DE19601713C2 - Verfahren zur Vergasung von festen Brennstoffen und zur Weiterverarbeitung des dabei gewonnenen Gasgemisches - Google Patents

Verfahren zur Vergasung von festen Brennstoffen und zur Weiterverarbeitung des dabei gewonnenen Gasgemisches

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von festen Brennstoffen und zur Weiterverarbeitung des Gasgemisches aus der Vergasung, wobei die Vergasung unter Druck abläuft und der benötigte Druck für die Zuführung der festen Brennstoffe im wesentlichen mittels Inertgases aufgebaut wird, wobei die Weiterverarbeitung zumindest eine Entschwefelung des Gasgemisches umfaßt und wobei die Entschwefelung eine selektive Entschwefelung mittels Absorption mit einem phy­ sikalisch und/oder chemisch wirkenden Absorptionsmittel umfaßt.
Die Vergasung von festen Brennstoffen wie beispielsweise Kohle erhält besondere Be­ deutung im Zusammenhang mit Kombikraftwerken (Gas- und Dampfturbinen-Kraftwer­ ken, auch als GuD-Kraftwerke bezeichnet), da hier sehr hohe Wirkungsgrade zu erwarten sind. Ein derartiges Kraftwerk für beispielsweise Braunkohle ist in
  • - "KoBra-Kombikraftwerk mit integrierter HTW-Braunkohlevergasung", K. Schippers, R. Wischnewski, J. Keller, P.K. Herbert und G. Sendelbeck, Modern Power Systems, Februar 1993, oder
  • - "KoBra-Kombikraftwerk mit integrierter HTW-Braunkohlevergasung", D. Kallmeyer und J. Engelhard, BWK Bd. 44,1992, Nr. 9 - September, Seiten 388 bis 391, oder
  • - "Begehrtes Buggenum", Energie Spektrum, September 1989, Seiten 22 und 23, dargestellt. Ein derartiges Vergasungsverfahren kann mit Sauerstoff oder Luft betrieben werden. Die Versorgung des unter Druck betriebenen Vergasers mit festen Brennstoffen erfolgt in der Regel über Schleusensysteme. Zum Druckaufbau in den Schleusen werden erheblich Mengen an Inertgas benötigt. Im anderen Fall erfolgt die Förderung des Brennstoffes in den Vergaser pneumatisch. Auch hierfür kann Inertgas verwendet werden.
Bevor das aus der Vergasung gewonnene Gasgemisch der Gasturbine zugeführt wird, muß es gereinigt und aufgearbeitet werden. Die Reinigungsstufe umfaßt im wesentlichen die Entstaubung mittels Wasserwäsche oder eines keramischen Filters und die Entschwefelung mittels eines physikalisch und/oder chemischen Absorptionsverfahrens oder Reinigungsverfahrens. Bei der Entschwefelung müssen alle Schwefelverbindungen bis auf einen niedrigen Restgehalt entfernt werden, der je nach den geltenden Umweltschutzbestimmungen im ppm-Bereich liegt.
