DE1017314B

DE1017314B - Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen aus staubfoermigen bis grobkoernigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE1017314B
Application number: DEB27835A
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Flesch
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1953-10-09
Filing date: 1953-10-09
Publication date: 1957-10-10

Description

Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen aus staubförmigen bis grobkörnigen Brennstoffen Es ist bekannt, Brenngase, insbesondere Synthesegase, aus körnigen Brennstoffen in einer Wirbelschicht zu gewinnen. Dabei verfährt man im allgemeinen so, daß man die Vercgasung in; einem Schachtofen vornimmt, der unten durch einen Rost abgeschlossen ist. auf dem sich die Vergasungsrückstände in körniger bis stückiger Form ansammeln, um sie dann mechar misch auszutragen. Auch wenn man sich eines rostlosen, Gaserzeugers bedient, müssen, die festen Vergasungsrückstände durch besondere mechanische Mittel aus, dem: Gaserzeuger entfernt werden. Die An, lage und Wartung der Austragsvorrichtun!g für die Rückstände ist aber umständlich und kostspielig; außerdem werd#eni mit dein feisten Rückständen noch erheblich:ei Mengen Kohlenstoff aus dem Gaserzeuger ausgetragen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Vergasungsmittel Luft und Dampf beim Vergasen körniger Brennstoffe in, der Wirbelschicht durch Düsen. in den Gaserzeuger einzublasen: und die Vergasungsrückstände als flüssige Schlacke abzuziehen. Dieser Vorschlag hat jedoch bisher praktisch keine Amvendung gefunden.. Der Grund hierfür liegt wohl darin, daß beim Arbeiten mit Wirbelschichten - im Gegensatz zum Arbeiten in ruhender Schicht, bei dem durch Einblasen exoth:erm und endotherm reagierender Vergasungsmittel die Vergasungsrückstände lenicht verflüssigt werden können - durch die auf und ab, wirbelnde Bewegung dies. Brennstoffbettes aus der heißen, sogenan:nten »Fe:uerzo@ne«, die sich dort bildet, wo, die Vergasungsmittel in den Brennstoff einströmen, so viel Wärme in. die höheren Brennstoffschichten des Wirbelbettes getragen wird; daß ein betriebssicherer Abstich flüssiger Schlacke nicht möglich ist.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile be- seitigt werden,, wenn die endotherm reagierenden Vergasungsmittel im wesentlichen in den oberen Teil der Brennstoffschicht des Gaserzeugers und die exotherm reagierenden im wesentlichen in. den unteren Teil eingeführt werden. und die Zufuhr der Vergasungsmittel so, geregelt wird,, daß im unteren Teil der Schicht eine unmerkliche bis. schwache und im oberen eine; starke Bewegung des Brennstoffes stattfindet. Hierdurch wird der Wärmeabtransport durch den wirbelnden Brennstoff wesentlich verringert und wird verhindert, daß Wärme durch die Zersetzung von Wasserdampf im unteren Teil des Gaserzeugers verbraucht wird. Die im unteren Teil des Gaserzeugers entstehenden Vergasungsrückstände sowie die aus den oberen Brennstoffschichten absinkenden Vergasungsrückstände können bei dieser Arbeitsweise mit Sicherheit im unteren Teil des Gaserzeugers als geschmolzene Schlacke flüssig abgezogen werden. Die aus. dem unteren Teil durch die schwach bewegte Kohle in den. oberen Teil des Gaserzeugers hinaufgetragene Wärme genügt, um die Reaktion der in der oberen Brennstoffschicht eingeblasenen: en.dotherm reagierenden. Vergasungsmittel mit dem Brennstoff zu ermöglichen:.
Es ist zwar bekannt, bei Abstichgaserzeugern für die Vergasung stückiger Brennstoffe in ruhendem Bett in den unteren Teil, d. h. in die Schla,ckenschmelzzone ein exotherm reagierendes. Vergasungsmittel und, in die höher gelegene Zone ein vorwiegend; endotherm reagierendes Vergasungsmittel einzuführen. Die übertragung dieser Maßnahme, durch die der Abzug der Schlacke in flüssiger Form erleichtert wird, auf einen Wirbelschicht-Gaserzeuger wird gemäß der Erfindung dadurch ermöglicht, daß durch Verringerung der Aufw irbelung des Brennstoffes im unteren Teil der Brennstoffschicht ein die Wirkung der Einführung des exotherm reagierenden Vergasungsmittels aufhebender oder mindernder Wärmetransport aus dem unteren in den oberen, Teil der Brennstoffschicht verhindert wird.
