DE1044333B

DE1044333B - Process for generating high-heating gas by gasifying fuels in a slag bath

Info

Publication number: DE1044333B
Application number: DEU1697A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Roman Rummel; Dr Rudolf Huettner
Original assignee: ROMAN RUMMEL DIPL ING
Current assignee: ROMAN RUMMEL DIPL ING
Priority date: 1952-06-19
Filing date: 1952-06-19
Publication date: 1958-11-20

Description

Verfahren zur Erzeugung heizstarken Gases durch Vergasung von Brennstoffen im Schlackenbad Im Hauptpatent ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Brennstoffe in ihrer eigenen flüssigen Schlacke vergast werden. Dabei wird die Schlacke durch die Strömungsenergie der in sie eingeführten Vergasungsmittel und Brennstoffe in kreisender Bewegung gehalten, wobei die exotherm mit dem Brennstoff und der Schlacke reagierenden Vergasungsmittel einerseits und der Brennstoff und gegebenenfalls endotherm reagierende Vergasungsmittel andererseits derart örtlich voneinander getrennt in den Schlackenkreislauf eingeführt werden, daß in einem Teil des Schlackenkreislaufs der Brennstoff teilweise vergast und im anderen Teil des Schlackenkreislaufs die Schlacke durch Verbrennen des restlichen Brennstoffes gegebenenfalls unter Zusatz von weiterem Brennstoff wieder auf die zur Vergasung erforderliche Temperatur erhitzt wird.Process for generating high-heating gas by gasifying fuels in the slag bath The main patent describes a process in which fuels be gasified in their own liquid slag. Thereby the slag gets through the flow energy of the gasifying agents and fuels introduced into them in kept circular motion, the exothermic being with the fuel and the slag reacting gasification agent on the one hand and the fuel and possibly endothermic reacting gasification agents on the other hand so locally separated from each other in The slag cycle can be introduced into a part of the slag cycle the fuel is partially gasified and in the other part of the slag cycle the Slag by burning the remaining fuel, possibly with additive heated again by further fuel to the temperature required for gasification will.

Bei dieser Arbeitsweise wird der Brennstoff in die flüssige Schlacke hineingeblasen und hierdurch in innige Berührung mit dieser gebracht. Alle Kohlenwasserstoffe, die primär aus dem Brennstoff durch Entgasung oder Spaltung entstehen, werden infolge der hohen Temperatur der Schlacke sofort praktisch vollkommen in C und H2 gespalten oder zu CO oder H2 vergast. Das aus dem Vergasungsraum abgehende Gas besteht daher im wesentlichen aus C O oder H2, während der Gehalt an Kohlenwasserstoffen unter 1% liegt. Der obere Heizwert dieses Gases beträgt dementsprechend höchstens 3000 kcal/Nms, so daß es zwar als Wassergas für Synthesen sehr wertvoll ist, aber nicht als Stadt- oder Ferngas benutzt werden kann.In this mode of operation, the fuel is in the liquid slag blown in and thereby brought into intimate contact with it. All hydrocarbons, which arise primarily from the fuel through degassing or splitting are as a result The high temperature of the slag immediately split practically completely into C and H2 or gasified to CO or H2. The outgoing gas from the gasification chamber therefore exists consisting essentially of C O or H2, while the hydrocarbon content is below 1%. The upper calorific value of this gas is accordingly at most 3000 kcal / Nms, so that it is very valuable as a water gas for syntheses, but not can be used as town or long-distance gas.