Bei der Regenerierung des Absorptionsmittels innerhalb eines solchen Absorptionsver­ fahrens zur Entschwefelung fällt ein H₂S und CO₂ enthaltendes Sauergas an, das übli­ cherweise in einer nachgeschalteten Claus-Anlage weiterbehandelt wird. Claus- Anlagen (Schwefelrückgewinnungsanlagen) zur Behandlung von H₂S-haltigen Gas­ gemischen sind seit langem bekannt. Eine konventionelle Claus-Anlage umfaßt einen thermischen und katalytischen Teil. Der thermische Teil der Claus-Anlage besteht im wesentlichen aus einem Claus-Ofen. In diesem Claus-Ofen wird unter Zugabe von Luft ein Teil des im Rohgas enthaltenen H₂S unter Bildung von SO₂ verbrannt. An den thermischen Teil der Claus-Anlage schließt ein katalytischer Teil an. Dieser katalytische Teil der Claus-Anlage besteht aus mehreren - in der Regel zwei oder drei - katalytischen Claus-Stufen. In diesen katalytischen Claus-Stufen wird das bei der Verbrennung gebildete SO₂ mit H₂S nach der Claus-Reaktion
2 H₂S + SO₂ ⇔ 3/x Sx + 2 H₂O + Wärme (1)
in Elemetarschwefel umgewandelt. Um eine möglichst hohe Schwefelrückgewinnungs­ rate zu erzielen, wird daher die Verbrennung im Claus-Ofen so durchgeführt, daß ein Drittel des H₂S zu SO₂ verbrannt wird. Um den steigenden Anforderungen seitens der Umweltschutz-Gesetzgebung zu genügen und die Schwefelrückgewinnungsrate zusätzlich zu steigern, kann das Claus-Restgas (Claus tail gas) weiterbehandelt werden. Diese Behandlung des Claus-Restgases kann beispielsweise aus einer Hydrierung der Schwefelkomponenten in H₂S und aus einer nachgeschalteten H₂S- Feinwäsche bestehen. Das bei der Feinwäsche gewonnene H₂S kann vor die Claus- Anlage zurückgeführt werden. Das in der Claus-Restgas-Behandlung anfallende Abgas wird üblicherweise einer Nachverbrennung zugeführt.
Die Umsetzung des in der Absorptionsstufe ausgewaschenen H₂S in einer Claus- Anlage zu elementarem Schwefel bringt jedoch einige Probleme mit sich. Durch die Teilverbrennung von H₂S zu SO₂ in der Claus-Anlage ist es notwendig, eine Eintritts­ konzentration von mindestens 20% H₂S im Sauergas zu erreichen. Dies macht zusätz­ liche Anreicherungsstufen im Zusammenhang mit der Gaswäsche in der Absorptions­ stufe erforderlich. Das Einhalten der Mindesteintrittskonzentration an H₂S im Sauergas erweist sich insbesondere bei der Verwendung von schwefelarmen Brennstoffen in der Vergasung, beispielsweise beim Einsatz von rheinischer Braunkohle, als schwierig. Ein zusätzlicher Aufwand bei der Entschwefelung fällt dadurch an, daß auch bei Laständerung oder wechselndem Schwefelgehalt des Brennstoffs jeweils ein Sauergas gewonnen werden muß, welches in der Claus-Anlage umgesetzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welches einerseits eine Verringerung des energetischen und apparativen Aufwands bei der Vergasung erlaubt und andererseits eine Entschwefelung mit nahezu vollständiger Umwandlung in elementaren Schwefel auch bei Laständerung oder wech­ selndem Schwefelgehalt des Brennstoffs in der Vergasung zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
  • (a) daß das bei der selektiven Entschwefelung gewonnene Sauergas einem Reaktor zugeführt wird, in welchem H₂S durch katalytische Direktoxidation mit Sauerstoff in Elementarschwefel umgesetzt wird,
  • (b) daß das Restgas aus der Direktoxidation einer Hydrierung unterzogen wird und
  • (c) daß das Gas aus der Hydrierung nach seiner Verdichtung zumindest teilweise als Inertgas für den Druckaufbau innerhalb eines Eintragssystems für die Vergasung eingesetzt wird.
Bei der Direktoxidation wird H₂S selektiv nach der für die Direktoxidation geltenden Reaktionsgleichung
2 H₂S + O₂ ⇔2/x Sx + 2 H₂O + Wärme (2)
zu elementarem Schwefel oxidiert. Der Direktoxidationsreaktor (Schwefelgewinnung) kann erfindungsgemäß einstufig oder mehrstufig, gegebenenfalls mit zwischengeschal­ teter Schwefelkondensation, ausgeführt werden, wobei in der Regel der Umsetzungs­ grad durch den Inertgasbedarf beeinflußt wird.