Die Vergasung kann. im oberen Teil dies Wirbelbettes dadurch verstärkt werden, daß man die en.dotherm reagierenden Vergasungsmittel vor Eintritt in den Gaserzeuger vorerhitzt. Dies kann, falls gewünscht, auch bei den exothermen Vergasungsmitteln geschehen.. Die Austrittstemperatur der erzeugten Brenngase kann dadurch: gesenkt werden, daß man den frischen Brennstoff über dem Wirbelbett oder in den oberen Teil des Wirbelbettes einführt. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn zur Steigerung des Heizwertes der erzeugten Gase die im Brennstoff vorhandenen gasförmigen Kohlenwasserstoffe nicht gespalten werden sollen. Für die Ammoniaksyn:these, wo ein methanarmes. Gas erwünscht ist, verfährt man so, daß der frische Brennstoff tiefer in das Wirbelbett, also in eine- Zone höherer Temperatur, eingeführt wird, in der eine stärkere Aufspaltung der Kohlenwasserstoffe erfolgt.
Das Verfahren kann auch so ausgeführt werden, daß der feste körnige Brennstoff zum Teil durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe, z. B. Heizöl, Methan od. dgl., ersetzt wird. Diese Brennstoffe werden dann. zweckmäßig fortlaufend in das untere Brennstoffbett eingeführt. Diese Arbeitsweise ist insbesondere für kohlearme, aber an 01 reiche Länder wertvoll und in solchen Fällen, in denen Stadtgas oder gasförmige Olefine hergestellt werden sollen.
Beim Vergasen der körnigen Brennstoffe entstehen verhältnismäßig große Mengen bee-nnbaren Flugstaubes, Diese, können nach ihrer Trennung vom erzeugten Gas. in die heiße Zone des. Gaserzeugers zurückgeführt werden, wo, sie bei der dort herrschenden hohen Temperatur, z. B. 1500° und mehr, soweit wie möglich vergast werden. Zweckmäßig wird dieser Staub zusammen mit dem exotherm reagierenden Vergasungsmittel, z. B. Sauerstoff, in denr Gaserzeuger eingeblasen. Neben dem Flugstaub kann auch ein. Teil der Frischkohle in Stauhform in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt werden. Während bei den. üblichen Abstichgaserzeugern mit ruhendem Brennstoff die Feuerzone verhältnismäßig kurz ist, kann diese bei bewegtem Brennstoffbett durch Verlegen der Einblasstelle der endotherm reagierenden. Vergasungsmittel in höhere Zonen der Wirbelschicht erheblich verlängert werden, was bei der Mitvergasung des Flugstaubes und flüssiger Brennstoffe sehr günstig ist.
Das neue Verfahren kann zur Leistungssteigerung und zur Erhöhung des Gasheizwertes auch bei höheren Drücken, z. B. bei 10 bis 20 at, beitrieben werden.
Zur Vereinfachung der Beschickungsvorrichtung, besonders beim Arbeiten unter höheren; Drücken und wenn neben festem Brennstoff auch flüssiger Brennstoff in den Gaserzeuger eingeführt wird, empfiehlt es sich, den frischen Brennstoff kontinuierlich in den Gaserzeuger einzubringen.
Das Verfahren eignet sich auch vorzüglich zur Vergasung vom; backender Kohle. Die in die, Wirbelschicht eingestreute Frischkohle wird durch die Bewegung der Brennstoffteilchen am Zusammenbacken im allgemeinen gehindert. Tritt trotzdem etwa bei stärkerer Brennstoffzufuhr ein Zusammenbacken ein, so sinken die gebildeten größeren Stücke ab und werden in der Feuerzone restlos vergast.
Um: zu vermeiden, daß bei hoher Leistung erhebliche Brennstoffmengen mit den Brenngasen aus dem Gaserzeuger ausgetragen werden, wird der Vergaserschacht zweckmäßig nach oben hin konisch erweitert. Bei dieser Vergaserform kann das exotherm reagierende Vergasungsmittel mit der für eine gut arbeitende Feuerzone notwendigen: Geschwindigkeit eingeblasen werden, ohne daß das Wirbelbett in den unerwünschten Schwebezustand übergeht.
