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WO2019185199A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von russwasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von russwasser Download PDF

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WO2019185199A1
WO2019185199A1 PCT/EP2019/025072 EP2019025072W WO2019185199A1 WO 2019185199 A1 WO2019185199 A1 WO 2019185199A1 EP 2019025072 W EP2019025072 W EP 2019025072W WO 2019185199 A1 WO2019185199 A1 WO 2019185199A1
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WO
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water
filter
soot
pressure
pulsation
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Ceased
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PCT/EP2019/025072
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Grob
Albrecht Heinzel
Thomas Haselsteiner
Stefan Pleintinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C02F1/004—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using large scale industrial sized filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/101—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids with water only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling and / or scrubbing a hot soot-laden gas stream in direct contact with water, wherein a so-called soot water slurry having a temperature of at least 100 ° C and a pressure of more than 10bar (a) is obtained , from the solids with the help of a
  • High-pressure filter system to be separated from the soot water in the solid content reduced filtrate for cooling and / or scrubbing of the hot, with soot-laden gas stream and one containing the separated solids
  • Coal or heavy oil are thereby introduced together with an oxidant and steam and possibly carbon dioxide in a reaction space, where they are converted to a hydrogen and carbon monoxide rich mixture, which also contains carbon dioxide and water vapor and solids, which are in particular soot particles caused by incomplete implementation of the carbon in use.
  • the substance mixture referred to as synthesis crude gas which leaves the reaction space typically at a temperature between 1000 and 1500 ° C and a pressure between 30 and 80bar (a) is first cooled (quenched) in a water bath or by the injection of water to a temperature which usually in the range of 180 to 300 ° C, wherein mineral components solidify into slag particles.
  • soot which is subsequently processed to obtain a largely solids-free water fraction, brought back to process pressure by means of pumps, recycled and again at the Cooling or scrubbing of the synthesis raw gas is used.
  • soot water present with a solids content of between 1 and 3% by weight is usually fed to a filter device whose
  • Filter elements Retain solids, while water can pass as a filtrate largely unhindered.
  • suitable filter elements can often be operated only at relatively low temperatures of less than 50 ° C, which is why it is necessary to cool the soot water upstream of the filter device, which is only partially possible with the help of heat exchangers, as contained in the soot Lead solids to transfers.
  • the soot water is therefore cooled by relaxation, with several due to the highly abrasive effect of the solids
  • the carbon monoxide contained in the synthesis crude gas is converted with water into hydrogen and carbon dioxide in a subsequent process step, it is endeavored to enrich the synthesis gas already during the water washing or quenching with a large part or the total amount of water required in the conversion step, so that only little or no additional steam addition is required. Since the synthesis gas can absorb less water, the lower the temperature of the wash water, a low temperature of the treated and recycled water of less than 50 ° C is very disadvantageous. Although it is conditionally possible, the treated water in its return by
  • DE1020100140493 a process in which the solids are separated from the uncooled soot water by means of hydrocyclones, while DE 3537493 alternatively provides for the use of pressurized gravity or Koaleszier- separators. Especially because of the dubious degree of separation of Hydrocyclones and the considerable expenditure on equipment, however, these methods are not very attractive.
  • soot water is fed without pressure reduction to a high-pressure filter system in which quench water is separated off in addition to quench water, a liquid phase rich in solids.
  • quench water is separated off in addition to quench water, a liquid phase rich in solids.
  • the solids-rich liquid phase is then cooled by expansion and fed without pressure to a conventional filter device.
  • the recovered water In order to be able to use the recovered water as quench water, it must be pumped back to process pressure.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus of the generic type, by which it is possible to cool hot, loaded with soot and slag gas streams economically and wash, as is possible in the prior art.
  • this object is achieved in that the filter cake is obtained largely dry by means of a pulsation filter, which is part of the high-pressure filter system.
  • At least the soot particles contained in the soot water have a high free pore volume, which is usually filled with water, which can not be recovered by filtering and therefore also exists as part of the filter cake. As largely dry the filter cake should therefore apply, if the
  • a method for the treatment of soot water using a pulsation filter is known for example from the patent US8728328, wherein the soot water is introduced into a settling tank after a decompression into vacuum, withdrawn from the so-called gray water and fed without pressure to the pulsation filter.
  • the pulsation filter is operated at a significantly higher pressure of more than 10 bar (a), so that the resulting filtrate, which largely consists of water, has a correspondingly high level
  • the resulting filtrate usefully has a purity which allows its immediate use in the cooling or washing of the hot soot laden gas stream.
