DE2739562C2

DE2739562C2 -

Info

Publication number: DE2739562C2
Application number: DE2739562A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Goeke; Juergen Dipl.-Ing. 4300 Essen De Ludolph
Original assignee: Krupp Koppers 4300 Essen De GmbH
Current assignee: Krupp Koppers 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1977-09-02
Filing date: 1977-09-02
Publication date: 1989-12-28
Also published as: PL113673B3; PL209332A1; US4505719A; ZA784443B; DE2739562A1; BR7805564A

Description

Das Hauptpatent 24 46 865 betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Kühlung von staubförmige Verunreinigungen enthaltenden Partialoxydationsgasen, die durch Gleichstromvergasung von Brennstoffen nach dem Koppers-Totzek-Verfahren gewonnen werden, unter Anwendung einer nassen Gasreinigung, wobei

a) die heißen Gase zunächst trockene Entstaubung in einem Zyklon von 70-95% der in ihnen enthaltenen staubförmigen Verunreinigungen befreit werden, wozu die Gase mit einer Temperatur von 300°C und einer Eintrittsgeschwindigkeit zwischen 15 und 25 m/sec. in den Zyklon eingeleitet werden;
b) nach Passieren des Zyklones die Gase in einem Naßreiniger mit einer solchen Wassermenge gewaschen werden, die für die Entfernung der restlichen Staubmenge gerade ausreichend ist, und
c) die aus dem Naßreiniger austretenden Gase in einem direkten Gaskühler, der mit einem internen Kühlwasserkreislauf versehen ist, aus dem die auf den Naßreiniger aufgegebene Wassermenge abgezweigt wird, bis auf eine Temperatur von 35°C gekühlt werden.

Beim Verfahren nach dem Hauptpatent ist eine Kühlung des Gases zwischen dem Zyklon und dem Naßreiniger nur als Eventualmaßnahme vorgesehen, wobei das Gas an dieser Stelle nur in einem solchen Umfange gekühlt werden soll, daß keine Kondensation von Wasserdampf erfolgt. Daraus ergibt sich jedoch, daß das Gas beim Eintritt in den Naßreiniger immer noch eine Temperatur von ca. 70-80°C aufweist entsprechend dem Taupunkt des Gases. Ohne eine Zwischenkühlung zwischen dem Zyklon und dem Naßreiniger liegt die Gastemperatur beim Eintritt in den Naßreiniger sogar noch wesentlich höher. Das Verfahren nach dem Hauptpatent sieht deshalb ausdrücklich die Möglichkeit vor, das aus dem Naßreiniger austretende, weitgehend entstaubte Gas in einem direkten Kühler mittels Kreislaufwasser weiter zu kühlen, wobei das Kreislaufwasser indirekt gekühlt wird.

Es ist jedoch nicht auszuschließen, daß bei dieser Arbeitsweise, bedingt durch die hohe Waschwassertemperatur im Naßreiniger und im nachgeschalteten direkten Kühler (ca. 70°C), Ablagerungen in Rohrleitungen und Kanälen sowie eine starke Schwadenentwicklung über dem zur Behandlung des ablaufenden Waschwassers vorgesehenen Klärbecken auftreten können. Außerdem hat sich beim Verfahren nach dem Hauptpatent die hohe Gaseintrittstemperatur in den Naßreiniger als nachteilig erwiesen. Entsprechend der hohen Gastemperatur muß nämlich in diesem Fall ein relativ großes Gasvolumen behandelt werden, was natürlich eine entsprechende Dimensionierung des Naßreinigers zur Folge hat. Die Investitions- und Betriebskosten sind deshalb recht hoch.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzuentwickeln, daß die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten vermieden und gleichzeitig die Investitions- und Betriebskosten für die Gasbehandlung gesenkt werden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die aus dem Staubabscheider austretenden Gase vor der Weiterbehandlung im Naßreiniger in einem direkten Kühler bis auf eine nahe dem Taupunkt liegende Temperatur und anschließend in einem indirekten Kühler bis auf eine Temperatur gekühlt werden, die 5 bis 10°C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise sieht also vor, das aus dem Zyklon austretende heiße Gas zunächst durch direkten Kontakt mit Wasser auf eine Temperatur von etwa 75 bis 85°C zu kühlen, die in der Nähe des Taupunktes liegt. Anschließend erfolgt dann die indirekte Kühlung bis auf etwa 25 bis 35°C. Durch entsprechende Auslegung des indirekten Kühlers wird dabei sichergestellt, daß die Gastemperatur 5 bis 10°C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt. Bei der Kondensation des Wasserdampfes im indirekten Kühler wird bereits ein Teil des vom Gas noch mitgeführten Feinstaubes benetzt und abgeschieden. Hinzu kommt, daß bedingt durch die niedrigere Temperatur das vor dem Naßreiniger anfallende Gasvolumen nur noch etwa halb so groß ist wie beim Verfahren nach dem Hauptpatent. Aus den beiden genannten Gründen kann deshalb in diesem Falle der Naßreiniger entsprechend kleiner dimensioniert werden, was natürlich niedrigere Betriebs- und Investitionskosten zur Folge hat.

