DD213239A5 - METHOD AND DEVICE FOR PREPARING SYNTHESEGAS - Google Patents
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Abstract
Beim Verfahren zur Herstellung von Synthesegas (CO + H tief 2) durch autotherme Vergasung feinteiliger, kohlenstoffreicher Materialien mit Sauerstoff, wobei man das kohlenstoffreiche Material mit einer Teilchengroesse von 0-0,1 mm mit Sauerstoff in eine heisse Vergasungszone einduest, das gebildete flugaschehaltige primaere rohe Synthesegas mit der ihm innewohnenden thermischen Energie durch eine mit den Ausgangsstoffen fuer eine endotherme carbothermische Reduktion gefuellte Reduktionszone und, vermehrt durch das bei der carbothermischen Reduktion entstandene Synthesegas, durch eine sich nach oben anschliessende, mit den gleichen Stoffen gefuellte Vorheizzone hindurchfuehrt und mit einer Temperatur von 300-1500 Grad C zur Reinigung und Konvertierung abzieht, und wobei man unterhalb der Reduktionszone das Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion sowie entstandene Schlacke schmelzfluessig aus einer Sammel- und Nachreaktionszone entnimmt, erzeugt man als Vergasungszone in einem Haufwerk aus den Ausgangsstoffen fuer d. carbothermische Reduktion eine Aushoehlung oder zumindest eine Wirbelzone aus solchem aufgelockerten Haufwerk, welche auf 1300 bis 3300 Grad C gehalten wird; die Reduktionszone erzeugt man oberhalb und seitlich von der Vergasungszone und fuehrt in der Reduktionszone gleichzeitig eine Nachvergasung durch, wobei im primaeren rohen Synthesegas enthaltener Wasserdampf und Kohlendioxid mit kohlenstoffreichem Material zu weiterem Synthesegas reagieren. Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens.In the process for the production of synthesis gas (CO + H deep 2) by autothermal gasification of finely divided, carbon-rich materials with oxygen, wherein the carbon-rich material with a particle size of 0-0.1 mm with oxygen in a hot gasification zone Einduest, the formed flyschhealtige primaere raw synthesis gas with its inherent thermal energy through a filled with the starting materials for an endothermic carbothermic reduction reduction zone and, increased by the resulting in the carbothermal reduction synthesis gas, passes through an upwardly subsequent, filled with the same substances preheating and at a temperature deducting from 300-1500 degrees C for purification and conversion, and wherein below the reduction zone, the reaction product of the carbothermic reduction and resulting slag takes molten from a collection and post-reaction zone, produced as a gasification zone in a Ha ufwerk from the starting materials for d. carbothermic reduction means a cavity or at least a vortex zone of such loosened debris held at 1300 to 3300 degrees C; the reduction zone is produced above and to the side of the gasification zone and simultaneously undergoes gasification in the reduction zone, with water vapor and carbon dioxide contained in the primary crude synthesis gas reacting with carbon-rich material to form further synthesis gas. The invention also relates to a device for carrying out the method.
Description
Berlin, den 23., 02. 1984 AP C 10 J/ 255 057/7 62 980 11Berlin, 23rd, 02. 1984 AP C 10 J / 255 057/7 62 980 11
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von SynthesegasProcess and apparatus for the production of synthesis gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas (CO + H2) durch autotherme Vergasung feinteiliger, kohlenstoffreieher Materialien mit Sauerstoff in Gegenwart von Ausgangsstoffen für eine endotherme carbothermisch^ Reduktion.The invention relates to a method and an apparatus for producing synthesis gas (CO + H 2 ) by autothermal gasification of finely divided, carbon-free materials with oxygen in the presence of starting materials for an endothermic carbothermic reduction.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen . Characteristic of the known technical solutions .
Seit etwa 1973/74- werden Verfahren zur Synthesegaserzeugung aus Kohle und anderen festen Brennstoffen, besonders solche unter erhöhtem Druck, intensiv weiterentwickelt, um heimische Energie- und Höhstoffquellen verstärkt auszunutzen.Solche Verfahren sind in der Literatur eingehend beschrieben (z. B. Ullmanns Sncyklopädie der Technischen Chemie, 4·. Auflage, Band 14, Seite 375 ff«). Sine zukünftige vermehrte großtechnische Anwendung derartiger Verfahren dürfte zu einem immensen Anfall von Aschen und Schlacken führen und ernsthafte Deponieprobleme aufwerfen. In der DS-Anmeldung P 31 32 506.8 wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung aur Herstellung von Synthesegas beschrieb ao, wobei unter Zugabe von Zuschlagstoffen mindestens Teile der Asche als chemisch-technische Produkte, wie a. B« Ferrosilizium oder Calciumcarbid gewonnen werden.Since about 1973/74, processes for producing synthesis gas from coal and other solid fuels, especially those under increased pressure, have been intensively developed in order to make better use of domestic sources of energy and sources. Such processes are described in detail in the literature (eg Ullmanns Sncyklopadie of Technical Chemistry, 4th edition, volume 14, page 375 ff "). The future increase in large-scale application of such processes is likely to lead to an immense attack of ashes and slags and pose serious landfill problems. In the DS application P 31 32 506.8 a method and an apparatus for the production of synthesis gas was described ao, wherein the addition of aggregates at least parts of the ashes as chemical-technical products, such as a. B "ferrosilicon or calcium carbide are obtained.
Charakteristisch für die dort beschriebene Vorrichtung ist, daß' seitlich an einem mit Zuschlagstoffmischung gefüllten Schachtofen (übstichgenerator) Vergasungskammern angeordnet sind, die mit der Reüuktionszone im Schachtofen in offener verbindung stehen» In diese wirdCharacteristic of the device described therein is that 'side of a filled with aggregate mixture shaft furnace (ubstichgenerator) gasification chambers are arranged, which are in open communication with the Reüuktionszone in the shaft furnace »In this
das kohlenstoffhaltige Material mit Sauerstoff und gegebenenfalls Zusatzgasen eingedüst und in ein extrem ^ heißes, kohlenmonoxidhaltiges Sythesegas überführt, welches von dort in die eine Schüttung aus Zuschlag-. stoffen enthaltende Reduktionszone strömt, wo sich z.B. Ferrosilizium oder Calciumcarbid als Reduktionsprodukte bilden. Ein Teil der Asche aus den Einsatzstoffen.wird mit dem Synthesegas als Staub ausgetragen,.ein anderer durch chemische Reaktion umgewandelt und der Rest mit ... dem Reduktionsprodukt abgezogen.the carbonaceous material is injected with oxygen and optionally additional gases and transferred into a extremely hot, carbon monoxide-containing Sythesegas, which from there into the one bed of aggregate. containing reducing agent, where e.g. Forming ferrosilicon or calcium carbide as reduction products. Part of the ash from the input materials is discharged as dust with the synthesis gas, another is converted by chemical reaction and the remainder is removed with the reduction product.
Der Anteil der Asche aus den kohlenstoffreichen Materialien, der mit dem Synthesegas ausgetragen wird, hängt von der Vergasungstemperatur und der Reaktionstemperatur in der Reduktionszone ab. Verdampfung und partielle Reduktion der Oxide der Asche zu flüchtigen Suboxiden,z.B. SiO, sind u.a. dafür verantwortlich.The proportion of ash from the high-carbon materials discharged with the synthesis gas depends on the gasification temperature and the reaction temperature in the reduction zone. Evaporation and partial reduction of the oxides of the ash to volatile suboxides, e.g. SiO, are u.a. responsible for.