  • the soot water upstream of the pulsation filter is subjected to no throttling except for unavoidable line losses, so that the filtrate leaves the high-pressure filter system at a pressure substantially equal to the pressure at which the soot water is produced. The return of the filtrate can therefore be carried out with comparatively little expenditure of energy.
  • a preferred embodiment of the invention provides to introduce the soot water at a temperature in the pulsation filter, which is in a range between 100 ° C and the maximum allowable, lying above 100 ° C operating temperature of the pulsation filter. If the soot water precipitates at a temperature below the maximum permissible operating temperature of the pulsation filter, the soot water, preferably upstream of the pulsation filter, is not cooled down to unavoidable line losses, so that the filtrate discharges
  • High-pressure filter system leaves with a temperature that is essentially the
  • the process according to the invention is suitable in principle for the cooling and / or washing of any hot gas streams laden with soot. With particular preference, however, it can be used in the treatment of a synthesis gas obtained by the gasification of solid or liquid carbonaceous feedstocks.
  • the invention relates to a device for cooling and / or scrubbing a hot, loaded with carbon black gas stream in direct contact with water, with a cooling device and / or a water scrubber and a high pressure filter system, referred to as soot water, in the cooling device and / or the
  • the high-pressure filter system comprises a pulsation filter with which the filter cake can be recovered largely dry.
  • the pulsation filter is expediently designed with a pressure vessel in which a plurality of filter elements are arranged, which consist of either a porous metal or plastic or have a perforated carrier over which a filter cloth is stretched from a heat-resistant material.
  • a pressure vessel in which a plurality of filter elements are arranged, which consist of either a porous metal or plastic or have a perforated carrier over which a filter cloth is stretched from a heat-resistant material.
  • Filter elements that can be formed as a tube or flat plate, the expert distinguishes Pulse Tube Filter and Pressure Leaf Filter.
  • the pressure vessel is designed such that the pulsation filter is designed for an operating pressure which is higher than the pressure at which the soot water is produced.
  • the filter elements of the pulsation filter are made of a material which is resistant to a temperature which is higher than the temperature at which the soot water is obtained.
  • no means for relaxation and / or cooling of the soot water are arranged upstream of the pulsation filter.
  • FIG. 1 shows the use of the invention for cooling and scrubbing a synthesis raw gas.
  • the soot and mineral obtained in the gasification device V for example, from a carbon-containing refinery residue by partial oxidation
  • Synthesis crude gas 1 contained components is introduced at a pressure between 30 to 80bar (a) in the quenching device Q, to without significant pressure loss in direct contact with quench water 2 to the saturation temperature of up to 240 ° C. to be cooled to produce a first slurry 3 containing carbon black and slag-solidified mineral components.
  • Synthesis raw gas 4 is then subjected to a wash W, wherein remaining solids are separated off, for example, in a combination Venturi scrubber and wash column with the aid of wash water 5, so that a largely solids-free synthesis gas 6 for further treatment (not shown) can be deducted.
  • a wash W wherein remaining solids are separated off, for example, in a combination Venturi scrubber and wash column with the aid of wash water 5, so that a largely solids-free synthesis gas 6 for further treatment (not shown) can be deducted.
  • soot water 8 is supplied to the high-pressure filter device H arranged pulsation filter P without cooling and relaxation, whose consisting of a sufficiently heat-resistant material filter elements F are arranged in a pressure vessel D. Due to its low residual moisture, the filter cake 9 available in the pulsation filter P can be without an additional moisture content
  • Drainage step may be disposed of by landfilling or incineration.