Es wurde nun gefunden, daß man nach dem Verfahren des Hauptpatentes auch heizstarke Gase kontinuierlich und ohne kostspielige zusätzliche Apparate herstellen kann, wenn man in das im Vergasungsraum gebildete Wassergas feste, flüssige oder höhermolekulare gasförmige Kohlenwasserstoffe derart einbringt, daß sie nicht in Berührung mit der Schlacke kommen, aber noch der Wärmestrahlung des Schlackenbades ausgesetzt sind. Durch die hohe fühlbare Wärme des Wassergases und unter der Einwirkung der Strahlungswärme der Schlacke werden die zugegebenen Kohlenwasserstoffe praktisch vollständig in niedermolekulare gasförmige Kohlemwasserstoffe, insbesondere Methan, umgewandelt, so daß man ein stark methanhaltiges Wassergas erhält, dessen Heizwert und Brenneigenschaften denen von Stadt- und Ferngas entsprechen. Als zuzusetzende Stoffe kann man bituminöse Stoffe, wie Braunkohle, Steinkohle, Torf, Ölschiefer u. dgl., zweckmäßig in feinverteilter Form, aber auch flüssige oder gasförmige kohlenwasserstoffhaltige Substanzen, wie Teere, Krackrückstände, Hydrierrückstände, Öle, Abgase von Raffinerien usw., verwenden. Es ist zwar bekannt, Kohle kontinuierlich und vollständig in heizwertstarke Gase umzuwandeln, indem man sie unter Druck mit Sauerstoff und Wassergas vergast. Hierzu sind aber kostspielige Druckapparaturen, teurer Sauerstoff und stückiger Brennstoff notwendig. Es fallen dabei außerdem lästige Nebenprodukte, wie z. B. phenolhaltige Abwässer, an. Demgegenüber hat das Verfahren gemäß vorliegender Anmeldung den Vorteil, daß es alle Arten von Brennstoff, z. B. aschereiche, nicht backende oder backende, in feinkörniger Form zu verarbeiten gestattet und daß eine praktisch vollständige Unisetzung der Brennstoffe stattfindet, also keine Schwierigkeiten bezüglich der Verarbeitung oder Verwertung von Neben- und Abfallprodukten vorhanden sind.It has now been found that following the process of the main patent also produce high-heating gases continuously and without expensive additional equipment can, if you solid, liquid or in the water gas formed in the gasification chamber brings higher molecular weight gaseous hydrocarbons in such a way that they are not in Come into contact with the slag, but still the thermal radiation of the slag bath are exposed. Due to the high sensible warmth of the water gas and under the influence The added hydrocarbons become practical due to the radiant heat of the slag completely into low molecular weight gaseous hydrocarbons, especially methane, converted, so that one receives a strongly methane-containing water gas, its calorific value and combustion properties correspond to those of town and long-distance gas. As to be added Substances can be bituminous substances, such as lignite, hard coal, peat, oil shale and the like, expediently in finely divided form, but also liquid or gaseous hydrocarbons Substances such as tars, cracking residues, hydrogenation residues, oils, waste gases from refineries etc., use. Although it is known to use coal continuously and completely in high calorific value Convert gases by gasifying them under pressure with oxygen and water gas. However, this requires expensive pressure equipment, expensive oxygen and more lumpy items Fuel necessary. There are also annoying by-products such. B. wastewater containing phenol. In contrast, the method according to the present application the advantage that there are all types of fuel, e.g. B. ashy, not baking or baking, allowed to process in fine-grained form and that a practical complete dissolution of the fuel takes place, so no difficulties with regard to the processing or recovery of by-products and waste products are.

