DE4342669A1

DE4342669A1 - Utilisation of gas from gasification of carbonaceous materials

Info

Publication number: DE4342669A1
Application number: DE19934342669
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Herbermann
Original assignee: Bfi Entsorgungstechnologie 40883 Ratingen De GmbH; BFI ENTSORGUNGSTECH
Current assignee: BFI Automation Mindermann GmbH
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-06-22

Abstract

In the utilisation of a gas and impurities contained in it, obtd. in gasification of carbonaceous materials, the impurities are removed in stages. (a) Dust impurities are removed in a filter, after cooling the gas, and are recycled to the reactor. (b) Impurities contg. S and Hg cpds. are sepd. from the gas in a wet wash absorber and are processed to H2SO4 and Hg. (c) Cl cpds. sepd. in the wet wash are processed to HCl. (d) The purified gas is converted chemically and/or to provide energy.

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.The present invention relates to a method and an direction for the recycling of a gasification of carbon containing materials and gas contained therein Impurities.

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.In the conventional recycling of coal gasification material containing gas, this gas is ge cleans and fed into further processing processes. Here ste hen the quantity-dominating components CO and H₂ in the foreground. The inconvenience with regard to the recycling of these components Cleanings are generally carried out by wet washing and filters divorced and must then be deposited. This will make the Profitability of recycling in view of increasing landfill costs impaired.

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. The object of the present invention is a method and a direction for recycling a gasification of carbon holding materials and gas contained therein To indicate cleaning with the amount of residual materials minimized and that or the profitability of a recovery increases. This task is carried out by the characteristic parts of the An sayings 1 and 12 solved.

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.The fact that the impurities gradually from one Individual gas emerging from the reactor can be separated Selective removal of pollutants and groups of pollutants and largely processed into products. By a Recycle dust-like impurities in the reactor on the one hand, the proportion of residues to be deposited is reduced and on the other hand it affects the qualities of other products pregnant component removed early. As a result of that sulfur-containing impurities and mercury compounds in an adsorber upstream of a wet wash from the gas separated and via an adsorber regeneration to sulfuric acid and mercury are processed, on the one hand Reduced consumption of adsorbents and two other products achieved. Because dusty and sulfurous Verun Cleaning and mercury compounds are largely already removed, and chlorine deposited in the wet wash Worked up bonds to hydrochloric acid is a generation technically pure hydrochloric acid possible in a simple manner. Through a material and / or energetic implementation of the purified gas will almost completely recycle the accumulated gas including those contained therein Impurities reached.

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. Here, the gas in the gas cooling is advantageously 800 to 100 ° C, preferably 600 to 110 ° C, cooled. Can be used for gas cooling a converter, waste heat or quench stage can be used. The converter is characterized, for example, in that when the gaseous fluid enters the reaction zone of the Converter by injecting water or water vapor homogeneous gas phase reaction is initiated, which is a series hydrogenation in the gas phase.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Einrichtung zur Reinigung von Prozeßgas. Fig. 1 shows an example of a device for cleaning process gas.

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.The device shown in the figure comprises a reactor 1 with a gas cooler 2 designed as a waste heat boiler. The gas cooler 2 is a hot gas filter 3 provided with ceramic filter elements downstream. An adsorber 4 filled with activated carbon is connected to the hot gas filter 3 and is connected on the outlet side to a wet scrubber 5 . A device 6 is provided for working up the loaded adsorbent. From the wet wash 5 , a line 7 leads to a device 8 provided for processing hydrochloric acid.

Beispielhaft sei die Verwertung eines bei einer Vergasung von Kunststoffen im Schmelzzyklon anfallenden Gases und darin ent haltener Verunreinigungen beschrieben.An example is the recycling of a gasification of Plastics in the melting cyclone gas and ent contaminants.

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. The plastics are fed to the gasification reactor and there implemented in a substoichiometric atmosphere. The emerging approx. 1400 ° C hot exhaust gas is fed to a waste heat boiler and cooled there to approx. 450 ° C. Then the gas gets in a hot deduster with ceramic filter elements that Dust is removed from the gas to a residual dust content of <1 mg / m³. The abge Different dusts are in the reactor or the associated Melt slag collector returned and by melting also converted into a leach-proof glassy slag, which can be used as a building material.

