg zu ihrer Regenerierung und Wiederverwendung im gleichen Verfahren aufzufinden und vorzuschlagen.

Für die Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die vennahlene Kohle in wäßriger Alkalikarbonatlösung suspendiert und die Suspension unter Bewegen oder Verrühren 60 bis 120 Minuten auf 250 bis 280⁰C unter 50 bis 80 at Druck gehalten und dabei das durch Dissoziation freiwerdende CO₂ durch einen Inertgasstrom Ausgetragen und danach die die gelösten Aschebestandteile enthaltende wäßrige Lösung von der Kohle abgetrennt und zur Rückbildung von Alkalikarbonat in die Lösung CO₂ eingebracht wird, die dadurch unlöslich gewordenen Anteile abgetrennt und in der Alkalikarbonatlösung erneut Feinkohle suspendiert und die Asche aufgeschlossen wird.

Als Alkalikarbonatlösung kommt in erster Linie für das Verfahren Kalium- oder Natriumkarbonatlösung in Frage. Die Alkalikarbonatlösung wird in möglichst konzentrierter Form angewandt Bei 100⁰C ist z. B. eine dreifach normale Natriumkarbonatlösung, bzw. eine sechsfach normale Kaliumkarbonatlösung noch weit genug von ihrer Sättigung entfernt und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gut zu handhaben.

Die zum Einsatz kommende Feinkohle kann schon zuvor durch eine Flotationsbehandlung von einem Teil ihrer Aschebestandteile befreit werden.

Die angewandten Verfahrensbedingungen können in weiten Grenzen variieren, und sie hängen von den unterschiedlichen Zusammensetzungen der Kohleaschen ab.

Eine bevorzugte, für viele Kohlen anwendbare Ausführung des Verfahrens sieht z. B. die Anwendung von dreifach normaler Natriumkarbonatlösung in solcher Menge vor, daß das Gewichts-Verhältnis Asche zu Karbonat 2—4 beträgt, sowie eine Behandlungsdauer von 45 bis 90 Minuten, bei 250 bis 280° C und 50 bis 80 at Druck.

Als Austrag- und Inertgas kommt insbesondere
Stickstoff in Frage.

Es empfiehlt sich, den Partialdruck des CO₂ auf 3 bis
at zu halten. Dabei scheint die Hydrolyse besonders
begünstigt zu werden, was sich an dem hoher, pH-Wert 5
der wäßrigen Phase zu erkennen gibt.

Das CO₂. das zu Beginn des Aufschlusses abgespalten
wird, kann aufgefangen und für die Rückbildung des
Alkalikarbonats verwendet werden: man kann jedoch
auch fremde CO2-QueIlen verwenden, wie z. B. nach io
einem weiteren Vorschlag die CO₂-haltigen Abgase
einer Anlage zur Direkt-Reduktion von Erzen, insbesondere Eisenerzen, und auf diese Weise die technischen
Prozesse einfach oder doppelt miteinander kuppeln,
indem einerseits die in der Entaschung vorbehandelte J 5
Kohle zu dem Reduktionsgas für das Erz vergast wird
und andererseits das Abgas der Erz-Reduktion das CO₂
für die Laugenregenerierung in der Entaschung der
Kohte liefert

Auch die Regenerierung der Alkalikarbciatlösung 20
wird zweckmäßig unter Druck vorgenommen. Hierbei
haben sich 50 bis 80 at als ausreichend und zweckmäßig
erwiesen.

Das Verfahren ist vor allem für Steinkohlen und
darüber hinaus auch für ältere Braunkohlen geeignet 25

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Aschebestandteile von z. B. 40% auf 12% zu reduzieren.

Die Erfindung wird durch ein Beispiel mit einer
Schemaskizze erläutert.