Vorzugsweise wird außerdem beim erfindungsgemäßen Verfahren das aus dem indirekten und/oder direkten Kühler ablaufende staubhaltige Kondensat mit dem aus dem Naßreiniger ablaufenden Waschwasser vereinigt und daran anschließend gemeinschaftlich in einem Klärbecken behandelt. Es ergibt sich somit nur ein Waschwasserkreislauf mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur (30-50°C), der in einem entsprechend dimensionierten Klärbecken behandelt werden kann.

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der in den Abbildungen dargestellten Fließschemata weiter erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Fließschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der direkte und der indirekte Kühler getrennt voneinander angeordnet sind und

Fig. 2 ein Fließschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der direkte und der indirekte Kühler zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind.

Als Ausführungsbeispiel soll an Hand von Fig. 1 die Reinigung und Kühlung eines Partialoxydationsgases beschrieben werden, welches durch Vergasung von Kohlenstaub in einem Koppers-Totzek-Vergaser bei einem Druck von 0,03 atü gewonnen wurde. Dieses Gas enthält ca. 100 g/Nm³ staubförmige Verunreinigungen und wird zunächst in einem im Fließschema nicht dargestellten Abhitzekessel, der mit dem Vergaser zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist, auf eine Temperatur von ca. 300°C abgekühlt. Mit dieser Temperatur gelangt das Gas durch die Leitung 1 in den Staubabscheider 2, der in diesem Falle als Zyklon ausgebildet ist. Entsprechend den Bedingungen des Hauptpatentes liegt die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases dabei zwiscen 15 und 25 m/sec. Der hier abgeschiedene Staub wird durch die Leitung 3 aus dem Zyklon abgezogen. Das oben aus diesem austretende Gas gelangt mit einer Temperatur von ca. 295°C durch die Leitung 4 in den direkten Kühler 5, in dem das Gas durch Einspritzung von Wasser bis auf eine Temperatur von ca. 80°C gekühlt wird. Danach strömt das Gas über das Leitungsstück 7 in den indirekten Kühler 10, der ein von Kühlwasser durchflossenes Kühlsystem 8 aufweist. Die Kühlwassermenge bzw. der Kühlwasserumlauf können dabei in Abhängigkeit von der Gasmenge so eingestellt werden, daß die Gasaustrittstemperatur etwa 5-10°C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt. Nach dem Austritt aus dem indirekten Kühler 10 gelangt das Gas mit einer Temperatur von ca. 30°C über die Leitung 9 in den Naßreiniger 6, der in diesem Fall als Desintegrator ausgebildet ist. Hier wird das Gas mit einer solchen Wassermenge gewaschen, die für die Entfernung der restlichen Staubmenge aus dem Gas gerade ausreichend ist. Zu diesem Zweck wird über die Leitung 11 Waschwasser in einer Menge von ca. ein l/Nm³ Gas auf den Naßreiniger 6 aufgegeben. Das gereinigte und gekühlte Gas verläßt den Naßreiniger 6 mit einer Temperatur von ca. 30°C. Dieses Gas enthält noch maximal 15 mg Staub pro Nm³ und hat folgende Zusammensetzung:

CO₂
8,4 Vol.-%
CO	63,2 Vol.-%
H₂	26,1 Vol.-%
N₂	0,8 Vol.-%
Ar	0,5 Vol.-%
CH₄	0,1 Vol.-%
H₂S	0,8 Vol.-%
COS	0,1 Vol.-%

Über den Verdichter 13, in dem es seiner weiteren Verarbeitung entsprechend verdichtet wird, kann es den nachgeschalteten Behandlungsstufen zugeführt werden.