Es. zeigt sich, daß die Reinheit der erzeugten Reduktionsprodukte stark von der Reinheit der Einsatzmaterialien, besonders des kohlenstoffreichen Materials abhängt. Bei Verwendung von beispielsweise sehr aschereichen Kohlen als Einsatzmaterial kann es sich als notwendig erweisen, deutlich höhere Temperaturen in der Vergasungs- und/ oder Reduktionszone zu erzeugen, als sie für die Bildung der entsprechenden Reduktionsprodukte erforderlich wären, um größere Anteile der Asche in den Gasstrom zu überführen. Vorzugsweise sind hier Temperaturen zwischen 2 000 und 3 300°C anzustreben.It. shows that the purity of the reduction products produced depends strongly on the purity of the feedstock, especially the carbon-rich material. Using, for example, very high ash coals as the feedstock, it may prove necessary to produce significantly higher temperatures in the gasification and / or reduction zone than would be required for the formation of the corresponding reduction products to accommodate larger amounts of ash into the gas stream convict. Preferably, temperatures between 2,000 and 3,300 ° C are desirable here.
Betrachtet man einen Flugstromvergaser, der im Prinzip aus einem leeren, feuerfest" ausgemauerten Reaktor besteht, oder auch die Vorrichtung der DE-Anmeldung P 31 32 506.8,die, wenn auch erheblich kleinere, jedoch ebenfalls leere, feuerfest ausgekleidete Vergasungskammern besitzt, so erkennt man leicht, daß bei Anwendung extremer Reaktionstemperaturen die Wand des Reaktors demConsidering a Flugstromvergaser, which consists in principle of an empty, refractory "bricked reactor, or the device of DE application P 31 32 506.8, which, although considerably smaller, but also empty, has refractory lined gasification chambers, it can be seen easy, that when using extreme reaction temperatures, the wall of the reactor the
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gleichzeitigen Angriff τοη reduzierender Atmosphäre und geschmolzener Asche bzw. Schlacke nicht standhalten kann. Insbesondere gilt dies für aschereiche Kohlen, wo schon bei herkömmlichen Synthesegaserzeugern und Vergasungstemperaturen zwischen 1500 und 2000 0G erhebliche Schwierigkeiten beobachtet werden.simultaneous attack τοη reducing atmosphere and molten ash or slag can not withstand. This is especially true for high-ash coals where significant difficulties are observed even at conventional synthesis gas generators and gasification temperatures 1500 to 2000 0 G.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Synthesegas·The aim of the invention is to provide an improved process for the production of synthesis gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung au schaffen, welche bei gleicher Zielsetzung wie bei der DS-Anmeldung P 31 32 506.8 den Verschleiß an der Vorrichtung minimieren, somit deren Standzeit verlängern, dine Einflußnahme auf die Verteilung der Asche bzn. Schlacke zwischen Synthesegas und festem Eeduktionsprodukt ermöglichen und eine erhöht-e Seinheit des carbothermischen Seduktionsproduktes bewirken.The invention has for its object to provide a method and a device au, which minimize the wear on the device with the same objective as in DS application P 31 32 506.8, thus extending their life dine influence on the distribution of the ash bzn. Enable slag between synthesis gas and solid Eeduktionsprodukt and cause an increased s unit of the carbothermic Seduktionsproduktes.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe in einfacher Weise» wobei gleichseitig noch aus den Aschen der eingesetzten kohlenstoffhaltigen Materialien zumindest teilweise chemisch-technische Produkte erzeugt werden können.The present invention solves this problem in a simple manner, whereby at least partially chemical-technical products can be produced on the equilateral side from the ashes of the carbonaceous materials used.
Erfindung sgemäß ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik sowie der DE-Anmeldung P 31 32 506,8 zusammenfassend folgende Vorteile:Invention according to the prior art and the DE application P 31 32 506.8 summarize the following advantages:
IP C-10 j/ 255 057/7IP C-10 j / 255 057/7
62 980 1162 980 11
1, Die Reaktionstemperaturen in der Vergasungszone lassen sich in einem weiten Bereich von 13ΟΟ bis 3300 0C variieren.1, The reaction temperatures in the gasification zone can be varied in a wide range of 13ΟΟ to 3300 0 C.
2» Sin Verschleiß an einer feuerfesten Auskleidung der Vergasungskammer ist ausgeschlossen. Düsenspitzen und Düsendurchführungen sind ausreichend kühlbar,2 »Sin wear on a refractory lining of the gasification chamber is excluded. Nozzle tips and nozzle feedthroughs are sufficiently coolable,
3. Sin Verschleiß an den konstruktiven Teilen des .schacht· förmigen Abstichgenerators ist durch einen starken radialen Temperaturabfall mit Schutzschichtbildung auf den Innenwandungen minimiert.3. Sin Wear on the constructive parts of the shaft-shaped tapping generator is minimized by a strong radial temperature drop with protective layer formation on the inner walls.
4. Wärmeverluste werden minimiert.4. Heat losses are minimized.
5. Die Vergasungszone wirkt gleichzeitig als Gasverteiler.5. The gasification zone simultaneously acts as a gas distributor.
6. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und gewährleistet dadurch eine weitgehend gleichmäßige Gasverteilung.6. The device according to the invention is substantially rotationally symmetrical and thereby ensures a largely uniform gas distribution.
7» Anteile der Zuschlägstoff mischung können auch durch die Düse in den Abstichgenerator eingebracht werden.7 parts of the additive mixture can also be introduced through the nozzle in the tapping generator.
8. Aus der Rotationssymmetrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich die Möglichkeit, diese in geeigneter Weise rotierend, leicht geneigt gegen die Lotrechte anzuordnen und eine intensive Durchmischung der Komponenten in der Sammel- und Nachreaktionskammer zu erreichen.8. From the rotational symmetry of the device according to the invention, it is possible to arrange them in a suitable manner rotating, slightly inclined to the perpendicular and to achieve intensive mixing of the components in the collection and post-reaction chamber.
Diese Vorteile werden vorzugsweise dadurch erreicht, daß man in einem geschlossenen Reaktor, der ein Haufwerk aus kohlenstoffreichen, festen Materialien, wie Koks, Schwelkoks, Anthrazit, Holzkohle oder Torfkoks, und ggf. Zuschlagstoffen, wie Kalk, Eisenschrott und anderen, enthält, im Betriebsfall eine Aushöhlung oder zumindest eine Wirbelzone aus aufgelockertem Haufwerk in situ erzeugt, indem man mittels einer Düse ein staubförmiges kohlenstoff reiches Material, z.B. eines oder mehrere der obengenannten oder auch Steinkohle oder Braunkohle, zusammen mit Sauerstoff, gegebenenfalls in Gegenwart von Zusatzgasen wie Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Stickstoff oder Kohlendioxid einbläst und zündet. Dabei ist das Mengenverhältnis der Vergasungsmittelkomponenten (O2 / H^O, CO2), w.elehe in der Vergasungszone mit Kohlenstoff zu Synlbhesegäs""reagieren7"bevorzugt so eingestellt, daß das entstehende primäre Synthesegas die gewünschte Flammentemperatur von vorzugsweise 1300 - 2000 C erhält.These advantages are preferably achieved by containing in a closed reactor containing a heap of carbon-rich, solid materials such as coke, carbon coke, anthracite, charcoal or peat coke, and optionally additives such as lime, scrap iron and others, during operation creating a cavity or at least a vortex zone of loosened debris in situ by means of a nozzle a dusty carbon-rich material, for example one or more of the above or coal or lignite, together with oxygen, optionally in the presence of additional gases such as water vapor, carbon monoxide, Nitrogen or carbon dioxide blows in and ignites. In this case, the ratio of the gasification agent components (O 2 / H 2 O, CO 2 ), preferably in the gasification zone with carbon to form syngas, is preferably adjusted so that the resulting primary synthesis gas has the desired flame temperature of preferably 1300-2000 ° C receives.
