CH441602A

CH441602A - Verfahren zur Erzeugung eines heizwertreichen Gases

Info

Publication number: CH441602A
Application number: CH134864A
Authority: CH
Inventors: Malkomes Walter
Original assignee: Koppers Gmbh Heinrich
Priority date: 1964-02-05
Filing date: 1964-02-05
Publication date: 1967-08-15

Description


  Verfahren zur     Erzeugung    eines     heizwertreichen    Gases    Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver  fahren zur Erzeugung eines     heizwertreichen    Gases durch  Vermischen     eines    bei der Entgasung von Kohle ent  standenen     Kohlendestill.ationsgases    und eines bei der  Spaltung und Umsetzung von     Kohlenwasserstoffen    mit  Wasserdampf     erhaltenen    Spaltgases.  



  Nach dem     erfindungsgemässen        Verfahren    kann ein  Gas hergestellt wenden, das einen Heizwert     Hn    von  3800-4200     kcal/Nm3    und     einer    Dichte     von        0,4-0,5,     bezogen     auf    Luft besitzt, also ein Gas, das bezüglich  seines     Heizwertes        und        seiner    Dichte Eigenschaften auf  weist,     die    als typische      Stadtgaseigenschaften     bezeich  net werden können.  



  Bisher :hatte     ein    normgerechtes Stadtgas im     allge-          meinenetwa    folgende Zusammensetzung:  
EMI0001.0024     
  
    C02 <SEP> 4,0 <SEP> Vol.%
<tb>  CmH" <SEP> 2,0 <SEP> Vol.%
<tb>  02 <SEP>   CO <SEP> 21,5 <SEP> Vol. <SEP> /-0
<tb>  1-12 <SEP> 51,5 <SEP> Vol.

   <SEP> %
<tb>  CH.4 <SEP> 17,0 <SEP> Vol.
<tb>  N2 <SEP> 4,0 <SEP> VolA       Infolge der ständig steigenden Nachfrage nach Stadt  gas und des rückläufigen Bedarfs an Koks gehen  immer mehr Gaswerke dazu über, den Gasverbrauch  durch     zusätzliche    Spaltanlagen     zu    .decken, in denen       Kohlenwasserstoffe    zu einem Gas umgeformt werden,  ,das hinsichtlich     Heizwert        und    Dichte voll gegen     Kohlen-          destill.ationsgas        austauschbar    ist.  



  Eine     weitere    immer akuter werdende Forderung  an das Stadtgas ist ein möglichst     geringer    Gehalt des       giftigen        Kohlenmonoxyds.        Zu    .diesem Zwecke sind Kon  vertierungsanlagen entwickelt worden, in denen das Koh  lenmonoxyd     mit    Wasserdampf katalytisch zu     Kohlen-          dioxyd        und.Wasserstoff    umgewandelt wird.  



  Bei     einer        Konvertierungsanlage    für das kalte     Koh-          lendestilllationsgas,    die mit einem     Sättiger-Kühler-System       ausgestattet ist, erfordert die Konvertierung immer  Fremddampf, da die Umsetzung  
EMI0001.0047     
  
    CO <SEP> + <SEP> H@Oflü"ig <SEP> - <SEP> C02 <SEP> + <SEP> H-,       wärmeverbrauchend ist. Der Wärmeaufwand ist also  notwendig für die Verdampfung des     Wassers,        das    hier  in flüssiger Form vorliegt.  



  Demgegenüber wird bei der Konvertierung  von Spaltgas, das eine hohe Temperatur besitzt, übli  cherweise der in ihm schon     enthaltene    Wasserdampf  sowie die fühlbare     Wärme    des Spaltgases ausgenutzt.  In manchen Fällen bei sehr weitgehender Konvertierung,  kann     @es    auch hier     notwendig    sein, zusätzlich Wasser  dampf zuzuführen, um den gewünschten CO-Gehalt  zu erreichen. Eine Ausnutzung der Kondensations  wärme des im     konvertierten    Spaltgas noch vorhandenen       Wasserdampfes        erfolgt        iim        albgemeinen    dabei nicht.  



