DD241609A1 - Verfahren zur verwertung von teer-oel-feststoff-wassergemischen aus festbettvergasungsanlagen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftrennung und Verwertung von Teer-Oel-Feststoff-Wassergemischen, die insbesondere bei der Festbettvergasung von Braunkohle anfallen und hat weiter das Ziel den Anfall an staubarmen niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen zu erhoehen, die Bildung von Gemischen aus hochsiedendem Teer und Feststoff zu verringern sowie den Gesamtwirkungsgrad des Vergasungsverfahrens zu verbessern. Hierzu werden die teer- und feststoffhaltigen Kondensate der ersten Kuehlstufen der einzelnen Vergasungsreaktoren gemeinsam vorentwaessert. Die dabei entstehende Teer-Oel-Staub-Wasser-Emulsion wird dann in einzelne speziell ausgeruestete Festbettreaktoren zurueckgefuehrt, in denen Wasser und Oel verdampfen, der kohlenstoffhaltige Staub vergast und hoehere Kohlenwasserstoffe durch Pyrolyse und Hydrierung in niedrig siedende ueberfuehrt werden. Letztere koennen in nachgeschalteten Kondensationsstufen nahezu staubfrei gewonnen werden. Mittels des erfindungsgemaessen Verfahrens koennen zusaetzlich die nicht als Emulsion anfallenden festen Teer-Feststoff-Wasser-Produkte in die Festbettreaktoren zurueckgefuehrt und aufgetrennt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftrennung und Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen, die insbeondere bei der Festbettvergasung von Braunkohle anfallen.
Beim Prozeß der Festbettvergasung werden durch die thermische Behandlung der Kohle bei Temperaturen zwischen ca. 300 und 6000C im Vergasungsreaktor die flüssigen Kohlenwasserstoffe abgetrieben.
Gemeinsam mit dem Flugstaub und der Flugasche werden die höhersiedenden Teere in den dem Vergasungsreaktor unmittelbar nachgeschalteten Wasch- und Kühleinrichtungen aus dem Rohgas ausgewaschen. Das Rohgas kühlt sich dabei auf ca. 160-18O0C ab. In weiteren Kühleinrichtungen wird das Rohgas auf ca. 25°C abgekühlt. Aus dem in letzteren Kühleinrichtungen anfallenden Kondensat wird durch Dichtetrennung ein staubarmes Mittelöl gewonnen.
Die in den ersten Kühl- und Waschstufen anfallenden Kondensate, die überwiegend höhersiedende Kohlenwasserstoffe und Feststoffe enthalten werden ebenfalls einer Dichtetrennung zugeführt, die unter Normaldruck oder erhöhtem Druck erfolgen kann. Hier wird das Gaswasser abgetrennt, das einer weiteren Reinigung oder einem Einsatz als Prozeßwasser zugeführt wird. Beider Realisierung einer heißen Fahrweise des Vergasungsprozesses mit körnigem Ascheanfall und geringem Feststoffaustrag mit dem Rohgas verringert sich das Feststoff/Teerverhältnis und es bildet sich eine stabile Teer-Öl-Feststoff-Wasseremulsion, die kein Absetzverhalten besitzt und die gesamte Verbundtechnologie zum Erliegen bringen kann.
Zur Lösung dieses Problems werden diese Emulsionen gegenwärtig in Deponien gefahren, wodurch die Umwelt stark belastet wird, oder einer ausschließlichen energetischen Nutzung zugeführt, wobei die stoffliche Nutzung der Kohlewertstoffe entfällt. So wird in DD-PS 79740 vorgeschlagen, staubhaltige Flüssigprodukte der Kohledruckvergasung mittels Rundeindicker und Zentrifugen zu entwässern, um ein weiterverwendbares trockenkrümeliges Produkt zu erzeugen. Diese Technologie hat sich in der Praxis nicht bewährt und eignet sich für die Auftrennung der anfallenden Teer-Öl-Feststoff-Wasseremulsion nicht. Gemäß DBP 1086000 und C 10j 186903 wird die Eindüsung von Kohlenwasserstoffen bzw. wahlweise von teer-, öl- und feststoffhaltigen, wäßrigen Produkten in den Generator zum Zweck der Staubrückhaltung vorgeschlagen. In diesen Vorschlägen werden keine oder nur unvollständige Lösungen zur Verwertung und Auftrennung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen aufgezeigt.