Dieses Mengenverhältnis ist mindestens so eingestellt, daß stetig eine "bestimmte Menge des den erzeugten Hohlraum umgebenden Materials verbraucht wird. Auf diese Weise wird eine Vergasung der kohlenstoffreichen Materialien in zwei Stufen erreicht.This ratio is at least adjusted to continuously consume a certain amount of the material surrounding the generated cavity, thereby achieving gasification of the carbonaceous materials in two stages.
1. Eine Vorvergasung mit einem stöchiometrischen KohlenstoffUnterschuß, bezogen auf die Summe der Vergasungsmittel (Op, COp» HpO). Dem Prinzip nach handelt es sich hier um eine Gleich- oder Flugstromvergasung in einer sich kontinuierlich erneuernden leeren Vergasungskammer mit gasdurchlässigen Begrenzungsflächen, die gleichzeitig als Gasverteiler wirkend eine möglichst symmetrische Gasführung gewährleistet.1. A pre-gasification with a stoichiometric carbon subzero, based on the sum of the gasification agents (Op, COp »HpO). In principle, this is a DC or entrained flow gasification in a continuously renewing empty gasification chamber with gas-permeable boundary surfaces, which at the same time as a gas distributor acting as symmetrical gas supply ensures.
2. Eine Nachvergasung, wobei die dem Vergasungsmittelüberschuß entsprechende Kohlenstoff menge nach Art einer Festoder Wanderbettvergasung im Gegenstrom in einem die Vergasungszone umhüllenden Bereich umgesetzt wird, in dem . gleichzeitig die gewünschte Reaktion der Zuschlagstoffe durchgeführt werden kann. Als Sauerstoff übertragendes Vergasungsmittel dient hier nicht mehr Sauerstoff selbst, sondern Wasserdampf und/oder Kohlendioxid. Wassergasbzw. Boudouard-Reaktion (HpO + C—->C0 + H2; COp + C—>2. A post-gasification, wherein the amount of carbon gas corresponding to the Vergasungsmittelüberschuß is implemented in the manner of a fixed or moving bed gasification in countercurrent in a region enveloping the gasification zone, in the. at the same time the desired reaction of the aggregates can be carried out. The oxygen-transferring gasification agent is no longer oxygen itself, but water vapor and / or carbon dioxide. Wassergasbzw. Boudouard reaction (HpO + C -> C0 + H 2 ; COp + C->
2TC0) verlaufen ebenso wie die Reaktion der Zuschlagstoffe endotherm, d.h. Wärme verzehrend. Auch dieser Nachvergasungsbereich erneuert sich im Betriebszustand stetig. Er ist jedoch nach außen hin nicht scharf abgegrenzt und in der eigentlichen Reduktionszone enthalten.2TC0) as well as the reaction of the aggregates are endothermic, i. Consuming heat. Also, this Nachvergasung renewed in the operating state steadily. However, it is not sharply demarcated on the outside and contained in the actual reduction zone.
Im einzelenen betrifft die Erfindung nunmehr ein Verfahren zur-Herstellung von Synthesegas (CO + H2) durch autotherme Vergasung feinteiliger,kohlenstoffreicher Materialien mit Sauerstoff, wobei man das kohlenstoffreiche Material mitIn detail, the invention now relates to a process for the production of synthesis gas (CO + H 2 ) by autothermal gasification of finely divided, carbon-rich materials with oxygen, wherein the carbon-rich material with
einer Teilchengröße von O - 0,1 mm mit Sauerstoff und ggf. Zusatzgasen in eine heiße Vergasungszone eindüst, das gebildete flugaschehaltige primäre rohe Synthesegas mit der ihm innewohnenden thermischen Energie durch eine mit den Ausgangsstoffen für eine endotherme carbothermische Reduktion gefüllte Reduktionszone und, vermehrt durch das bei der carbothermischen Reduktion entstandene Synthesegas,, durch eine sich nach oben anschließende, mit den gleichen Stoffen gefüllte Vorheizzone hindurchführt und mit einer Temperatur von 300 - 15000C zur Reinigung und Konvertierung abzieht, und wobei man unterhalb der Reduktionszone das Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion sowie entstandene Schlacke schmelzflüssig aus einer Sammel- und Nachreaktionszone entnimmt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Vergasungszone in einem Haufwerk aus den Ausgangsstoffen für die carbothermische Reduktion eine Aushöhlung oder zumindest eine Wirbelzone aus solchem aufgelockerten Haufwerk erzeugt, welche auf 1300 bis 330O0C gehalten wird; daß man die Reduktionszone oberhalb und seitlich von der Vergasungszone erzeugt; und daß man in der Reduktionszone gleichzeitig eine 'Nachvergasung durchführt, wobei im primären rohen Synthesegas enthaltener Wasserdampf und Kohlendioxid mit kohlenstoffreichem Material zu weiterem Synthesegas reagieren.a particle size of O - 0.1 mm with oxygen and possibly additional gases injected into a hot gasification zone, the fly ash-containing primary crude synthesis gas with its inherent thermal energy by a filled with the starting materials for an endothermic carbothermic reduction reduction zone, and increased by the in the carbothermal reduction resulting synthesis gas ,, passes through an upwardly subsequent, filled with the same substances preheating zone and at a temperature of 300 - 1500 0 C for purification and conversion, and wherein below the reduction zone, the reaction product of the carbothermic reduction and molten slag arising from a collection and post-reaction zone, which is characterized in that as a gasification zone in a heap of the starting materials for the carbothermic reduction a cavity or at least a vortex zone of such loosened Heap produced, which is held at 1300 to 330O 0 C; that one generates the reduction zone above and to the side of the gasification zone; and simultaneously conducting post gasification in the reduction zone, wherein water vapor and carbon dioxide contained in the primary crude synthesis gas react with carbonaceous material to form further synthesis gas.
Das Verfahren der Erfindung kann weiterhin wahlweise und bevorzugt dadurch gekennzeichnet sein, daß manThe process of the invention may further be optionally and preferably characterized by
a) in der Vergasungszone mit einem stöchiometrischen Sauerstoffüberschuß in Bezug auf die Oxidation zu COa) in the gasification zone with a stoichiometric excess of oxygen with respect to the oxidation to CO
arbeitet und ein 2000 bis 330O0C heißes primäres rohes Synthesegas erzeugt;works and produces a 2000 to 330O 0 C hot primary crude synthesis gas;
b) in die Vergasungszone als Zusatzgase und Vergasungsmittel Wasserdampf und/oder Kohlendioxid eindüst und durch Reaktion mit Kohlenstoff ein I300 bis 20000C heißes primäres rohes Synthesegas erzeugt;b) injecting into the gasification zone as additional gases and gasification agent steam and / or carbon dioxide and produced by reaction with carbon I300 to 2000 0 C hot primary crude synthesis gas;
c) von oben über die Vorheizzone soviel kohlenstoffreiches Material im Überschuß, bezogen auf die Stöchiometrie der endothermen carbothermischen Reduktion, in das die Vergasungszone umgebende Haufwerk einbringt, daß aus der Vergasungszone austretender Wasserdampf und/oder Kohlendioxid mit Kohlenstoff zu weiterem Synthesegas reagieren;c) from the top of the preheating so much carbon-rich material in excess, based on the stoichiometry of the endothermic carbothermic reduction, in which the gasification zone surrounding debris brings in that emerging from the gasification zone of water vapor and / or carbon dioxide with carbon to further synthesis gas;
d) das die Vorheizzone nach oben verlassende rohe Synthesegas von Staub und Asche befreit und diese Feststoffe zumindest teilweise im Kreislauf zusammen mit frischem kohlenstoffhaltigem Material erneut in die Vergasungszone eindüst;d) freeing the raw synthesis gas leaving the preheat zone from dust and ash and at least partially re-injecting these solids into the gasification zone together with fresh carbonaceous material;
e) die Ausgangsstoffe für die carbothermische Reduktion in Korngrößen von 10-20 mm, 20-40 mm und/oder 40-60 mm einsetzt, wobei bevorzugt zur optimalen Gasverteilung abwechselnd Schichten verschiedener Korngrößenbereiche übereinander geschüttet werden;e) the starting materials for the carbothermic reduction in particle sizes of 10-20 mm, 20-40 mm and / or 40-60 mm is used, wherein preferably for optimal gas distribution alternately layers of different particle size ranges are poured over each other;
f) die Vorheizzone und die Reduktionszone mit Koks, Eisenschrott und ggf. Quarz beschickt, wobei man- als Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion bei I3OO bis 18000C Ferrosilizium gewinnt;f) the preheating zone and reduction zone with coke, iron scrap and optionally quartz charged, wherein MAN gains as the reaction product of the carbothermal reduction at I3OO to 1800 0 C ferrosilicon;
g) die Vorheizzone und die Reduktionszone mit Koks oder Anthrazit und Kalk beschickt, wobei man als Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion bei 18000C bis 23000C Calciumcarbid gewinnt; 5g) the preheating zone and the reduction zone with coke or anthracite and lime fed, which is obtained as the reaction product of the carbothermic reduction at 1800 0 C to 2300 0 C calcium carbide; 5
h) einen Teil des Kalks in Form von bei der Carbidvergasung anfallendem und anschließend feinpulverisiertem Kalkhydrat zusammen mit dem feinteiligen kohlenstoffreichen Material in die Vergasungszone eindüst.h) injecting a portion of the lime in the form of in the carbide gasification accumulating and then finely pulverized hydrated lime together with the finely divided carbon-rich material in the gasification zone.
