karbonatreichen Wässern bei der Flugstromvergasung Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das die Abscheidung von Erdalkalikarbonaten aus den Quench- und Waschwässern bei der Flugstromvergasung verhindert mit den Merkmalen des

Oberbegriffs des 1. Anspruches. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung fester, flüssiger bzw. pastöser Brennstoffe, die

erdalkaliehaltige Aschen aufweisen, mit einem freien

Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel unter normalem und erhöhtem Druck bis 10 MPa. Feste Brennstoffe und dabei zu Staub aufgemahlene Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades, Petrolkokse sowie andere mahlbare Feststoffe mit einem

Heizwert größer 7 MJ/kg. Unter flüssigen Brennstoffen sind schlammartige Öl-Feststoff - oder Wasser-Feststoff- Suspensionen zu verstehen, wie beispielsweise Kohle-Wasser- Slurries. Das Verhältnis von Brennstoff und

sauerstoffhaltigen Vergasungsmethoden wird so gewählt, dass die Vergasungstemperaturen über dem Schmelzpunkt der Asche liegen. Dann wird die Brennstoffasche zu flüssiger Schlacke aufgeschmolzen, die gemeinsam mit dem Vergasungsrohgas den Vergasungsraum verlässt und direkt durch Einspritzen von

Wasser in einem Quenchraum oder indirekt durch Wärmeabfuhr in einem Abhitzekessel gekühlt wird. Eine solche

Vergasungsvorrichtung geht aus DE 197 181 317 AI hervor. Eine ausführliche Beschreibung eines Vergasungsverfahrens findet sich weiterhin in J. Carl u. a., NOELL- KONVERS IONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und

Umwelttechnik GmbH, ab Seite 32. Während der direkten oder indirekten Kühlung und

nachfolgenden Wasserwäsche kommt es bei den hohen

Verfahrensdrücken und -temperaturen zur Lösung von

Kalziumkarbonat, das in den anfallenden Kondensaten und Waschwässern die Sättigungsgrenze erreicht. Daraus erwächst das betriebstechnische Problem, dass bei Temperatur- und Druckänderungen Kalziumkarbonat aus den Wässern ausfällt und an den Wänden der Rohrleitungen abgelagert wird. Das tritt besonders erschwerend in basischen Prozesswässern auf, die ihre Ursache im während der Vergasung gebildeten Ammoniak haben. Nach der Gleichung

HC0 ₃ ^" + OH ^" -> C0 ₃ ^" + H ₂ 0 wandelt sich zusätzlich lösliches Bikarbonat in

schwerlösliches Karbonat um. Rohrleitungsverengungen bis zur vollständigen Verstopfung sind die Konsequenz. Versuche mit chemischen Zusätzen und physikalischen Maßnahmen, wie dem Anlegen von Magnetfeldern, führen nicht zur Verbesserung der Situation .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

kalziumkarbonatreichen Wässer so zu behandeln, dass eine Ausfällung von Kalziumkarbonat weitgehend verhindert wird.

Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des ersten Anspruches gelöst. Unteransprüche geben weitere vorteilhafte

Ausführungen der Neuerungen wieder.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, kalkarme oder -freie, C0 ₂ ~haltige Wässer aus dem Verfahren den kalkreichen bzw.

kalkgesättigten Abwässern zuzusetzen. Dies ist dann besonders bedeutungsvoll, wenn durch intensive Kreislaufführung der Frischwasserbedarf begrenzt werden soll. Zusätzlich wird durch Ausschleusung von Ammoniak aus den Wasserkreisläufen der pH-Wert zum sauren Bereich verschoben, so dass die

Bikarbonatumwandlung zu Karbonat nicht stattfindet. Durch den Zusatz der C0 ₂ ~reichen Wässer wird das

Kalziumcarbonat nach folgender Gleichung in Bikarbonat umgewandelt : Ca C0 ₃ + H ₂ C0 ₃ = Ca (HC0 ₃ ) ₂ oder die Ausfällung vom Karbonat aus bikarbonatreichem Wasser verhindert. Kalziumbikarbonat ist im Gegensatz zum Karbonat bis zu höheren Konzentrationen in Wasser lösbar. Werden bikarbonatreiche Wässer entspannt, so wird Kohlendioxid freigesetzt und o. g. Gleichung verläuft von rechts nach links. Dann ist die Gefahr von Ablagerungen in Rohrleitungen und Apparaten besonders groß.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden die kohlendioxidreichen Wässer als prozesseigene Kondensate, insbesondere nach den Prozessstufen der Roh- und

Reingaskonvertierung, gewonnen.

Die Erfindung wird im Folgenden in einem Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von zwei Figuren erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1: ein Vergasungsverfahren mit integrierter

Rohgaskonvertierung

Fig. 2: ein Vergasungsverfahren mit nachgeschalteter

Reingaskonvertierung

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche

Elemente .