Die Vergasung und partielle Oxidation findet dabei bei einem Druck von 10 bis 70 bar, vorzugsweise 20 bis 50 bar, und bei einer Temperatur von 800 bis 1 500°C statt. Das Inertgas wird zumindest auf den Druck der Vergasung und partiellen Oxidation verdich­ tet.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Direktoxidation besteht darin, daß bereits Sauergase mit einem H₂S-Gehalt von 2% verarbeitet werden können.
Damit kann auch eine zusätzliche Anreicherung des H₂S in der Absorptionsstufe entfal­ len.
Theoretisch wäre es auch möglich, das Restgas aus einer Claus-Anlage nach entspre­ chender Vorbehandlung als Inertgas für die Bespannung der Brennstoffschleusen und/oder die Brennstofförderung, sowie für sonstige Inertgasverbräuche im Verga­ sungsprozeß zu verwenden. Allerdings wäre die Restgasmenge durch die Festlegung der H₂S-Konzentration im Sauergas genau bestimmt und könnte nicht an den tatsächli­ chen Bedarf an Inertgas für die Brennstoffschleusen angepaßt werden.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Direktoxidations-Anlage anstelle einer Claus-Anlage kommt es zu einer Lockerung der Kopplung zwischen der selektiven Ent­ schwefelungsanlage und der Schwefelgewinnungsanlage. Beim Einsatz einer Direktoxidations-Anlage kann die Restgasmenge aus der Schwefelgewinnungsanlage so gewählt werden, daß die für die Brennstoffschleusen benötigte Menge an Inertgas produziert wird. Es hat sich gezeigt, daß auf eine Reinigung des Inertgases auf Emissionsqualität verzichtet werden kann und im Inertgas auch H₂S enthalten sein kann/darf, da es erfindungsgemäß in den Vergasungsprozeß gelangt und nicht in die Atmosphäre abgegeben wird. Durch die Hydrierung des Restgases aus der Direktoxidation wird nicht abgeschiedener elementarer Schwefel sowie eventuell vorhandenes SO₂ wieder in H₂S umgesetzt. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Rückführung des Restgases aus der Direktoxidation als Inertgas in die Vergasung liegt darin, daß das gesamte im Sauergas aus der selektiven Entschwefelung enthaltene CO₂ in den Prozeß zurückgeführt werden kann (Stichworte: keine Nachverbrennung SO₂, saurere Regen, CO₂, Treibhauseffekt usw.). Dadurch kann weitgehend kostenneutral auf die Gewinnung und Verdichtung von alternativen Inertgasen verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Feinreinigung des Restgases aus der Schwefelgewinnungsanlage entfallen kann.
In Ausgestaltung der Erfindung wird für die Direktoxidation ein innen gekühlter oder ge­ gebenenfalls innen beheizter Reaktor eingesetzt, der eine Temperaturregelung und ein Einstellen der Betriebstemperatur innerhalb des Reaktors erlaubt.
Aus "Das CLINSULF®-Verfahren zur Schwefelrückgewinnung", Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, Heft 62, 1988, Seiten 33 bis 38, ist bekannt, einen innen ge­ kühlten Reaktor (CLINSULF-Reaktor) für die katalytische Schwefelrückgewinnung bei Temperaturen unterhalb des Schwefeltaupunktes oder sogar unterhalb des Schwefel­ festpunktes zu benutzen.