  Gegenstand der     Erfindung    ist ein Verfahren zur       Erzeugung    .eines     heizwertreichen    Gases durch Vermi  schen eines bei der Entgasung von Kohle entstandenen       Kohlendestillationsgases    und eines bei der Spaltung  und Umsetzung von     Kohlenwasserstoffen    mit Wasser  dampf erhaltenen Spaltgases, das sich dadurch auszeich  net, dass das     Kohlendestillationsgas    und das Spaltgas in  Mischung miteinander einer zweistufigen Konvertie  rungseinrichtung zugeführt werden,

   wobei das aus der  ersten Konvertierungsstufe austretende Gasgemisch vor  dem Eintritt in die zweite     Konvertierungsstufe    im  Wärmeaustausch mit dem noch .ungemischten     Kohlen-          ,destillationsgas    ,gekühlt wird und :das aus der zweiten  Konvertierungsstufe austretende Gasgemisch im Wärme  austausch     mitdem        Kohlendestillationsgas    und im     Wärme-          austausch    mit .dem Kreislaufwasser des     Sättiger-Kühler-          systems    gekühlt     wild.     



  Da, wie schon erwähnt, häufig     Kohlendestillations-          gas    und Spaltgas nebeneinander erzeugt werden und  beide konvertiert werden müssen, bringt das     erfindungs-          gemässe        Verfahren    bei dem dass     Kohlendestil'lations-          gas    und .das Spaltgas in Mischung miteinander     konver-          tiert    werden, bedeutende Vorteile mit sich.

        Beim     erfindungs    mässen Verfahren kann das aus  der zweiten Konvertierungsstufe austretende     Gasgemisch     einen Teil seiner fühlbaren Wärme über einen Wärme  austauscher und einen Kühler an das Kreislaufwasser  des     Sättiger-Kühlersystems    abgeben.. Das im Kühler  und     Wärmeaustaasch.er    vorgewärmte Kreislaufwasser  kann dann in den     Sättiger    gepumpt werden und nach  Erwärmung und     Aufsättigung    des kalten     Kohlendestil-          lationsgases    wieder in den Kühler     zurückgepumpt    wer  den.  



  Da im .allgemeinen die die     Konvertierungseinrich-          tung    verlassende Gasmenge grösser ist als     die    ihr zuge  führte Menge     Kohlendestillationsgas    (neben der Volu  menvermehrung     infolge    der Konvertierung hauptsächlich  durch die zugegebene     Spaltgasmenge),    wird :dem Kühler  eine entsprechend grössere Wärmemenge zugeführt.

    Diese Wärme kann, wie     erwähnt,    über das     Kreislauf-          "er    gelangen und ermöglicht     eine          ivasser    in den     Sättig-          wesentlich    höhere     A.ufsättigung    des     Kohlendestillations-          aases    als es der Fall ist, wenn dieses allein konvertiert  wird. Dadurch lässt sich in einem gewissen Mischungsbe  reich der beiden Gasarten eine so hohe     Aufsättigung    er  reichen, dass ein     Fremddampfzusatz    nicht mehr erfor  derlich ist.  



  Die     Erfindung    ist anhand der Zeichnung, die eine  Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens in sche  matisch vereinfachter Form darstellt, näher erläutert.  



  Kaltes     Kohlendestillations,gas    tritt     .durch    Leitung 1  in den     Sättiger    2 ein, in dem     esi    in direkten     Kon:          takt    mit warmem Kreislaufwasser gebracht und     .dabei     erwärmt und mit Wasserdampf     aufgesättigt        wird.    Nach  Verlassen des     Sättigers    2 gelangt das Gas .durch Lei  tung 3, Verdichter 4 und Leitung 5 in :den Wärmeaus  tauscher 6.

   Hier wird es durch Wärmeaustausch mit  dem konvertierten Gas weiter erhitzt und     schliesslich     durch Leitung 7 einem weiteren     Wärmeaustauscher    8  zugeführt, in dem es auf die     Konvertierungstemperatur     gebracht wird. über Leitung 9 vereinigtes sich nun  mit dem durch Leitung 10 ankommenden .und eben  falls auf Konvertierungstemperatur befindlichen Spalt  aas. Die Einstellung der     Konvertierungstemperatur    des  Spaltgases kann beispielsweise     in    nicht dargestellten,  an     d--n    Spaltreaktor     anschliessenden        :Benzin-    und Dampf  erhitzern sowie in einem     Abhitzekessel    erfolgen.

