DE1071265B

DE1071265B - Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, in einem Abstichgaserzeuger

Info

Publication number: DE1071265B
Application number: DENDAT1071265D
Authority: DE
Inventors: Ludwigshafen/Rhein Dr. Franz Duftschmid Limburgerhiof Dipl.-Ing. Ferdinand Markert (Pfalz, und 'Dipl.-Ing. Erich Kittel, Ludwigshaien/Rhein
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Publication date: 1959-12-17

Description

Es ist bekannt, bei der Erzeugung von Brenngas, insbesondere Synthesegas, ζ. B. für die Ammoniakoder Methanolsynthese, in Abstichgaserzeugern, die mit stückigen Brennstoffen, insbesondere Koks, von oben beschickt werden, staubförmige Brennstoffe mit heranzuziehen, um das Gas billiger herzustellen. Neben der Möglichkeit, diese Brennstoffe auf mechanischem Wege, ζ. B. durch ein in die Brennstoffschicht hineinragendes Rohr mittels einer Förderschnecke oder eines Kolbens einzuführen, ist vor allem die Einführung durch die Vergasungsmittel von Bedeutung. So ist es z. B. bekannt, Kohlenstaub in einer besonderen Brennkammer mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf oder Kohlensäure, zu verbrennen und die heißen Verbrennungserzeugnisse zusammen mit etwa verbliebenem Wasserdampf oder Kohlensäure durch die glühende Brennstoffsäule eines Abstichgaserzeugers hindurchzuleiten. Es ist ferner bekannt, frischen Kohlenstaub oder auch unvergaste Brennstoffteilchen, die aus dem Generatorgas abgeschieden werden, mit Vergasungsmitteln in den Unterteil eines Abstichgaserzeugers einzublasen.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie Brennstoffstaub benötigen, daß also Mahlkosten aufgewendet werden müssen. Bei der Betriebsweise, bei der der Kohlenstaub in einer Brennkammer verbrannt wird, wird außerdem der größere Teil des Gases aus dem teuren stückigen Brennstoff und nur ein kleiner Teil aus dem staubförmigen Brennstoff gewonnen. Es hat sich auch als schwierig erwiesen, die nicht völlig vergasten, sehr feinen Brennstoffstaubteilchen in dem üblicherweise dem Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider weitgehend aus dem Gas zu entfernen.

Diese Schwierigkeiten beim Betrieb eines mit stückigem Brennstoff, insbesondere Koks, betriebenen Abstichgaserzeugers können nun, wie gefunden wurde, dadurch Ixiseitigt werden, daß man statt von Kohlenstaub von körniger Kohle ausgeht, deren Korngröße zu einem wesentlichen Teil, z. B. bis zu etwa 30°/o und mehr, über 5 mm liegt und bis zu etwa 20 mm betragen kann. Man kann dabei sowohl körnige Braunkohle oder Steinkohle als auch gebrochene Briketts verwenden. Gemäß der Erfindung wandert der stückige Brennstoff in üblicher Weise im Gegenstrom zum erzeugten Gas von oben nach unten in den unteren heißen Teil des Gaserzeugers, wo körnige Kohle zusammen mit mindestens einem Teil des zur Gesamtvergasung notwendigen Sauerstoffs, gegebenenfalls unter Mitverwendung endotherm reagierender Vergasungsmittel, als Trägergas für die körnige Kohle eingeführt wird. Die mit dem Gasstrom durch das Bett aus stückigen Brennstoffen nach oben ge-

Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen,
in einem Abstichgaserzeuger

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft,

Ludwigshafen/Rhein

Dipl.-Ing. Ferdinand Markert, Ludwigshafen/Rhein,

Dr. Franz Duftschmid, Limburgerhof (Pfalz),

und Dipl.-Ing. Erich Kittel, Ludwigshafen/Rhein,

sind als Erfinder genannt worden

tragenen entgasten und teilweise vergasten Kohleteilchen werden in einem dem Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider aus dem Gas abgeschieden

a5 und zusammen mit exotherm reagierenden und/oder endotherm reagierenden Vergasungsmitteln, gegebenenfalls zusammen mit mindestens einem Teil der Frischkohle, in den Gaserzeuger zurückgeführt.

