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Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Wassergas oder wassergashaltigen Gasen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Wassergas oder wassergashaltigen Gasen aus bituminösen Brennstoffen. Unter der nachstehend verwendeten Bezeichnung "Wassergas" sind stets auch wassergashaltige Gase zu verstehen.
Für gewisse Zwecke, insbesondere für chemische Synthesezweeke, z. B. Ammoniaksynthese. synthetische Benzingewinnung u. dgl.. benötigt man grosse Mengen von teer-und möglichst kohlenwasserstofffreiem Gas mit hohem Gehalt an Wasserstoff und Kohlenoxyd. welch letzteres auf einfache Weise erforderlichenfalls in Gegenwart von Wasserdampf in H2 und CO2 umgewandelt werden kann. Bei der restlosen Vergasung bituminöser Brennstoffe, wie Braunkohle, Steinkohle u. dgl., erhält man jedoch in den üblichen Wassergasgeneratoren ein Gas, welches stark mit Teer verunreinigt ist und einen unzulässig hohen Gehalt an Kohlenwasserstoffen aufweist.
Es wurde bereits versucht, das teerund kohlenwasserstoffhältige Wassergas nach dem Austritt aus dem Wassergasgenerator durch einen Regenerator zu schicken, dessen feuerfester Einbau vorher mittels der Blasegase des Wassergasgenerators auf hohe Temperatur erhitzt wurde. Auf diese Weise gelingt die Zersetzung der im Wassergas enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Teerdämpfe, sofern eine genügend hohe Überhitzung, u. zw. auf
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Es ist bereits bekannt, zwei Generatoren in zeitlich verschiedenen Perioden heisszublasen und während der Gaseperioden hintereinander zu schalten, so dass das in einem Generator erzeugte Wassergas durch einen zweiten Generator geleitet wird. Hiebei ist der soeben heissgeblasene Generator der im Wassergaswege erste Generator, während der zweite Generator bereits weitgehend abgekühlt ist, so dass die Vergasungszone des letzteren nicht die für die gewünschte Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe ohne Russbildung erforderliche Temperatur aufweist.
Die Erfindung bezweckt eine solche Ausbildung des Verfahrens, dass das Gas knapp vor Austritt aus der Generatoranlage stets, d. h. in sämtlichen Perioden durch die heisseste Zone im Wassergaswege durchstreicht, um eine wirksame Zersetzung der unerwünschten Bestandteile während des gesamten Zeitraumes zu erzielen und gleichzeitig stets ein Gas von möglichst konstanter Zusammensetzung zu gewinnen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, dass der jeweils zweite der beiden beim Gasen hintereinander geschalteten Generatoren stets der heissere von beiden ist und dass in diesem zweiten Generator stets abwärts gegast wird. Die Erfindung besteht demgemäss darin, dass in dem jeweils zuletzt heissgeblasenen Generator abwärts gegast wird und dass jener Generator, in dem abwärts gegast wird, stets als zweiter im Wassergaswege geschaltet wird.
Hiedurch wird erreicht, dass stets die aus den bituminösen Brennstoffen abdestillierten Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe gemischt mit Dampf durch die hoch erhitzte Vergasungszone eines Generators geleitet und dadurch ohne Russbildung zersetzt werden, bevor sie in die Produktionsleitung gelangen. Da das Gasen in dem jeweils heissesten Generator von oben nach unten erfolgt, wird nicht nur eine weitgehende Zersetzung der Kohlenwasserstoffe und Teerdämpfe, sondern auch eine gute Ausnutzung des Vergasungsdampfes erzielt, da der im ersten Generator nicht zersetzte Wasserdampf im zweiten Generator zersetzt wird.
