Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung eines von einer Flugstromvergasungs- anlage generierten, heißen Rohgases.

Ein Problem bei der Flugstromvergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe (Kohle, Biomasse, Rückstände aus chemischen Anlagen, Orimulsion od. dgl . ) ist, dass nachgeschaltete Anlagenkomponenten durch Chlor- und Schwefelwasserstoff einem korrosiven Angriff ausgesetzt sind. Entsprechend ist man bemüht, die Konzentrationen an Chlor- und Schwefelwasserstoff massiv zu senken.

Bisher erfolgt die Abscheidung von Chlor- bzw. Schwefelwasserstoff überwiegend im Kaltbereich mit Nassverfahren mit geeigneten Agenzien bzw. Waschmitteln. Nachteilig bei den Verfahren im Kaltgasbereich ist, dass für die Gasreinigung das Gas abgekühlt werden muss. Hieraus resultieren beträchtliche Wirkungsgradverluste und ein hoher technischer Aufwand.

Aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht ist es bei einigen Prozessen wünschenswert, eine Abscheidung der chlor- und schwefelhaltigen Gaskomponenten möglichst im Hochtemperaturbereich durchzuführen, um die Abkühlung zu vermeiden. Das Heißgas kann so zum Beispiel der Eisendirektreduktion ohne Kühlung übergeben werden. Wirkungsgradverbesserungen sind zum Beispiel auch zu erreichen, wenn das Reduktionsgas ohne größere Abkühlung direkt der Gasturbine überführt wird. Denkbar ist, dieses Vorgehen auch auf weitere Prozesse zu übertragen.

Die Behandlung von Rohgasen ist in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Lediglich als Beispiel sei auf die DE 35 37 493 Al der Anmelderin verwiesen oder die DE 35 31 918 Al, die DE 42 38 934 C2 , die DE 43 17 319 B4 oder die DE 690 03 183 T3 aus der Fülle weiterer Publikationen.

Aus obigen Gründen besteht die Aufgabe der Erfindung daher darin, eine Abtrennung der schwefel- und kohlenstoffhaltigen Verbindungen so vorzunehmen, dass der Weiterverwendung Heißgas zur Verfügung gestellt wird.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das heiße Rohgas, heißer als 600 ⁰ C, einer Entschwefelung und einer HCl-Entfernung zugeführt wird, wobei nachfolgend ein Teilstrom zur Bildung eines Quenchgas-Kühlstromes entnommen und nach Kühlungen, Feinentstaubung, Trocknung und Verdichtung dem heißen Rohgasstrom hinter dem Flugstromvergaser wieder zugeführt wird.

Bei einem Flugstromvergaser treten in der Reaktionszone Temperaturen zwischen 1200 und 1600 ⁰ C auf. In diesem Temperaturbereich sind die verbleibenden Schlacke-Partikel flüssig und/oder klebrig und müssen daher um Verschmutzung zu vermeiden in einen festen Zustand überführt werden. Um die Ablagerungen bzw. Verblockungen in nachgeschalteten Anlagenteilen zu verhindern und den Vorteil der Entfernung von chlor- und schwefelhaltigen Verbindungen mit Sorbentien im idealen Temperaturfenster zu nutzen, ist es sinnvoll, das heiße Reduktionsgas mit rezirkuliertem Rohgas aus dem Ver- gasungsprozess zu kühlen.

Rezirkuliertes Rohgas zur Kühlung stammt aus dem Quenchgas- prozess, wo es u.a. abgekühlt und vom Staub befreit wird. Im Quenchgasprozess wird ein Teilstrom des Rohgases mit Wasser im Wasserquench abgekühlt und teilweise von HCl befreit. Das abgekühlte, HCl-ärmere Rohgas ist noch weiter fein zu entstauben. Zur Fein-Entstaubung wird ein Venturi- wäscher eingesetzt. Das abgekühlte und restentstaubte Rohgas enthält noch Wasser. Das im Rohgas vorhandene Wasser muss noch auskondensiert werden. Dazu wird das Rohgas über Wärmetauscherflächen abgekühlt und das kondensierende Wasser über Separatoren abgeschieden. Das Rohgas ist noch mittels Rohgasverdichter auf Vergasungsdruck zu verdichten.