  • the water contained in the soot 8 remains almost completely and with only slightly reduced pressure and temperature values in the filtrate 10, which is recycled with comparatively low energy input via the pump C, after splitting into a first 1 1 and a second partial stream 12 the quench water. 2 and the washing water 5 to be supplied.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Abkühlung (Q) und/oder Wäsche (W) eines heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms (1) in direktem Kontakt mit Wasser (2, 5), wobei eine als Rußwasser bezeichnete Aufschlämmung (8) mit einer Temperatur von wenigstens 100°C und einem Druck von mehr als 10bar(a) anfällt, von der Feststoffe mit Hilfe eines Hochdruckfiltersystems (H) abgetrennt werden, um ein gegenüber dem Rußwasser (8) im Feststoffgehalt reduziertes Filtrat (10) zur Abkühlung und/oder Wäsche des heißen, mit Ruß und Schlacke beladenen Gasstroms (1) sowie einen, die abgetrennten Feststoffe enthaltenden Filterkuchen (9) zu gewinnen. Kennzeichnend hierbei ist, dass der Filterkuchen (9) weitgehend trocken mittels eines Pulsationsfilters (P) gewonnen wird, der Teil des Hochdruckfiltersystems (H) ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Rußwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abkühlung und/oder Wäsche eines heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms in direktem Kontakt mit Wasser, wobei eine als Rußwasser bezeichnete Aufschlämmung mit einer T emperatur von wenigstens 100°C und einem Druck von mehr als 10bar(a) anfällt, von der Feststoffe mit Hilfe eines
Hochdruckfiltersystems abgetrennt werden, um ein gegenüber dem Rußwasser im Feststoffgehalt reduziertes Filtrat zur Abkühlung und/oder Wäsche des heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms sowie einen, die abgetrennten Feststoffe enthaltenden
Filterkuchen zu gewinnen.
Verfahren und Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art werden insbesondere zur Abkühlung und Wäsche von Syntheserohgasen eingesetzt, die bei der Vergasung von kohlenstoffhaltigen festen und flüssigen Einsätzen durch Partielle Oxidation gewonnen werden. Die Einsätze, bei denen es sich beispielsweise um Raffinerierückstände,
Kohle oder Schweröl handelt, werden dabei gemeinsam mit einem Oxidationsmittel sowie Dampf und evtl. Kohlendioxid in einen Reaktionsraum eingeleitet, wo sie zu einem Wasserstoff- und kohlenmonoxidreichen Stoffgemisch umgesetzt werden, das auch Kohlendioxid und Wasserdampf sowie Feststoffe enthält, bei denen es sich insbesondere um Rußpartikel handelt, die durch unvollständige Umsetzung des im Einsatz enthaltenen Kohlenstoffs entstehen. Das als Syntheserohgas bezeichnete Stoffgemisch, das den Reaktionsraum typischerweise mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1500°C und einem Druck zwischen 30 und 80bar(a) verlässt, wird zunächst im Wasserbad oder durch die Eindüsung von Wasser auf eine Temperatur abgekühlt (gequencht), die gewöhnlich im Bereich von 180 bis 300°C liegt, wobei mineralische Komponenten zu Schlackepartikeln erstarren. Anschließend werden Feststoffe aus dem abgekühlten Gas beispielsweise in einer Kombination aus Venturiwäscher und Wasserwaschkolonne abgetrennt. Sowohl bei der Abkühlung im Wasserbad als auch in den Waschschritten fällt mit Ruß und Schlackepartikeln beladenes sog. Rußwasser an, das nachfolgend aufbereitet wird, um eine weitgehend feststofffreie Wasserfraktion zu erhalten, die mit Hilfe von Pumpen wieder auf Prozessdruck gebracht, zurückgeführt und erneut bei der Abkühlung oder Wäsche des Syntheserohgases verwendet wird. Zu seiner Aufbereitung wird das mit einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 3Gew.-% vorliegende Rußwasser üblicherweise einer Filtereinrichtung zugeführt, deren
Filterelemente Feststoffe zurückhalten, während Wasser als Filtrat weitgehend ungehindert passieren kann. Für diesen Einsatzzweck geeignete Filterelemente können häufig nur bei vergleichsweise geringen Tempertaturen von weniger als 50°C betrieben werden, weshalb es erforderlich ist, das Rußwasser stromaufwärts der Filtereinrichtung zu kühlen, was allerdings mit Hilfe von Wärmeübertragern nur bedingt möglich ist, da die im Rußwasser enthaltenen Feststoffe zu Verlegungen führen. Nach dem Stand der Technik wird das Rußwasser daher durch Entspannung abgekühlt, wobei wegen der stark abrasiven Wirkung der Feststoffe mehrere
Entspannungsschritte erforderlich sind, die mit einem entsprechend hohen apparativen Aufwand durchgeführt werden müssen. Unter Umständen ist eine Entspannung bis in den Vakuumbereich notwendig, um die gewünschte Abkühlung zu erreichen. In diesem Fall besteht ein erhöhtes Risiko für den Eintrag von Sauerstoff in das System, der insbesondere in Verbindung mit im Rußwasser vorhandenen Chloriden zu
Spannungskorrosion an den eingesetzten Apparaten führen kann.