Der wesentliche Vorteil besteht somit darin, dass, obgleich in jedem Generator abwechselnd von unten und von oben gegast wird, das Gas vor dem Austritt aus der Anlage stets eine für die Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe genügend heisse Vergasungszone passieren muss, so dass die Befreiung des Gases von den Teerdämpfen und Kohlenwasserstoffen ohne Russbildung ständig erfolgt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Generatoren gleichzeitig heisszublasen und in der darauf folgenden Gaseperiode abwechselnd derart hintereinander zu schalten, dass zuerst, d. h. bei der ersten Gaseperiode, in dem einen Generator aufwärts gegast und das so erzeugte Gas durch den zweiten Generator abwärts geleitet wird und dass dann, bei der zweiten Gaseperiode, im bisher zweiten Generator aufwärts gegast und das erzeugte Gas durch den bisher ersten Generator abwärts geleitet wird, worauf wieder beide Generatoren heissgeblasen werden.
Bei diesem Verfahren wird jedoch nur in der ersten Gaseperiode erreicht, dass das erzeugte Gas unmittelbar vor seinem Austritt aus der Generatorenanlage eine Brennstoffschicht mit der höchsten im Wassergasweg eben noch vorhandenen Temperatur durchstreicht, während in der zweiten Gaseperiode das erzeugte Gas unmittelbar vor seinem Austritt aus der Generatorenanlage gerade die kälteste Brennstoffsehieht im Wassergaswege durchstreicht, nämlich jene, die bei der ersten Gaseperiode am meisten abgekühlt wurde. Bei dieser Gaseperiode werden natürlich jene Kohlenwasserstoffe, die auf dem davorliegenden Gasewege entstanden sind, nieht mehr zerlegt werden.
Selbstverständlich wird auch die Zusammensetzung des erzeugten Gases in der ersten Gaseperiode eine andere sein als bei der zweiten Gaseperiode, da bei der ersten Gaseperiode in der Richtung des Wassergasweges Brenn- stoffschiehten mit immer höheren Temperaturen durchströmt werden, während bei der zweiten Gaseperiode in der jetzt umgekehrten Richtung des Wassergasweges Brennstoffsehiehten mit immer niedrigeren Temperaturen durchströmt werden.
Beim erfindungsgemässen Verfahren dagegen wird das erzeugte Gas sowohl während der ersten als auch während der zweiten und jeder folgenden Gaseperiode immer so geleitet, dass es zuerst Brennstoffschichten niederer und dann solche höherer Temperatur durchströmt und dass es unmittelbar vor dem Austritt aus der Generatorenanlage immer die Brennstoffsehieht mit der höchsten im Wassergasweg eben noch vorhandenen Temperatur durchströmt.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorteilhaft unter Verwendung von zwei oder mehr Generatoren in nachstehend zu besehreibender Weise in einem Arbeitszyklus durchgeführt, wodurch möglichst gleichartige Verhältnisse während der einzelnen Perioden erhalten werden.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn jeder Generator, wie an sich bekannt, mit einem Regenerator verbunden ist, der von den Heissblasegasen aufgeheizt wird und seine Wärme an das Wassergas abgibt. Zufolge der vorstehend angegebenen Führung des Verfahrens streicht das in dem einen Generator erzeugte Wassergas zuerst durch den jeweils kälteren und dann durch den heisseren Regenerator, wodurch eine hohe Überhitzung des Gases erzielt wird.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1 und 2 zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Gaserzeugungsanlage gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 veranschaulicht eine Ansicht, Fig. 2 eine Draufsicht.
Gemäss Fig. 1 sind zwei Wassergasgeneratoren 1, l'und zwei Regeneratoren 2, 2'zu einem System vereinigt. Die Anordnung der einzelnen Verbindungsleitungen und Absperrorgane ist ohneweiters aus der Zeichnung ersichtlich.
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Die Betriebsweise ist folgende : Der Generator 1 wird mittels Luft, die vom Gebläse 3 durch das offene Windventil 4 und die Leitung 12 gedrückt wird, heissgeblasen. Die heissen Blasegase werden durch über die Abzweigleitung 5 zugeführte, Zweitluft verbrannt und erhitzen den Einbau des Regene- rators 2, von wo sie über den offenen Abgasschieber 6 in die Abgasleitung 7 gelangen. Während der
Generator 1 heissgeblasen wird, wird im Generator l'abwärts gegast.