Überraschenderweise zeigte sich, daß bei richtiger Bemessung der Sauerstoffmenge aus den flüchtigen Bestandteilen der körnigen Kohle Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff gebildet werden, so daß sich bei Verwendung von Koks als Brennstoffsäule ein methanarmes Synthesegas herstellen läßt. Es ist auch erstaunlich, daß eine Verstopfung der Schicht aus stückigem Brennstoff nicht eintritt.

Die gröberen Teile der eingeblasenen Kohle, die mit der Gasströmung zunächst nicht durch das Brennstoffbett nach oben geführt werden, werden im unteren Teil des Gaserzeugers entgast und vergast bzw. nach ihrer Entgasung und teilweisen Vergasung unter entsprechender Gewichtsminderung ebenfalls mit dem Gasstrom nach oben getragen.

Das A^erhältnis von endotherm reagierenden zu exotherm reagierenden Vergasungsmitteln ist bei Abstichgaserzeugern mit Rücksicht auf die Schmelztemperatur der Asche kleiner als bei anderen Gaserzeugern. Man kann deshalb oberhalb der unteren heißen Zone zusätzlich endotherm reagierende Vergasungsmittel oder ein Gemisch von endotherm reagierenden Vergasungsmitteln einblasen, mit denen im wesentlichen mit dem Gasstrom nach oben strömende entgaste körnige Kohle vergast wird, weil diese reaktionsfähiger ist als der von oben kommende Koks.