i) die Vorheizzone und die Reduktionszone mit Koks und oxidischem Eisenerz beschickt, wobei man als Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion bei 1300 bis 18000C metallisches Eisen gewinnt;i) charging the preheating zone and the reduction zone with coke and oxidic iron ore to yield metallic iron as the reaction product of the carbothermic reduction at 1300 to 1800 ° C;
j) die Vorheizzone und die Reduktionszone mit Koks oder Anthrazit, Kalk, Eisen und/oder- Eisenschrott und/oder Eisenoxid, und ggf. Quarz beschickt, wobei man als Reaktionsprodukte der carbothermischen Reduktionen^ bei 1800 bis 23000C Calciumcarbid und Ferrosilizium gewinnt;j) the preheating zone and the reduction zone are charged with coke or anthracite, lime, iron and / or iron scrap and / or iron oxide, and optionally quartz, whereby calcium carbonate and ferrosilicon are obtained as reaction products of the carbothermic reductions at 1800 to 2300 ° C .;
k) die Vorheizzone und die Reduktionszone mit Koks, CaI-ciumphosphat und Quarz beschickt, wobei man als Reaktionsprodukt der carbothermischen Reduktion bei I300 bis 17000C elementaren Phosphor gewinnt;k) feeding the preheating zone and reduction zone with coke, CaI-ciumphosphat and quartz, which is obtained as a reaction product of the carbothermal reduction at I300 to 1700 0 C elemental phosphorus;
1) als Zusatzgas CO, CO2, N2, Wasserdampf oder im Kreislauf geführtes Synthesegas einsetzt;1) as an additional gas CO, CO 2 , N 2 , steam or recycled synthesis gas used;
m) in der Symmetrieachse der Vorheizzone eine seitlich und nach oben geschlossene Pyrolysezone vorsieht, durch die von oben mindestens ein Teil des zur Vergasung und carbothermischen Reduktion bestimmten kohlenstoffreichen Materials zugeführt und darin entgast und verkokt wird,m) in the symmetry axis of the preheating zone provides a laterally and upwardly closed pyrolysis zone through which at least a portion of the carbon-rich material intended for gasification and carbothermal reduction is degassed and coked from above
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wobei die flüchtigen Sntgasungs- und Verkokungsprodukte zwangsweise in dieser Zone bei von 400 0C bis auf 1100 bis 1500 0C ansteigenden Temperaturen pyrolysiert werden;wherein the volatile Sntgasungs- and coking products are forcibly pyrolyzed in this zone at from 400 0 C to 1100 to 1500 0 C increasing temperatures;
n) in die Pyrolyseaone von oben Wasserdampf einführt und durch dessen Umsetzung mit Kohlenstoff einen bestimmten Wasserstoffgehalt des rohen Synthesegases einstellt;n) introducing steam from above into the pyrolysis aones and adjusting a certain hydrogen content of the crude synthesis gas by reacting it with carbon;
o) in die Pyrolysezone als kohlenstoffreiches Material zerkleinerte Altreifen von Kraftfahrzeugen einsetzt.o) used in the pyrolysis zone as a carbon-rich material shredded old tires of motor vehicles.
Die erfindungsgemäjße Vorrichtung wird an den Figuren der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The device according to the invention will be explained in more detail with reference to the figures of the enclosed drawing.
In den Figuren 1 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemaßen Vorrichtung in Seitenansicht und im Schnitt dargestellt. Das Verfahren der Erfindung wird anhand dieser Darstellungen näher erläutert wie folgt:In the figures 1 to 5, various embodiments of the inventive device are shown in side view and in section. The method of the invention is explained in more detail with reference to these illustrations as follows:
Figur 1:FIG. 1:
Feinstgemahlene und vorgetrocknete Vergasungskohle (kohlenstoffreiches Material; Teilchendurchmesser: 90 % kleiner als 90 /Um) wird über die Zuleitung 1, den Zwischenbunker 2 und Leitung 3 auf eine Düse 4- gegeben, wo sie mit Sauerstoff aus Leitung 5 und ggf. Zusatzgas, insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf, Kohlenmonoxid oder rohem Synthesegas, aus Lei-Very finely ground and pre-dried gasification carbon (carbon-rich material, particle diameter: 90% less than 90 / Um) is fed via the supply line 1, the intermediate bunker 2 and 3 line to a nozzle 4-, where it is oxygen from line 5 and possibly additional gas, in particular Carbon dioxide, water vapor, carbon monoxide or crude synthesis gas, derived from
n tung 6 in die Vergasungszone des Seaktorraumes n tung 6 in the gasification zone of the Seaktorraumes
(schachtförmiger Abstichgenerator) 8 injiziert und(bay-shaped Abstichgenerator) 8 injected and
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autotherm vergast wird. Der schachtförmige Abstichgenerator 8 ist dabei so ausgestaltet, daß sich die Düse 4 an:einer Einstülpung 9 des Bodens in der Symmetriechase befindet und daß durch die carbothermische leduktion und/oder eine Nachvergasung in einer Schuttschicht mit der jeweiligen Zuschlagstoffmischung ein Hohlraum, zumindest aber eine Wirbelzone aus aufgelockertem Haufwerk, - Vergasungsζone 7 - erzeugt und stabilisiert wird* In den angrenzenden Bereichen der Schuttschicht findet dann eine Nachvergasung in der sich bildenden Beduktionszone 10 statt. Dabei ist die Körnung der Zuschlagstoffe dieser Mischung vorzugsweise 10 bis 20 mm oder 20 bis 40 mm. Oberhalb der Schuttschicht ist eine Vorheizzone 11 angeordnet, die ebenfalls eine Schuttschicht aus Zuschlagstoffmischung enthalt, so daß durch Schwerkrafteinfloß die Zuschlagstoffmischung entsprechend dem Verbrauch in der Heduktionszone 10 nach unten wandert, Unterhalb der Beduktionszone 10 ist eine ringförmige Sammel- und Nachreektionszone 12 angeordnet» in die aus der Reduktionszone 10 abtropfende, geschmolzene Schlacke und Beduktionsprodukt mit einer (Temperatur von 1 200 bis 2 200 0O hineintropfen. Die Sammel- und ÜTachreaktionszone 12 ist mit mindestens einer verschließbaren Abstichöffnung versehen, so daß geschmolzene Schlacke und geschmolzenes Beduktionsprodukt über d^e Leitungen 13 und/oder 14 abgezogen werden können· Anschließend wird granuliert oder in Gefäßen abgekühlt. Während in der Vergasungszone 7 die Temperatur mittels eines Sauerstoffüberschusses auf etwa 2 000 bis 3 300 0C eingestellt wird, ergibt sich in der Eeduktionszone 10 eine Temperatur von etwa 2 200 0C. Große Teile der Asche aus der Vergasungskohle werden daher schon in deris gasified autothermally. The shaft-shaped Abstichgenerator 8 is designed so that the nozzle 4 is located at: a recess 9 of the soil in the symmetry and that by carbothermal leduktion and / or a post gasification in a debris layer with the respective aggregate mixture a cavity, but at least a vortex zone from loosened up debris, gasification zone 7 is produced and stabilized. In the adjoining areas of the debris layer, gasification then takes place in the forming operation zone 