Ein innen gekühlter oder innen beheizbarer Reaktor erlaubt eine genaue Temperatur­ kontrolle bei der Direktoxidation. Während in adiabat betriebenen Reaktoren die Temperaturen im Direktoxidationsreaktor wesentlich durch die starke Exothermie der Direktoxidation nach Gleichung (2) beeinflußt wird und eine Temperatursteuerung nur über die Einstellung der Temperatur des Sauergases und/oder des zugeführten O₂ bestimmt werden kann, erlaubt ein innen gekühlter oder beheizbarer Reaktor eine feine Temperatureinstellung und Temperaturregelung innerhalb des Reaktors, zumindest aber eine Zwischenkühlung. Insbesondere kann durch die Temperaturregelung ein gewünschtes Temperaturprofil in Durchströmungsrichtung eingestellt werden. Die Anwärmung oder Beheizung des Reaktors erfolgt beim Anfahren der Anlage. Der Anfahrvorgang wird damit wesentlich erleichtert, weil das Katalysatorbett indirekt auf die für die Direktoxidation notwendige Betriebstemperatur vorgewärmt werden kann. Die Kühlung findet im Direktoxidationsbetrieb statt, wobei sie der Exothermie der Direktoxidation nach Gleichung (2) entgegenwirkt. Am Austritt des Reaktors können tiefe Temperaturen eingestellt werden, so daß die Umsetzung in Elementarschwefel nach Gleichung (2) besonders hoch ist, weil dadurch das Reaktionsgleichgewicht zur rechten Seite hin verschoben wird.
Als Katalysator für die katalytische Direktoxidation kann jeder bekannte Direktoxidati­ onskatalysator eingesetzt werden. Gut geeignet sind beispielsweise Katalysatoren, die auf TiO₂ aufbauen. Bevorzugt ist der Katalysator im Direktoxidationsreaktor homogen geschüttet, wobei zur Innenkühlung gewickelte Wärmetauscherrohre eingebettet sind. Ein Beispiel für einen derartigen Reaktor stellt der bereits oben erwähnte CLINSULF- Reaktor dar.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Gas aus der Hydrierung nach seiner Verdich­ tung zum Teil dem Gasgemisch aus der Vergasung und partiellen Oxidation vor der Ab­ sorption zur selektiven Entschwefelung zugemischt werden. Die Verdichtung muß dabei zumindest auf den Druck des Gasgemisches aus der Vergasung und partiellen Oxidation vor der Absorption zur selektiven Entschwefelung erfolgen, der wegen Druckverlusten in der Gasvorbehandlung und Gaskonditionierung etwas unterhalb des Inertgasdruckes für den Druckaufbau in den Schleusen und zur Beförderung des Brennstoffs in den Vergaser liegt. Diese Zumischung eines Teilstroms des Gases aus der Hydrierung vor die Absorptionsstufe ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine grö­ ßere Menge an Gas aus der Hydrierung anfällt, als sie als Inertgas für den Druckaufbau im Vergasungsprozeß benötigt wird. Bevorzugt erfolgt die Zumischung zum Gasgemisch aus der Vergasung nach der Staubentfernung und vor der Gaswäsche oder gegebenenfalls vor einer COS-Hydrolyse.
In Ausgestaltung der Erfindung wird die für den Vergasungsprozeß zur Verfügung ste­ hende Menge an Inertgas durch zusätzliche Auswaschung von CO₂ in der Absorption zur selektiven Entschwefelung erhöht. Über das Einstellen des Grades der Koabsorption von CO₂ kann die anfallende Inertgasmenge dem Bedarf an Inertgas für die Vergasung angepaßt werden.
Durch die zumindest teilweise Rückführung des Gases aus der Hydrierung als Inertgas in die Vergasung und gegebenenfalls durch eine Zumischung eines Teilstroms des Gases aus der Hydrierung in das Vergasungsgas vor der Absorption zur selektiven Entschwefelung steigt zwar der CO₂-Gehalt vor der H₂S-Wäsche an, wodurch etwas mehr CO₂ zusammen mit dem H₂S ausgewaschen wird. Durch die Wahl der Parameter der Absorption, insbesondere der Festlegung der Absorptionsmittelmenge, kann jedoch die Menge des mitausgewaschenen CO₂ variiert werden.