Nach der Verdichtung kann noch Sorbent in den Rohgasstrom eingebracht werden. Abgekühltes, komprimiertes Rohgas lässt sich nun zur Kühlung des Rohgasstromes aus der Reaktions- zone des Vergasungsprozesses verwenden. Weiterhin ist es von Vorteil, den erhaltenen Quenchgasstrom nach einer weiteren Verdichtung zur kombinierten Abreinigung von Filterelementen zur Rückhaltung von Staub und schwefelhaltiger Verbindungen zu nutzen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, dass eine zu starke Abkühlung dieses Gases vermieden wird, mit der Rezirkulation eines Teilstromes ist dabei eine optimale Steuerung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise möglich.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem heißen Rohgas zur Entschwefelung und/oder HCl-Entfernung Sorbentien zugeführt werden.

Bei diesen Sorbentien kann es sich beispielsweise um CaI- ciumoxid bzw. Kalkstein handeln, aber auch um Calciumkarbo- nat, Calciumhydroxid oder auch Eisenerz. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Sorbentien (Additive) dem rezirkulierten Quenchgasstrom und/oder dem Flugstromvergaser und/oder dem Brennstoff und/oder vor der Entstaubung und/oder nach der Entstaubung zugegeben werden. Die Zugabe derartiger Sorbentien bzw. der Ort der Zugabe richtet sich dabei in der Regel nach der Art der eingesetzten Anlage und/oder des eingesetzten Additivs.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der abgezweigte Quenchgasstrom vor Zuführung zum generierten heißen Rohgas über einen Wasserquench, einen Venturiwäscher, eine Rohgaskühlung, einer H ₂ O-Abtrennung und einer Rohgasverdichtung geführt wird, wobei auch vorgesehen sein kann, dass ein Teil des rezirkulierten Quenchgasstro- mes über eine weitere Rohgasverdichtung als Abreinigungsgas einem Kerzenfilter zugeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht vorteilhafterweise auch darin, dass der generierte heiße Rohgasstrom über einen Zyklon und/oder einen Kerzenfilter gereinigt wird, wobei der Zyklon und/oder ein Kerzenfilter vor oder hinter der Entschwefelung positioniert ist.

Um das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirtschaftlich zu gestalten, kann vorgesehen sein, dass als Sorptionsmittel Calciumoxid bzw. Kalkstein eingesetzt wird, der bei Nachlassen seiner Abscheidefähigkeit ersetzt oder mittels mit Wasserdampf angereicherten Rauchgasen regeneriert wird und/oder dass weitere Sorptionsmittel, wie Eisenerz od. dgl., eingesetzt werden.

Die Erfindung sieht auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche vor, die sich dadurch auszeichnet, dass in Reihe dem Vergaser im Strömungsweg des Heißgases eine Entschwefelung nachgeschaltet ist, dem eine Feststoffabscheidung nachgeschaltet ist, wobei hinter der Feststoffabscheidung ein Teilstrom des Gases über einen Wasserquench, einem Venturiwäscher, einem Rohgaskühler sowie einer H ₂ O-Abtrennung und einem Ver- dichter nachgeschaltet ist, deren Strömungsweg hinter der Vergasung vor der Entschwefelungsanlage im Kreislauf gekühlt zurückgeführt wird.

Eine etwas abgewandelte Anlagengestaltung besteht erfindungsgemäß darin, dass in Reihe dem Vergaser im Strömungs- weg des Heißgases eine Feststoffabscheidung nachgeschaltet ist, der die Entschwefelung und eine weitere Feststoffabscheidung folgt, wobei hinter der Feststoffabscheidung ein Teilstrom des Gases über einen Wasserquench, einem Venturi- wäscher, einem Rohgaskühler sowie einer H ₂ O-Abtrennung und einem Verdichter nachgeschaltet ist, deren Strömungsweg hinter der Vergasung vor der Entschwefelungsanlage im Kreislauf gekühlt zurückgeführt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass dem gekühlten Teilgasstrom vor der Zuleitung zum Hauptgas- ström ein weiterer Teilstrom entnommen wird mit einem Gas- verdichter, der einen als Kerzenfilter ausgebildeten Feststoffabscheider im Hauptgasstrom abreinigt.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn dem Vergaser neben Brennstoff und Sauerstoff auch eine Additivzufuhr zugeordnet ist und/oder der Rückführleitung des gekühlten Teil- gasstromes eine Additivzufuhr zugeordnet ist.

