DE4342669A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener Verunreinigungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener VerunreinigungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein
richtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff
enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener
Verunreinigungen.
Bei der herkömmlichen Verwertung des bei einer Vergasung von Kohlen
stoff enthaltenden Materialien anfallenden Gases wird dieses Gas ge
reinigt und in weiterverarbeitende Prozesse eingespeist. Hierbei ste
hen die mengenmäßig dominierenden Komponenten CO und H₂ im Vordergrund.
Die im Bezug auf eine Verwertung dieser Komponenten störenden Verun
reinigungen werden im allgemeinen durch Naßwäschen und Filter ausge
schieden und müssen anschließend deponiert werden. Hierdurch wird die
Wirtschaftlichkeit einer Verwertung angesichts steigender Deponiekosten
beeinträchtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Ein
richtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff ent
haltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener Verun
reinigungen anzugeben mit dem bzw. der die Menge anfallender Reststoffe
minimiert und das bzw. die die Wirtschaftlichkeit einer Verwertung er
höht. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Teile der An
sprüche 1 und 12 gelöst.
Dadurch, daß die Verunreinigungen stufenweise von dem aus einem
Reaktor austretenden Gas abgetrennt werden, können einzelne
Schadstoffe als auch Schadstoffgruppen selektiv entfernt und
weitgehend zu Produkten aufgearbeitet werden. Durch eine
Rückführung staubförmiger Verunreinigungen in den Reaktor wird
zum einen der Anteil an zu deponierenden Reststoffen verringert
und zum anderen eine die Qualitäten weiterer Produkte beein
trächtigende Komponente frühzeitig entfernt. Dadurch, daß
schwefelhaltige Verunreinigungen und Quecksilberverbindungen in
einem einer Naßwäsche vorgeschalteten Adsorber aus dem Gas
abgetrennt und über eine Adsorberregeneration zu Schwefelsäure
und Quecksilber aufgearbeitet werden, werden zum einen der
Verbrauch an Adsorbenz verringert und zwei weitere Produkte
erzielt. Dadurch, daß staubförmige und schwefelhaltige Verun
reinigungen sowie Quecksilberverbindungen bereits weitgehend
entfernt sind, und in der Naßwäsche abgeschiedene Chlorver
bindungen zu Salzsäure aufgearbeitet werden, ist eine Erzeugung
von technisch reiner Salzsäure in einfacher Weise möglich.
Durch eine stoffliche und/oder energetische Umsetzung des
gereinigten Gas wird eine nahezu vollständige Verwertung des
anfallenden Gases einschließlich der darin enthaltenden
Verunreinigungen erreicht.
Hierbei wird das Gas in der Gaskühlung vorteilhaft auf 800 bis
100°C, bevorzugt 600 bis 110°C, abgekühlt. Zur Gaskühlung kann
eine Konverter-, Abhitze- oder Quenchstufe eingesetzt werden.
Der Konverter ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß
bei Eintritt des gasförmigen Fluids in die Reaktionszone des
Konverters durch Eindüsung von Wasser oder Wasserdampf eine
homogene Gasphasenreaktion eingeleitet wird, die eine Anrei
cherung von Wasserstoff in der Gasphase bewirkt.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Einrichtung zur Reinigung von
Prozeßgas.
Die in der Figur dargestellte Einrichtung umfaßt einen Reaktor
1 mit einem als Abhitzekessel ausgebildeten Gaskühler 2. Dem
Gaskühler 2 ist ein mit Keramikfilterelementen versehener Heiß
gasfilter 3 nachgeordnet. An den Heißgasfilter 3 ist ein mit
Aktivkohle gefüllter Adsorber 4 angeschlossen, der austritts
seitig mit einer Naßwäsche 5 verbunden ist. Zur Aufarbeitung
des beladenen Adsorbenz ist eine Einrichtung 6 vorgesehen. Von
der Naßwäsche 5 führt eine Leitung 7 zu einer für eine Aufar
beitung von Salzsäure vorgesehene Einrichtung 8.
Beispielhaft sei die Verwertung eines bei einer Vergasung von
Kunststoffen im Schmelzzyklon anfallenden Gases und darin ent
haltener Verunreinigungen beschrieben.
Die Kunststoffe werden dem Vergasungsreaktor zugeführt und dort
in unterstöchiometrischer Atmosphäre umgesetzt. Das entstehende
ca. 1400°C heiße Abgas wird einem Abhitzekessel zugeführt und
dort auf ca. 450°C abgekühlt. Anschließend gelangt das Gas in
einen Heißentstauber mit keramischen Filterelementen, der das
Gas auf einen Reststaubgehalt < 1 mg/m³ entstaubt. Die abge
schiedenen Stäube werden in den Reaktor oder den zugehörigen
Schmelzschlackensammler zurückgeführt und durch Einschmelzung
ebenfalls in eine auslaugfeste glasartige Schlacke umgewandelt,
die als Baustoff verwertbar ist.
Nach einem weiteren Wärmetauscher, der das Gas auf ca. 120°C
kühlt, gelangt dieses in einen mit Aktivkohle gefüllten Ad
sorber. Hier werden die, Schwefelverbindungen wie COS, CS₂ und
H₂S sowie Quecksilber und Cadmium abgeschieden. Die beladene
Aktivkohle wird anschließend ausgeschleußt und einer Regene
rationseinheit zugeführt. In der Regeneration erfolgt eine Er
wärmung der Kohle auf ca. 400-600°C, wodurch die zuvor ge
nannten Schadstoffe wieder desorbieren. Die Gewinnung von Wert
stoffen aus diesen Schadstoffen wird durch einen Oxidations
schritt bewirkt, der ein SO₂/Quecksilber reiches Gas erzeugt,
das durch bekannte Verfahren in Schwefelsäure oder elementaren
Schwefel und Quecksilber aufgetrennt werden kann.
