DE2556370C3

DE2556370C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke

Info

Publication number: DE2556370C3
Application number: DE2556370A
Authority: DE
Inventors: Frohmut 5900 Siegen Vollhardt
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1988-07-07
Also published as: ZA767349B; DE2556370B2; DE2556370A1; JPS56478B2; JPS5272703A

Description

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Zum Reinigen von durch Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke hat man den mit flüssigen flugfähigen Schlacketröpfchen beladenen Gasstrom durch ein abkühlendes Flüssigkeitsbad geleitet, wobei die Schlacketröpfchen erstarren und aufgrund ihres spezifischen Gewichtes sich in dem Bad absetzten. Die Temperatur des die Schlacke abschreckenden Wasserbades erhöhte sich auf ein nicht nutzbares Wärmeniveau, wodurch der Wärmeinhalt des Synthesegases verlorenging. - Aus der US-PS 14 93 579 ist eine Vorrichtung zum Waschen eines Gases bekannt, bei der in den in der turmartigen Vorrichtung aufwärts strömenden Gasstrom eine Waschflüssigkeit eingesprüht wird, die aus Ringleitungen über Radialrohre austritt. Aus der US-PS 15 43 941 ist ebenfalls ein Gaswäscher bekannt, bei dem Ringleitungen angeordnet sind, die Flüssigkeitszuführungsrohre tragen.

Diese Vorrichtungen dienen nicht der Herstellung bu von Synthesegas und dessen Aufbereitung durch integrierte Kühleinrichtungen, sondern verarbeiten Prozeßgase als selbständige Einheiten und sehen überdies das Einsprühen von so viel Flüssigkeit vor, daß die von dem Gasstrom mitgeführten flugfähigen Stäube benetzt und gebunden werden, wobei eine Teilmenge an Flüssigkeit verdampft; die festen Gasstrombestandteile werden mit der Flüssigkeit ausgetragen. Der Nachteil der vorstehend beschriebenen bekannten Vorrichtungen liegt darin, daß genügend Flüssigkeitsmenge, an die die flugfähigen Gasbestandteile angelagert werden können, eingespritzt, aufgefangen und umgewälzt werden muß, wodurch der nutzbare Wärmeinhalt der Gase fast restlos verlorengeht. Insbesondere bedarf es des ständig wiederholten Auftrennens der angefallenen Suspensionen und des Reinigens der hierfür erforderlichen Siebe.

Aus der DE-PS 14 21 655 ist ein Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in einer Wirbelschicht bekannt, der einen in der Nachverbrennungszone angeordneten Strahlungsrohrkessel bestimmter Kühlleistung als Schutzeinrichtung gegen unerwünschtes Ansintern von Flugasche in den nachgeschalteten Gaswegen enthält. Nach einer weiteren bekannten Methode wurde auch schon feinverteiltes Wasser in den Kopf des Vergasungsschachtes eingebracht, um beim Nachvergasen der in der Wirbelschicht hochgerissenen Brennstoffteiichen die Temperatur des abziehenden Gases zu senken und so ein Sintern bzw. Schmelzen der Vergasungsrückstände zu verhindern.

Abgesehen davon, daß auch hier die fühlbare Wärme des Gases in seiner Gesamtheit so herabgemindert wurde, daß eine weitere Nutzbarmachung des Gases nur bedingt möglich war, konnte durch diesp Maßnahmen eine hinreichende Verfestigung der Vergasungsrückstände nicht erreicht werden.

Die Gß-PS 9 78 334 beschreibt eine Vorrichtung zum Vergasen von Kohlenstaub mit direkter Abstromkühlung, bei dereine Querschnittsverengung zwischen dem Reaktionsraum und einem darunter liegenden Gasführungsraum vorgesehen ist, in dessen oberer Hälfte annähernd radial in das Innere gerichtete Zufuhrungsrohre für ein Kühlmittel vorgesehen sind, die einen ungefähr horizontalen Kühlmittelschleier bilden, und aus dem etwa rechtwinklig eine Gasstromleitung abzweigt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Ansetzen von Schlackepartikeln in Kauf genommen, zumal durch die Kühlmittelturbulenz auf Höhe der gegeneinander gerichteten Kühlmittelrohre ein Bespritzen der Wände des Gasführungsraumes nicht ausgeschaltet werden kann.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat zur Aufgabe, den Wärmeinhalt des Gases mindestens teilweise zu erhalten und die flüssige Schlacke an den Wänden des Reaktors und der Vorrichtung fließfähig zu erhalten, damit der Querschnitt des Reaktors und der Vorrichtung nicht zugesetzt wird.

