DE1020434B

DE1020434B - Process for generating fuel gases, in particular synthesis gases, in tapping gas generators

Info

Publication number: DE1020434B
Application number: DEB28185A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ferdinand Markert; Dipl-Ing Erich Kittel
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1953-10-31
Filing date: 1953-10-31
Publication date: 1957-12-05

Description

Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, in Abstichgaserzeugern Es ist bekannt, bei der Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen, z. B. für die Ammoniak-oder Methanolsynthese, in Abstichgaserzeugern, die mit stückigen Brennstoffen, insbesondere Koks, von oben beschickt werden, zur billigeren Gasherstellung staubförmige Brennstoffe mit heranzuziehen. So ist es bekannt, Kohlenstaub in einer besonderen Brennkammer mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf oder Kohlensäure, zu verbrennen und die heißen Verbrennungsgase durch die glühende Brennstoffsäule eines Abstichgaserzeugers hindurchzuleiten.Process for generating fuel gases, in particular synthesis gases, In tapping gas generators It is known in the production of fuel gases, in particular Synthesis gases, e.g. B. for ammonia or methanol synthesis, in tapping gas generators, which are charged with lump fuels, especially coke, from above, for cheaper gas production to use pulverized fuels. That's the way it is known, coal dust in a special combustion chamber with oxygen or oxygen-containing To burn gases, if necessary with the addition of steam or carbon dioxide and the hot combustion gases through the glowing column of fuel of a tap gas generator pass through.

Es ist ferner bekannt, Kohlenstaub mit den Vergasungsmitteln gemischt in das Unterbeil eines Abstichgaserz.eugers einzuführen.It is also known to mix pulverized coal with the gasifying agents to be introduced into the lower part of a tapping gas ore.

Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie Kohlenstaub verwenden, daß also Mahlkosten aufgewendet werden müssen. Bei der zuerst angegebenen Arbeitsweise wird außerdem der größte Teil des erzeugten Gases aus dem wertvolleren stückigen Brennstoff und nur ein kleiner Teil aus dem staubförmigen Brennstoff gewonnen. Bei dem zweiten Verfahren ist es schwierig, die nicht völlig vergasten feinen Kohlenstaubteilchen in dem üblicherweise dem Gaserzeuger nachgeschalteten. Staubabscheider restlos aus dem Gas zu entfernen und gegebenenfalls in den Gaserzeuger zurückzuführen und hier zu vergasen, so daß hierbei ein Teil des Kohlenstoffs für die Vergasung verlorengeht.Both methods have the disadvantage that they use coal dust, so that meal costs must be expended. In the first mentioned working method In addition, most of the gas produced will come from the more valuable lumpy Fuel and only a small part obtained from the powdered fuel. at In the second method, it is difficult to remove the not fully gasified fine coal dust particles in the one usually connected downstream of the gas generator. Dust separator completely off to remove the gas and possibly returned to the gas generator and here to gasify, so that here part of the carbon is lost for gasification.

Es ist außerdem bekannt, kleinstückigenBrennstoff, dessen Körnung 20 mm und mehr betragen kann, mittels einer außengekühlten Schnecke oder eines gekühlten Kolbens in das ruhende Brennstoffbett eines Abstichgaserzeugers einzubringen und mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zu vergasen.It is also known to have small pieces of fuel whose grain size Can be 20 mm and more, by means of an externally cooled screw or a cooled To bring the piston into the resting fuel bed of a tapping gas generator and to gas with oxygen or oxygen-containing gases.

Das mechanische Einbringen körnigen Brennstoffs in die heiße Zone eines Abstichgaserzeugers bedeutet einen erheblichen technischen Aufwand, insbesondere weil die Vergasungsmittel an zahlreichen, auf den Umfang verteilten Stellen in den Gaserzeuger eingebracht werden müssen, um einen einwandfreien Gang des Gaserzeugers zu gewährleisten. Es müssen demnach auch zahlreiche Eintragvorrichtungen vorgesehen werden, und selbst dann würden die Vergasungsmittel vorzugsweise mit dem Koks und nicht mit der in das Koksbett eingebrachten Kohle reagieren. Die Kohle würde mit dem erzeugten Gas durch das Koksbett getragen werden.The mechanical introduction of granular fuel into the hot zone a tapping gas generator means a considerable technical effort, in particular because the gasification agents in numerous, distributed over the circumference in the Gas generators must be introduced in order for the gas generator to run properly to ensure. Numerous entry devices must therefore also be provided and even then the gasifiers would preferentially with the coke and do not react with the coal introduced into the coke bed. The coal would come with the generated gas are carried through the coke bed.