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Claims

Wegen dieses Unterschiedes in der Reaktionsfähigkeit zwischen entgaster körniger Kohle und Koks ist es besonders vorteilhaft, wenn man nur einen Teil der aus dem Staubabscheider abgezogenen entgasten Kohle in die untere heiße Zone des Gaserzeugers zurückführt und den Rest zusammen mit exotherm reagierenden oder bzw. und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln oberhalb dieser heißen Zone in den Gaserzeuger bringt, wobei durch Wahl des Verhältnisses von exotherm reagierenden zu endotherm reagierenden Vergasungsmitteln eine Temperatur von 900 bis 1300° C, je nach der Reaktionsfähigkeit der entgasten körnigen Kohle, eingestellt wird. Man führt in diesem Fall in die untere heiße Zone nur Sauerstoff ein, dessen Menge so bemessen ist, daß nicht nur aus den flüchtigen Bestandteilen der körnigen Kohle Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff gebildet werden, sondern daß auch so viel Kohlenstoff des Kokses und der körnigen Kohle vergast wird, daß die hierdurch entstehende Wärmetönung ausreicht, den Wärmebedarf zur Aufheizung der körnigen Kohle und des Sauerstoffs, zur Zersetzung des aus dieser Kohle stammenden Wasserdampfes, zum Schmelzen der Schlacke und zum Ausgleich der Wärmeverluste zu decken. In diesem Fall wird vorteilhaft ein Teil des Sauerstoffs zusammen mit der Frischkohle und der andere Teil des Sauerstoffs getrennt, aber unweit hiervon zusammen mit entgaster Kohle aus dem Staubabscheider eingeführt, während der Rest der entgasten Kohle zusammen mit exotherm reagierenden und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln oberhalb der unteren heißen Zone in den Gaserzeuger eingeblasen wird. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß weder Vorverbrennungskammern noch Vorvergasungsräume notwendig sind und die durch diese Einrichtungen bedingten Wärmeverluste fortfallen, daß man handelsübliche ungemahlene körnige Kohle verwenden kann und daß es möglich ist, den Abstichgaserzeuger mit einem Ixisonderen großen Verhältnis von körniger Kohle zu stückigem Brennstoff zu betreiben, also besonders wirtschaftlich Gas zu erzeugen. An Hand der Abbildung sei die Erfindung an einem Beispiel der Erzeugung eines methanarmen Synthesegases näher erläutert. Der Abstichgaserzeuger 1 wird über die Einfüllschleuse 2 vom Bunker 3 aus mit Koks beschickt. Handelsübliche körnige Kohle, die eine Körnung von 0 bis zu etwa 20 mm hat, wird aus dem Bunker 4 über Eintragsvorrichtung 5 und die Einblaseform 6 in den Gaserzeuger eingebracht, wobei in der Eintragsvorrichtung 5 bei der Herstellung von z. B. Synthesegas für die Ammoniakerzeugung Luft als Trägergas verwendet und in der Form 6 Sauerstoff zugegeben wird. Die mit dem Gas durch die glühende Kokssäule nach oben getragenen, entgasten und zum Teil vergasten Kohleteilchen werden im Staubabscheider 7 aus dem Gas abgeschieden und zum Teil über die Eintragsvorrichtung 8 und die Einblaseform 9 in die untere heiße Zone des Gaserzeugers, zum Teil über die Eintragsvorrichtung 10 und die Einblaseform 11 oberhalb dieser Zone eingebracht. Als Trägergas für die durch die Eintragsvorrichtung 8 und 10 zurückgeführte Kohle dient Kohlensäure, während den Kohleteilchen in der Form 9 Sauerstoff und in der Form 11 ein Gemisch von Sauerstoff und Dampf zugegeben wird. Das Einblasen der Kohle gelingt besonders glatt, wenn je Einblaseform so viel Einblasemittel unter entsprechendem Druck verwendet wird, daß der körnige Brennstoff, der im Abstichgaserzeuger von oben nach unten wandert, vor den Formen etwas aufgelockert wird und an der Einblasestelle in leichte Bewegung gerät. Will man ein stickstoffarmes Synthesegas erzeugen, so verwendet man als Trägergas entweder Kohlensäure und/oder heißen Dampf. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, aus stückigem Brennstoff, insbesondere Koks, und körniger Kohle in einem Abstichgaserzeuger, bei dem der stückige Brennstoff im Gegenstrom zum erzeugten Gas von oben nach unten zur heißen Zone des Gaserzeugers wandert und die Kohle zusammen mit mindestens einem Teil der zur Gesamtvergasung notwendigen Vergasungsmittel in die untere, heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in körniger Form unter Verwendung eines Teiles des zur Gesamtvergasung notwendigen Sauerstoffs, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Luft und/oder endotherm reagierender Vergasungsmittel, als Trägergas eingeführt wird und die mit dem Gasstrom durch das Bett des stückigen Brennstoffs nach oben getragenen, entgasten, unvergast gebliebenen Kohleteilchen in einem dem Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider aus dem Gas abgeschieden und zusammen mit exotherm reagierenden und/oder endotherm reagierenden Vergasungsmitteln und gegebenenfalls mit mindestens einem Teil der Frischkohle in den Gaserzeuger zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Frischkohle in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführte Sauerstoffmenge so bemessen wird, daß aus den flüchtigen Bestandteilen der Kohle im wesentlichen Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der heißen Zone des Gaserzeugers endotherm reagierende Vergasungsmittel oder Gemische von endotherm reagierenden und exotherm reagierenden Vergasungsmitteln eingeblasen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die untere heiße Zone des Gaserzeugers als Vergasungsmittel nur Sauerstoff eingeführt wird, dessen Menge so zu bemessen ist, daß aus den flüchtigen Bestandteilen der Frischkohle Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wassertoff gebildet werden und außerdem so viel Kohlenstoff des Kokses und der Kohle zu Kohlenoxyd und Kohlendioxyd vergast wird, daß die hierdurch entstehende Wärme ausreicht, den Wärmebedarf zum Aufheizen der Kohle, zur Zersetzung des aus dieser Kohle gebildeten Wasserdampfes, zum Schmelzen der Schlacke und zum Ausgleich der Wärmeverluste zu decken, wobei ein Teil des Sauerstoffs zusammen mit der Frischkohle und der andere Teil des Sauerstoffs getrennt, aber unweit hiervon zusammen mit entgaster Kohle aus der Staubabscheidevorrichtung eingeführt wird, während der restliche Teil der entgasten körnigen Kohle zusammen mit exotherm reagierenden und/oder endotherm reagierenden

Vergasungsmitteln oberhalb der unteren heißen Zone des Gaserzeugers eingeblasen wird, wobei durch Wahl des Verhältnisses der endotherm reagierenden zu den exotherm reagierenden Vergasungsmitteln in diesem Teil des Gaserzeugers eine Temperatur zwischen 900 und 1300° C, je nach der Reaktionsfähigkeit der entgasten körnigen Kohle, eingestellt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 108 158. 573 112, 573;

britische Patentschrift Nr. 665 077; französische Patentschrift Nr. 599 589;

deutsche Patentanmeldungen ρ54433 IVc/24e D (bekanntgemacht am 21. 12. 1950), B15202 IVc/24e (bekanntgemacht am 22. 1. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

& 909 689/275 12.59