Eine Additivzufuhr kann auch zwischen dem Zyklon und der Entschwefelung bei der abgewandelten Anlagengestaltung vorgesehen sein.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie in

Fig. 2 ein abgewandeltes Prinzipschaltbild.

Bezug nehmend auf die Fig. 1 weist die erfindungsgemäße, allgemein mit 1 bezeichnete Anlage einen Vergaser 2 auf, wobei dem Vergaser 2, was in den Figuren nur symbolisch angegeben ist, der Brennstoff 3, Sauerstoff 4 und ggf. ein Additiv 5 zugeführt wird. Aus dem Vergaser tritt, was durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist, Schlacke 6 aus.

Das den Vergaser mit einer Temperatur von 1200 bis 1600 ⁰ C verlassende Gas wird mit dem Quenchgasström 19 auf ca. 800 ⁰ C gekühlt und der Entschwefelungseinrichtung zugeführt, diese wiederum beaufschlagt im Zuge der Gasführung einen mit 8 bezeichneten Zyklon und einen Kerzenfilter 9, der Staubaustrag bzw. der Austrag von verbrauchtem Additiv ist bei diesen Anlageteilen gestrichelt gezeichnet und mit 10 und 11 bezeichnet.

Schließlich verlässt das heiße Nutzgas das System, dies ist mit einem Kastensymbol 12 angedeutet.

Hinter dem Kerzenfilter 9 ist eine Leitung 13 angedeutet, über die ein Teil des Heißgases einem Wasserquench 14, von dort einem Venturiwäscher 15, schließlich einer Rohgaskühlung 16, gefolgt von einer H ₂ O-Abtrennung 17, einer Rohgasverdichtung 18 zugeführt wird, wobei der so verdichtete und gekühlte Gasteilstrom über eine Leitung 19 dem Hauptgas- ström zwischen Vergaser 2 und Entschwefelungseinrichtung 7 zur Regelung der Temperatur zugeführt wird.

Schließlich ist in Fig. 1 auch noch angedeutet, dass ein Additiv an dieser letzten Stelle der Leitung 19 beigefügt werden kann, was mit einem punktierten Pfeil 20 angedeutet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht der Unterschied im Wesentlichen darin, dass dem Vergaser 2 zunächst ein als Zyklon 8 ausgebildeter Feststoffabscheider nachgeschaltet ist, dem dann die Entschwefelung 7 folgt, wobei alle weiteren Anlageelemente in Fig. 2 das gleiche Bezugs- zeichen wie bei der Fig. 1 tragen. Die eine Möglichkeit, Additive zuzufügen ist in Fig. 2 noch mit dem punktierten Pfeil 21 dargestellt, wobei die Zuführung hier zwischen dem Zyklon 8 und der Entschwefelungseinrichtung 7 vorgenommen wird.

Beiden Schaltungen ist gemeinsam, dass wiederum ein Teil- strom des rückgeführten gekühlten Gases über eine Leitung 22 einem Rohgasverdichter 23 zuführbar ist, die ein Abrei- nigungsgas für etwa den Kerzenfilter 9 zur Verfügung stellt., was mit der gestrichelten Leitung 22a wiedergegeben ist.

Bezucrszeichenliste :

1 Anlage

2 Vergaser

3 Brennstoffzufuhr

4 Sauerstoffzugäbe

5 Additivzugabe

6 Schlackeabzug

7 Entschwefelung

8 Zyklon

9 Kerzenfilter

10 Feststoffaustrag

11 Feststoffaustrag

12 Nutzgas

13 Leitung

14 Wasserquench

15 Venturiwäscher

16 Rohgaskühlung

17 H ₂ O-Abtrennung

18 Rohgasverdichtung

19 Leitung

20 Additivzugabe

21 Additivzugabe

22 Leitung

22a Leitung

23 Rohgasverdichter