Der Gasedampf tritt durch die Leitung 8'in den Regenerator 2'ein, wird in diesem hoch überhitzt und strömt sodann durch die
Brennstoffzone des Generators l'abwärts, destilliert den im Oberteil des Generators befindliehen frischen Brennstoff und wird in der im Unterteil befindlichen heissen Vergasungszone unter Wasser- gasbildung . ersetzt. Gleichzeitig findet auch eine Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe statt und das gebildete Gas entweicht durch die Leitung 9'in die Produktionsleitung.
Nachdem der Brennstoff im Generator 1 heissgeblasen ist, werden die Ventile 4 und 6 gesperrt.
Sodann wird in den Generator l'durch die Leitung 11'Dampf von unten eingeleitet, nachdem die
Dampfleitung 8'und die Wassergasleitung 9'geschlossen wurde. Ferner werden die Absperrorgane der Wassergasleitung 9 und in der Verbindungsleitung 10 der beiden Regeneratoren 2,2'geöffnet.
Das im Generator l'gebildete Wassergas entgast die im Oberteil befindliche frische Kohle. Das Gemisch durchstreicht nacheinander die Regeneratoren 2'und 2, wird insbesondere in letzterem auf hohe Tem- peratur überhitzt, entgast den frischen Brennstoff im Generator 1 und strömt schliesslich an die vorher heissgeblasene Vergasungszone dieses Generators, wo die vollständige Zersetzung des Dampfes und der Kohlenwasserstoffe stattfindet. Das erzeugte Wassergas entweicht durch die Leitung 9 in die Produktionsleitung.
Sobald der Brennstoff im Generator 1 genügend abgekühlt ist, wird die Dampfzufuhr 11'und die Verbindungsleitung 10 geschlossen, die Dampfzufuhr 8 geöffnet und nun folgt das Heissblasen des
Generators l'in gleicher Weise, wie vorstehend für den Generator 1 beschrieben. Dabei ist das Wind- ventil 4', die Zweitluftleitung 5'und das Abgasventil 6'geöffnet. Nach erfolgtem Heissblasen des
Generators l'findet das Gasen im Generator 1 nach aufwärts mittels durch die Leitung 11 zugeführten
Dampfes statt, und das gebildete Wassergas samt dem im Oberteil des Generators 1 gebildeten Destil- lationsgas strömt über die Regeneratoren 2 und 2'in den Generator 1', den es abwärts durchstreicht und durch die Leitung 9'verlässt. Dabei werden die entsprechenden Absperrorgane, analog wie vor- stehend für die umgekehrte Gasungsriehtung beschrieben, eingestellt.
Die Aufeinanderfolge der einzelnen Perioden ist demnach durch folgende Tabelle gekennzeichnet :
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<tb>
<tb> Periode <SEP> : <SEP> Generator <SEP> 1 <SEP> : <SEP> Generator <SEP> r <SEP> :
<tb> 1 <SEP> Blasen <SEP> Abwärtsgasen
<tb> 2 <SEP> Abwärtsgasen <SEP> Aufwärtsgasen
<tb> 3 <SEP> Abwärtsgasen <SEP> Blasen
<tb> 4 <SEP> Aufwärtsgasen <SEP> Abwärtsgasen
<tb>
Es ist somit ersichtlich, dass in den Perioden 2 und 4 im jeweils zweiten Generator abwärts gegast wird, während in den Perioden 1 und 3 in jedem Generator, der jeweils nicht heissgeblasen wird, gleichfalls abwärts gegast wird, ferner dass der jeweils zweite Generator, aus dem das Gas in die Produktionsleitung eintritt, jeweils heisser ist als der andere.
