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DE3245567A1 - Verfahren zum vergasen kohlehaltiger agglomerate im festbett - Google Patents

Verfahren zum vergasen kohlehaltiger agglomerate im festbett

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DE3245567A1
DE3245567A1 DE19823245567 DE3245567A DE3245567A1 DE 3245567 A1 DE3245567 A1 DE 3245567A1 DE 19823245567 DE19823245567 DE 19823245567 DE 3245567 A DE3245567 A DE 3245567A DE 3245567 A1 DE3245567 A1 DE 3245567A1
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Wolfgang Dr.-Ing. 4250 Bottrop Schäfer
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RAG AG
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Metallgesellschaft AG
Steag GmbH
Ruhrgas AG
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Description

Verfahren zum Vergasen kohlehaltiger Axiome rate im Festbett
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen kohlehaltiger Agglomerate in einem Reaktor unter einem überdruck von vorzugsweise 5 - 150 bar, wobei die Agglomerate aus einem Vorratsbereich von oben aufgegeben werden und im Reaktor ein Festbett bilden, das sich langsam nach unten bewegt und durch das man von unten nach oben mindestens zwei der Vergasungsmittel Sauerstoff, Luft, Wasserdampf und Kohlendioxid leitet, mit Abzug fester Asche oder flüssiger Schlacke unter dem Festbett und Abzug von wasserdampfreichem Produktgas im Oberteil des Reaktors oberhalb des Festbettes.
Die Vergasung körniger Kohle im Festbett ist bekannt und z. B. in Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4 Auflage (1977), Band 14, Seiten 383 - 386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3 540 867 und 3 854 895" sowie der deutschen Offenlegungsschrift 22 01 278 zu entnehmen. Die Verfahrensvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert. Die vorgenannte Literatur beschreibt die Vergasung, wie sie beim eingangs genannten Verfahren auch zum Vergasen kohlenhaltiger Agglomerate Anwendung findet.
Untersuchungen zeigten, daß Schwierigkeiten entstehen, wenn die im Vorratsbereich befindlichen kohlehaltigen Agglomerate mit dem wasserdampfreichen Produktgas intensiv in Berührung kommen und der Wasserdampf auf den realtiv kalten Agglomeraten kondensiert. Die Temperatur der Agglomerate im Vorratsbereich liegt ja im allgemeinen weit unter der Temperatur des Produktgases, das Temperaturen von etwa 300 - 800 0C aufweist. Der auf den Agglomeraten kondensierende Wasserdampf verringert die die Agglomerate zu-
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sammenhaltenden Bindekräfte, so daß die Agglomerate erweichen oder gar zerfallen. Dies führt einmal zu einem unerwünschten Ansteigen des Feinkornanteils in dem dem Festbett aufgegebenen Brennstoff, zum anderen kann das Ablaufen der Agglomerate aus dem Vorratsbereich (Schleuse und/oder Kohleverteiler) behindert oder gar blockiert werden.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, liegt dem eingangs genannten Verfahren die Aufgabe zugrunde, das Kondensieren von Wasserdampf auf den Agglomeraten des Vorratsbereichs ganz oder weitgehend zu verhindern. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß man in den Vorratsbereich ein von Sauerstoff und Wasserdampf weitgehend freies Schutzgas einleitet und einen Druck des Schutzgases aufrechterhält,
I^ der etwa dem Druck des Produktgases entspricht. Dadurch wird der Kontakt des Produktgases mit den Agglomeraten des Vorratsbereichs so weit ausgeschlossen, daß störendes Kondensieren von Wasserdampf unterbleibt.
Bei den üblichen Vergasungsreaktoren handelt es sich beim Vorratsbereich um die.Schleuse, die dem Vergasungsreaktor aufgesetzt ist und ' in'· der die zu vergasenden Agglomerate, ggf. zusammen mit körniger Kohle, vom Atmosphärendruck auf den im Reaktor herrschenden Druck gebracht werden.
Bei Vergasungsreaktoren für die Festbettvergasung befindet <nr) sich im Oberteil des Rekators unterhalb der Schleuse häufig ein Kohleverteiler, der um eine vertikale Achse langsam rotiert und durch eine oder mehrere Auslauföffnungen die Kohle auf das Festbett verteilt, über diesem Kohleverteiler besteht eine Schüttung'aus dem stückigen, zu vergasenden Brennstoff, bei dem es sich im vorliegenden Fall hauptsächlich um kohlehaltige Agglomerate handelt. Solche drehenden Kohleverteiler sind aus dem deutschen Patent 23 52 900 und der deutschen Offenlegungschrift 26 07 742 sowie den dazu