10. The grain size of the aggregates of this mixture is preferably 10 to 20 mm or 20 to 40 mm. Above the debris layer, a preheating zone 11 is arranged, which also contains a debris layer of aggregate mixture, so that by gravity flow the aggregate mixture according to the consumption in the Heduktionszone 10 moves down, below the Beduktionszone 10 is an annular collecting and Nachreektionszone 12 arranged »in the into drops dripping from the reduction zone 10, molten slag and Beduktionsprodukt with a (temperature 1200-2200 0 O. the collection and ÜTachreaktionszone 12 is provided with at least one closable tap opening, so that molten slag and molten Beduktionsprodukt than d ^ e lines can be peeled 13 and / or 14 · is then granulated or cooled in vessels. While in the gasification zone 7, the temperature 0 C is adjusted by means of excess oxygen at about 2000 to 3300, resulting in the Eeduktionszone 10 a temperature of e twa 2 200 0 C. Large parts of the ashes from the gasification coal are therefore already in the
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Vergasungszone 7 verdampft und mit dem sich bildenden primären rohen Synthesegas abgeführt. Die Zuschlagstoffmischung enthält ein Reduktionsmittel, bevorzugt Koks, Schwelkoks, Anthrazit, Holzkohle oder Torfkoks, und für die gewünschte Reaktion spezifische weitere Materialien. Die in der Vergasungszone 7 entstehenden Vergasungsprodukte Y^erden zwangsweise durch die Reduktionszone 10 und die Vorheizzone 11 geleitet, wo sie die ihnen innewohnende Wärme an die Zuschlagstoffmischung abgeben und selbst am Oberteil des Reaktorraumes 8 mit Temperaturen zwischen 350 und 1 500 0C austreten. Je nach Anforderung an die Menge des erzeugten Reduktionsproduktes oder die gewünschte Austrittstemperatur des Rohgases kann die Zuschlagstoffmischung nach Menge und Zusammensetzung entsprechend dosiert werden. Minimale Rohsynthesegastemperaturen ergebenesich dann, wenn die Vorheizzone 11 so ausgestaltet ist, daß die zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Schüttungsoberfläche sehr groß wird und der Energieverbrauch durch Reduktionsreaktionen der Bnergiefreisetzung durch die autotherme Vergasungsreaktion entspricht. Am Oberteil des Abstichgenerators 8 ist eine geeignete Vorrichtung zum Einbringen der über Leitung 15 zugeführten Zuschlagstoffmischung vorgesehen, vorzugsweise in ]?orm von Schurren, die gegen Gas abgedichtet werden, oder von Gichtverschlüssen. In der Leitung 16 kann bei hohen Austrittstemperaturen des Hohsynthesegases ein Abhitzekessel 17 vorgesehen sein, so daß das Rohsynthesegas in der Heißentstaubung 18 entstaubt und über Leitung 19 abgeleitet werden kann. Der aus der Heißentstaubung 18 abgezogene Staub kann ent-Gasification zone 7 is evaporated and removed with the forming primary crude synthesis gas. The aggregate mixture contains a reducing agent, preferably coke, carbon coke, anthracite, charcoal or peat coke, and other specific materials for the desired reaction. The resulting in the gasification zone 7 gasification products Y ^ earth forcibly passed through the reduction zone 10 and the preheating zone 11, where they give the inherent heat to the aggregate mixture and even emerge at the top of the reactor chamber 8 at temperatures between 350 and 1 500 0 C. Depending on the requirement of the amount of reduction product produced or the desired outlet temperature of the raw gas, the aggregate mixture can be metered according to the amount and composition. Minimum raw synthesis gas temperatures result when the preheating zone 11 is designed such that the bulk surface available for heat exchange becomes very large and the energy consumption through reduction reactions corresponds to the energy released by the autothermal gasification reaction. At the top of the tapping generator 8 there is provided a suitable device for introducing the aggregate mixture supplied via line 15, preferably in the form of chutes which are sealed against gas or gout closures. In line 16, a waste heat boiler 17 may be provided at high outlet temperatures of Hohsynthesegases so that the raw synthesis gas in the hot dedusting 18 can be dedusted and discharged via line 19. The dust removed from the hot dedusting 18 can be removed.
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weder über die Leitung 20 und den Ίμisehenbunker 2 wieder in die Vergasungszone 7 und die Seduktionszone 10 zurückgeführt oder über die Leitung 21 entnommen oder in bestimmten Mengenverhältnissen gleichzeitig über 20 und 21 geführt werden. Auf diese leise kann man entweder alle Bestasche und Ballaststoffe aus den Sinsatzmaterialien als Schlacke über die Leitung 13 bzw. 14 oder Teile davon als Staub aus der Heißentstaübung 18 über Leitung 21 abziehen. Wird als Reduktionsprodukt Calciumcarbid erzeugt, -welches zu Acetylen und Kalkhydrat hydrolysiert •werden kann, so kann letzteres, das staubförmig mit etwa 4 Gew.% Feuchtigkeit aus Trockenvergasern anfallt, über Leitung 22 zugegeben und über die Düse 4 mit injiziert werden, so daß ein Teil der Kalkkomponente in der Zuschlagstoffmischung substituiert wird.neither returned via the line 20 and the isμ isehenbunker 2 back into the gasification zone 7 and the Seduktionszone 10 or removed via line 21 or in certain proportions simultaneously over 20 and 21 out. In this quiet you can either peel off all Bestasche and fiber from the Sinsatzmaterialien as slag via line 13 or 14 or parts thereof as dust from the Heißentstaübung 18 via line 21. If calcium carbide is produced as a reduction product, which can be hydrolyzed to acetylene and hydrated lime, the latter, which accumulates in dust form with about 4% by weight moisture from dry gasifiers, can be added via line 22 and injected via the nozzle 4 so that a Part of the lime component is substituted in the aggregate mixture.
Hierdurch wird eine Verminderung des Rohstoff- und Energieverbrauchs bewirkt, da eine Kalkrückführung sonst nur 'mit brikettiertem und kalziniertem Material möglich wäre. Besonderes Merkmal ist, daß der Schuttungsmantel eine Schutzfunktion für die Wandung des Reaktorraumes im Abstichgenerator 8 übernimmt. Die Hindurchführung der Düse 4 durch die Binstülpung 9 am Boden des Abstichgenerators 8 wird durch Kühlkammern mit den zu- und abführenden Leitungen 23 bzw. 24 gekühlt.As a result, a reduction of the raw material and energy consumption is effected because a lime recirculation would otherwise be possible only 'with briquetted and calcined material. A special feature is that the Schuttungsmantel performs a protective function for the wall of the reactor space in the tapping generator 8. The passage of the nozzle 4 through the Binnülpung 9 at the bottom of the tapping generator 8 is cooled by cooling chambers with the incoming and outgoing lines 23 and 24 respectively.