Es ist ferner bekannt, heizstarke Gase vom Charakterdes Stadtgases zu erzeugen, indem manWassergas nach bekannten Verfahren methanisiert unten Anwendung der bekannten, insbesondere nickelhaltigen Methanisierungskontakte. Man könnte das nach dem Hauptpatent hergestellte Wassergas insbesondere wegen seiner hierfür besonders günstigen Beschaffenheit auch über die für die Synthese von Kohlenwasserstoffen nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren verwendeten üblichen Katalysatoren leiten und nach Abscheidung dex gebildeten flüssigen Produkte ein heizstarkes Restgas gewinnen. Die MethanisieLrung ist aber ein verhältnismäßig teurer Prozeß, so. daß damit bisher im allgemeinen kein Stadtgas in wirtschaftlicher Weise erzeugt werden kann. Bei der Fischer-Tropsch-Synthese ist die Wirtschaftlichkeit einer Stadtgaserzeugung abhängig von der Absatzmöglichkeit und den erzielbaren Preisen für die dabei hergestellten Produkte (Benzin, Paraffin usw.), so daß die Anwendbarkeit dieses Weges auf Sonderfälle beschränkt ist.It is also known to use high-heating gases of the character of city gas by methanating water gas according to known methods below application the known, in particular nickel-containing methanation contacts. You could Water gas produced according to the main patent in particular because of its special purpose favorable nature also over those for the synthesis of hydrocarbons conduct and conventional catalysts used by the Fischer-Tropsch process after the deposition of dex formed liquid products gain a high-temperature residual gas. Methanization is a relatively expensive process, see above. that so far generally no town gas in economic Way generated can be. In the Fischer-Tropsch synthesis, the economy of city gas generation is depending on the sales opportunity and the achievable prices for the manufactured items Products (gasoline, paraffin, etc.), so that the applicability of this route to special cases is limited.

Schließlich sind zahlreiche Verfahren bekannt, um den Heizwert von Wassergas durch Zugabe von Öl usw. zu erhöhen. Bei allen diesen Karburierungsverfahren ist jedoch die fühlbare Wärme des Wassergases nicht sehr hoch und sonst keine Wärme innerhalb -des Vergasungsprozesses verfügbar. Um auf einen genügend hohen Heizwert zu kommen, müssen daher Wärmespeicher, die mit Steinen oder Koks als wärmespeicherndem Material angefüllt sind, zusätzlich vorgesehen werden. Diese müssen periodisch aufgeheizt werden, so daß kein kontinuierlicher Prozeß möglich ist. Außerdem kann das Aufheizen der Wärmespeicher nicht durch Verbrennen von billiger Kohle geschehen, sondern die dafür benötigte Wärme stammt aus Stoffen, die merklich teurer sind als Kohle, nämlich aus Koks, Heizgas oder den zu spaltenden selbst.Finally, numerous methods are known to increase the calorific value of Increase water gas by adding oil, etc. In all of these carburization processes however, the sensible heat of the water gas is not very high and otherwise no heat available within the gasification process. To achieve a sufficiently high calorific value to come, therefore, have to have heat accumulators with stones or coke as heat accumulators Material are filled, must also be provided. These have to be heated up periodically so that a continuous process is not possible. It can also heat up the heat storage is not done by burning cheap coal, but rather the The heat required for this comes from materials that are noticeably more expensive than coal, namely from coke, fuel gas or the ones to be split.

Deng .benüber kann nach der Erfindung in einfachster Weise kontinuierlich ohne zusätzliche Apparate und mit billiger Kohlenwärme ein heizstarkes Gas hergestellt werden, das als Stadt- oder Ferngas verwendet werden kann. Man kann die Erzeugung der heizstarken Gase auch noch mit der Herstellung von wertvollen gasförmigen 01efinen, insbesondere Äthylen und, Propyle, verbinden, indem man die Spaltung der Kohlenwasserstoffe so durchführt, daß neben Methan größere Mengen der genannten Stoffe entstehen. Zu diesem Zweck wird so verfahren, daß man die zu spaltenden Kohienwasserstoffe nur verhältnismäßig kurze Zeit der gleichzeitigen Einwirkung der fühlbaren Wärme des Wassergases und der strahlenden Wärme der Schilacke aussetzt und anschließend die Gase in bekannter Weise schnell auf Temperaturen abkühlt, bei denen die entstandenen ungesättigten Kohlenwasserstoffe sich nicht mehr weiter verändern.Deng .benüber can according to the invention in the simplest manner continuously A high-temperature gas is produced without additional equipment and with cheap coal heat that can be used as town or long-distance gas. One can generate the high-heating gases also with the production of valuable gaseous oil, in particular ethylene and propyls, combine by splitting the hydrocarbons carried out in such a way that, in addition to methane, larger quantities of the substances mentioned are produced. to For this purpose the procedure is such that the hydrocarbons to be split are only used relatively short period of simultaneous exposure to the sensible heat of the Water gas and the radiant heat of the ski and then the Gases is rapidly cooled in a known manner to temperatures at which the resulting unsaturated hydrocarbons no longer change.