Es wurde ferner schon von der in der Technik allgemein. bekannten, Maßnahme, grobkörniges Gut pneumatisch zu fördern, Gebrauch gemacht und körniger Brennstoff mit Vergasungsmitteln als Trägergas in einen Reaktionsraum gefördert, in dem der Brennstoff ein Wirbelbett bildet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das in dem Wirbelbett entstehende Gas je nach Art der zu vergasenden Kohle einen mehr oder weniger hohen Methangehalt hat und daher für Synthesezwecke nicht geeignet ist.It has also been generalized by technology. known, Measure to pneumatically convey coarse-grained goods, made use of and more granular Fuel with gasification agents as a carrier gas conveyed into a reaction chamber, in which the fuel forms a fluidized bed. This method has the disadvantage that the resulting gas in the fluidized bed, depending on the type of coal to be gasified has a more or less high methane content and is therefore not suitable for synthesis purposes is.

Bei einem weiteren zur Vergasung körnigen Brennstoffs dienenden bekannten Verfahren wird dieser Brennstoff in einem kleinen Reaktionsraum, der als Wirbelkammer ausgebildet ist, bei einer oberhalb des Schmelzpunktes der Schlacke liegenden Temperatur teilweise vergast und die gasförmigen und festen Reaktionserzeugnisse in einen großen Reaktionsraum, der zum Teil mit Füllkörpern, vorzugsweise Koks, versehen ist, eingeführt. Im großen Reaktionsraum wird oberhalb der Füllkörperschicht eine Wirbelschicht erzeugt, aus, der ein Teil des Brennstoffs abgeschieden und dem kleinen Reaktionsraum wieder zugeführt wird.In another known fuel used for gasification of granular fuel This fuel is processed in a small reaction space known as a vortex chamber is formed at a temperature above the melting point of the slag partially gasified and the gaseous and solid reaction products in one large Reaction space, which is partly provided with packing, preferably coke, is introduced. A fluidized bed is generated in the large reaction space above the packing layer, from which part of the fuel is deposited and the small reaction chamber again is fed.

Dieses Verfahren hat bei seiner Anwendung auf Abstichgaserzeuger den Nachteil, daß je nach Größe des Gaserzeugers, der den großen Reaktionsraum im Sinne des bekannten Verfahrens darstellen würde, sechs bis zwölf kleine Reaktionsräume erforderlich wären, damit ein einwandfreier Gang des Gaserzeugern gewährleistet würde. Da in Wirbelkammern -als solche müßten die kleinen Reaktionsräume ausgebildet werden - sehr große Wärmeverluste auftreten, wäre dieses Verfahren bei Anwendung auf Abstichgaserzeuger unwirtschaftlich.This method has when applied to tapping gas generators Disadvantage that, depending on the size of the gas generator, the large reaction space in the sense of the known method would represent six to twelve small reaction chambers would be necessary to ensure that the gas generators run smoothly would. Since the small reaction spaces would have to be formed in vortex chambers as such - very large heat losses occur, this method would be used uneconomical on tapping gas generators.

Die bei den zuvor beschriebenen Verfahren bei der Vergasung körniger Kohle zur Herstellung eines kohlenwasserstofffreien Synthesegases auftretenden Nachteile können nun vermieden werden, wenn man erfindungsgemäß bei einem Abstichgaserzeuger, der in üblicher Weise mit stückigem Brennstoff, vorzugsweise Koks, von oben beschickt wird, körnige Kohle mit einer Korngröße bis zu etwa 20 mm und mehr mit Vergasungsmitteln als Trägergas durch die Formen in das ruhende Koksbett einbläst und mit den vom Gasstrom durch das Koksbett getragenen entgasten Kohleteilchen über dem ruhenden Bett aus stückigem Koks eine Wirbelschicht erzeugt, in die Vergasungsmittel eingeführt werden. Da beim Einblasen von körniger Kohle mittels Vergasungbmittel in die heiße Zone des Abstichgaserzeugers die Vergasungsmittel hauptsächlich mit dein Koks reagieren, ist es zweckmäßig, nur so viel Sauerstoff in die heiße Zone des Gaserzeugers einzuführen, daß die entstehende Wärme gerade ausreicht, um den Wärmebedarf zum Aufheizen der Kohle und des Sauerstoffs, zur Spaltung der aus der Kohle stammenden Kohlenwasserstoffe, zum Umsetzen des Wasserdampfes und der übrigen gegebenenfalls als Trägergas benutzten endotherm reagierenden Vergasungsmittel, zum Schmelzen der Schlacke sowie die Wärmeverluste zu decken. Die restlichen zur Vergasung der Kohle erforderlichen Vergasungsmittel werden oberhalb der ruhenden Koksschicht in das Wirbelbett aus entgasten Kohleteilchen eingeführt. Dadurch wird erreicht, daß nur wenig Koks und viel Kohle vergast wird.The gasification in the previously described method is more granular Coal for the production of a hydrocarbon-free synthesis gas occurring disadvantages can now be avoided if, according to the invention, in a tapping gas generator, the in the usual way with lumpy fuel, preferably coke, is charged from above, granular coal with a grain size of up to about 20 mm and more with gasification agents than carrier gas through the molds into the dormant coke bed blows in and with the degassed coal particles carried by the gas stream through the coke bed A fluidized bed is created above the resting bed of lumpy coke, into the gasification agent to be introduced. As when injecting granular coal by means of gasification medium in the hot zone of the tapping gas generator, the gasifying agents mainly with If your coke react, it is expedient to only put so much oxygen into the hot zone of the gas generator to introduce that the heat generated is just sufficient to the Heat required to heat the coal and the oxygen, to split the from the Coal-derived hydrocarbons, for converting the water vapor and the rest if necessary, endothermic gasifying agents used as carrier gas, to melt the slag as well as to cover the heat losses. The rest of the Gasification of the coal required gasification agents are above the dormant Coke layer introduced into the fluidized bed of degassed coal particles. This will achieves that only a little coke and a lot of coal is gasified.