Bevorzugt werden vor der Absorption zur selektiven Entschwefelung COS und gege­ benenfalls CS₂ aus dem Gasgemisch aus der Vergasung entfernt. COS wird bei der Vergasung von Brennstoffen neben H₂S entsprechend dem thermodynamischen Gleichgewicht gebildet. COS und gegebenenfalls CS₂ können durch katalytische Hydrolyse in H₂S und CO₂ umgewandelt werden. Es kann aber auch eine Absorption mittels eines selektiven Absorptionsmittels zu ihrer Entfernung eingesetzt werden.
Die Verdichtung des Inertgases erfolgt üblicherweise in mehreren Stufen. In Weiterbil­ dung der Erfindung findet in der selektiven Entschwefelung zwischen Absorption und Regeneration eine Zwischenentspannung des beladenen Absorptionsmittels statt, bei der ein Flash-Gas gewonnen wird. Dieses Flash-Gas wird in eine Zwischenstufe des Inertgasverdichters eingeführt und dem als Inertgas zur Vergasung rückgeführten Gas aus der Hydrierung zugemischt. Die Zwischenstufe des Verdichters, in der das Flash- Gas zugemischt wird, befindet sich vorzugsweise auf einem Druckniveau von etwa 5 bar.
Das Gasgemisch aus der Vergasung und kann mit Vorteil nach seiner Entschwefelung in einem Kombikraftwerk weiterverarbeitet oder als Brenngas oder Synthesegas verwendet werden.
Als Brennstoffe für die Vergasung und partielle Oxidation können erfindungsgemäß Kohle, Müll, Bioprodukte (Holz und dergleichen), Klärschlamm, Torf, Kunststoffe, kont­ aminierte Erde (beispielsweise mit Öl), Kokse oder Restkoks (Regelbrennstoff entsprechend 4. BlmSchV, Nr. 1.2, Spalte 1) oder Mischungen der vorgenannten Stoffe eingesetzt werden.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer Gegenüberstellung von einem Ausführungsbeispiel zum Stand der Technik und einem Ausführungsbeispiel zur Erfindung näher erläutert. Die den Ausführungsbeispie­ len zugrundeliegenden Verfahrensschemata sind in den Zeichnungen dargestellt.
Hierbei zeigen:
Fig. 1: ein Verfahrensschema zu einem Kombikraftwerk nach dem Stand der Technik und
Fig. 2: ein Verfahrensschema zu einem Kombikraftwerk nach der Erfindung.
Äquivalente sind in den Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen dargestellt.
In Fig. 1 wird rheinische Braunkohle als getrockneter und gemahlener Brennstoff 1 mit Inertgas 2 über ein Schleusensystem als Eintragssystem auf den Betriebsdruck gebracht, anschließend in den Vergaser eingetragen und dort bei einem Druck von 30 bar mit Sauerstoff/Luft und Wasserdampf aus Leitung 3 teiloxidiert/vergast. Das Rohgas 4 verläßt den Vergaser mit einer Temperatur von 920°C und einem Druck von 26,8 bar. In der nachfolgenden Vorbehandlungsstufe B, die die Abhitzenutzung, Entstaubung, Gaskühlung, Dampferzeugung und eine Gaskonditionierung umfaßt, werden aus dem Rohgas 4 Staub und in einem Wasserquench ein großer Teil des im Rohgas enthaltenen NH₃ ausgewaschen. Anschließend findet eine katalytische COS- Hydrolyse in H₂S und CO₂ statt. Über Leitung 5 wird das Abwasser aus der Gasvorbe­ handlung abgezogen.
