DE1020434B - Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, in Abstichgaserzeugern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, in Abstichgaserzeugern Es ist bekannt, bei der Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, z. B. für die Ammoniak-oder Methanolsynthese, in Abstichgaserzeugern, die mit stückigen Brennstoffen, insbesondere Koks, von oben beschickt werden, zur billigeren Gasherstellung staubförmige Brennstoffe mit heranzuziehen. So ist es bekannt, Kohlenstaub in einer besonderen Brennkammer mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf oder Kohlensäure, zu verbrennen und die heißen Verbrennungsgase durch die glühende Brennstoffsäule eines Abstichgaserzeugers hindurchzuleiten.
• Es ist ferner bekannt, Kohlenstaub mit den Vergasungsmitteln gemischt in das Unterbeil eines Abstichgaserz.eugers einzuführen.
• Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie Kohlenstaub verwenden, daß also Mahlkosten aufgewendet werden müssen. Bei der zuerst angegebenen Arbeitsweise wird außerdem der größte Teil des erzeugten Gases aus dem wertvolleren stückigen Brennstoff und nur ein kleiner Teil aus dem staubförmigen Brennstoff gewonnen. Bei dem zweiten Verfahren ist es schwierig, die nicht völlig vergasten feinen Kohlenstaubteilchen in dem üblicherweise dem Gaserzeuger nachgeschalteten. Staubabscheider restlos aus dem Gas zu entfernen und gegebenenfalls in den Gaserzeuger zurückzuführen und hier zu vergasen, so daß hierbei ein Teil des Kohlenstoffs für die Vergasung verlorengeht.
• Es ist außerdem bekannt, kleinstückigenBrennstoff, dessen Körnung 20 mm und mehr betragen kann, mittels einer außengekühlten Schnecke oder eines gekühlten Kolbens in das ruhende Brennstoffbett eines Abstichgaserzeugers einzubringen und mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zu vergasen.
• Das mechanische Einbringen körnigen Brennstoffs in die heiße Zone eines Abstichgaserzeugers bedeutet einen erheblichen technischen Aufwand, insbesondere weil die Vergasungsmittel an zahlreichen, auf den Umfang verteilten Stellen in den Gaserzeuger eingebracht werden müssen, um einen einwandfreien Gang des Gaserzeugers zu gewährleisten. Es müssen demnach auch zahlreiche Eintragvorrichtungen vorgesehen werden, und selbst dann würden die Vergasungsmittel vorzugsweise mit dem Koks und nicht mit der in das Koksbett eingebrachten Kohle reagieren. Die Kohle würde mit dem erzeugten Gas durch das Koksbett getragen werden.
• Es wurde ferner schon von der in der Technik allgemein. bekannten, Maßnahme, grobkörniges Gut pneumatisch zu fördern, Gebrauch gemacht und körniger Brennstoff mit Vergasungsmitteln als Trägergas in einen Reaktionsraum gefördert, in dem der Brennstoff ein Wirbelbett bildet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das in dem Wirbelbett entstehende Gas je nach Art der zu vergasenden Kohle einen mehr oder weniger hohen Methangehalt hat und daher für Synthesezwecke nicht geeignet ist.
• Bei einem weiteren zur Vergasung körnigen Brennstoffs dienenden bekannten Verfahren wird dieser Brennstoff in einem kleinen Reaktionsraum, der als Wirbelkammer ausgebildet ist, bei einer oberhalb des Schmelzpunktes der Schlacke liegenden Temperatur teilweise vergast und die gasförmigen und festen Reaktionserzeugnisse in einen großen Reaktionsraum, der zum Teil mit Füllkörpern, vorzugsweise Koks, versehen ist, eingeführt. Im großen Reaktionsraum wird oberhalb der Füllkörperschicht eine Wirbelschicht erzeugt, aus, der ein Teil des Brennstoffs abgeschieden und dem kleinen Reaktionsraum wieder zugeführt wird.
• Dieses Verfahren hat bei seiner Anwendung auf Abstichgaserzeuger den Nachteil, daß je nach Größe des Gaserzeugers, der den großen Reaktionsraum im Sinne des bekannten Verfahrens darstellen würde, sechs bis zwölf kleine Reaktionsräume erforderlich wären, damit ein einwandfreier Gang des Gaserzeugern gewährleistet würde. Da in Wirbelkammern -als solche müßten die kleinen Reaktionsräume ausgebildet werden - sehr große Wärmeverluste auftreten, wäre dieses Verfahren bei Anwendung auf Abstichgaserzeuger unwirtschaftlich.