Wird das im Syntheserohgas enthaltene Kohlenmonoxid in einem nachfolgenden Prozessschritt mit Wasser zu Wasserstoff und Kohlendioxid konvertiert, wird angestrebt, das Syntheserohgas bereits während der Wasserwäsche bzw. Quenchung mit einem Großteil oder der Gesamtmenge des im Konvertierungsschritt benötigen Wassers anzureichern, so dass nur eine geringe oder keine zusätzliche Dampfzugabe erforderlich ist. Da das Synthesegas umso weniger Wasser aufnehmen kann, je geringer die Temperatur des Waschwassers ist, ist eine niedrige Temperatur des aufbereiteten und zurückgeführten Wassers von weniger als 50°C sehr nachteilig. Zwar ist es bedingt möglich, das aufbereitete Wasser bei seiner Rückführung durch
Wärmeintegration anzuwärmen, allerdings ist dies stets mit einem erhöhten
apparativen Aufwand und mit Exergieverlusten verbunden.
Zur Überwindung der beschriebenen Nachteile sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorschläge bekannt. So offenbart die deutsche Patenanmeldung
DE1020100140493 ein Verfahren, bei dem die Feststoffe aus dem ungekühlten Rußwasser mit Hilfe von Hydrozyklonen abgetrennt werden, während die DE3537493 alternativ den Einsatz von unter Druck betriebenen Schwerkraft- oder Koaleszier- Abscheidern vorsieht. Vor allem wegen des zweifelhaften Abscheidegrads von Hydrozyklonen und dem erheblichen apparativen Aufwand, sind diese Verfahren allerdings wenig attraktiv.
In einem weiteren, aus der deutschen Patenschrift DE102010062769 bekannten Verfahren wird Rußwasser ohne Druckabsenkung einem Hochdruckfiltersystem zugeführt, in dem neben Quenchwasser eine feststoffreiche Flüssigphase abgetrennt wird. Zur Entwässerung wird die feststoffreiche Flüssigphase anschließend durch Entspannung abgekühlt und drucklos einer herkömmlichen Filtereinrichtung zugeführt. Um das so zurückgewonnene Wasser ebenfalls als Quenchwasser nutzen zu können, muss es wieder auf Prozessdruck gepumpt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, durch die es möglich ist, heiße, mit Ruß und Schlacke beladene Gasströme wirtschaftlicher abzukühlen und zu waschen, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Filterkuchen weitgehend trocken mittels eines Pulsationsfilters gewonnen wird, der Teil des Hochdruckfiltersystems ist.
Zumindest die im Rußwasser enthaltenen Rußpartikel verfügen über ein hohes freies Porenvolumen, das in der Regel mit Wasser gefüllt ist, welches durch Filterung nicht zurückgewonnen werden kann und das daher auch noch als Teil des Filterkuchens vorliegt. Als weitgehend trocken soll der Filterkuchen daher gelten, wenn die
Oberflächen der Partikel, aus denen er gebildet ist, fühlbar trocken sind.
Ein Verfahren zur Behandlung von Rußwasser unter Einsatz eines Pulsationsfilters ist beispielsweise aus der Patentschrift US8728328 bekannt, wobei das Rußwasser nach einer Entspannung bis ins Vakuum in einen Absetzbehälter eingeleitet wird, aus dem sog. Grauwasser abgezogen und drucklos dem Pulsationsfilter zugeführt wird.
Im Unterschied hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Pulsationsfilter mit einem deutlichen höheren Druck von mehr als 10bar(a) zu betreiben, so dass das erhaltene, weitgehend aus Wasser bestehende Filtrat auf einem entsprechend hohen
Druckniveau gewonnen wird. Das erhaltene Filtrat weist sinnvollerweise eine Reinheit auf, die seinen unmittelbaren Einsatz bei der Abkühlung oder Wäsche des heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms erlaubt. Vorzugsweise wird das Rußwasser stromaufwärts des Pulsationsfilters bis auf unvermeidliche Leitungsverluste keiner Drosselung unterworfen, so dass das Filtrat das Hochdruckfiltersystem mit einem Druck verlässt, der im Wesentlichen dem Druck entspricht, mit dem das Rußwasser anfällt. Die Rückführung des Filtrats kann daher mit vergleichsweise geringem Energieaufwand durchgeführt werden.