Dem in Fifur 1 dargestellten Flugstromvergasungsreaktor werden über die Leitungen 1 und 2 staubförmiger Brennstoff und eine 0 ₂ /Dampfmischung als Vergasungsmittel zugeführt. Die Reaktion vollzieht sich in einer Vergasungsflamme bei einem Druck von 4 MPa und einer Temperatur von 1600 °C im

Vergasungsreaktor 3. Das heiße Vergasungsgas und die zu flüssiger Schlacke aufgeschmolzene Brennstoffasche gelangen in die Quenchung 4, in der durch Einspritzen von Wasser durch die Quenchdüsen 5 im Überschuss Rohgas und Schlacke gekühlt werden, wobei das Rohgas bei ca. 210 °C mit Wasserdampf gesättigt und die Schlacke granuliert wird. Die Schlacke wird im Wasserbad über die Schlackeabführung 6 aus der Quenchung 4 entfernt und aus dem Prozess ausgeschleust. Das überschüssige Quenchwasser gelangt staubbeladen über die

Restquenschwasserleitung 17 in die Prozesswasserleitung 15. Das wasserdampfgesättigte Rohgas wird über die Rohgasleitung 11 aus dem Quencher 4 in die Rohgaswäsche 7 überführt. Diese wird mit aufbereitetem Prozesswasser, Kondensaten aus dem Prozess oder Frischwasser betrieben. Die Temperatur in der Rohgaswäsche 7 wird nach Möglichkeit im Bereich der

Quenchtemperatur gehalten. Das staubfreie

wasserdampfgesättigte Rohgas gelangt danach in die

Rohgaskonvertierung 8, in der durch die Reaktion CO + H ₂ 0 = C0 ₂ + H ₂

Das für die spätere Weiterverarbeitung erforderliche CO/H ₂ - Verhältnis eingestellt wird. Das Rohgas wird durch die exotherme Reaktion auf ca. 360 °C aufgeheizt und danach der Abhitzegewinnung und der Kühlung 9 zugeführt sowie auf ca. 30 °C abgekühlt. Anschließend gelangt das Rohgas 10 zur

Weiterbehandlung in nachfolgende Anlagenteile. In der

Abhitzegewinnung und Kühlung fallen Kondensate 16 an, die aufgrund der hohen C0 ₂ -Partialdrücke im Rohgas nach der

Konvertierung hohe C0 ₂ -Gehalte aufweisen. Beispielsweise wurden folgende Konzentrationen gefunden:

C0 ₃ ^2" / HC0 ₃ ^" 853 mg/1

HS ^" / S ^2" 31 mg/1

Ph 5,5

Da die Kondensate frei von Erdalkalien sind, kann das

Kohlendioxid nur physikalisch gelöst und als Kohlensäure H ₂ C03 vorliegen, was der niedrige pH-Wert auch belegt.

Restquenchwasser aus dem Quencher 4 gelangt über die

Restquenchwasserleitung 17 in die Prozesswasseraufbereitung 15, in der zunächst eine zweistufige Entspannung auf ca. 0,06 MPa vorgenommen, in einem Eindicker die Dünnphase abgetrennt und aus dem Dickschlamm in einer Filterpresse der Feststoff abgeschieden wird. Die Dünnphase wird gemeinsam mit dem

Filterablauf als aufbereitetes Prozesswasser 18 dem

Wassersammeitank 19 zugeführt. Durch die Entspannung des Restquenchwassers 17 wird CO ₂ freigesetzt, das Wasser wird alkalisch und die Karbonatabscheidung steigt. Für das

entspannte und von Staub befreite Restquenchwasser, das als aufbereitetes Prozesswasser 18 über den Wassersammeitank 19 in den Kreislauf zurückgeführt wird, ergeben sich folgende Werte :

CO ₃ , HCO ₃ 800 mg/1 - als Karbonat und Bikarbonat

HS ^" , S ^2" 10 mg/1

NH ₄ ⁺ 500 mg/1

pH 8

Da die Ca C03-löslichkeit bei diesen Temperaturen nur bei ca. 15 mg/1 liegt, ist die Gefahr für Ablagerungen sehr groß. Durch die Zumischung des C0 ₂ ~reichen Kondensates 16 in den Sammeltank 19 wird das Karbonat-Bikarbonat-Gleichgewicht in Richtung des löslichen Bikarbonates verschoben. Aus dem

Wassersammeitank 19 wird das aus aufbereiteten

Restquenchwasser, Waschwasser und Kondensat gebildete

Kreislaufwasser 12 über die Kreislaufpumpe 13 und einer

Kreislaufwasseraufheizung 14 den Quenchdüsen 5 wieder

zugeführt. Natürlich kann das in 9 anfallende Kondensat auch, zumindest teilweise, direkt als Waschwasser für die

Rohgaswäsche 7 genutzt werden. Um die mit der Kohle

eingetragenen Salze und den Ammoniakgehalt zu begrenzen, wird ein bestimmter Teil des Kreislaufwassers über 20 abgeführt und chemisch aufbereitet. Die abgeführte Menge ist abhängig vom Salzgehalt der Kohle.

Vielfach wird keine Rohgas-, sondern eine

Reingaskonvertierung eingesetzt, wie in Figur 2 gezeigt. Dann schließt sich an die Rohgaswäsche 7 beispielsweise eine

Entschwefelungsanlage 21 an, bevor das entschwefelte Rohgas in einer Reingaskonvertierung 22 auf das erforderliche CO/H2- Verhältnis eingestellt wird. Das Kondensat fällt in dieser Variante in einer der Reingaskonvertierung nachgeschalteten Abhitzegewinnung und Kühlung 9 an. Die Kreislauffahrweise bleibt wie beschrieben erhalten.

Bezugs zeichenliste

1 BrennstoffZuführung

2 Vergasungsmittel Zuführung

3 Vergasungsreaktor

4 Quenchung

5 Quenchdüsen

6 Schlackeabführung

7 Rohgaswäsche

8 Rohgaskonvertierung

9 Abhitzegewinnung und Kühlung

10 Rohgas zur weiteren Behandlung

11 Rohgasleitungen aus der Quenchung

12 Kreislaufwasser zur Quenchung

13 Kreislaufpumpe

14 KreislaufWasseraufbereitung

15 ProzessWasseraufbereitung

16 kohlendioxidreiches Kondensat

17 Restquenchwasserleitung

18 aufbereitetes Prozesswasser

19 Wassersammeltank

20 Wasserabführung

21 Entschwefelung

22 Reingaskonvertierung