korrespondierenden US-Patenten 3 902 872 und 4 040 800 bekannt. Um zu verhindern, daß das wasserdampfreiche Produktgas die Kondensation von Wasserdampf auf den Agglomeraten des Kohleverteilers bewirkt, wird das Schutzgas in den Bereich des Kohleverteilers kontinuierlich eingeleitet. Diese Maßnahme kann ausreichen, um zu verhindern, daß Produktgas während des öffnens der Schleuse in störender Weise in den Bereich des Kohleverteilers oder gar bis zur Schleuse vordringen kann. Es ist aber selbstverständlich möglich, neben dem Einleiten von Schutzgas in den Kohleverteilerbereich zusätzlich auch Schutzgas der Schleuse aufzugeben.
Wenn die Schleuse von außen zu füllen ist und deshalb entspannt werden muß, kann das ausströmende Schutzgas rekomprimiert und wiederverwendet werden.
Die für das Verfahren in Frage kommenden kohlehaltigen Agglomerate können auf verschiedene Weise, z. B. durch Brikettieren, Pelletieren oder Extrudieren geformt sein. Die Agglomerate können neben Kohle als Hauptkomponente auch Braunkohle oder Torf enthalten. Durch verschiedene Bindersubstanzen, z. B. Pech oder Teer, läßt sich die Festigkeit und auch die Witterungsbeständigkeit der Agglomerate verbessern. Die Erzeugung verschiedenartiger, für das Verfahren geeigneter Agglomerate ist aus den deutschen Offenlegungsschrxften 28 47 416, 28 51 370 und 28 53 389 sowie dem US-Patent 4 111 665 und den britischen.Patenten 1 435 089 und 1 439 317 bekannt. Die Agglomerate haben im allgemeinen Korngrößen bzw. Durchmesser etwa im Bereich von 10 - 80 mm.
Vorteilhafterweise verwendet man als Schutzgas trockenes Produktgas, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Methan oder ein Gemisch aus mehreren dieser Gase. Verwendet man Kohlendio-
BAD ORIGSMAL
xid, Stickstoff oder Methan, so kann dieses Schutzgas beim Entspannen der Schleuse ohne Schwierigkeiten in die Atmosphäre austreten, da es keine Schadstoffe in störender Konzentration enthält.
ü Einzelheiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert, welche nur den oberen Teil des Vergasungsreaktors zeigt. Nachdem der Schleusenzyklus durch ein Steuersignal, beispielsweise von einer Füllstandsmessung, gestartet wurde, werden zum Vergasen bestimmte kohlehaltige Agglomerate durch den Einfülltrichter 1 bei geöffnetem Ventil 2 in den Schleusenbehälter 3 gegeben. Während dieses Vorgangs ist das Auslaufventil 4 geschlossen. Nach dem Füllen des Behälters 3 bei Atmosphärendruck wird das Ventil 2 geschlossen und bei geschlossenem Entspannungsventil 5 Schutzgas vom Kompressor 6 durch die Leitung 7 zugeführt. Wenn im Schleusenbehälter 3 ungefähr der gleiche Druck erreicht ist, wie er im Vergasungsreaktor 8 herrscht, kann das Ventil 4 geöffnet werden und der Brennstoff fließt dann zunächst aus der Schleuse 3 in den Bereich des Kohle-Verteilers 9. Der Verteiler 9 besteht im wesentlichen aus einem tellerartigen·Boden, der in nicht näher dargestellter Weise gelagert und"um eine vertikale Welle 10 drehbar ist. Der Verteiler 9 weist eine oder mehrere AuslaufÖffnungen 11 auf, durch welche die kohlehaltigen Agglomerate, ggf.
2') zusammen mit körniger Kohle, kontinuierlich auf das Vergasungs-Festbett 12 verteilt werden.
Das Produktgas der Vergasung kommt von unten aus dem Festbett und zieht durch den Produkten-Auslaß 13 ab. Um zu verhindern, daß Produktgas in störender Konzentration in die auf dem Verteiler 9' befindliche Brennstoffschüttung 14 gelangt, wird Schutzgas kontinuierlich vom Kompressor 6 durch die Leitung 7 a durch diese Schüttung 14 geleitet. Dieses Schutzgap strömt ebenfalls zum Auslaß 13.
BAD ORiGSNAL
Wenn der Schleusenbehälter bei geschlossenem Ventil 4 vor dem Wiederbefüllen entspannt werden muß, wird das Schutzgas durch das geöffnete Ventil 5 abgeleitet. Dieses Schutzgas kann bei Bedarf wieder vom Kompressor 6 angesaugt werden.
Es ist ersichtlich, daß man bei der üblichen kontinuierlichen Zufuhr von Schutzgas durch die Leitung 7 a auf die Schutzgaszufuhr auch zum Schleusenbehalter 3 durch die Leitung 7 verzichten kann, wenn man in Kauf nimmt, daß beim öffnen des Ventils 4 Produktgas in relativ kleiner Menge von unten in die Schüttung 14 eindringt. Bei genügend hoher Menge des Schutzgases aus der Leitung 7 a wird dieses Produktgas rasch wieder aus dem Bereich des Kohleverteilers verdrängt, so daß Nachteile auf die Festigkeit der Agglomerate nicht in störender Weise auftreten.
Durch das kontinuierliche Einströmen von Schutzgas durch die Schüttung 14 bzw. bei geöffnetem Ventil 4 auch durch den mit Agglomeraten gefüllten Behläter 3 entsteht ein geringes Druckgefälle von Behälter 3 über Schüttung 14 in das Festbett 12, so daß eine Rückströmung von wasserdampfhaltigem Produktgas auch aufgrund thermischen Auftriebs infolge freier Konvektion verhindert wird.
Leerseite