• Die bei den zuvor beschriebenen Verfahren bei der Vergasung körniger Kohle zur Herstellung eines kohlenwasserstofffreien Synthesegases auftretenden Nachteile können nun vermieden werden, wenn man erfindungsgemäß bei einem Abstichgaserzeuger, der in üblicher Weise mit stückigem Brennstoff, vorzugsweise Koks, von oben beschickt wird, körnige Kohle mit einer Korngröße bis zu etwa 20 mm und mehr mit Vergasungsmitteln als Trägergas durch die Formen in das ruhende Koksbett einbläst und mit den vom Gasstrom durch das Koksbett getragenen entgasten Kohleteilchen über dem ruhenden Bett aus stückigem Koks eine Wirbelschicht erzeugt, in die Vergasungsmittel eingeführt werden. Da beim Einblasen von körniger Kohle mittels Vergasungbmittel in die heiße Zone des Abstichgaserzeugers die Vergasungsmittel hauptsächlich mit dein Koks reagieren, ist es zweckmäßig, nur so viel Sauerstoff in die heiße Zone des Gaserzeugers einzuführen, daß die entstehende Wärme gerade ausreicht, um den Wärmebedarf zum Aufheizen der Kohle und des Sauerstoffs, zur Spaltung der aus der Kohle stammenden Kohlenwasserstoffe, zum Umsetzen des Wasserdampfes und der übrigen gegebenenfalls als Trägergas benutzten endotherm reagierenden Vergasungsmittel, zum Schmelzen der Schlacke sowie die Wärmeverluste zu decken. Die restlichen zur Vergasung der Kohle erforderlichen Vergasungsmittel werden oberhalb der ruhenden Koksschicht in das Wirbelbett aus entgasten Kohleteilchen eingeführt. Dadurch wird erreicht, daß nur wenig Koks und viel Kohle vergast wird.
• Um einen möglichst hohen Anteil des Brenngases aus der Kohle zu erzeugen, ist es ferner vorteilhaft, einen Teil des in das ruhende Koksbett einzublasenden Sauerstoffs zusammen mit Frischkohle und den anderen Teil des Sauerstoffs zusammen mit entgaster Kohle, welche unmittelbar aus der Wirbelschicht abgezogen wird, in das Gaserzeugerunterteil zu geben, wobei man zweckmäßig diese Kohle in der Nähe der Zufuhr der Frischkohle einführt.
• Der in dem dein Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider etwa noch anfallende brennbare Staub wird zusammen mit der Frischkohle und/oder der entgasten, aus der Wirbelschicht unmittelbar abgezogenen Kohle in die untere, heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt.
• Zum Betrieb der Wirbelschicht ist je nach der Höhe und der Art des zu wirbelnden Gutes eine Gasmenge von etwa 300 bis 800 m3/h und m2 Querschnitt erforderlich. Bei zu großer Gasmenge werden mit den abziehenden Gasen die kleineren Teilchen des Wirbelgutes ausgetragen. Es ist deshalb vorteilhaft, nur so viel von dem im Unterteil des Gaserzeugers entstandenen Gas in die Wirbelschicht zu führen, wie zum Wirbeln notwendig ist. Das übrige Gas zieht man unterhalb der Wirbelschicht durch einen -zweiten Gasausgang ab, entfernt daraus die entgasten Kohleteilchen in einem Staubsack und fördert sie durch eine Eintragsvorrichtung in die Wirbelschicht und gegebenenfalls zum Teil in das Gaserzeugerunterteil. Die aus der Wirbelschicht und vom Staubsack kommenden Gasströme werden, zweckmäßig gemeinsam, in einem Zyklonabscheider oder einer anderen trocken arbeitenden Feinreinigungsanlage, z. B. einem Elektrofilter, weitgehend von Kohlenstaub befreit. Dieser kann mit der Frischkohle und/oder mit entgaster Kohle in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt werden.
• Das Verfahren hat den Vorteil, daß man in einem in üblicher Weise betriebenen Abstichgaserzeuger, der von oben mit stückigem Brennstoff beschickt wird, handelsübliche körnige Kohle vergasen kann, ohne daß besondere Mahlkosten entstehen, ohne daß Vorverbrennungskammern oder Vorv ergasungsräume und die dadurch bedingten Wärmeverluste erforderlich sind und ohne daß mechanische Eintragvorrichtungen vorgesehen werden müssen. Es ist möglich, den Abstichgaserzeuger mit einem besonders hohen Verhältnis von körniger Kohle zu stückigem Brennstoff zu betreiben, was wirtschaftlich von besonderer Bedeutung ist.
• An Hand der beiden Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.
• Abb. 1 zeigt die Erzeugung eines methanarmen Synthesegases. Der Abstichgaserzeuger 1 wird über die Einfüllschleuse 2 vom Bunker 3 aus von oben mit Koks beschickt. Handelsübliche körnige Kohle, die eine Körnung bis zu 20 mm haben kann, wird aus dein Bunker 4 über die Eintragvorrichtung 5 und die Form 6 in den unteren, heißen Teil des Gaserzeugers eingebracht, wobei bei der Herstellung von z. B. Synthesegas für die Ammoniakerzeugung Luft als Trägergas verwendet und in der Form 6 Sauerstoff -zugegeben wird.
• Die mit d ent Gas durch die glühende Kokssäule nach oben getragenen entgasten und zurrt Teil vergasten Kohleteilchen bilden oberhalb der Kokssäule 7 die Wirbelschicht B. die durch die von unten kommende Gasmenge in auf und ab wirbelnder Bewegung gehalten wird und in welche durch mehrere Formen 9 ein Gemisch von Sauerstoff und Dampf zur Vergasung der Kohleteilchen eingeblasen wird.