Das Gas strömt somit am Ende des Erzeugungsvorganges stets durch eine hoch erhitzte Vergasungszone, so dass die Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe ohne Russbildung ohne Unterbrechung vor sieh geht.
In Fig. 2 ist eine aus drei Generatoren bestehende Anlage dargestellt. Jeder der drei Generatoren 1', 1" und 1'" ist mit einem Regenerator 2', 2"und 2... ausgestattet. Das Heissblasen der Generatoren erfolgt mittels des Gebläses 3 abwechselnd über die jeweils entsprechend geöffneten Windventile 4"'und Abgasventile 6', 6", 6"'. Die Abgase entweichen über den Abhitzekessel in den Schornstein 14. Für die Dampfzuführung dienen die Leitungen 8', 8", 8"'. Die Regeneratoren 2', 2", 2'"sind untereinander durch die mit Absperrorganen versehenen Leitungen 15', 15", 15"'ver- bunden. Die Ableitung des Wassergases erfolgt aus jedem Generator von unten, u. zw. durch die mit Absperrorganen versehenen Leitungen 9', 9", 9"'.
Während z. B. der Generator l'heissgeblasen wird, sind die Absperrorgane 4'und 6'geöffnet, während die Leitungen 8', 15'und 9'geschlossen sind. Gleichzeitig sind bei den Generatoren 1"und-T" die Absperrorgane 4"und 4'"sowie 6"und 6'"geschlossen, während die Leitungen M" und. M'" geöffnet sind. Im Generator 1" wird Dampf durch die Leitung 8"unten eingeleitet und aufwärts gegast. Das
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gasungszone durch die Leitung 9'"in die Produktionsleitung. Die Leitungen 9" und 8'" sind während dieser Periode geschlossen.
Sobald der Generator l'heissgeblasen ist, findet das Heissblasen im Generator 1" in analoger Weise statt, während im Generator j !'" aufwärts gegast und das erzeugte Gemisch von Wassergas, Wasserdampf und Destillationsprodukten über die Regeneratoren 2'"und 2'in den Generator r gelangt, den es von oben nach unten durchströmt, worauf es durch die Leitung 9'in die Produktionsleitung entweicht. Schliesslich folgt das Heissblasen des Generators J'', während im Generator l'auf-
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wärts und im Generator "abwärts gegast wird.
Der so entstehende Arbeitszyklus ist durch nachstehende Tabelle gekennzeichnet :
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<tb> Periode <SEP> : <SEP> Generator <SEP> 1' <SEP> : <SEP> Generator <SEP> 1" <SEP> : <SEP> Generator <SEP> 1U1 <SEP> :
<tb> 1 <SEP> Blasen <SEP> Aufwärtsgasen <SEP> Abwärtsgasen
<tb> 2 <SEP> Abwärtsgasen <SEP> Blasen <SEP> Aufwärtsgasen
<tb> 3 <SEP> Aufwärtsgasen <SEP> Abwärtsgasen <SEP> Blasen
<tb>
Es herrschen somit in jeder Periode grundsätzlich gleiche Verhältnisse, und das Wassergas verlässt auch hier, wie beim erstbeschriebenen Beispiel, die Gaserzeugungsanlage stets über jene Vergasungszone, die vorgängig durch Heissblasen erhitzt wurde, somit heisser ist als jene der andern Generatoren.
Wenngleich die Verwendung von Regeneratoren erhebliche wärmewirtschaftliehe Vorteile mit sieh bringt, so können dieselben unter Umständen auch weggelassen werden, da sie für das Wesen der Erfindung nicht erheblich sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur periodischen Erzeugung von Wassergas oder wassergashaltigen Gasen aus bituminösen Brennstoffen unter Verwendung von mindestens zwei Generatoren, die in zeitlich verschiedenen Perioden heissgeblasen werden und während der Gaseperioden hintereinandergeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweils zuletzt heissgeblasenen Generator abwärts gegast wird und dass jener Generator, in dem abwärts gegast wird, stets als zweiter im Wassergasweg geschaltet wird.