Weiterhin ist bei den aufgezeigten Lösungen die Eindüsung der genannten Produkte in jeden Gaserzeuger erforderlich. Nach DD 156711 wurde vorgeschlagen, Teer-Staub-Gemische wasserfrei in dem dem Generator nachgeschalteten Waschkühler durch Temperaturführung im Waschkühler oberhalb des Wasserdampftaupunktes und unterhalb des Teertaupunktes bei Kreislaufführung des Teer-Staubgemisches im Waschkühler zu gewinnen und zur Verwertung in den Gaserzeuger zurückzuführen. Der Nachteil dieser technisch nicht erprobten Lösung besteht in der praktisch kaum zu realisierenden verfahrenstechnischen und reglungstechnischen Durchführung des Verfahrens, das zusätzlich nicht den Betriebsbedingungen des Generatorprozesses angepaßt werden kann.
Nach einem weiteren Vorschlag gemäß W P C 10 J / 2754104 wird vorgeschlagen, wasserfreie Staub-Teergemische durch Einstellung des Dampfdruckes im Abhitzekessel, der dem Generator unmittelbar nachgeschaltet ist, zu gewinnen und diese teilweise mittels Prozeßdruck der Kohleschleuse zuzuführen und über die Kohleschleuse in den Generator einzuschleusen. Dieses in der Praxis nicht erprobte Verfahren hat den Nachteil, daß die Fahrweise des I.Abhitzekessels sehr störanfällig ist, die anfallenden Staub-Teergemische nurteilweise in den Gaserzeuger zurückgeführt werden können und die Rückführung mittels der Kohleschleuse Versetzungen in der Kohleschleuse und Verkokungserscheinungen im Oberteil des Gaserzeugers stark begünstigt.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Auttrennung und Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen, die insbesondere bei der Festbettvergasung von Braunkohle entstehen, mit dem der Anfall an staubarmen niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen erhöht, die Bildung von Gemischen aus hochsiedendem Teer und Feststoffen verringert sowie der Gesamtwirkungsgrad des Vergasungsverfahrens verbessert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Auftrennung und Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen aus Festbettvergasungsanlagen zu schaffen, durch die ausschließlich energetische Nutzung stofflich nutzbarer Kohlewertstoffe vermieden, negative Auswirkungen auf die Verbundtechnologie der betreffenden Anlage verhindert und Umweltbelastungen, die durch sonst erforderliche Deponien entstehen wurden, weitestgehend beseitigt werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die teer- und feststoffhaltigen Kondensate der ersten Kühlstufen der einzelnen Vergasungsreaktoren einer Gaserzeugungsanlage gemeinsam vorentwässert, die entstehenden Emulsionen aus Teer, Öl, Feststoff und Wasser in den Oberteil einzelner ausgewählter Gaserzeuger zurückgeführt und durch Nutzung der überschüssigen Prozeßwärme in Form der fühlbaren Wärme des Rohgases aufgetrennt, umgewandelt und teilweise verwertet werden. Der Eintrag der Emulsion sollte dabei vorzugsweise innerhalb eines mittig im Gaserzeuger angeordneten Rohgasabganges auf die Kohleschüttung erfolgen.
Das in den Emulsionen enthaltene Wasser und vorhandene niedrig siedende Kohlenwasserstoffe werden zuerst verdampft und gasförmig aus dem Reaktor ausgetragen.
Höhersiedende Kohlenwasserstoffe werden teilweise durch Pyrolyse und Hydrierung in derwasserstoffhaltigen Atmosphäre bei 400-9000C in niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe überführt. Diese fallen damit nicht in den ersten Kühlstufen mit den teer-und feststoffhaltigen Kondensaten an und können somit ohne Realisierung einer aufwendigen Entstaubung einer stofflichen Verwertung zugeführt werden.