Bei der Vergasung von Brennstoffern mit hohem Aschenschmeilzpunkt oder solchen mit geringem Aschengehalt ist es vorteilhaft, Flußmittel, wie Kalk. zuzusetzen. Es ist auch möglich, mit den Brennstoffen Erze in den Gaserzeuger einzuführen und das geschmolzene Metall, das sich am Boden des Gaserzeugers unterhalb der geschmolzenen Schlacke ansammelt, für sich flüssig abzustechen.
An Hand der Zeichnung sei das Verfahren näher erläutert: In den Gaserzeuger A wird bei B oder ß, oder an beiden Stellen backende Steinkohle der Körnung bis 25 mm eingedreht. Die Anteile mit Korngrößen über 20 mm und vereinzelte gröbere Stücke, die durch Zusammenbacken der Kohle entstehen, sinken, in den zylindrischen Schacht C und werden hier bei unmerklich bis schwacher Bewegung mit bei D eingeblasenem Sauerstoff vergast. Dabei entsteht eine hohe Temperatur, die die Asche zum Schmelzen bringt. Ein Teil der in der Feuerzone C entstehenden Wärme wird von. Anteilen, weniger grober Korngröße in höhere Zonen der Wirbelschicht getragen, wo der bei E eingeblasene Dampf zur Reaktion kommt. Die Höhe der Wirbelschicht beträgt etwa 1 bis 1,5 m und der Abstand der Einführungsstellen D und E mindestens ein. Drittel der Höhe der Brennstoffschicht, z. B. 75 cm im vorliegenden Fall. Das bei F den Gaserzeuger verlassende Gas hat folgende Zusammensetzung: C02 =10%; CO=50%; H2=360%; CH4=0,50/0; N2 = 3, 5 %.
Der mitgerissene Brennstoffstaub wird im Zyklanabscheider I abgeschieden und bei D zusammen mit Sauerstoff wieder in die Brennstoffschicht zurückgeführt. Bei G wird die flüssige Schlacke abgezogen und bei H gegebenenfalls flüssiges Eisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, aus staubförmigen bis grobkörnigen Brennstoffen, wobei sich die Brennstoffschicht durch die Vergasungsmittel in auf und ab wirbelnder Bewegung befindet und die Vergasungsrückstände flüssig abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, da,B die endotherm reagierenden Vergasungsmittel im wesentlichen, in dem, oberen Teil der Brennstoffschicht des Gaserzeugers und die exotherm reagierenden im wesentlichen in den unteren Teil eingeführt werden und daß die Zufuhr der Vergasungsmittel so geregelt wird, da:ß im unteren Teil der Schicht eine unmerkliche bis schwaches und, im oberen eine starke Bewegung des Brennstoffes stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsstellen der endotherm und der exotherm reagierenden Vergasungsmittel mindestens um ein Drittel der Brennstoffsch.ichthöhe auseinanderliegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsmittel, insbesondere die endotherm reagierenden., ganz oder zum Teil vor Einführen in den Gaserzeuger vorerhitzt werden.
4. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frische Brennstoff oberhalb der Einführungsstelle der endotherm reagierenden Vergasungsmittel in den Gaserzeuger eingeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frische Brennstoff zwischen den Einführungsstellen der exotherm und der endotherm reagierenden Vergasungsmittel in den. Gaserzeuger eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feste frische Brennstoff teilweise durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe ersetzt ist.
7. Verfahren. mach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstaub aus den erzeugten Brenngasen ausgeschieden und in die heiße Zone des Gaserzeugers zurückgeführt wird. B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß frischer Brennstoff staubförmig in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis e, dadurch gekennzeichnet, d'aß das Verfahren unter Druck, zweckmäßig bei etwa 10 bis 20 at, durchgeführt, wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, d'aß in dem. Gaserzeuger zusätzlich Flußmittel und/oder Erze zwecks Verhüttung eingeführt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 487 886; USA.-Patentschrift Nr. 2 577 632; »Gas- und Wasserfach«, 88. Jahrgang (1947), S. 134; 91. Jahrgang (1950), S. 101.