Das Gasgemisch 6 aus der Vorbehandlung B wird mit einer Temperatur von 55°C in die selektive Entschwefelung C gegeben. Der H₂S-Wäsche zur selektiven Entschwefelung C ist dabei eine Vorwäsche mit Wasser zur Auswaschung von NH₃ vorgeschaltet. Das Waschwasser für die NH₃-Vorwäsche wird über Leitung 7 zugeführt. Über Leitung 8 wird das NH₃-haltige Abwasser zusammen mit den Kondensaten aus der vorherigen Gaskühlstrecke abgezogen. Die H₂S-Wäsche zur selektiven Entschwefelung C kann mit einem physikalisch wirkenden Absorptionsmittel wie Polyethylenglycoläther oder N₂ enthaltende heterocyclische Verbindungen wie beispielsweise Dimethylpropylenharn­ stoff (DMPU) oder mit einem chemisch wirkenden Absorptionsmittel, beispielsweise einem wäßrigen Amin wie Methyldiethanolamin (MDEA), ausgewaschen werden. Bei höheren H₂S-Gehalten im Gas 6 wird üblicherweise ein physikalisch wirkendes Ab­ sorptionsmittel verwendet, während bei niedrigen H₂S-Gehalten ein chemisch wirken­ des Absorptionsmittel benutzt werden kann. Die Auswaschung des H₂S erfolgt auf einen Restgehalt von kleiner 20 ppm.
Das entschwefelte Reingas in Leitung 9 wird angewärmt und mit Wasserdampf be­ feuchtet (E). Das Gas aus der Reingasbefeuchtung und Vorwärmung E in Leitung 10 wird anschließend in die Gas- und Dampfturbinenstufe F gegeben und dort in einer Gasturbine mit Luft aus Leitung 11 unter Energieerzeugung verbrannt und entspannt.
Nach Wärmerückgewinnung wird das anfallende Rauchgas 12 wird über einen Kamin in die Atmosphäre abgegeben.
Um bei einem Rohgas mit niedrigem H₂S-Gehalt ein Sauergas zu erhalten, welches in der Claus-Anlage D zu elementarem Schwefel umgesetzt werden kann, ist eine zusätz­ liche (in Fig. 1 nicht gesondert dargestellte, sondern in der selektiven Entschwefelung C enthaltene) Anreicherungsstufe erforderlich.
Bei einer physikalischen H₂S-Wäsche kann dafür eine Anreicherungssäule verwendet werden, in der bei niedrigem Druck aus dem bei der Drucksenkung und eventuell par­ tiellen Anwärmung freigesetzten Flash-Gas das H₂S zurückgewaschen wird. Durch diese zusätzliche H₂S-Anreicherung steigt jedoch der Energiebedarf und die Anlagen­ kosten beträchtlich an.
Bei selektiven chemischen H₂S-Wäschen ist es üblich, das schwach mit H₂S angerei­ cherte Sauergas aus der Hauptwäsche in einer zusätzlichen Wäsche zu behandeln und das dabei anfallende H₂S-reiche Sauergas zur Claus-Anlage D abzugeben, während das Kopfprodukt dieser Niederdruckwäsche in eine Nachverbrennung gegeben werden kann.
Das Restgas 13a aus der Anreicherungssäule (physikalische H₂S-Wäsche) oder aus der Nachwäsche (selektive chemische H₂S-Wäsche) enthält noch brennbare Kompo­ nenten. Das bei der Regenerierung des Absorptionsmittels der selektiven Entschwefe­ lung C anfallende H₂S enthaltende Sauergas in Leitung 13b wird in die Claus-Anlage D gegeben. Der für die partielle Oxidation des H₂S im thermischen Teil der Claus-Anlage D benötigte Sauerstoff wird mit der Luft in Leitung 14 der Claus-Anlage D zugeführt. Der in der Claus-Anlage D gewonnene elementare Schwefel wird über Leitung 15 ab­ gezogen. Das Restgas 16 aus der Claus-Anlage D wird in der Hydrierung H zur Um­ wandlung der Schwefelkomponenten in H₂S hydriert. Die Claus-Restgas-Behandlung umfaßt außerdem eine H₂S-Feinwäsche G. Das Abgas 18 aus der Feinwäsche G wird mit dem Restgas 13a verbrannt, um das in Spuren im Abgas 18 enthaltene H₂S in we­ niger schädliches SO₂ umzuwandeln. Die aus der Feinwäsche G gewonnene H₂S- Fraktion wird über Leitung 17 in die Claus-Anlage D zurückgeführt.