Um einen möglichst hohen Anteil des Brenngases aus der Kohle zu erzeugen, ist es ferner vorteilhaft, einen Teil des in das ruhende Koksbett einzublasenden Sauerstoffs zusammen mit Frischkohle und den anderen Teil des Sauerstoffs zusammen mit entgaster Kohle, welche unmittelbar aus der Wirbelschicht abgezogen wird, in das Gaserzeugerunterteil zu geben, wobei man zweckmäßig diese Kohle in der Nähe der Zufuhr der Frischkohle einführt.In order to generate as high a proportion of the fuel gas as possible from the coal, it is also advantageous to inject part of the coke bed into the resting coke bed Oxygen together with fresh charcoal and the other part of the oxygen together with degassed coal, which is drawn off directly from the fluidized bed, in to give the gas generator lower part, where you can expediently this coal in the vicinity the supply of fresh coal introduces.

Der in dem dein Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider etwa noch anfallende brennbare Staub wird zusammen mit der Frischkohle und/oder der entgasten, aus der Wirbelschicht unmittelbar abgezogenen Kohle in die untere, heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt.The dust separator in the downstream of your gas generator, for example any flammable dust that still occurs is combined with the fresh coal and / or the degassed, Coal withdrawn directly from the fluidized bed into the lower, hot zone of the Gas generator introduced.

Zum Betrieb der Wirbelschicht ist je nach der Höhe und der Art des zu wirbelnden Gutes eine Gasmenge von etwa 300 bis 800 m3/h und m2 Querschnitt erforderlich. Bei zu großer Gasmenge werden mit den abziehenden Gasen die kleineren Teilchen des Wirbelgutes ausgetragen. Es ist deshalb vorteilhaft, nur so viel von dem im Unterteil des Gaserzeugers entstandenen Gas in die Wirbelschicht zu führen, wie zum Wirbeln notwendig ist. Das übrige Gas zieht man unterhalb der Wirbelschicht durch einen -zweiten Gasausgang ab, entfernt daraus die entgasten Kohleteilchen in einem Staubsack und fördert sie durch eine Eintragsvorrichtung in die Wirbelschicht und gegebenenfalls zum Teil in das Gaserzeugerunterteil. Die aus der Wirbelschicht und vom Staubsack kommenden Gasströme werden, zweckmäßig gemeinsam, in einem Zyklonabscheider oder einer anderen trocken arbeitenden Feinreinigungsanlage, z. B. einem Elektrofilter, weitgehend von Kohlenstaub befreit. Dieser kann mit der Frischkohle und/oder mit entgaster Kohle in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt werden.To operate the fluidized bed is depending on the height and type of The material to be swirled requires a gas volume of around 300 to 800 m3 / h and m2 of cross-section. If the amount of gas is too large, the smaller particles of the Eddy good discharged. It is therefore beneficial to only have so much of that in the lower part the gas produced by the gas generator to lead into the fluidized bed, as if to swirl necessary is. The rest of the gas is drawn through you below the fluidized bed -second gas outlet, removes the degassed coal particles from it in a dust bag and conveys it through a feed device into the fluidized bed and optionally partly in the lower part of the gas generator. The ones from the fluidized bed and from the dust bag Coming gas streams are expediently together in a cyclone separator or another dry fine cleaning system, e.g. B. an electrostatic precipitator, largely freed from coal dust. This can be done with the fresh coal and / or with degassed coal are introduced into the hot zone of the gas generator.