Der Einsatz moderner, aus temperaturbeständigen Kunststoffen oder Metall bestehender Filtermaterialien erlaubt derzeit den Betrieb von Pulsationsfiltern mit Temperaturen bis zu 240°C. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Rußwasser mit einer Temperatur in den Pulsationsfilter einzuleiten, die sich in einem Bereich zwischen 100°C und der maximal zulässigen, über 100°C liegenden Betriebstemperatur des Pulsationsfilters befindet. Fällt das Rußwasser mit einer Temperatur unterhalb der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Pulsationsfilters an, wird das Rußwasser vorzugsweise stromaufwärts des Pulsationsfilters bis auf unvermeidliche Leitungsverluste nicht abgekühlt, so dass das Filtrat das
Hochdruckfiltersystem mit einer Temperatur verlässt, die im Wesentlichen der
Temperatur des Rußwassers entspricht. Durch den Verzicht auf eine Kühlung des Rußwassers verbleibt dessen Energie weitgehend im System; Exergieverluste sowie der Energiebedarf zur Anwärmung des zurückgeführten Filtrats werden minimiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell für die Abkühlung und/oder Wäsche beliebiger heißer, mit Ruß beladener Gasströme geeignet. Mit besonderem Vorzug kann es jedoch bei der Behandlung eines durch die Vergasung von festen oder flüssigen kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen erhaltenen Syntheserohgas eingesetzt werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Abkühlung und/oder Wäsche eines heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms in direktem Kontakt mit Wasser, mit einer Abkühleinrichtung und/oder einer Wasserwäsche sowie einem Hochdruckfiltersystem, dem eine als Rußwasser bezeichnete, in der Abkühleinrichtung und/oder der
Wasserwäsche mit einer T emperatur von wenigstens 100°C und einem Druck von mehr als 10bar(a) anfallende Aufschlämmung zugeführt werden kann, um ein gegenüber dem Rußwasser im Feststoffgehalt reduziertes Filtrat zum Einsatz in der Abkühleinrichtung und/oder der Wasserwäsche sowie einen, die abgetrennten
Feststoffe enthaltenden Filterkuchen zu gewinnen.
Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Hochdruckfiltersystem einen Pulsationsfilter umfasst, mit dem der Filterkuchen weitgehend trocken gewonnen werden kann.
Der Pulsationsfilter ist zweckmäßigerweise mit einem Druckbehälter ausgeführt, in dem mehrere Filterelemente angeordnet sind, die entweder aus einem porösen Metall oder Kunststoff bestehen oder einen perforierten Träger aufweisen, über den ein Filtertuch aus einem hitzebeständigen Material gespannt ist. Je nach der Form der
Filterelemente, die als Rohr oder ebene Platte ausgebildet sein können, unterscheidet der Fachmann Pulse Tube Filter und Pressure Leaf Filter.
Der Druckbehälter ist derart ausgelegt, dass der Pulsationsfilter für einen Betriebsdruck ausgelegt ist, der höher als der Druck ist, mit dem das Rußwasser anfällt.
Zweckmäßigerweise bestehen die Filterelemente des Pulsationsfilters aus einem Material, das bis zu einer Temperatur beständig ist, die höher ist als die Temperatur, mit der das Rußwasser anfällt.
Vorteilhafterweise sind stromaufwärts des Pulsationsfilters keine Einrichtungen zur Entspannung und/oder Kühlung des Rußwassers angeordnet.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt die Verwendung der Erfindung zur Abkühlung und Wäsche eines Syntheserohgases.
