DE624169C - Verfahren zur Erzeugung eines entgifteten Starkgases durch Vergasung von bituminoesen Brennstoffen oder Entgasungsrueckstaenden unter erhoehtem Druck - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung eines entgifteten Starkgases durch Vergasung von bituminösen Brennstoffen oder Entgasungsrückständen unter erhöhtem Druck Das Hauptpatent bezieht sich auf die Erzeugung von Starkgas aus bituminösen Brennstoffen oder Entgasungsrückständen mittels Sauerstoff und Wasserdampf. Es besteht darin, daß die Vergasung unter einem Druck von mehreren Atmosphären mittels Sauerstoffs oder sauerstoffangereicherter Luft und im Verhältnis zum Sauerstoff so reichlichen Wass.erdampfmengenerfolgt, daß der Kohlenstoff des Brennstoffes vorwiegend in Kohlensäure und Kohlenwasserstoffe übergeführt wird. Nach diesem Verfahren läßt sich ein Gas erzeugen, das nach Entfernen der Kohlensäure in Zusammensetzung, Heizwert und Brenneigenschaften vollkommen der Norm des heutigen Stadtgases entspricht. Die Anwendung des Druckes ermöglicht die Synthese hochheizkräftiger Kohlenwasserstoffverbindungen, vornehmlich des Methans, direkt im Vergasungsprozeß, so daß das Gas nach Befreiung von der im Vergasungsverfahren in größeren Mengen erzeugten Kohlensäure einen Heizwert von beispielsweise q.5ookcal/ms und darüber (bei o° C und 760 mm Hg-Säule gemessen) hat. Das so erzeugte Gas kann entgiftet, d. h. von seinem CO-Gehalt befreit werden, entweder durch katalytische Umsetzung des Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf inWasser-' stoff oder Methan oder durch Abscheidung des Kohlenmonoxyds z. B. in einer Tiefkühlanlage. Bei der Herstellung eines entgifteten Stadtgases nach dem Verfahren des Hauptpatents ist daher außer der Herstellung des Sauerstoffs b@zw. der sauerstoffreichen Luft auch noch eine Veredlung des erzeugten Gases erforderlich. Das vermindert die Wirtschaftlichkeit der Anwendung dieses Verfahrens auf die Erzeugung eines entgifteten Leuchtgases.
• An sich ist die Vergasung fester Brennstoffe unter hohem Druck, von z. B. über 3 atü und mehr, nicht nur unter Verwendung von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft, sondern auch von atmosphärischer Luft bekannt. Im letzten Fall war beabsichtigt, durch hohe Vergasungstemperaturen, und die Einwirkung des Druckes eine Zersetzung der kondensierbaren Bestandteile im Gas (Teer und öle) in permanente Gase zu erzielen, um auf diesem Wege ein teerfreies Gas zu er- J zeugen. Demgegenüber wird nach der Erfindung ein entgiftetes Stadtgas aus bituminösen Brennstoffen oder Entgasungsrückständen dadurch gewonnen, daß die Brennstoffe unter einem Druck von mehreren Atmosphären mittels eines Gemisches, bestehend aus Luft und so reichlichen Wasserdampfmengen, vergast werden, da.ß bei der Vergasung wesentliche Mengen Methan und anderer Kohlenwässerstoffverbindungen @entstehen. Aus diesem Gase werden dann er-; findungsgemäß in einer nachgeschalteten Gaserzeugungsanlage Kohlenmonoxyd und Stickstoff entfernt.
• Luft wird z. B. durch einen Kolbenkompressor auf einen Druck von etwa zo bis 3o Atm. verdichtet und, mit einer bestimmten Menge hochüberhitzten Wasserdampfes, z. B. derselben Pressung, gemischt, als Vergasungsmittel in einen unter diesem Druck arbeitenden Gaserzeuger geleitet, in dem .der diesem aufgegebene t3rennstoff (z. B. Koks oder Kohle) zu einem stark methanhaltigen Rohgas vergast wird. Nach Kühlung des Gases und Kondensation der gegebenenfalls darin enthaltenen Teere und Öle führt man das Gas unter dem gleichen Druck einer Druckwasserwäsche zu, in der die Kohlensäure und der Schwefelwasserstoff durch einfaches Waschen mit Wasser nach bekannten Verfahren aus dem Gas :entfernt werden. Nach einer chemischen Feinreinigung, z. B. mit Ätznatron, zur Entfernung der letzten Kohlensäurespuren im Gas leitet man dieses in eine Gaszerlegungsanlage, um es darin durch Tiefkühlung in die einzelnen Bestandteile zu zerlegen, nämlich in einen rnethanreichen Anteil, einen kohlenmonoxydreichen und einen wasserstoffreichen unter Abtrennung von Stickstoff. Man entfernt auf diese Weise das Kohlenoxyd praktisch restlos und den Stickstoff so weit aus dem Gas, daß man den gewünschten Heizwert und die diesem entsprechende Gaszüsatnmensetzungerhält, wobei man zur Regelung der Brenneigenschaften des Gases, z. B. zur Erhöhung seines spez. Gewichtes, auch einen Teil der vorher abgeschiedenen Kohlensäure wieder dem Gas zusetzen kann. Durch die erfindungsgemäße Anwendung erhöhten Vergasungsdruckes und reichlichen Wasserdampfmengen -wird auch bei Benutzung von Luft als Vergasungsmittel Methanbildung bewirkt. Die Methanbildungsreaktion ist @exotherm, und demgemäß wird der zur Aufrechterhaltung des Vergasungsprozesses erforderliche Sauerstoffbedarf entsprechend niedrig, so daß das Rohgas relativ geringe Mengen an Stickstoff -enthält. Je höher der Vergasungsdruck, gewählt wird, desto geringer wird der Stickstoffgehalt des Gases. Aus diesem Grinde kann ein hoher Druck von z. B. 7o bis zoo atü in manchen Fällen noch besondere Vorteile haben. In der gleichen Weise wie die