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.After another heat exchanger, the gas to about 120 ° C. cools, this gets into an ad filled with activated carbon sorber. Here, the sulfur compounds such as COS, CS₂ and H₂S and mercury and cadmium deposited. The loaded one Activated carbon is then discharged and a rain rationseinheit fed. A regeneration occurs heating the coal to approx. 400-600 ° C, whereby the previously ge desorb the named pollutants. Gaining value substances from these pollutants is oxidized step that produces a gas rich in SO₂ / mercury, that by known methods in sulfuric acid or elementary Sulfur and mercury can be separated.

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.Following the adsorber, that of sulfur and mercury Released gas fed to a wet laundry in the halo gene, d. H. especially chlorine. As a result of that other pollutants do not reach this cleaning stage, the washing water can then very easily if necessary after previous treatment with Ca compounds to separate Fluorine can be concentrated to a high quality hydrochloric acid. The remaining gas passes from the scrubber to one stage energetic or material recycling, e.g. B. a metha nolesynthesis.

Claims

1. A process for the recovery of a gas obtained in a gasification of carbon-containing materials and contained therein impurities, characterized in that

- The impurities are gradually separated from the gas emerging from a reactor, wherein
dust-like impurities after gas cooling downstream of the reactor are separated in a filter and returned to the reactor,
sulfur-containing impurities and mercury compounds are separated from the gas in an adsorber connected upstream of a wet wash and worked up to sulfuric acid and mercury via an adsorber regeneration,
- In the wet wash separated chlorine compounds to hydrochloric acid are worked up and
- The cleaned gas is implemented materially and / or energetically.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas in the Gas cooling to 800 ° C to 100 ° C, preferably 700 ° C to 110 ° C cooled becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas cooling a converter, waste heat or quench stage is provided.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for gas cooling, a converter is provided in which when the gaseous fluids in the reaction zone by injecting water or Water vapor a homogeneous gas phase reaction is initiated, the one Enrichment of hydrogen in the gas phase causes.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the recycled, dust-like impurities in the reactor or be melted in a melt pool assigned to this.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dust-like impurities in the filter except for a residual content of 100 to 0.5 mg / m³, preferably 25 to 1 mg / m³ are deposited.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the sulfur-containing impurities in the adsorber except for one Residual content of <200 ppm, preferably <20 ppm or particularly preferred with material recycling <2 ppm can be separated.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the chlorine compounds in wet washing to a residual content of <200 ppm, preferably <20 ppm or particularly preferably in the case of material Recycling <2 ppm can be separated.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the cleaned gas is converted to methanol.

10. The method according to claim 9, characterized in that the generated Methanol extracted from equilibrium using a liquid becomes.

11. The method according to claim 8, characterized in that the methanol is removed from equilibrium by condensation.

12. Device for recycling a gasification of carbon materials contained gas and Ver contained therein impurities, comprising a reactor with a downstream gas cooler, a dust filter downstream of the gas cooler, a wash column and an adsorber, characterized in that one of the Dust filter is provided in the reactor leading line, the adsor is connected between the dust filter and the washing column, the Washing column with a device for the production of hydrochloric acid and the Adsorber with a device for the extraction of sulfuric acid and Mercury is connected.

13. The device according to claim 12, characterized in that the dust filter is designed as a ceramic or fabric filter.

14. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the Gas cooler is designed as a waste heat boiler.

15. The device according to claim 12 or 13, characterized in that the Gas cooler is designed as a quencher.

16. The device according to claim 12 or 13, characterized in that the Gas cooler is designed as a converter.

17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the reactor is designed as a cyclone gasifier.

18. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the reactor is designed as entrained flow gasifier.

19. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the reactor is designed as a fixed bed gasifier.

20. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the reactor is designed as a fluidized bed gasifier.

21. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the reactor is designed according to the Thermoselect process.