Gegenstand der Erfindung, ist ein Verfahren zum Reinigen von durch chemische Kohlevergasung erzeugtem Synthesegas von Schlacke, bei dem das den Reaktorboden verlassende Synthesegas durch Einleiten eines Kühlmittels auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen flüssigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlackekörner übergehen, die durch Umleiten des Gasstromes unmittelbar von diesem getrennt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Abkühlen des Synthesegases durch Einleiten des Kühlmittels in die Mittelachse des Synthesegasstromes im Gegen- uüer Gieicii&UüiVi erfolgt, und zwar so, daß nur die Schlackentröpfchen im Gasstrom erstarren. - Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, daß für den Erstarrungsvorgang der Schlackentröpfchen nur die gerade hierfür erforderliche Kühlmittelmenge in den Gasstrom einzuführen ist, d. h. daß nicht die Temperatur des gesamten Gasstromes erniedrigt wird und die Schlacke an den Wänden der Vorrichtung fließfähig erhalten bleibt.

Zu* Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit Zufuhrungseinrichtungen mit das Kühlmittel in den Gasstrom sprühenden Zuführungsrobren, ferner mit einer Gasführungsleitung 3 und einer Gasstromleitung 13, die rechtwinklig zur senkrechten Gasführungs- s leitung 3 und/oder einem Schlackenfaugbehälter 8 angeordnet ist. Hierbei sind erfindungsgemäß die Zuführungseinrichtungen 10 für das Kühlmittel oberhalb des Abschnitts der Gasführungsleitung 3 und/oder eines Schlackenfangbehälters 8 angeordnet und derart ausgebildet, daß das Kühlmittel im wesentlichen in die Mittelachse des Gasstromes in der Gasführungsleitung gelenkt wird. Hierdurch können die durch das Kühlmittel erstarrten Schlackentröpfchen im Gasstrom durch ihr Eigengewicht senkrecht nach unten fallen und in einem Schlackenauffangbehälter gesammelt werden, während der warme Gasstrom, der vor dem Einspritzen des Kühlmittels eine Temperatur von 1400° Ms 1500⁰C und nach dem Einspritzen eine solche von noch 1100° bis 1150° C hat, umgeleitet wird und somit eine Separation der erstarrten Schlackentröpfchen aus dem Gasstrom erfolgt, ohne daß kostspielige Zyklone oder Scheider Anwendung zu finden brauchen.

Vorzugsweise können an der Eintrittsseite der Gasstromleitung 13 weitere radial einwärts gerichtete Kühlmittelzuführungsrohre 14 derart angeordnet sein, daß das aus ihnen austretende zusätzliche Kühlmittel die Schlackentröpfchen in dem Abzweig 4 der Gasführungsleitung 3 abkühlt.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 das untere Ende eines Reaktors, die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen nachgeschalteten Röhrenwärmetauscher. Ferner zeigt

Fig. 2 eine Ausbildungsform eines Zuführungsrohres 23 als Bestandteil einer Vorrichtung, mit der in bekannter Weise ein Kühlmittelschleier erzeugt werden kann.

Im dem mit der Auskleidung 1 versehenen Reaktor 2 erfolgt in bekannter Weise die Vergasung der Kohle, wobei das darin erzeugte Synthesegas durch die Gasführungsleitung 3 in einen Abzweig 4 geführt wird. Die bei der Vergasung entstehende flüssige Schlacke setzt sich einerseits auf dem Schrägboden 5 des Reaktors 1 ab und gelangt an der Wand 6 der Gasführungsleitung 3 in den Abzweig 4, um von dort über eine weitere Leitung 7 in den Schlackenauffengbehälter 8 zu gelangen, wo die an den Wänden abgelaufene Schlacke gekühlt und anschließend abgezogen wird.

In den unteren Abschnitt 1 &agr; der Auskleidung 1 sind Zuführungsleitungen für das Kühlmittel in Form einer Ringleitung 9 und radiale Zuführungsrohre 10 angeordnet. Wie F i g. 1 erkennen läßt, sind die Rohre 10 derart angeordnet und ausgebildet, daß das Kühlmittel, vorzugsweise eine Flüssigkeit, in Richtung der kleinen Pfeile 11 im wesentlichen in die Mitte des Gasstromes in der Gasführungsleitung 3 gelenkt wird, so daß die flüssige Schlacke von dem Schrägboden S' über die Wand 6 weiterhin ablaufen kann, ohne dort zu erhärten und festzubacken, andererseits die noch flüssigen Schlackentröpfchen in dem Gasstrom in der Leitung 3 so weit abgekühlt werden, daß sie verfestigen und als Schlackenkörner durch den Abzweig 4, die Leitung 7 in den Schlackenauffangbehälter 8 fallen.