Im Anschluß an den Adsorber wird das von Schwefel und Quecksil
ber befreite Gas einer nassen Wäsche zugeleitet, in der Halo
gene, d. h. vor allem Chlor ausgewaschen werden. Dadurch, daß
andere Schadstoffe nicht in diese Reinigungsstufe gelangen,
kann das Waschwasser im Anschluß sehr einfach ggf. nach vor
heriger Behandlung mit Ca-Verbindungen zur Abscheidung von
Fluor zu einer hochwertigen Salzsäure aufkonzentriert werden.
Das verbleibende Gas gelangt von der Wäsche in eine Stufe zur
energetischen oder stofflichen Verwertung, z. B. einer Metha
nolsynthese.
Claims (21)
1. Verfahren zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff
enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener Verun
reinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Verunreinigungen stufenweise von dem aus einem Reaktor austre tenden Gas abgetrennt werden, wobei
- - staubförmige Verunreinigungen nach einer dem Reaktor nachgeschalteten Gaskühlung in einem Filter abgeschieden und in dem Reaktor zurückge führt werden,
- - schwefelhaltige Verunreinigungen und Quecksilberverbindungen in einem einer Naßwäsche vorgeschalteten Adsorber aus dem Gas abgetrennt und über eine Adsorberregeneration zu Schwefelsäure und Quecksilber aufge arbeitet werden,
- - in der Naßwäsche abgeschiedene Chlorverbindungen zu Salzsäure aufge arbeitet werden und
- - das gereinigte Gas stofflich und/oder energetisch umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der
Gaskühlung auf 800°C bis 100°C, bevorzugt 700°C bis 110°C abgekühlt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gas
kühlung eine Konverter-, Abhitzer- oder Quenchstufe vorgesehen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Gaskühlung ein Konverter vorgesehen ist, in dem bei Eintritt des
gasförmigen Fluids in die Reaktionszone durch Eindüsung von Wasser oder
Wasserdampf eine homogene Gasphasenreaktion eingeleitet wird, die eine
Anreicherung von Wasserstoff in der Gasphase bewirkt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die zurückgeführten, staubförmigen Verunreinigungen in dem Reaktor oder
einem diesem zugeordneten Schmelzbad aufgeschmolzen werden.
6. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
staubförmigen Verunreinigungen in dem Filter bis auf einen Restgehalt von
100 bis 0,5 mg/m³, bevorzugt 25 bis 1 mg/m³ abgeschieden werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die schwefelhaltigen Verunreinigungen in dem Adsorber bis auf einen
Restgehalt von < 200 ppm, bevorzugt < 20 ppm bzw. besonders bevorzugt
bei stofflicher Verwertung < 2 ppm abgetrennt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Chlorverbindungen in der Naßwäsche bis auf einen Restgehalt von
< 200 ppm, bevorzugt < 20 ppm bzw. besonders bevorzugt bei stofflicher
Verwertung < 2 ppm abgeschieden werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das gereinigte Gas zu Methanol umgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte
Methanol mittels einer Flüssigkeit aus dem Gleichgewicht extrahiert
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Methanol
durch Kondensation aus dem Gleichgewicht entfernt wird.
12. Einrichtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff
enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener Ver
unreinigungen, umfassend einen Reaktor mit einem nachgeschalteten Gas
kühler, einen dem Gaskühler nachgeordneten Staubfilter, eine Wasch
kolonne und einen Adsorber, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem
Staubfilter in den Reaktor führende Leitung vorgesehen ist, der Adsor
ber zwischen dem Staubfilter und die Waschkolonne geschaltet ist, die
Waschkolonne mit einer Einrichtung zur Salzsäureherstellung und der
Adsorber mit einer Einrichtung zur Gewinnung von Schwefelsäure und
Quecksilber verschaltet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub
filter als Keramik- oder Gewebefilter ausgebildet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gaskühler als Abhitzekessel ausgebildet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gaskühler als Quencher ausgebildet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gaskühler als Konverter ausgebildet ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktor als Zyklonvergaser ausgebildet ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktor als Flugstromvergaser ausgebildet ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktor als Festbettvergaser ausgebildet ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktor als Wirbelbettvergaser ausgebildet ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktor nach dem Verfahren von Thermoselect ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19934342669 DE4342669A1 (de) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung eines bei einer Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien anfallenden Gases und darin enthaltener Verunreinigungen |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0790292A3 (de) * | 1996-02-13 | 1999-04-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Verfahren zur Herstellung vergasten Brennstoffes und Verfahren und Apparat zur Wärmerückgewinnung bei der Herstellung vergasten Brennstoffes |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4012887A1 (de) * | 1990-04-23 | 1991-10-31 | Nymic Anstalt | Verfahren zur reinigung von abgasen, insbesondere aus abfallverbrennungsanlagen |
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1993
- 1993-12-15 DE DE19934342669 patent/DE4342669A1/de not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4012887A1 (de) * | 1990-04-23 | 1991-10-31 | Nymic Anstalt | Verfahren zur reinigung von abgasen, insbesondere aus abfallverbrennungsanlagen |
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| EP0790292A3 (de) * | 1996-02-13 | 1999-04-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Verfahren zur Herstellung vergasten Brennstoffes und Verfahren und Apparat zur Wärmerückgewinnung bei der Herstellung vergasten Brennstoffes |
| US6033448A (en) * | 1996-02-13 | 2000-03-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for the manufacture of a low water content gasified fuel from raw fuels |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BFI AUTOMATION DIPL.-ING. KURT-HENRY MINDERMANN GM |
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| 8131 | Rejection |