• Aus der Wirbelschicht 8 wird durch den Überlauf 10 entgaste körnige Kohle über die Eintragvorrichtung 11 und die Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas in den Gaserzeuger eingeführt.
• Vom Gasstrom aus der Wirbelschicht etwa mitgenommene Kohleteilchen werden im Staubabscheider 13 aus dein Gas abgeschieden und ebenfalls über eine Eintragvorrichtung 14 und Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas in den Gaserzeuger eingeführt.
• Gemäß Abb.2 wird der Ahstichgaserzeuger21 über Einfüllschleuse 22 aus Bunker 23 mit Koks beschickt. Körnige Kohle wird aus Bunker 24 über Eintragvorrichtung 25 und Form 26, in welcher Sauerstoff zugegeben wird, in das Gaserzeugerunterteil gebracht. Die oberhalb der Kokssäule27 erzeugte Wirbelschicht 28 erhält die zu vergasende Kohle einmal durch die mit den Gasen nach oben geführten Kohleteilchen und weiter aus dem Staubsack 29, durch welchen ein unterhalb der Wirbelschicht 28 abgezogener Gasstrotn fließt. Die entgasten Kohleteilchen aus dein Staubsack 29 werden durch die Vorrichtung 30 gefördert. Der Wirbelschicht 28 werden durch die Formen 31 Vergasungsmittel zugeführt. Ein Teil der itil Staubsack29 anfallenden entgasten Kohle wird über Eintragvorrichtung 32 und Form 33 in das Gaserzeugerunterteil zusammen mit exotherin oder einem Gemisch von exotherm und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln zur Erzeugung der gewünschten Temperatur eingeblasen. Die aus dem Staubsack 29 und der Wirbelschicht 28 abströmenden Gasmengen werden bei 34 vereinigt, wobei eine Drosselklappe das Mengenverhältnis der Teilströme einstellt, und im Zyklonabscheider 35 von Staub gereinigt. Der Staub wird durch die Vorrichtung 36 und Form 33 zusammen mit den aus dem Staubsack 29 kommenden entgasten Kohleteilchen in das Gaserzeugerunterteil eingeführt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, aus stückigen Brennstoffen, insbesondere Koks und körniger Kohle, im Abstichgaserzeuger, der in üblicher Weise von oben mit stückigem Brennstoff beschickt und über dessen ruhendem Bett aus stückigem Brennstoff ein Wirbelbett aus körniger Kohle erzeugt wird, die in das Gaserzeugerunterteil eingegeben und mit dein Gasstrom durch das Koksbett getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Kohle mit Vergasungsmitteln als Trägergas durch die Formen des Abs.tichgaserzeugers in die untere, heiße Zone des ruhenden Brennstoffbettes aus stückigem Brennstoff eingeblasen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die heiße Zone des Gaserzeugers nur so viel Sauerstoff eingeführt wird, daß die entstehende Wärme gerade ausreicht, den Wärmebedarf zum Aufheizen der eingeblasenen körnigen Kohle und des Sauerstoffs, zur Spaltung bzw. Zersetzung der aus der Kohle stammenden Kohlenwasserstoffe, zum Umsetzen des Wasserdampfes und der übrigen, gegebenenfalls als Trägergas benutzten endotherm reagierenden Vergasungsmittel, zum Schmelzen der Schlacke sowie die Wärmeverluste zu decken, und daß die übrigen zur Vergasung der Kohle erforderlichen Vergasungsmittel oberhalb der ruhenden Koksschicht unmittelbar in die Wirbelschicht gegeben werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Unterteil des Gaserzeugers notwendige Sauerstoffmenge zu einem Teil mit der Kohle, zum anderen Teil mit der Wirbelschicht entnommener, entgaster Kohle eingeführt wird, wobei zweckmäßig diese Kohle in der Nähe der Zufuhr der Frischkohle eingeführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem dem Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider anfallende Staub zusammen mit der Frischkohle und/ oder mit der entgasten, der Wirbelschicht unmittelbar entnommenen Kohle in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des im Unterteil des Gaserzeugers gebildeten Gases zum Wirbeln verwendet und der übrige Teil des Gases durch einen Gasausgang, der unterhalb der Wirbelschicht liegt, abgezogen wird, wobei aus diesem Gasstrom in einem Staubsack die entgasten Kohleteilchen abgeschieden werden, welche dann zweckmäßig in die Wirbelschicht und gegebenenfalls zum Teil in die heiße Zone des Gaserzeugers unter Zugabe von Vergasungsmitteln eingebracht -.erden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Staubsack und Wirbelschicht kommenden Gasströme zusammengeführt und gemeinsam in einer Feinreinigungsanlage von Brennstaub befreit werden, welcher zweckmäßig in die heiße Zone des Gaserzeugers, etwa mit der Frischkohle oder mit der entgasten körnigen Kohle, eingebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 573 112, 908 516; deutsche Patentanmeldungen p 54 433 IVc/24e (bekanntgemacht am 21. 12. 1950), B 15 202 IV c/24 e (bekanntgemacht am 22.1.1953) ; britische Patentschrift Nr. 665 077.