Das Verfahren hat den Vorteil, daß man in einem in üblicher Weise betriebenen Abstichgaserzeuger, der von oben mit stückigem Brennstoff beschickt wird, handelsübliche körnige Kohle vergasen kann, ohne daß besondere Mahlkosten entstehen, ohne daß Vorverbrennungskammern oder Vorv ergasungsräume und die dadurch bedingten Wärmeverluste erforderlich sind und ohne daß mechanische Eintragvorrichtungen vorgesehen werden müssen. Es ist möglich, den Abstichgaserzeuger mit einem besonders hohen Verhältnis von körniger Kohle zu stückigem Brennstoff zu betreiben, was wirtschaftlich von besonderer Bedeutung ist.The method has the advantage that you can in a conventional manner operated tapping gas generator, which is charged with lumpy fuel from above can gasify commercially available granular coal without special grinding costs arise without pre-combustion chambers or Vorv gasification chambers and the result conditional heat losses are required and without mechanical entry devices must be provided. It is possible to use the tapping gas generator with a special high ratio of granular coal to lump fuel to operate, which is economical is of particular importance.

An Hand der beiden Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the two drawings.

Abb. 1 zeigt die Erzeugung eines methanarmen Synthesegases. Der Abstichgaserzeuger 1 wird über die Einfüllschleuse 2 vom Bunker 3 aus von oben mit Koks beschickt. Handelsübliche körnige Kohle, die eine Körnung bis zu 20 mm haben kann, wird aus dein Bunker 4 über die Eintragvorrichtung 5 und die Form 6 in den unteren, heißen Teil des Gaserzeugers eingebracht, wobei bei der Herstellung von z. B. Synthesegas für die Ammoniakerzeugung Luft als Trägergas verwendet und in der Form 6 Sauerstoff -zugegeben wird.Fig. 1 shows the generation of a low-methane synthesis gas. The tapping gas generator 1 is fed with coke from above via the feed sluice 2 from the bunker 3. Commercially available granular coal, which can have a grain size of up to 20 mm, is made from your bunker 4 via the entry device 5 and the mold 6 in the lower one Part of the gas generator introduced, wherein in the production of z. B. synthesis gas for the production of ammonia, air is used as the carrier gas and in form 6 oxygen - is admitted.

Die mit d ent Gas durch die glühende Kokssäule nach oben getragenen entgasten und zurrt Teil vergasten Kohleteilchen bilden oberhalb der Kokssäule 7 die Wirbelschicht B. die durch die von unten kommende Gasmenge in auf und ab wirbelnder Bewegung gehalten wird und in welche durch mehrere Formen 9 ein Gemisch von Sauerstoff und Dampf zur Vergasung der Kohleteilchen eingeblasen wird.The gas carried up through the glowing coke column with the gas Degassed and partially gasified coal particles form above the coke column 7 the fluidized bed B. the swirling up and down due to the amount of gas coming from below Movement is kept and in which through several forms 9 a mixture of oxygen and steam is blown to gasify the coal particles.

Aus der Wirbelschicht 8 wird durch den Überlauf 10 entgaste körnige Kohle über die Eintragvorrichtung 11 und die Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas in den Gaserzeuger eingeführt.From the fluidized bed 8 is degassed granular through the overflow 10 Coal via the entry device 11 and the mold 12 by means of carbonic acid as a carrier gas introduced into the gas generator.

Vom Gasstrom aus der Wirbelschicht etwa mitgenommene Kohleteilchen werden im Staubabscheider 13 aus dein Gas abgeschieden und ebenfalls über eine Eintragvorrichtung 14 und Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas in den Gaserzeuger eingeführt.Coal particles, for example, carried along by the gas flow from the fluidized bed are separated from your gas in the dust separator 13 and also via an entry device 14 and form 12 introduced into the gas generator by means of carbon dioxide as a carrier gas.