Das zur Bespannung der Kohleschleusen und zur Kohleförderung benötigte Inertgas wird über Leitung 2 in das Eintragssystem des Vergasers gegeben. Von dem über Lei­ tung 2 der Vergasung A zur Verfügung gestellten Inertgas wird der Hauptteil über das Eintragssystem in den Vergaser gegeben. Bei Verwendung eines Schleusensystems fallen etwa 25% der eingeführten Inertgasmenge drucklos in Leitung 19 an. Dieses Entspannungsgas in Leitung 19 und Stickstoff aus einem Luftzerleger in Leitung 20 werden im Inertgassystem I vermischt und über Leitung 21 dem Inertgasverdichter 22 zugeführt, wo das Inertgas in mehreren Stufen über einen Druck von 35 bar verdichtet wird.
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird im erfindungsgemäßen Verfahren nach Fig. 2 das Sauergas 13 aus der selektiven Entschwefelung C ohne zusätzliche Anreicherungsstufe in einen Direktoxidationsreaktor DO gegeben. Der für die Direktoxidation benötigte Sauerstoff wird über die mittels Leitung 14 zugeführte Luft zur Verfügung gestellt. Der entstandene elementare Schwefel 15 wird abgetrennt. Das Restgas 23 aus der Direktoxidation DO wird einer Hydrierung H unterzogen.
Das hydrierte Gas 24 wird mit dem rückgeführten Entspannungsgas 19 im Inertgassy­ stem I vermischt und über Leitung 21 zum Inertgasverdichter 22 und über Leitung 2 zur Vergasung A geleitet. In der selektiven Entschwefelung C wird zwischen der Absorption und der Regeneration eine Zwischenentspannung des beladenen Absorptionsmittels durchgeführt, bei der ein Flash-Gas 26 gewonnen wird. Dieses Flash-Gas 26 wird in eine Zwischenstufe des Inertgasverdichters 22 eingeführt und damit dem als Inertgas in Leitung 2 zur Vergasung A rückgeführten Gas 21 aus der Hydrierung H zugemischt wird. Auf diese Weise kann das zur Bespannung der Kohleschleusen und zur Kohle­ förderung benötigte Inertgas in Leitung 2 aus im Prozeß rückgeführten Gasströmen gewonnen werden, ohne daß externes Inertgas zur Verfügung gestellt werden muß. Dieses Inertgas steht ebenfalls für alle weiteren Prozeßschritte A bis F zur Verfügung. So kann es beispielsweise ebenfalls zum Abreinigen von keramischen Filtern verwen­ det werden.
Steht innerhalb der Gesamtanlage externes Inertgas zur Verfügung, kann dies im Inert­ gassystem I zugemischt werden. Optional, falls die anfallende Gasmenge in Leitung 21 größer ist als die benötigte Inertgasmenge 2, kann über Leitung 25 ein Teilstrom des Gases 21 aus der Hydrierung H nach der Verdichtung 22 vor die COS-Hydrolyse der Gasvorbehandlung B zurückgeführt werden, damit eine eventuell auftretende COS-An­ reicherung vermieden wird.
In den folgenden Tabellen 1 und 2 werden Gasbilanzen zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahren aufgezeigt. Dabei wurden Spurenbestandteile, die für das Ver­ ständnis der Erfindung nicht relevant sind, weggelassen, wie beispielsweise die Fest­ stoffanteile, HCN und schwere Kohlenwasserstoffe. Für die Direktoxidation wurde eine Anlage angesetzt, welche bereits bei 4% H₂S im Sauergas 13 eine Schwefelumset­ zung in elementaren Schwefel von 92% ergibt. Der Sauergasstrom 13 aus Fig. 2 kann mit der Summe der im Verfahren nach Fig. 1 aufgeteilten Ströme der H₂S-Frak­ tion 13b und des Restgases 13a verglichen werden.