    



  Das     Kohlendestillationsgas-Spaltgas-Gemisch    tritt  nun in den     Zwe-ibett-Konverter    11 ein. -Beim Durch  gang durch das erste     Katalysatorbett    12     wird    ein Teil  des in dem Gasgemisch enthaltenen Kohlenmonoxyds  mittels des ebenfalls im Gas vorhandenen Wasserdamp  fes zu Kohlendioxyd und Wasserstoff     umgeformt.    Da  diese Reaktion     exotherm    verläuft, ist die Austrittstem  peratur des Gemisches .aus dem ersten     Katalys.atorbett     höher als seine Eintrittstemperatur.

   Es erfolgt jetzt  eine Zwischenkühlung mittels des     Wärmetauschers    8  in der Leitung 13, in dem ,das Gasgemisch einen Teil  seiner fühlbaren     Wärme    an das zum Konverter strö  mende     Kohlendestillationsgas    abgibt.  



  Nunmehr wieder auf :die Konvertierungstempera  tur abgekühlt, passiert das Gemisch das zweite     Kataly-          satorbett    14, wobei ein weiterer Teil des Kohlenmono  xyds umgewandelt wird und gleichzeitig wiederum eine  leichte Temperaturerhöhung stattfindet.  



  Das konvertierte Gas verlässt den     Konverter        durch     Leitung 15, durchströmt den     Wärmeaustauscher    6 eben  falls unter Wärmeabgabe an das     Kohlendestillations-          aas,    gelangt durch Leitung 16     zu    einem weiteren     Wärme-          austauscher    17, in     den    das zum     Sättiger    2     fliessende       Kreislaufwasser     erwärmt    wird, und tritt     dann,    durch       Leitung    18 in den     Kühler    19 ein.

       Hier    wird das kon  vertierte Gas     mittels    des im     Sättiger    2 abgekühlten  Kreislaufwassers weiter     heruntergekühlt    und gelangt  schliesslich durch Leitung 20 in den     Nachkühler    21,  von wo aus es unter Normaltemperatur ins Netz einge  speist werden kann und mit nur noch geringem Kohlen  monoxydgehalt     dem    Verbraucher zur Verfügung steht.

    Der Weg des     Kreislaufwassers    ist folgender:  Aus dem Kühler 19, in .dem es im     Gegenstom    zum       konvertierten    Gaserwärmt wird, gelangt das Kreis  laufwasser durch Leitung 22,     Pumpe    23 und Leitung 24  zum Wärmetauscher 17, wo .eine weitere     TDmperaturer-          höhung    stattfindet, und von hier über Leitung 25 zum       Sättiger    2 zwecks Erwärmung und     Aufsättibgung    des       durch        Leitung    1 ,

  ankommenden kalten     Kohlendestilla-          tionsgases.    Vom     Sättiger    fliesst das dort abgekühlte  Kreislaufwasser durch Leitung 26 der Pumpe 27 zu,  die es über Leitung 28 in den Kühler 19 zurückbeför  dert.  



  Zum     Ausgleich    der bei der Verdampfung im     Sätti-          ger    2 entstehenden Wasserverluste ist schliesslich noch  eine Leitung 29 vorgesehen, .durch die Zusatzkonden  sat in die Leitung 26 eingeführt wird.

      <I>Beispiel</I>  Das     Mischungsverhältnis    des der Konvertierungs  einrichtung     zugeführten        Kohlendestillationsgas-Spaltgas-          Gemisches        betrug    1 :

   1 und :das erforderliche     Dampf-          Gas-Verhältnis    1,00     Nm3/Nm3tr.    Während :das     Spalt-          ,gas    mit der erforderlichen Konvertierungstemperatur  von 360  C und .einem Gehalt an     unzersetztem    Wasser  .dampf von 0,7     Nm3/Nm3tr    zur     Verfügung    stand, be  trug die Temperatur des     Kohlend'estillationsgases    vor  dem     Sättiger    20  C (gesättigt).

   Nach Verlassen des     Sätti-          gers    hatte sich eine Temperatur auf 84,5  C     gesteigert     bei einem     Wasserdampfgehalt    von 1,3     Nm3/NiWtr.    Wei  tere     Temperaturerhöhungen    des,     Kohlendestnllationsgases     erfolgten     im    Wärmetauscher 6 auf 270  C und im  Wärmetauscher 8 auf die     Konverderungstempratur    von  360  C.  