Die Rohkohle hat einen Aschegehalt von 40% und die 30
Asche enthält ausgedrückt als Oxide,

30% Al₂O₃

45% SiO₂

15% Fe₂O₃ J5

3% CaO

4% K₂O

4% Ne₂O

Die Rohkohle wird in dem Bunker 1 gestapelt und 40
durch den Abgang 2 der Mahl- und Klassieranlage 3
zugeführt in der die Kohle bis zu einer solchen Feinheit
der Korngröße vermählen wird, daß 40 bis 50% der
Körner weniger als 44 μπι Durchmesser haben. Diese
Feinkohlen-Suspension wird durch Ableitung 4 dem 45
Entaschungsreaktor 5 zugeführt, in dem sie mit der
zweifachen Menge von durch Leitung 7 ankommender
η Sodalösung verrührt und bei 60 bar auf 280° C
aufgeheizt wird. Durch Leitung 6 wird in die
Kohle-Lauge-Suspension Stickstoff eingeführt Durch so
die über der Flüssigkeitsoberfläche abgehende Leitung
wird ein Gemisch von Stickstoff und Kohlensäure
entnommen und in die freie Atmosphäre entlassen.
Wenn wesentliche Mengen von Schwefelwasseretoff in
dem Abgas enthalten sind, wird es vorher durch eine der 55
bekannten Entschwefelungsanlagen hindurchgeführt.
Nach einer Behandlungszeit von 60 Minuten wird die
Kohle-Laugesuspension in einem Wärmeaustauscher-Kühl-System 9a auf 90° C gekühlt und durch Leitung 9
dem Filter 10 zugeführt in welchem die Kohlesubstanz, 60
die nur noch 20% der ursprünglichen Aschebestandteile
enthält von der wäßrigen Lauge getrennt und mit
Wasser aus der Leitung 10a nachgewaschen wird. Die
abgetrennte Lauge mit den gelösten Aschebestandteilen, die als Silikate, Aluminate und Ferrate usw. 65
vorliegen, sowie die Waschwässer werden durch
Leitung 11 aus dem Apparat 10 abgezogen und in den