Das Synthesegas hingegen wird in Richtung des Pfeiles 12 in eine Gasstromleitung 13 geführt, an deren Eintrittsseite gleichfalls wieder radial einwärts gerichtete Kühlmittelzuführungsrohre 14 angeordnet sind. Diese enden in einer Ringleitung 15, über die das Kühlmittel für die Rohre 14 zugeführt wird. - Die Anordnung und Gestaltung der Rohre 14 ist so gewählt, daß das Kühlmittel in Richtung der kleinen Pfeile 16 in die Mitte des Gassüomes gelenkt wird, wobei die möglicherweise noch nicht ganz erstarrten Schlackentröpfchen in dem Abzweig 4 erstarren, um über die Leitung 7 in den Schlackenauffangbehälter 8 zu gelangen.

Die Gasstromleitung 13, in welcher das Synthesegas in Richtung des Pfeiles 18 weitergeführt wird, gelangt in eine senkrechte Gasstromleitung 19, um in Richtung des Pfeiles 20 aufwärts zu strömen und in den Wärmetauscher 21 mit seinen Rohren 22 zu gelangen. Um diese Rohre vor einem Zusetzen mit restlichen teigigen Schlackentröpfchen zu schützen, können außer den Rohren 10,14 noch weitere radiale Rohre 23 in den Strömungsquerschnitt des Synthesegases geschaltet werden. Im Gegensatz zu den Rohren 10, 14 sind diese Rohre radial gegeneinander gerichtet, so daß das Kühlmittel in Richtung der Pfeile 27 einen horizontalen Kühlmittelschleier bildet, durch den eine kräftige Durchwirbelung des Synthesegases vor dem Eintritt in die Rohre 22 des Tauschers 21 erfolgt. Die noch verbliebenen Schlackentröpfchen im Synthesegas werden hierdurch letztlich mit Sicherheit zum Erstarren gebracht und fallen aufgrund ihres Eigengewichtes in Richtung des Pfeiles 24 abwärts, wo sie am Boden eines die Verlängerung der Leitung 19 darstellenden Topfes 25 aufgefangen und abgerührt werden.

Statt der Auskleidung 26 kann der Topf 25 und die Verbindung zwischen diesem und dem Wärmetauscher 21 eine Auskleidung von Flossenrohren 28 erhalten. In diese Auskleidung aus Flossenrohren ist die Ringleitung 29 integriert, in die ein Stutzen 30 eingesetzt ist, dessen vorderes trichterartiges Ende 31 mit dem Rand 32 der Aussparung 33 in die Ringleitung 29 eingeschweißt ist. Der Stutzen 30 ist dicht durch die Wand der Leitung 29 bei 34 hindurchgeführt. Durch den Stutzen 30, der mit einer Kompensationsfalte 35 versehen sein kann, ist das Zuleitungsrohr 36 geführt, das an seinem vorderen Ende die Ausspritzöffnung 37 trägt. Das Rohr 36 kann durch den Stutzen axial verschoben werden, so daß die Stellung des vorderen Endes 38 des Zuleitungsrohres 36 variiert werden kann.

In vereinfachter Ausführung, ohne jene Möglichkeit der radialen Verstellung des Rohres 36 kann dieses auch mit seinem vorderen Ende unmittelbar in die Leitung 29 eingeschweißt sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von durch chemische KohJevergasung erzeugtem Synthesegas von S Schlacke, bei dem das den Reaktorboden verlassende Synthesegas durch Einleiten eines Kühlmittels auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei welcher die flugfähigen Schlacketröpfchen des Synthesegases in feste Schlackekörner übergehen, die durch Umleiten des Gasstromes unmittelbar von diesem getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen des Synthesegases durch Einleiten des Kühlmittels in die Mittelachse des Synthesegasstromes im Gegen- oder Gleichsstrom erfolgt, und zwar so, daß nur die Schlackentröpfchen im Gasstrom erstarren.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Zuführungseinrichtungen mit das Kühlmittel in den Gasstrom sprühenden Zuführungsrohren, einer Gasführungsleitung (3) und einer Gasstromleitung (13), die rechtwinklig zur senkrechten Gasführungsleitung (3) und/oder einem Schlackenfangbehälter (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, das die Zuführungseinrichtungen (10) für das Kühlmittel oberhalb des Abschnittes der Gasführungsleitung (3) und/oder eines Schlackenfangbehälters (8) angeordnet und derart ausgebildet sind, daß das Kühlmittel im wesentlichen in die Mittelachse des Gasstromes in der Gasführungsleitung gelenkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsseite der Gasstromleitung (13) weitere radial einwärts gerichtete Kühlmittelzuführungsrohre (14) so angeordnet sind, daß das aus ihnen austretende zusätzliche Kühlmittel die Schlackentröpfchen in dem Abzweig (4) der Gasführungsleitung (3) abkühlt.