Die in den nachfolgenden Gasbilanzen aufgeführten Anteile einer Komponente sind jeweils in kmol/h angegeben.

Claims (9)

1. Verfahren zur Vergasung (A) von festen Brennstoffen (1) und zur Weiterverarbei­ tung des Gasgemisches (4) aus der Vergasung (A),
wobei die Vergasung (A) unter Druck abläuft und der benötigte Druck für die Zufüh­ rung der festen Brennstoffe im wesentlichen mittels Inertgases (2) aufgebaut wird,
wobei die Weiterverarbeitung zumindest eine Entschwefelung (C) des Gasgemi­ sches umfaßt und
wobei die Entschwefelung eine selektive Entschwefelung mittels Absorption (C) mit einem physikalisch und/oder chemisch wirkenden Absorptionsmittel umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
  • (a) daß das bei der selektiven Entschwefelung gewonnene Sauergas (13) einem Reaktor zugeführt wird, in welchem H₂S durch katalytische Direktoxidation (DO) mit Sauerstoff in Elementarschwefel (15) umgesetzt wird,
  • (b) daß das Restgas (23) aus der Direktoxidation (DO) einer Hydrierung (H) unter­ zogen wird und
  • (c) daß das Gas (24) aus der Hydrierung (H) nach seiner Verdichtung (22) zumin­ dest teilweise als Inertgas (2) für den Druckaufbau innerhalb eines Eintragssy­ stems für die Vergasung (A) eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Direktoxi­ dation (DO) ein innen gekühlter oder gegebenenfalls innen beheizter Reaktor eingesetzt wird, der eine Temperaturregelung und ein Einstellen der Betriebstemperatur innerhalb des Reaktors für die Direktoxidation (DO) erlaubt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch zu­ sätzliche Auswaschung von CO₂ in der Absorption zur selektiven Entschwefelung (C) die für den Vergasungsprozeß zur Verfügung stehende Menge an Inertgas (2) erhöht wird und daß über das Einstellen des Grades der Koabsorption von CO₂ die anfallende Inertgasmenge dem Bedarf an Inertgas (2) für den Vergasungspro­ zeß angepaßt werden kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Absorption (C) zur selektiven Entschwefelung COS und gegebenenfalls CS₂ aus dem Gasgemisch (4) aus der Vergasung (A) entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß COS und gegebenen­ falls CS₂ durch Hydrolyse in H₂S und CO₂ umgewandelt werden oder daß COS und gegebenenfalls CS₂ durch Absorption mittels eines selektiven Absorptions­ mittels entfernt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas (24, 21) aus der Hydrierung (H) nach seiner Verdichtung (22) zum Teil (25) dem Gasgemisch (4) aus der Vergasung (A) vor der COS-Entfernung oder vor der Absorption zur selektiven Entschwefelung (C) zugemischt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der selektiven Entschwefelung (C) zwischen Absorption und Regeneration eine Zwischenentspannung des beladenen Absorptionsmittels stattfindet, bei der ein Flash-Gas (26) gewonnen wird, und daß dieses Flash-Gas (26) in eine Zwischen­ stufe des Inertgasverdichters (22) eingeführt und dem als Inertgas (2) zur Ver­ gasung (A) rückgeführten Gas (21) aus der Hydrierung (H) zugemischt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch (4) aus der Vergasung (A) nach seiner Entschwefelung (C) innerhalb eines Kombikraftwerkes (F) eingesetzt oder als Brenngas oder Synthesegas verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff (1) Kohle, Müll, Bioprodukte, Klärschlamm, Torf, Kunststoffe, kontami­ nierte Erde, Kokse oder Restkoks oder Mischungen daraus eingesetzt werden.
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