Der in der Emulsion vorhandene kohlenstoffhaltige Feststoff wird in der Vergasungszone des Reaktors vergast und führt zusätzlich zu einer Einsparung an Vergasungsstoff und zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des Verfahrens. Erfindungsgemäß kann zusätzlich die nicht als Emulsion anfallende feste Teer-Feststoff-Wasser-Phase in den Vergasungsreaktor rückgeführt und auf die gleiche Weise aufgetrennt werden. Das Verfahren zur Auftrennung und Verwertung der Produkte im Festbettreaktor kann bei Normaldruck oder bei erhöhtem Druck erfolgen. Vorzugsweise sollte der Prozeßdruck jedoch > 2 MPa betragen, um die Hydrierung des höhersiedenden Teeres zu begünstigen.
Die Steuerung der zuzuführenden Teer-Öl-Staub-Gemischmenge erfolgt in Abhängigkeit von der Reaktorleistung, wobei die zugeführte aufzutrennende Gemischmenge stets < 50% der Menge an Vergasungskohle beträgt.
Ausführungsbeispiel ·
In einer Kohlevergasungsanlage sind 15 Festbettreaktoren mit einer Gaserzeugung von je 20000 m3 iN/h in Betrieb. Beim Waschen und Kühlen des Rohgases fallen in der Gesamtanlage feststoff- und teerhaltige Kondensate in einer Gesamtmenge von 345t/h an. Mit diesem Kondensat werden stündlich 9t Teer und 6t Feststoff einer zentralen Dichtetrennung zugeführt.
Hier werden 325t Wasser abgetrennt und als Waschwasser wieder verwendet bzw. in einer Gaswasserreinigungsanlage gereinigt. Als absetzbares Produkt werden aus dem System ein Gemisch aus 50% Feststoff, 25% Teer und 25% Wasser in einer Gesamtmenge von 4t/h entfernt. Es fällt im System als nicht absetzfähiges Produkt stündlich eine Emulsion, bestehend aus 8t Teer, 4t Feststoff und 4t Wasser, an.
Diese Emulsion in einer Menge von 16t/h wird aus der zentralen Dichtetrennung abgesaugt und über ein Pumpsystem zu gleichen Anteilen in 4 Gaserzeuger zurückgeführt.
Hier wird ca. 50% des in der Emulsion vorhandenen Feststoffes vergast und führt zu einer Einsparung an Vergasungskohle.
Ein Teeranteil von ca. 40% des enthaltenen Teeres wird durch Pyrolyse in niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe überführt und fällt feststoffrei in nachgeschaltete Kühlstufen als stoffwirtschaftlich nutzbares Produkt an.
Der Rest an höhersiedendem Teer und kohlenstoffhaltigem Feststoff gelangt mit dem Rohgas wieder in das Kondensatsystem und wird hier anteilig zusätzlich fest abgeschieden und anteilig mit der entstehenden Emulsion in den Generator zurückgeführt und erneut anteilig vergast und thermisch zerlegt.
Claims (4)
- Erfindungsanspruch:1. Verfahren zur Auftrennung und Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wassergemischen aus Festbettvergasungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß teer- und feststoff haltige Kondensate der ersten Kühlstufen der einzelnen Vergasungsreaktoren gemeinsam vorentwässert werden und die dabei entstehende Teer-Öl-Staub-Wasser-Emulsion nur in den Oberteil einzelner ausgewählter Festbettreaktoren vorzugsweise auf die Kohleschüttung innerhalb eines mittig im Gaserzeuger angeordneten Rohgasabganges zurückgeführt und durch Nutzung der Rohgaswärme Wasser und Öl verdampfen, kohlenstoffhaltiger Staub vergast und höhere Kohlenwasserstoffe durch Pyrolyse und Hydrierung in niedrigsiedende überführt und in nachgeschalteten Kondensationsstufen nahezu staubfrei gewonnen werden können.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die nicht als Emulsion anfallenden festen Teer-Feststoff-Wasser-Produkte in die Festbettreaktoren zurückgeführt und aufgetrennt werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zusätzlich in den Vergasungsreaktor eingebrachten Staub-Teer-Öl-Wasser-Gemische abhängig von der Reaktorleistung ist, jedoch <50% der Vergasungsstoffmenge beträgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei erhöhtem Druck vorzugsweise bei einem Druck von >2MPa durchgeführt wird.
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