Figur 2: .FIG. 2:.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann im Unterschied zu Fig. 1 vorgesehen sein, eine Komponente der Zuschlägstoffmischung über Leitung 25 von der restlichen Zuschlägstoffmischung getrennt in den Reaktorraum .des Abstichgenerators 8 einzubringen und mit Hilfseinbauten in Form von Trennblechen 26In a further embodiment of the device according to the invention may be provided in contrast to Fig. 1, a component of the additive mixture via line 25 of the remaining aggregate mixture separately in the reactor space .des Abstichgenerators 8 and with auxiliary installations in the form of separating plates 26th
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eine säulen- bzw. ringförmige Verteilung der Komponenten in der Schüttung zu erreichen.to achieve a columnar or annular distribution of the components in the bed.
Die Vergasungszone 7 kann entweder mit übschüssigem Sauerstoff, wodurch sich höhere Gastemperaturen einstellen, oder mit überschüssigem Kohlendioxid oder Wasserdampf, wodurch sich tiefere Gastemperaturen ergeben, als Vergasungsmitteln beschickt werden, wenn die Zuschlagstoffmischung mit kohlenstoffreichem Material angereichert ist.The gasification zone 7 can be charged with either excess oxygen, which sets higher gas temperatures, or with excess carbon dioxide or water vapor, which results in lower gas temperatures, as gasifying agents, when the aggregate mixture is enriched with high-carbon material.
Figur 3:FIG. 3:
Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung im Unterschied zu Fig. 1 und 2 in der Sammel- und Nachreaktionskammer 12 ein Gefälle aufweisen, wodurch es möglich wird, eine bessere Phasentrennung von Schlacke und Reduktionsprodukt oder zweier Beduktionsprodukte sowie einen getrennten Abstich über die Leitungen 13 und 14 zu erreichen.Likewise, unlike in FIGS. 1 and 2, the device according to the invention can have a gradient in the collecting and after-reaction chamber 12, making it possible to achieve better phase separation of slag and reduction product or of two treatment products and separate tapping via lines 13 and 14 to reach.
Figur 4:FIG. 4:
In Figur 4 wird das Verfahren zum Unterschied zu Figur in einer sich drehenden Vorrichtung durchgeführt. Wesentlich ist hier eine innige Durchmischung der Reaktanten der carbothermischen Keduktion, hervorgerufen durch eine während der Drehung entstehende Fließbewegung in der Sammel- und Nachreaktionskammer 12. Der Deckel 27 des Abstichgenerators 8 und die Düse 4 bleiben fixiert und sind zum Abstichgenerator 8 hin gegen Gasdurchtritt z* B. mit Stopfbüchsen, Labyrinthdichtungoa oder anderen bekannten Einrichtungen 28 beweglich abgedichtet. Die Trennbleche 26 werden quasi endlos nachgeführt. Am Ab-In Figure 4, the method is performed unlike Figure in a rotating device. Essential here is an intimate mixing of the reactants of the carbothermic reduction, caused by a resulting during rotation flow in the collection and post-reaction chamber 12. The lid 27 of the tapping generator 8 and the nozzle 4 remain fixed and are the tapping generator 8 back against gas passage z * B. with stuffing boxes, Labyrinthdichtungoa or other known devices 28 movably sealed. The dividers 26 are tracked virtually endless. At the end
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Stichgenerator 8 befindet sich ein Tragring 29» der von einem mit Antrieb 30 ausgestatteten Zahnkranz gedreht wird. Die Drehung erfolgt bevorzugt mit 0,2 - 2-UPM,Stitch generator 8 is a support ring 29 »which is rotated by a gear 30 equipped with a drive gear. The rotation preferably takes place at 0.2-2 rpm,
Figur 5:FIG. 5:
Figur 5 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus dem schacht förmigen Abstichgenerator 8 im Bereich der Einstülpung 9 des Bodens mit der Anordnung von zwei Düsen 4-,Figure 5 shows schematically a section of the shaft-shaped Abstichgenerator 8 in the region of the indentation 9 of the bottom with the arrangement of two nozzles 4-,
Die Wandung des ifcstichgenerators 8 im Bereich der Boden-Einstülpung und die Spitzen der Düsen 4 sind durch Kühlkammern 3Λ, durch die ein Kühlmedium, z. B. Wasser oder ein Wärmeträgeröl fließt, kühlbar ausgestaltet. Die Innenseite der Wand des Abstichgenerators 8 ist mit feuerfestem Material 32 ausgekleidet, welches vor dem Angriff der geschmolzenen Schlacke oder dem geschmolzenen Reduktionsprodukt schützt.The wall of the ifcstichgenerators 8 in the region of the bottom invagination and the tips of the nozzles 4 are by cooling chambers 3Λ through which a cooling medium, for. B. water or a heat transfer oil flows, designed coolable. The inside of the wall of the tapping generator 8 is lined with refractory material 32, which protects against the attack of the molten slag or the molten reduction product.
Die Erfindung betrifft somit auch eine Vorrichtung zur Durchführung- eines -Verfahrens zur Herstellung von Synthesegas (CO + H2) durch autotherme Vergasung feinteiliger, kohlenstoffreicher Materialien mit* Sauerstoff in Gegenwart von Ausgangsstoffen für eine endotherme carbothermisch^ Reduktion, enthaltaad einen Schachtofen, der im Betriebszustand, von oben nach unten betrachtet, eine langgestreckte Vorheizzone, eine Reduktionszone und eine Sammel- und Eachreaktionszone, die offen ineinander übergehen, sowie eine mit der Reduktionszone offen verbundene Vergasungszone umfaßt} Düsen für die gemeinsame Zuführung von Kohlenstaub, Sauerstoff und ggf. Zusatzgasen, Zuführleitungen für die Ausgangsstoffe der carbothermischen Reduktion und eine Abzugsleitung für rohes Synthesegas am Kopf des Schachtofens; und Abzugsleitungen aus der Sammel- und ITachreak-The invention thus also relates to an apparatus for carrying out a process for the production of synthesis gas (CO + H 2 ) by autothermal gasification of finely divided, carbon-rich materials with * oxygen in the presence of starting materials for an endothermic carbothermic reduction, containing a shaft furnace which in the Operating state, viewed from top to bottom, an elongated preheating zone, a reduction zone and a collecting and Eachreaktionszone, the open into one another, as well as with the reduction zone open connected gasification zone comprises} nozzles for the joint supply of coal dust, oxygen and possibly additional gases, Feed lines for the starting materials of the carbothermic reduction and a discharge line for crude synthesis gas at the top of the shaft furnace; and withdrawal lines from the collection and ITachreak
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tionszone am Boden des Schachtofens zum abzug von geschmolzener Schlacke und schmelzflüssigem Reaktionsprodukt aus der carbothermischen Reduktion, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schachtofen ein schachtförmiger Abstichgenerator mit kreisförmigem Querschnitt und mittig nach oben eingestülptem Boden ist; daß im Betriebszustand die Reduktionszone 10 die Vergasungszone 7 umschließt; daß die Sammel- und Hachreaktionszone 12 die Bodeneinstülpung 9 ringförmig umgibt; dass mindestens eine Düse 4 durch die Bodeneinstülpung 9 eingeführt ist mit angeschlossenen Leitungen 3; 5; 6 für die gemeinsame Zuführung von feinteiligem, kohlenstoffreichem Material, Sauerstoff und ggf· Zusatzgasen und staubförmigen "Ausgangsstoffen für die carbothermische Reduktion.tion zone at the bottom of the shaft furnace for the withdrawal of molten slag and molten reaction product from the carbothermic reduction, which is characterized in that the shaft furnace is a shaft-shaped Abstichgenerator with a circular cross-section and centrally upwardly inverted bottom; that in the operating state, the reduction zone 10 encloses the gasification zone 7; that the collecting and Hachreaktionszone 12 surrounds the bottom invagination 9 annular; that at least one nozzle 4 is inserted through the bottom invagination 9 with connected lines 3; 5; 6 for the joint supply of finely divided, carbon-rich material, oxygen and, if appropriate, additional gases and pulverulent starting materials for the carbothermal reduction.