  Die Analyse des Mischgases vor der Konvertierung  war folgende:  
EMI0002.0121     
  
    C02 <SEP> <B>6,78/-0 <SEP> C2H°</B> <SEP> 6,50
<tb>  CO <SEP> <B>10,95/-0</B> <SEP> CEH6 <SEP> 0,28
<tb>  H2 <SEP> <B>48,77/-0</B> <SEP> N2 <SEP> <B>10,56%</B>
<tb>  CH4 <SEP> <B>15,65%</B> <SEP> 02 <SEP> 0,08
<tb>  C2Hg <SEP> 0,43%       Beim Durchgang .durch das erste     .Bett    des Konver  ters stieg die Temperatur des Mischgases auf 41<B>11</B> C.       Mittels    des Wärmetauschers 8 wurde die     Konvertie-          rungstemperatur    von 360  C wiedereingestellt, mit der  ,das Gas in das zweite Bett eintrat.

   Das konvertierte  Gas verliess den Konverter mit einer Temperatur von  368  C und hatte     folgende    Zusammensetzung:  
EMI0002.0127     
  
    C02 <SEP> <B>15,19%</B> <SEP> C2H4 <SEP> 5,85
<tb>  CO <SEP> <B>1,00/-0</B> <SEP> CrrHr, <SEP> 0,26 <SEP> <B><I>3.7</I></B>
<tb>  H2 <SEP> 53,42/-0 <SEP> N2 <SEP> 9,60
<tb>  CH.4 <SEP> 14,29/-0 <SEP> 02 <SEP>   C2H6 <SEP> 0,39       Je     Nm-tr        Mischgas    vor der Konvertierung     wurden     1,

  10     Nm3tr    konvertiertes Gas     erzeugt.         Im Wärmetauscher 6 wurde das     konvertierte    .Gas  auf 265  C und im Wärmetauscher 17 auf 204  C       heruntergekühlt    und dann dem Kühler 19 zugeführt,  in dem eine Abkühlung auf 71   C erfolgte.  



  Das Kreislaufwasser trat mit einer Temperatur von  42  C in den Kühler ein, verliess ihn mit 80,5  C rund  wurde Im Wärmetauscher 17 auf 86,5  C weiter er  wärmt, mit welcher     Temperatur    es in den     Sättiger    2       gelangte.     



  Der     Wärmeinhalt    des Mischgases beim Eintritt in  die     Anlage    betrug 298,3     kcal/Nm3,    der     benötigte     Wärmeinhalt beim Eintritt in den Konverter  742,0     kcal/Nm3,    so dass im System noch  443,7     kcal/Nm3    aufzubringen waren. Davon     wurden          durch    die Konvertierungswärme und Umsetzung von       0."    44,1     kcal/Nm3    erzeugt, der Restbetrag von  399,6     keal/Nms    durch Kühlung des Gases in den  Wärmetauschern und im Kühler bis auf 71  C gewon  nen.  



  Somit ist das System wärme- bzw. dampfautark, .da  die benötigte Wärme     gleich    der     zurückgewonnenen    ist.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Erzeugung eines heizwertreichen Ga ses durch Vermischen eines bei der Entgasung von Kohle entstandenen Kohlendestillationsgases und eines bei ider Spaltung und Umsetzung von Kohlenwasserstof- fen mit Wasserdampf .erhaltenen Spaltgases, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendestilationsgas und das Spaltgas in Mischung miteinander einer zweistufigen Konvertierungseinrichtung zugeführt werden,

wobei das aus oder ersten Konvertierungsstufe austretende Gas gemisch vor dem Eintritt in die zweite Konvertierungs stufe im Wärmeaustausch mit dem noch ungemischten Kohlendestillationsgas gekühlt wird und das aus der zweiten Konvertierungsstufe austretende Gasgemisch im Wärmeaustausch mit .dem Kohlendestillationsgas und im Wärmeaustausch mit dem Kreislaufwasser des Sät tiger-Kühlersystems gekühlt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, @dass das aus der zweiten KonvZrtierungs- stufe austretende Gasgemwsch einen Teil seiner <B>fühl-</B> baren Wärme über den Wärmeaustauscher (17) und den Kühler (19) an das Kreislaufwasser .des Sättiger-Kühler- systems abgibt. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I oder Unter- anspruch 1, dadurch gekennzeichneit, dass das im Kühler (19) und Wärmeaustauscher (17) vorgewärmte Kreis laufwasser in :den Sättiger (2) .gepumpt wird ,und nach Erwärmung und Aufsättigung des kalten Kohlendestil- lationsgases wieder in .den Kühler (19) zurückgepumpt wird. PATENTANSPRUCH 1I Nach .dem Verfahren gemäss Patentanspruch I her gestelltes heizwertreiches Gas.