Claims (6)

Metallgesellschaft AG, Frankfurt Ruhrgas AG, Essen Ruhrkohle AG, Essen Steag AG, Essen Patentansprüche
1. / Verfahren zum Vergasen kohlehaltiger Agglomerate in.
einem Reaktor unter einem überdruck, wobei die Agglomerate aus einem Vorratsbereich von oben aufgegeben werden und im Reaktor ein Festbett bilden, das sich langsam nach unten bewegt und durch
das man von unten nach oben mindestens zwei der Vergasungsmittel Sauerstoff, Luft, Wasserdampf und Kohlendioxid leitet, mit Abzug fester Asche oder flüssiger Schlacke unter dem Festbett und Abzug von wasserdampfreichem Produktgas im Oberteil des Reaktors
oberhalb des Festbettes, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Vorratsbereich ein von Sauerstoff und Wasserdampf weitgehend freies Schutzgas einleitet und einen Druck des Schutzgases aufrechterhält, der etwa dem Druck des Produktgases entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbereich der Bereich des Kohleverteilers und/oder der Schleusenbereich ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas trockenes Produktgas, Stickstoff, Kohlendioxid, Methan oder ein Gemisch aus mehreren dieser Gase verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einen der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas erhitzt mit Temperaturen über dem Taupunkt des Rohgases (ca. 180 0C) aufgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder, einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Agglomeraten um durch Brikettieren, Pelletieren oder Extrudieren hergestellte-Formkörper handelt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren durch das
Signal einer Füllstandsmessung im Vorratsbereich eingeleitet wird.
DE3245567A 1982-12-09 1982-12-09 Verfahren zum Vergasen kohlehaltiger Agglomerate im Festbett Expired DE3245567C2 (de)

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