Die Vorrichtung der Erfindung kann weiterhin wahlweise und bevorzugt dadurch gekennzeichnet sein, daßThe device of the invention may further be optionally and preferably characterized in that
a) sie im oberen Teil des Abstichgenerators 8 senkrecht und kreisförmig angeordnete Trennbleche 26 zur Abgren-a) they are arranged in the upper part of the tapping generator 8 vertically and circularly arranged separating plates 26 for demarcation
.__:zju2jg^eme;g^sä^ in der Symmetrieachse.__: zju2jg ^ eme; g ^ ss ^ in the symmetry axis
des Abstichgenerators 8 oberhalb der Vergasungszone 7; eine Transportieitung 25 zur Beschickung des säulenförmigen Raumes mit der Kohlenstoff komponente der Ausgangsstoffe für die carbothermische Reduktion; sowie mindestens 2 Transportleitungen 15 für die Zufuhr weiterer Ausgangsstoffe für die carbothermische Keduktion unter Ausbildung eines die Innenwandung des Abstichgenerators 8 schützenden ringförmigen Schuttungsmantels aufweist;the tapping generator 8 above the gasification zone 7; a Transportieitung 25 for charging the columnar space with the carbon component of the starting materials for the carbothermic reduction; and at least 2 transport lines 15 for the supply of further starting materials for the carbothermic reduction to form an inner wall of the Abstichgenerators 8 protective annular Schüttungsmantels;
b) die Trennbleche 26 durch den Kopf des Abstichgenerators 8 von außen nach innen durch Aufbringen von Schüssen quasi endlos bis zum Abschmelzen oberhalb der Verga-b) the separating plates 26 through the head of the tapping generator 8 from outside to inside by applying shots quasi endless until melting above the Verga-
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- 16 sungszone 7 verbrauchsabhängig nachführbar sind;- 16 sungszone 7 are consumption-dependent trackable;
c) die Gesamtheit der kreisförmig angeordneten Trennbleche 26 die Form eines Rohres hat;c) the entirety of the circular separating plates 26 has the shape of a tube;
d) die Trennbleche 26 gitterartig durchbrochen und gasdUrch· lässig sind;d) the dividing plates 26 are broken open like a lattice and are gas-impermeable;
e) der Boden des Abstichgenerators 8 mit der Samuel- und Nachreaktionszone 12 mit Gefälle versehen ist;e) the bottom of the tapping generator 8 is provided with the Samuel and post-reaction zone 12 with a slope;
f) der Abstichgenerator 8 mit einem seitlichen Tragring 29 versehen und auf einem Zahnkranz,,mit Antrieb 30 ausgestattet und 1 bis 20 Winkelgrade zur Lotrechten geneigt, drehbar angeordnet ist; daß der Abstichgenerator Steinen Deckel. 27 trägt; daß der Deckel 27, Düse 4- und die durch den Deckel 27 geführten bzw, an die Düse 4- angeschlossenen Zufuhr- und Abzugsleitungen fixiert und zum Abstichgenerator 8 hin mit Dichtungen 28 gegen Gasdurchtritt beweglich abgedichtet sind;f) the tapping generator 8 provided with a lateral support ring 29 and on a sprocket, equipped with drive 30 and 1 to 20 degrees inclined to the vertical, is rotatably disposed; that the tapping generator stones cover. 27 carries; that the lid 27, nozzle 4- and guided through the lid 27 and, respectively, connected to the nozzle 4 supply and discharge lines are fixed and sealed to the tapping generator 8 with seals 28 against gas passage;
g) die durch die Bodeneinstülpung 9 eingeführte Düse 4 von einer mit Kühlmittel beschickten Kühlkammer umgeben ist;g) surrounded by the bottom invagination 9 nozzle 4 is surrounded by a coolant-loaded cooling chamber;
h) mindestens 2 Düsen 4 vorgesehen sind, wobei deren Spitzen und die Wandung des Abstichgenerators 8 Im Bereich der Bodenausstülpung 9 durch von Kühlmittel durchflossene Kühlkammern 31 vor Hitze geschützt sind;h) at least 2 nozzles 4 are provided, wherein the tips and the wall of the tapping generator 8 are protected in the region of the Bodenausstülpung 9 by coolant flowing through the cooling chambers 31 from heat;
i) die Innenwandung der Sammel- und Nachreaktionszone 12 mit feuerfestem Material 32 ausgekleidet ist.i) the inner wall of the collection and post-reaction zone 12 is lined with refractory material 32.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näherThe invention will be described in more detail below with reference to some examples
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- 17 erläutert.- 17 explained.
In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich die Volumenangaben auf den Normalzustand bei 273 K und 1,013 bar.In the following examples, the volume data refer to the normal state at 273 K and 1.013 bar.
Beispiel 1 (Figur 2)Example 1 (Figure 2)
Ils Vergasungskohle dient eine trockene Kohle mit 22 Gew.% Asche, die ihrerseits als Hauptbestandteile 45 Gew.% SiOp, 26 Gew.% Al2O- und 12 Gew.% CaO enthält. Die trockene Kohle weist 65 Gew.% C und 3,5 Gew.% H, Rest 9,5 Gew.%. 0, N, S, H some einen unteren Heizwert (Hu) von 25 KJoule/g auf. Als schlackeaufnehmendes Eeduktionsprodukt wird Calciumcarbid erzeugt. Dazu wird als Zuschlagstoff eine Mischung aus Koks und gebranntem Kalk in den. Heaktor gefüllt. Der Koks enthält etwa 13 Gew.% Asche, 0,5 Gew.% Wasser, 81 Gew.% C, 1 Gew.% H (Best 4-,5 Gew.% 0, IT, S) und besitzt einen unteren Heizwert (Hu) von 29 KJoule/g. Der gebrannte Kalk wird mit etwa 95 Gew.% Gesamt-CaO (CaO, Ca(OH)2, CaCO^, CaSO2^) einge setzt.Il's gasification coal is a dry coal with 22 wt.% Ash, which in turn contains 45 wt.% SiO 2, 26 wt.% Al 2 O and 12 wt.% CaO as main constituents. The dry coal has 65 wt.% C and 3.5 wt.% H, balance 9.5 wt.%. 0, N, S, H some has a lower heating value (Hu) of 25 KJoule / g. As a slag-absorbing ineduction product, calcium carbide is produced. For this purpose, a mixture of coke and quicklime in the. Heaktor filled. The coke contains about 13% by weight ash, 0.5% by weight water, 81% by weight C, 1% by weight H (best 4-5% by weight 0, IT, S) and has a lower calorific value ( Hu) of 29 KJoules / g. The calcined lime is about 95 wt.% Total CaO (CaO, Ca (OH) 2 , CaCO ^, CaSO 2 ^) is set.
