| Dokumentenidentifikation |
DE10316874A1 04.11.2004 |
| Titel |
Verfahren zur Schockkühlung von Hochtemperaturgasen |
| Anmelder |
Thermoselect AG, Vaduz, LI |
| Erfinder |
Kiss, Günter H., Minusio, CH |
| Vertreter |
PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 80336 München |
| DE-Anmeldedatum |
11.04.2003 |
| DE-Aktenzeichen |
10316874 |
| Offenlegungstag |
04.11.2004 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
04.11.2004 |
| IPC-Hauptklasse |
F28C 3/06
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| IPC-Nebenklasse |
F23J 15/06
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| Zusammenfassung |
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Quench zum Schockkühlen von Strömen aus heißem Gas mit Quenchwasser, wobei die Quench eine Gaszuleitung und eine Gasableitung aufweist und wobei das Quenchwasser zumindest teilweise mit einem Wärmetauscher gekühlt wird, wobie die Quench über einen einen ersten Bereich des Gasstromes kühlenden Kühlwasserkreislauf und über einen separaten zweiten, einen stromabwärts vom ersten Bereich lokalisierten Bereich des Gasstromes kühlenden Kühlwasserkreislauf verfügt.
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| Beschreibung[de] |
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Schockkühlung von
Hochtemperaturgasen entsprechend einer Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und eines
Verfahrens nach Anspruch 9. Desweiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahren in einem Hochtemperaturrecyclingverfahren
nach Anspruch 15.
In der Hochtemperaturverfahrenstechnik werden bei einer Vielzahl von
Anwendungsfällen Rauchgase durch Zugabe von Flüssigkeiten wie zum Beispiel Wasser
schockartig abgekühlt. Man spricht hierbei vom Vorgang des Quenchens, der dafür
genutzte Apparat ist die sogenannte Quench.
Das Wasser wird mittels Quenchpumpen im Kreislauf geführt. Zwischen
Wassereintritt und Austritt erwärmt sich das Quenchwasser um ca. 10 bis 30°C.
Diese Wärmeenergie wird mittels Quenchwärmetauscher aus dem System abgeführt.
Charakteristisch für den Prozess ist, dass neben der Abkühlung des
Gases auch im Gas befindliche Fremdstoffe in der Flüssigkeit abgeschieden werden.
Eine Verschmutzung der Wärmetauscher, der Rohrleitungen sowie aller
quenchwasserführenden Apparate ist nicht vermeidbar. Deshalb ist eine wiederholte
Reinigung notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben,
bei dem zum einen die Abkühlung der Gase mit hoher Effizienz erfolgen kann, und
zum anderen die Reinigungsarbeiten auf ein Mindestmass reduziert werden können.
Des Weiteren ist der Ziel der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer solchen
Vorrichtung und eines solchen Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch
1, ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 und durch eine Verwendung gemäß Patentanspruch
15 gelöst.
Demnach wird zur erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe der Schockkühlung
des Hochtemperaturgases, die Entwicklung einer Zweistufen-Quench vorgeschlagen.
In zwei entlang der Strömungsrichtung des Hochtemperaturgases nacheinander lokalisierte
Stufen bzw. Bereiche des Hochtemperaturgasstromes wird die Kühlung über zwei separate
Kühlkreisläufe vorgenommen. Das Quenchwasser wird demnach in zwei getrennten Kreisläufen
im Umlauf gehalten.
Kreislauf 1 dient zur eigentlichen Schockkühlung des Hochtemperaturgases
in einem entlang der Strömungsrichtung des Gases ersten Bereich, wobei hier auch
die im Gas enthaltenen festen Partikel abgeschieden werden, – Kreislauf 2
dient zur abschließenden Kühlung in einem entlang der Strömungsrichtung des Gases
zweiten Bereich auf Endtemperatur.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung einer solchen Vorrichtung bzw.
eines solchen Verfahrens zur Kühlung von in einem Hochtemperaturrecyclingverfahren
anfallenden Synthesegasen vorgesehen.
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht in der Lokalisierung
der durch die Schockkühlung abgeschiedenen, festen Partikel in einem begrenzten
Bereich der Kühlung. Im Zusammenhang mit der im Folgenden genannten Ausführung ist
dann sogar die vollkommene Vermeidung von Verschmutzung von Wärmetauschern durch
die abgeschiedenen, festen Partikel möglich.
Vorzugsweise sind Quenchwärmetauscher ausschließlich im sauberen Kreislauf
2 angeordnet. Über diese Quenchwärmetauscher wird die im Hochtemperaturgas enthaltene
Energie abgeführt. Folglich wird der Kreislauf 1, d. i. der eigentliche Quenchkreislauf,
ohne Wärmetauscher ausgeführt. Eine Verschmutzung des ersten Kühlkreislaufes ist
somit weitgehend ausgeschlossen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Quenchvorrichtung um einen schlanken
Apparat mit einem konzentrisch angeordneten Innenrohr, wobei das heiße Gas von oben
in das Innenrohr eintritt und den Apparat von oben nach unten durchströmt. Im unteren
Bereich wird das Gas durch eine Umlenkungsvorrichtung umgelenkt, durchströmt danach
den äußeren Ringspalt nach oben und verlässt den Apparat am oberen Ende. Die Abkühlung
im Innenrohr erfolgt vorzugsweise von 1000°C bis 2000°C auf 95°C bis
70°C, besonders bevorzugt 85°C, und im äußeren Ringspalt von 85°C auf
70 bis 40, vorzugsweise 60°C.