Das aus dem Naßreiniger 6 ablaufende Waschwasser, welches den in dieser Stufe abgeschiedenen Staub enthält, gelangt über die Leitung 14 in das Klärbecken 15. Das in dem indirekten Kühler 10 aus dem Gas auskondensierte staubhaltige Wasser wird vorzugsweise über die Leitung 16 abgezogen und mit dem Wasserstrom in der Leitung 14 vereinigt, so daß eine gemeinsame Reinigung im Klärbecken 15 erfolgen kann. Durch diese Schaltung wird außerdem erreicht, daß in den gemeinsamen Waschwasserkreislauf für den direkten Kühler 5 und den Naßreiniger 6 kein Zusatzwasser gegeben werden muß, weil das im indi rekten Kühler 10 ständig auskondensierende Wasser über die Leitung 16 in den Kreislauf zurückgelangt. Das Waschwasser in der Leitung 14 besitzt beim Eintritt in das Klärbecken 15 einen Staubgehalt von ca. 6-10 g/l. Beim Klärbecken 15 kann es sich um eine konventionelle Anlage handeln, wie sie zur Abscheidung von Feststoffen aus Abwässern üblich ist. Diese Anlage kann als Rund- oder Längsbecken ausgeführt werden. Der bei der Klärung des Waschwassers abgeschiedene Schlamm wird über die Leitung 20 aus dem Verfahren entfernt. Das aus dem Klärbecken abfließende Waschwasser, welches weitgehend von Feststoffen befreit ist, wird vermittels der Pumpe 17 über die Leitung 18 wieder auf den direkten Kühler 5 gefördert. Die Verteilung des Waschwassers im direkten Kühler 5 erfolgt dabei über die Sprühdose 19. Gegebenenfalls können hier natürlich auch andere Verteilereinrichtungen, wie z. B. Verteilerböden oder Rieseleinbauten, vorgesehen sein. Von der Leitung 18 zweigt die Leitung 11 ab, durch die das für den Naßreiniger 6 benötigte Waschwasser abgezogen wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante sind der direkte Kühler 5 und der indirekte Kühler 10 in der Kühleinrichtung 21 zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt. Das durch die Leitung 4 strömende Gas gelangt dabei von unten in die Kühleinrichtung 21 und durchströmt zunächst den direkten Kühler 5 und daran anschließend den darüber angeordneten indirekten Kühler 10. Das oben aus der Kühleinrichtung 21 austretende Gas strömt anschließend über die Leitung 9 zum Naßreiniger 6 und wird in der bereits beschriebenen Art und Weise weiterbehandelt. Die Trennung zwischen dem direkten Kühler 5 und dem indirekten Kühler 10 erfolgt durch den Boden 22, der eine Gasdurchtrittsöffnung 23 aufweist, durch die das Gas von unten nach oben strömen kann. Das im indirekten Kühler abgeschiedene Wasser (Gaskondensat) wird auf dem Boden 22 gesammelt und kann über die Leitung 24 abgezogen sowie über die Sprühdüse 19 in den Gasstrom im direkten Kühler 5 als Kühlmedium eingespritzt werden. Gegebenenfalls kann schließlich das aus dem Kühlsystem 8 des indirekten Kühlers 10 ablaufende Kühlwasser auch in den direkten Kühler 5 abgeleitet und dort zum Freispülen der Rohre und/oder Einbauten sowie zum Kühlen des Gases benutzt werden. Das aus dem Unterteil der Kühleinrichtung 21 ablaufende Wasser wird durch die Leitung 16 abgezogen und mit dem Wasserstrom in der Leitung 14 vereinigt, so daß auch hier eine gemeinsame Reinigung des aus dem Naßreiniger 6 und der Kühleinrichtung 21 ablaufenden Wassers im Klärbecken 15 erfolgen kann. Das geklärte Wasser kann aus dem Klärbecken 15 vermittels der Pumpe 17 über die Leitung 11 wieder im erforderlichen Umfange auf den Naßreiniger 6 aufgegeben werden. Im übrigen haben übereinstimmende Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1, so daß auf ihre Funktion hier nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Claims

Verfahren zur Reinigung und Kühlung von staubförmige Verunreinigungen enthaltenden Partialoxydationsgasen, die durch Gleichstromvergasung von Brennstoffen nach dem Koppers-Totzek-Verfahren gewonnen werden, unter Anwendung einer nassen Gasreinigung, wobei
- a) die heißen Gase zunächst durch trockene Entstaubung in einem Zyklon von 70-95% der in ihnen enthaltenen staubförmigen Verunreinigungen befreit werden, wozu die Gase mit einer Temperaur von 300°C und einer Eintrittsgeschwindigkeit zwischen 15 und 25 m/sec. in den Zyklon eingeleitet werden;
- b) nach Passieren des Zyklones die Gase in einem Naßreiniger mit einer solchen Wassermenge gewaschen werden, die für die Entfernung der restlichen Staubmenge gerade ausreichend ist, und
- c) die aus dem Naßreiniger austretende Gase in einem direkten Gaskühler, der mit einem internen Kühlwasserkreislauf versehen ist, aus dem die auf den Naßreiniger aufgegebene Wassermenge abgezweigt wird, bis auf eine Temperatur von 35°C gekühlt werden,
gemäß Patent 26 46 865, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Zyklon austretenden Gase vor der Weiterbehandlung im Naßreiniger in einem direkten Kühler bis auf eine möglichst nahe dem Taupunkt liegende Temperatur und anschließend in einem indirekten Kühler bis auf eine Temperatur gekühlt werden, die 5 bis 10°C über der Kühlwassereintrittstemperatur liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Kühler und der Naßreiniger durch einen gemeinsamen Waschwasserkreislauf miteinander verbunden sind, in den ein Klärbecken geschaltet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung zur Anwendung gelangt, bei der der direkte und der indirekte Kühler übereinander angeordnet zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der direkte Kühler mit dem aus dem indirekten Kühler ablaufenden Gaskondensat beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem indirekten Kühler ablaufende Kühlwasser zum Freispülen der Rohre und/oder Einbauten des direkten Kühlers benutzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem indirekten und/oder direkten Kühler ablaufende Kondensat mit dem aus dem Naßreiniger ablaufenden Waschwasser vereinigt und daran anschließend dem Klärbecken zugeführt wird.