Dust man gemäß der allgemeinen Beschreibung zu Figur 2 94 t/h Vergasungskohle zusammen mit 56 000 nr/h Sauerstoff (99,5 Vol.% rein) durch die Düse 4 in die Vergasungszone 7 ein, so entsteht ein primäres Synthesegas (ca. 14-8 000 m^h) mit einer Temperatur von ca. 2 500 0C und einer Zusammensetzung (Vol.%) von ca. 21 % H2, 1 % H2, 70 % CG, 4,5 % CO2,-2,5 % H2O sowie 1 % Argon, CH^, H2S und COS. Außerdem werden von der Vergasungszone 7 etwa 21 t/h geschmolzene Asche zusammen mit.etwa 1,2 t/h nicht umgesetzter Kohle in die Reduktionszone 10 ausgetragen. Nach Eintritt in die Reduktionszone 10 reagiert das im primären rohen Synthesegas enthaltene COp im Sinne der Boudouard-Reaktion mit Kohlenstoff. Das primäre rohe Synthesegas kühlt sich ab und der vorhandene Wasserdampf re-If, according to the general description of FIG. 2, 94 t / h of gasification coal together with 56,000 nr / h of oxygen (99.5% by volume of pure) are introduced into the gasification zone 7 through the nozzle 4, a primary synthesis gas (approx -8,000 m ^ h) with a temperature of about 2 500 0 C and a composition (Vol.%) Of about 21% H 2 , 1% H 2 , 70% CG, 4.5% CO 2 , - 2.5% H 2 O and 1% argon, CH 2 , H 2 S and COS. In addition, about 21 t / h of molten ash together with about 1.2 t / h of unreacted coal are discharged from the gasification zone 7 into the reduction zone 10. After entering the reduction zone 10, the COp contained in the primary crude synthesis gas reacts with carbon in the manner of the Boudouard reaction. The primary crude synthesis gas cools down and the existing water vapor
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agiert mit einem entsprechenden Koksüberschuß. 7»1 t/h überschüssiger Koks werden über Leitung 25 in die Reduktionszone 10 eingeführt. Über Leitung 15 und die ringförmige Vorheiz ζ one 11 werden als Zuschlagstoffmischung 38,9 t/h Kalk und 23 t/h Koks in die Reduktionszone 10 eingeführt. Die Carbidbildungsreaktion und Hebenreaktionen, wie 2. B. Bindung des Schwefels aus schwefelhaltigen Komponenten an die basische CaO-Komponente der Zuschlagstoffmischung (R=S-+ C + CaO —^ GaS +00 +H)1 Entsäuerung von Restsarbonat (CaCOo + C —> CaO + 2 CO) oder Entwässerung von Hesthydroxid (Ca(OH)0 + C —^ CaO + H0+ CO) setzen Kohlenmonoxid frei. Es entstehen ca. 177 000 nr/h rohes Synthesegas mit etwa 22 % H2, 76 % CO, 1 % U2 und 1 % CO2, Argon, HO und (Vol.%). Zusammen mit dem rohen, 450 bis 500 0C heiisen Synthesegas werden etwa 18 t/h Staub mit etwa 32 ü-ew.% CaO, 29 Gew.% SiO2 und 14 Gew.% Al2O.. über Leitung 16 ausgetragen und in der Heißentstaubung 18 vom Gas abgetrennt. Die Zuschlagstoffe für die Carbidbildung werden kontinuierlich über die Leitungen 15 und 25 von oben im Gegenstrom zum aufsteigenden Synthesegas eingeführt und in der Heduktionszone 10 zu 49 t/h Carbid mit einer Litrigkeit von ca, 248 1 Acetylen je kg Carbid umgesetzt, das aus der Sammel- und Bachreaktionszone 12 diskontinuierlich abgestochen wird»acts with a corresponding excess of coke. 7 »1 t / h of excess coke are introduced via line 25 into the reduction zone 10. Via line 15 and the ring-shaped preheating unit 11, 38.9 t / h of lime and 23 t / h of coke are introduced into the reduction zone 10 as the additive mixture. The carbide formation reaction and lifting reactions, such as 2. Binding of sulfur from sulfur-containing components to the basic CaO component of the aggregate mixture (R = S- + C + CaO - ^ GaS +00 + H) 1 Deacidification of residual carbonate (CaCOo + C -) > CaO + 2 CO) or dehydration of Hesthydroxid (Ca (OH) 0 + C - > CaO + H 0 + CO) release carbon monoxide. This produces about 177,000 nr / h of crude synthesis gas with about 22% H 2 , 76% CO, 1 % U 2 and 1 % CO 2 , argon, H 2 O, and (% by volume). Together with the crude, 450 to 500 0 C hot synthesis gas about 18 t / h of dust with about 32 ü ew.% CaO, 29 wt.% SiO 2 and 14 wt.% Al 2 O .. discharged via line 16 and separated from the gas in the hot dedusting 18. The aggregates for the carbide are continuously introduced via the lines 15 and 25 from above in countercurrent to the rising synthesis gas and reacted in the reduction zone 10 to 49 t / h of carbide with a littleness of ca, 248 1 acetylene per kg of carbide, from the collection and Bach reaction zone 12 is discontinuously tapped »
Beispiel 2 (Figur 3)Example 2 (FIG. 3)
Geht man von den gleichen Rohstoffen wie in Beispiel 1 aus, düst 135»5 t/h Vergasungskohle zusammen mitAssuming the same raw materials as in Example 1, 135 »5 t / h gasification coal together with
78 000 m-^/h Sauerstoff durch die Düse 4 in die auf ca· 2 500 0C gehaltene Vergasungszone 7 ein, beschickt über die Leitungen 15 und 25 den Abstichgenerator 8 mit einem Gemisch aus 38,9 t/h Kalk und 37,6 t/h Koks für die carbothermisehen Reaktionen und die Hachvergasung und mit78 000 m - ^ / h of oxygen through the nozzle 4 into the held at ca · 2 500 0 C gasification zone 7, fed via the lines 15 and 25, the tap generator 8 with a mixture of 38.9 t / h of lime and 37, 6 t / h coke for the carbothermic reactions and the Hachvergasung and with
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8,8 t/h Sisenschrott (98 Gew.% Eisen), so werden über die Leitung 13 15»3 t/h 4-5 gew,%iges Ferro Silizium, über Leitung 14- 45,3 t/h Calciumcarbid mit einer Litrigkeit von ca. 266 1 Acetylen je kg Carbid und über Leitung 16 257 000 nr/h rohes Synthesegas mit einer Temperatur von 400 bis 500 0C erhalten, wobei letzteres 16,1 t/h Staub mit sich führt, der in der Heißentstaubung 18 abgetrennt wird. Das rohe entstaubte Synthesegas enthält etig/a 22 % Wasserstoff, 77 % CO und 1 % CH4, GO2, H3O1 N2 und Argon (7ol,%). Der Staub enthält etwa 42 % CaO, 4 % SiO2 und 23 % AIpO^ (GeüJ.%). Der insgesamt mit den Einsatzmaterialien eingebrachten Aschemenge von 35t3 t/h steht die Menge von 16,1 t/h Staub, der über Leitung 21 abgezogen ?jird, gegenüber.8.8 t / h iron scrap (98% by weight iron), so via line 13 15 »3 t / h 4-5 wt,% ferro silicon, via line 14- 45.3 t / h calcium carbide with a Litrigkeit of about 266 1 acetylene per kg of carbide and on line 16 257 000 nr / h of crude synthesis gas having a temperature of 400 to 500 0 C, the latter 16.1 t / h leads dust, which in the hot dedusting 18th is separated. The crude deducted syngas contains about 22 % hydrogen, 77 % CO and 1 % CH 4 , GO 2 , H 3 O 1 N 2, and argon (7%,%). The dust contains about 42 % CaO, 4 % SiO 2 and 23% AlpO 3 (% by weight). The total amount of ash introduced from the feed materials of 35t3 t / h is opposed by the amount of 16.1 t / h of dust removed via line 21.
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