Karbonisierungsrieselturm 12 überführt in dem sie bei 150° C und 20 bar mit Kohlensäure enthaltenden Gasen aus der Leitung 13 begast werden. Bei diesem Begasungsvorgang findet gleichzeitig eine Wasserverdampfung und somit eine Eindickung der wäßrigen Lauge statt Durch Leitung 14 werden Restgase, die in der Hauptsache Wasserdampf und Kohlensäure enthalten, in die Atmosphäre abgeleitet Die karbonisierte Lauge enthält nun neben den löslichen Aikalikarbonateu unlösliche Bestandteile der Asche wie Kieselsäure, Aluminium- und Eisenkarbonate usw. und sie wird durch Leitung 15 dem Dekanter 16 zugeführt Die abgetrennten unlöslichen Anteile werden als Ascheschlarnm durch Leitung 17 ausgetragen und die regenerierte Karbonatlauge wird durch Leitung 7 in den Entaschungs-Reaktor 5 zurückgeführt Durch Leitung 18 werden Verlustmengen an Karbonatlauge in Form von Karbonat- oder Hydroxidlauge eingeführt Diese Mengen betragen etwa 0,5% der gesamten in Umlauf befindlichen Lauge. Durch den Abgang 19 wird die abfiltrierte, gewaschene Reinkohle in den Behälter 20 abgelassen. Durch Leitung 21 wird Weichwasser zur Herstellung einer Kohlesuspension eingeführt Die benötigten Rührwerke, Pumpen und Erhitzer sind zeichnerisch nicht dargestellt Die Suspension wird durch Leitung 22 in eine Sauerstoffdruckvergasung 23 bekannter Bauart eingeführt Die Restasche der Reinkohle wird durch Leitung 24 ausgestoßen; unvergaster Kohlenstoff in Form von Koks oder evtl. Ruß werden durch Leitung 25 in den Behälter 20 zurückgeführt Das Vergasungsgas wird durch Leitung 26 abgenommen und in der Wäsche 27 von CO₂ und H₂S befreit Die ausgewaschenen CO₂- und H₂S-haltigen Gase werden durch Leitung 27a abgeführt und einer weiteren Ausarbeitung unterworfen. Das gewaschene Vergasungsgas zieht durch Leitung 28 ab und kommt in den Gasmischer 29 einer Eisenerzgasreduktionsanlage. In diesem Gasmischer 29 wird das frische Vergasungsgas mit von Kohlensäure befreitem Kreislaufgas der Erzreduktionsanlage vermischt, das durch Leitung 30 in den Gasmischer 29 eingeführt wird. Das Mischgas zieht nun weiter durch Leitung 31 in die Vorwärmung 32 und von dort durch Leitung 33 in den Reduktionsreaktor 34, dem oxidisches Eisenerz durch die Zuleitung 35 zugeführt wird. Eisenschwamm wird aus dem Reduktionsreaktor durch Leitung 36 abgenommen. Mit Kohlensäure und Wasserdampf angereichertes Reduktionsgas zieht durch Leitung 37 ab und kommt in die dampferzeugende Kühlung 38 und von dort durch Leitung 39 in die Staubwäsche 40. Entstaubtes Gas wird durch Leitung 41 abgezogen und ein Teil durch. Leitung 42 für Beheizungszwecke (z. B. für den Entaschungsreaktor 5 oder die Vorwärmung 32 des Reduktionsgases) und die Steuerung des Inertgehaltes aus dem Kreislauf entnommen. Der andere Teil des gekühlten, entstaubten, mit CO₂ angereichertem Reduktionsgases geht in die Verdichtung 43. Verdichtetes Gas geht durch Leitung 44 in die CO₂-Wäsche 45 und von CO₂ befreites Reduktionsgas geht durch Leitung 30 in den Gasmischer 29, in dem es mit frischem Vergasungsgas gemischt wird und im Kreislauf in die Erzreduktion 34 zurückgeht Die ausgewaschenen CO2-haltigen Gase werden durch Leitung 13 abgezogen und sie gehen in die Karbonisierung 12. Die Kohleentaschung ist mit der Reduktionsanlage du. cn die Leitung 13 und die Vergasungsanlage mit der Reduktionsanlage durch die Leitungen 28 verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entzug von Aschebestandteilen aus Kohlen, insbesondere aschereichen Kohlen, wobei die Kohlen vermählen, in wäßrigen, alkalisch wirkenden Lösungen suspendiert und die Aschen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck unter Verrühren oder Bewegen der Suspension aufgeschlossen und die Kohlen danach von dem wäßrigen Auszug abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vermahlene Kohle in wäßriger Alkalikarbonatlösung suspendiert und die Suspension 45 bis 120 Min. lang auf 250 bis 280⁰C unter 50 bis 80 et Druck gehalten und durch Dissoziation freiwerdendes CO2 durch einen Inertgasstrom ausgetragen und danach die gelöste Aschebestandteile enthaltende wäßrige Lösung von der Kohle abgetrennt und in die Lösung zur Rückbildung von Alkalikarbonat CO₂ eingebracht wird, die dadurch unlöslich gewordenen Anteile abgetrennt und in der regenerierten Alkalikarbonatlosung erneut Feinkohle suspendiert und die Asche aufgeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Aschebestandteile Natriumkarbonatlösung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Aschebestandteile 3 η Natriumkarbonatlösung verwendet wird

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro kg Asche 2—4 kg Na₂CO₂ angewendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Aschebestandteile 6 η Kaliumkarbonatlösung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzkohle vorher in einem Flotationsprozeß von einem Teil der Aschebestandteile befreit worden ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff als Inertgas angewendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Lösung der Aschebestandteile ein CO₂-Partialdruck von 3 bis 5 at Druck eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Dissoziation der Alkalikarbonate freigewordene CO₂ bei der Regenerierung der Alkalikarbonatlösung zugesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung der Alkalikarbonatlösung CO₂ von fremden Prozessen verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bei einer Eisenerzgasreduktion aus dem Reduktionsgaskreislauf ab getrennte CO₂-haltige Gase bei der Regenerierung der Alkalikarbonatlösung angewendet werden.

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