Erhöhung des Vergasungsdruckes wirkt die Erhöhung der überhitzungstemperatur des Vergasungsmittels vor seinem Eintritt in das Brennstoffbett auf die Verringerung des Stickstoffgehaltes des erzeugten Gases. Die mit dem Verfahren der Druckvergasung nach dem Hauptpatent an sich verbundenen weiteren Vorteile, wie Steigerung der Durchsatzleistung, Nutzbarmachung des Druckes für die nachfolgenden Arbeitsstufen usw., bleiben auch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bestehen, da man den Einfluß des indifferenten Stickstoffes z. B. auf die -Durchsatzleistung durch entsprechende Druckerhöhung .ausgleichen kann. Die bei der Entgiftung des Gases ausgeschiedene Kohlenoxydfraktion kann innerhalb. des Verfahrens, z. B. zur Überhitzung des Vergasungsmittels, Verwendung finden. In besonderen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, vor der Gaszerlegung durch Tiefkühlung eine teilweise katalytische Umsetzung des Kohlenmonoxyds gegebenenfalls mit H20 z. B. in CH, oder H2 vorzunehmen, um die Gasverluste in Form von Kohlenmonoxyd zu vermindern; den Rest des Kohlenmonoxyds entfernt man dann, soweit notwendig, durch Tiefkühlung. Die beschriebenen Formen der Kohlenmonoxyd- und Stickstoffabtrennung können auch bei :einem Teilstrom des Gases durchgeführt werden, der dann wieder mit dem nicht oder auf ändere Weise veredelten Rest gemischt wird, oder es kann auch das in der Tiefkühlung o. dgl. entfernte Kohlenoxyd allein für sich katalytisch in C H4 oder H2 inngesetzt und dem Hauptgasstrom vor oder nach d7,er Zerlegung wieder zugesetzt werden.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des neuen Verfahrens besteht beispielsweise in folgendem: In Gaserzeugungsanlagen, die innerhalb der Kohlengebiete liegen, wird erfindungsgemäß durch Vergasung von Brennstoffen mit" Luft und reichlichen Mengen Wasserdampf unter erhöhtem Druck, von z. B. 3o atü, ein Gas erzeugt, das nach -Entfernen der Kohlensäure einen Heizwert von etwa 3oookcal/ms und etwa 8 bis r z o/o C H4 hat. Dieses Gas kann vorteilhaft als Industrie- und Heizgas oder auch als Zusatzgas zu reinem Destillationsgas verwendet werden. In Fernleitungen führt man dieses Gas unter seinem Erzeugungsdruck zu den Verbrauchsstellen, in denen ein Teil -als Industrie- und Heizgas verwendet wird. Ferner werden in denselben oder anderen Verbrauchsstellen zentrale Veredelungsstellen eingerichtet, von denen aus das von Kohlenmonoxyd und einem Teil des Stickstoffes befreite Gas für Heiz- und Kochzwecke abgegeben wird. Das bei der Entgiftung abgeschiedene Kohlenoxyd kann in das Industriegasnetz zurückgegeben werden.
• Die besonderen Vorteile des neuen Verfahrens bestehen in folgendem: Es gelingt die direkte Erzeugung eines vollkommen reinen entgifteten und hochheizkräftigen Starkgases durch restlose Vergasung von Brennstoffen unter Anwendung einer einzigen Gaszerlegung.
• Die Luftzerlegungsanlage, die bei der Vergasung mittels Sauerstoffs erforderlich ist, kann .entbehrt werden.
• Der mit der Vergasungsluft ins Gas gelangende Stickstoff wird bei einer praktis£hniaht ins Gewicht fallenden Vergrößerung der Zerlegungsapparatur gleichzeitig mit dem Kohlenoxyd entfernt, während bisher zwei nahezu ebenso große Gaszerlegungsanlagen, eine für das Ga,s, die andere für die Luft, nötig waren.
• Gleichzeitig kann mit der Zerlegung des Gases ohne Mehrkosten eine restlose Wasser-und Naphthalinabscheidung und die Beseitig ung organischer Schwefelverbindungen erzielt werden.
• Der eigentliche Vergasungsbetrieb wird im Vergleich zur Sauerstoffvergasung günstig beeinflußt; denn der Luftkompressor ist gegenüber dem Sauerstoffkompressor eine wesentlich betriebssichere Maschine, und die Gefahr der Verschlackung des Gaserzeugers, die bei Anwendung von Sauerstoff und kontinuierlicher Vergasung unter hohem Druck von besonderer Bedeutung ist, wird durch die Kühlwirkung des indifferenten Stickstoffes noch weitgehender ausgeschaltet, als dies bei Sauerstoffvergasung unter erhöhtem Druck durch die an sich schon reichliche Wasserdampfsätti,gung möglich ist.
• Vollkommen beseitigt wird ferner die mit dem reinen Sauerstoff des Vergasungsmittels im Verfahren nach dem Hauptpatent mögliche momentan erfolgende Verbrennung drucktragender Baustoffe, wie Eisen usw., die bei Ausbleiben des Wasserdampfes eintreten und zu schwerwiegenden Folgen führen könnte, soweit nicht besondere Maßnahmen baulicher Art eine Sicherung dagegen bieten.
• Schließlich sind Verluste an Vergasungsmittel oder an Rohgas, - die bei der Druckvergasung möglich und zum Teil sogar durch das Ein- und Ausschleusen von Brennstoff und Asche bedingt sind, von geringerer Bedeutung als bei Verwendung hochwertigen Sauerstoffes als Vergasungsmittel.
• Vergast man beispielsweise mitteldeutsche vorgetrocknete Braunkohle bei einer Schachtbelastung von etwa 8oo kg/m2 und Stunde unter .einem Druck von etwa 25 ata mit einem Vergasungsmittel, bestehend aus Luft und Wasserdampf (t Volumteil Luft + 1,6 Volumteile Wasserdampf), das auf etwa 5oo' erhitzt worden ist, so erhält man ein Rohgas etwa folgender Zusammensetzung-