Gemäß Abb.2 wird der Ahstichgaserzeuger21 über Einfüllschleuse 22 aus Bunker 23 mit Koks beschickt. Körnige Kohle wird aus Bunker 24 über Eintragvorrichtung 25 und Form 26, in welcher Sauerstoff zugegeben wird, in das Gaserzeugerunterteil gebracht. Die oberhalb der Kokssäule27 erzeugte Wirbelschicht 28 erhält die zu vergasende Kohle einmal durch die mit den Gasen nach oben geführten Kohleteilchen und weiter aus dem Staubsack 29, durch welchen ein unterhalb der Wirbelschicht 28 abgezogener Gasstrotn fließt. Die entgasten Kohleteilchen aus dein Staubsack 29 werden durch die Vorrichtung 30 gefördert. Der Wirbelschicht 28 werden durch die Formen 31 Vergasungsmittel zugeführt. Ein Teil der itil Staubsack29 anfallenden entgasten Kohle wird über Eintragvorrichtung 32 und Form 33 in das Gaserzeugerunterteil zusammen mit exotherin oder einem Gemisch von exotherm und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln zur Erzeugung der gewünschten Temperatur eingeblasen. Die aus dem Staubsack 29 und der Wirbelschicht 28 abströmenden Gasmengen werden bei 34 vereinigt, wobei eine Drosselklappe das Mengenverhältnis der Teilströme einstellt, und im Zyklonabscheider 35 von Staub gereinigt. Der Staub wird durch die Vorrichtung 36 und Form 33 zusammen mit den aus dem Staubsack 29 kommenden entgasten Kohleteilchen in das Gaserzeugerunterteil eingeführt.According to Fig. 2, the branch gas generator 21 is via the feed sluice 22 Filled with coke from bunker 23. Grainy coal is extracted from bunker 24 via a feed device 25 and form 26, in which oxygen is added, into the gas generator lower part brought. The fluidized bed 28 generated above the coke column 27 contains the one to be gasified Coal once through the coal particles carried up with the gases and on from the dust bag 29, through which a withdrawn below the fluidized bed 28 Stream of gas flows. The degassed coal particles from your dust bag 29 are through the device 30 promoted. The fluidized bed 28 are gasified by the molds 31 fed. Part of the degassed coal produced by itil dustbag29 is fed into the system 32 and form 33 in the gas generator lower part together with exotherin or a mixture of exothermic and endothermic reacting gasifying agents to produce the desired Temperature blown. The outflow from the dust bag 29 and the fluidized bed 28 Amounts of gas are combined at 34, with a throttle valve providing the quantitative ratio adjusts the partial flows, and cleaned of dust in the cyclone separator 35. The dust is made by the device 36 and mold 33 together with the from the dust bag 29 coming degassed coal particles introduced into the gas generator lower part.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for generating fuel gases, in particular Synthesis gases, from lump fuels, especially coke and granular coal, in the Tapping gas generator, which is charged with lumpy fuel in the usual way from above and above its resting bed of lumpy fuel a fluidized bed of granular fuel Coal is generated, which is entered into the gas generator base and with your gas flow is supported by the bed of coke, characterized in that the granular coal with gasification agents as carrier gas through the forms of the Abs.tichgaserzeugers in blown in the lower, hot zone of the stationary fuel bed made of lumpy fuel will.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the hot zone of the gas generator only so much oxygen is introduced that the resulting heat just enough, the heat required to heat the injected granular coal and oxygen, for splitting or decomposing the hydrocarbons originating from coal, to convert the water vapor and the rest, optionally used as a carrier gas endothermic reacting gasification agent, to melt the slag as well as the heat losses to cover, and that the other gasifying agents required for gasifying the coal be added directly to the fluidized bed above the dormant coke bed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the in the lower part The amount of oxygen required by the gas generator is partly with the coal and partly with the coal Part with the fluidized bed removed, degassed coal is introduced, where appropriate this coal is introduced in the vicinity of the supply of the fresh coal.

4. Procedure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the in the gas generator downstream dust separator accumulating dust together with the fresh coal and / or with the degassed coal taken directly from the fluidized bed into the hot one Zone of the gas generator is introduced.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that only part of the formed in the lower part of the gas generator Gas used for swirling and the remaining part of the gas through a gas outlet, which is below the fluidized bed, is withdrawn, from this gas stream the degassed coal particles are deposited in a dust bag, which then expediently in the fluidized bed and optionally partly in the hot zone of the Gas generator introduced with the addition of gasifying agents -.erden.

6. Procedure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the dust bag and fluidized bed coming gas streams are brought together and together in a fine cleaning system be freed from fuel dust, which is expediently in the hot zone of the gas generator, for example with the fresh coal or with the degassed granular coal. Considered publications: German Patent Specifications No. 573 112, 908 516; German patent applications p 54 433 IVc / 24e (published on December 21, 1950), B. 15 202 IV c / 24 e (published January 22, 1953); British Patent No. 665 077.