Das in der Vergasungseinrichtung V beispielsweise aus einem kohlenstoffhaltigen Raffinerierückstand durch Partielle Oxidation erhaltene, Ruß und mineralische
Komponenten enthaltene Syntheserohgas 1 wird mit einem Druck zwischen 30 bis 80bar(a) in die Quencheinrichtung Q eingeleitet, um ohne wesentlichen Druckverlust in direktem Kontakt mit Quenchwasser 2 bis zur Sättigungstemperatur von bis zu 240°C abgekühlt zu werden, wobei eine erste Aufschlämmung 3 anfällt, die Ruß und zu Schlacke erstarrte mineralische Komponenten enthält. Das abgekühlte
Syntheserohgas 4 wird anschließend einer Wäsche W unterzogen, wobei verbliebene Feststoffe etwa in einer Kombination aus Venturiwäscher und Waschkolonne mit Hilfe von Waschwasser 5 abgetrennt werden, so dass ein weitgehend feststofffreies Syntheserohgas 6 zur weiteren Behandlung (nicht dargestellt) abgezogen werden kann. Die in der Wäsche W anfallende zweite Ruß und Schlacke enthaltene
Aufschlämmung 7 wird mit der ersten Aufschlämmung 3 zum Rußwasser 8 zusammengeführt. Das Rußwasser 8, in dem die Feststoffe mit einem Massenanteil zwischen 1 und 3% vorliegen, wird ohne Abkühlung und Entspannung dem in der Hochdruckfiltereinrichtung H angeordneten Pulsationsfilter P zugeführt, dessen aus einem ausreichend hitzebeständigen Material bestehenden Filterelemente F in einem Druckbehälter D angeordnet sind. Der im Pulsationsfilter P erhältliche Filterkuchen 9 kann aufgrund seiner geringen Restfeuchte ohne einen zusätzlichen
Entwässerungsschritt durch Deponierung oder Verbrennen entsorgt werden. Das im Rußwasser 8 enthaltene Wasser verbleibt nahezu vollständig und mit nur geringfügig reduzierten Druck- und Temperaturwerten im Filtrat 10, das mit vergleichsweise geringem Energieeinsatz über die Pumpe C zurückgeführt wird, um nach Aufteilung in einen ersten 1 1 und einen zweiten Teilstrom 12 dem Quenchwasser 2 und dem Waschwasser 5 zugeführt zu werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abkühlung (Q) und/oder Wäsche (W) eines heißen, mit Ruß
beladenen Gasstroms (1 ) in direktem Kontakt mit Wasser (2, 5), wobei eine als Rußwasser bezeichnete Aufschlämmung (8) mit einer Temperatur von wenigstens 100°C und einem Druck von mehr als 10bar(a) anfällt, von der Feststoffe mit Hilfe eines Hochdruckfiltersystems (H) abgetrennt werden, um ein gegenüber dem Rußwasser (8) im Feststoffgehalt reduziertes Filtrat (10) zur Abkühlung und/oder Wäsche des heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms (1 ) sowie einen, die abgetrennten Feststoffe enthaltenden Filterkuchen (9) zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkuchen (9) weitgehend trocken mittels eines Pulsationsfilters (P) gewonnen wird, der Teil des Hochdruckfiltersystems (H) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rußwasser (8) dem Pulsationsfilter (P) mit einem Druck von mehr als 10bar(a) zugeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rußwasser (8) dem Pulsationsfilter (P) mit einer Temperatur zugeführt wird, die im Bereich zwischen 100°C und der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Pulsationsfilters (P) liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rußwasser (8) stromaufwärts des Pulsationsfilters (P) nicht entspannt und/oder nicht gekühlt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms (1 ) um ein Syntheserohgas handelt.
6. Vorrichtung zur Abkühlung und/oder Wäsche eines heißen, mit Ruß beladenen Gasstroms (1 ) in direktem Kontakt mit Wasser (2, 5), mit einer Abkühleinrichtung (Q) und/oder einer Wasserwäsche (W) sowie einem Hochdruckfiltersystem (H), dem eine als Rußwasser bezeichnete, in der Abkühleinrichtung (Q) und/oder der Wasserwäsche (W) mit einer Temperatur von wenigstens 100°C und einem Druck von mehr als 10bar(a) anfallende Aufschlämmung (8) zugeführt werden kann, um ein gegenüber dem Rußwasser (8) im Feststoffgehalt reduziertes Filtrat (10) zum Einsatz in der Abkühleinrichtung (Q) und/oder der Wasserwäsche (W) sowie einen, die abgetrennten Feststoffe enthaltenden Filterkuchen (9) zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckfiltersystem (H) einen
Pulsationsfilter (P) umfasst, mit dem der Filterkuchen (10) weitgehend trocken gewonnen werden kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsfilter
(P) für einen Betriebsdruck ausgelegt ist, der höher als der Druck ist, mit dem das Rußwasser (8) anfällt
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsationsfilter (P) mit einer Temperatur betrieben werden kann, die höher ist als die Temperatur, mit der das Rußwasser (8) anfällt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem der Pulsationsfilter (P) um einen Pulse Tube Filter oder einen Pressure Leaf Filter handelt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie keinen Einrichtungen zur Entspannung und/oder Kühlung des Rußwassers (8) umfasst.
PCT/EP2019/025072 2018-03-31 2019-03-19 Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von russwasser Ceased WO2019185199A1 (de)

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WO (1) WO2019185199A1 (de)

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