  Co, = 22,8 0;o

  H2 S = 1,4 °lo

  C,Hm = o,7 0/0

  02 - o,r 0/,o

  H_ = 23,1 0/0

  CO = 11,7 0/0

  CH, = 11,3 0`0

  N, = 28,90 o

  Dieses Gas wird in :einer Druckwasserwäsche nahezu restlos von C02 und H2 S befreit und erhält dann folgende Zusammensetzung:

  C"Hm = 0,9 0/0

  02 = 0,1 0/0

  C O = 15,4%

  H2 = 30,5 0/0

  CH4 = 14,90/1

  N2 = 38,2 0/0

  Der Heizwert beträgt rund 3ooo kcal/mj. Leitet man dieses Gas in eine Gaszerlegungsanlage und entfernt in dieser das Kohlenoxyd und außerdem den Stickstoff bis zu einem ,gewissen Maß, so erhält man ein entgiftetes Stadtgas entsprechend folgender Zusammensetzung

  C"H. = 1,6 0/0

  0, = 0,2 O 1 r 0

  C 0 _@ 0,5 0/0

  H2 = 54,311/0

  CH4 = 26,61 ;`0

  N.@ = 16,8 00

  Der obere Heizwert dieses Gases ist etwa 443o kcal/ms.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE r. Verfahren zur Erzeugung eines entgifteten Starkgases durch Vergasung von bituminösen Brennstoffen oder Entgasungsrückständen unter .erhöhtem Druck nach Patent 592 223, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvergasung mittels Luft und zur Bildung wesentlicher Mengen Methan und anderer Kohlenwasserstoffverbindungen ausreichenden Wasserdampfmengen erfolgt und daß Kohlenmonoxyd und Stickstoff in einer nachgeschalteten Gaszerlegungsanlage aus dem erzeugten Gas ,entfernt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Kohlenmonoxyd katalytisch in Methan und/oder Wasserstoff umgesetzt und dem Starkgas vor oder nach der Zerlegungsanlage wieder zugemischt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszerlegung nach dem Ferntransport des von Kohlensäure befreiten Rohgases und nur bei dem Teil des Gases vorgenommen -%5,ird, der für die Verwendung als Stadtgas und für ähnliche Zwecke bestimmt ist. q.. Verfahren nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zerlegung des Rohgases ein Teil seines Kohlenmonoxydggehaltes katalytisch zu Wasserstoff oder-Methan umgesetzt wird.