In einer bevorzugten Vorrichtungsvariante wird über einen freien Überlauf
vom Kreislauf 2 in den Kreislauf 1 Quenchwasser abgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung erfolgt die Niveaukontrolle
der beiden, im Kreislauf 1 und Kreislauf 2 bestehenden (???) Quenchwasserstände
über den Qenchwasserstand im Kreislauf 1.
Der Mechanismus der Niveauregulierung wird vorzugsweise durch die
Zu- oder Abfuhr von Wasser aus dem Kreislauf 1 realisiert.
Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Rauchgase mit
Temperaturen von 1000°C bis 2000 °C, vorzugsweise 1200°C schockgekühlt.
Die Quenchung führt das Hochtemperaturgas von mehr als 1200°C auf 95°C bis
70°C, vorzugsweise 85°C im ersten, vorzugsweise aus einem Innenrohr bestehenden
Bereich.
Vorzugsweise wird das Verfahren für Abgase mit einem Wassergehalt
von 10 Vol% bis 70 vol%, besonders bevorzugt 30 Vol%, durchgeführt.
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| Anspruch[de] |
- Quench zum Schockkühlen von Strömen aus heißem Gas mit Quenchwassser,
wobei die Quench eine Gaszuleitung und eine Gasableitung aufweist und wobei das
Quenchwasser zumindest teilweise mit einem Wärmetauscher gekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Quench über einen einen ersten Bereich des Gasstromes kühlenden Kühlwasserkreislauf
und über einen separaten zweiten, einen stromabwärts vom ersten Bereich lokalisierten
Bereich des Gasstromes
kühlenden Kühlwasserkreislauf verfügt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich
der zweite Kühlkreislauf über das Quenchwasser kühlende Wärmeaustauscher verfügt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Überlauf vom zweiten Kühlkreislauf in den ersten Kühlkreislauf besteht.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mechanismus zur Kontrolle des Quenchwasserstandes im ersten Kühlkreislauf
vorhanden ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus
zur Kontrolle des Quenchwasserstandes im ersten Kühlkreislauf die Regulierung des
Quenchwasserstandes über die Zufuhr und Abfuhr von Quenchwasser aus dem ersten Kreislauf
umfasst.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Bereich des Gasstromes durch die Innenwand eines zylindrisch aufrecht
stehendes Innenrohr begrenzt ist, wobei die Gaszuleitung der Quench am oberen Ende
des Rohres liegt.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Bereich des Gasstromes durch die Außenwand des Innenrohres und durch die Innenwand
eines um das Innenrohr konzentrisch angeordneten Außenrohres begrenzt ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine im unteren Bereich
des Innenrohres angebrachte Umlenkvorrichtung zur Umlenkung eines im Innenrohr nach
unten fließenden Gasstromes in einem im Außenrohr nach oben fließenden Gasstrom.
- Verfahren zum Schockkühlen eines heißen Gasstromes durch Zugabe von
Quenchwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung in einem ersten Bereich des
Gasstromes durch Quenchwasser aus einem ersten Kühlkreislauf bewirkt wird und die
Kühlung in einem stromabwärts vom ersten Bereich liegenden zweiten Bereich des Gasstromes
durch Quenchwasser von einem zweiten, vom ersten Kühlwasserkreislauf separaten Kühlwasserkreislauf
bewirkt wird.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich
das Quenchwasser im zweiten Kühlkreislauf über einen Wärmetauscher gekühlt wird.
- Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gas im ersten Bereich des Gasstromes im Gegenstrom zum Gas im zweiten Bereich
des Gasstromes fließt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gase im ersten Bereich des Gasstromes vor dem Kühlen eine Ausgangstemperatur
von 1000°C bis 2000°C, vorzugsweise von 1200°C, haben und nach dem Kühlen
eine Temperatur von 95°C bis 70°C, vorzugsweise von 85°C, haben.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gase im zweiten Bereich des Gasstromes vor dem Kühlen eine Ausgangstemperatur
von 95°C bis 70°C, vorzugsweise 85°C haben und nach dem Kühlen eine
Temperatur von 70°C bis 40°C, vorzugsweise 60°C haben.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die abzukühlenden Gase einen Wassergehalt von 10 Vol-% bis 70 Vol-%, vorzugsweise
von 30 Vol-%, haben.
- Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und
eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 15 zur Schockkühlung von in einem
Hochtemperaturrecyclingsverfahren anfallenden Synthesegasen.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen
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