Die Arbeitsweise der Erfindung soll an den beiden nachstehenden Beispielen und den Fig. 1 und 2 verdeutlicht werden.The method of operation of the invention is illustrated by the two examples below and Figs. 1 and 2 are illustrated.

Beispiel 1 In Fig. 1 bedeutet 1 den Erhitzer und 2 den Vergaserteil eines nach dem Hauptpatent arbeitenden Schlackenbadvergasers, 3 den für die Zugabe der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe vorgesehenen Raum über der Schlacke des Vergaserteiles, 4 einen Koksabscheider, 5 eine Kohleschwebetrocknung, 6 einen Abscheider für getrocknete Kohle, 7 einen Kühlwascher, 8 einen Dampfkessel und 9 eine Speisewasservorwärmung. Durch Leitungen 15 und 16 erfolgt die Zufuhr von Luft und Speisewasser, durch Leitungen 17 und 18 das Wegführen von Rauchgas und Dampf.Example 1 In Fig. 1, 1 denotes the heater and 2 denotes the gasifier part a slag bath gasifier working according to the main patent, 3 for the addition the space provided for the hydrocarbons to be split above the slag of the gasifier part, 4 a coke separator, 5 a floating coal dryer, 6 a separator for dried ones Coal, 7 a cooling washer, 8 a steam boiler and 9 a feed water preheater. Air and feed water are supplied through lines 15 and 16, through lines 17 and 18 the removal of flue gas and steam.

Der Brennstoff, z. B. auf 15% Wasser vorgetrocknete Braunkohle, tritt durch Leitung 10 in die Apparatur ein, wird von dem aus Raum 3 kommenden, etwa 750° C heißen Gasstrom durch die Kohl,eschwebetrocknung 5 geführt und dabei auf 2°% Wasser getrocknet. Ein Teil dieser Trockenkohle wird mit Hilfe des durch Leitung 12 zugesetzten Dampfes oder eines anderen Fördermittels durch Leitung 11 zum Vergaser 2 des Schlackenbadgaserzeugers geführt und dort zu Wassergas vergast. Das Wassergas geht mit .etwa 1500° C in den unmittelbar über dem Schlackenbad angeordneten Raum 3, in den durch Leitung 14 der restliche Teil der Trockenkohle eingeblasen wird. Dabei kann durch Leitung 13 Dampf zusätzlich gegeben werden. Die Kohle wird in Raum 3 entgast, und die entstandenen Teerdämpfe werden gespalten. Der dabei hinterbleibende Koks wird von dem nunmehr methanhaltigen Wassergas mitgenommen und im Koksabscheider 4 gewonnen. Das Gas durchläuft weiter die Kohleschwebetrocknung 5, den Abscheid:er 6 und den Kühlwascher 7, aus dem es durch Leitung 19 zur beliebigen Verwendung weggeführt werden kann. Es hat einen oberen Heizwert von etwa 3800 kcal/NM3, einen HZ-Gehalt von etwa 531/o und eine Dichte (Luft =1) von etwa 0,48.The fuel, e.g. B. on 15% water predried brown coal occurs through line 10 into the apparatus, from the one coming from room 3, about 750 ° C hot gas stream passed through the cabbage, eschwebetrocknung 5 and thereby to 2 °% water dried. A part of this dry coal is added with the help of the line 12 Steam or other means of conveyance through line 11 to the gasifier 2 of the slag bath gas generator out and gasified there to water gas. The water gas goes into the .about 1500 ° C immediately above the slag bath arranged space 3, in the by line 14 of remaining part of the dry coal is blown in. In this case, steam can be passed through line 13 can also be given. The coal is degassed in room 3, and the resulting Tar fumes are split. The remaining coke is now used by the methane-containing water gas taken and obtained in the coke separator 4. The gas passes through further the carbon floating drying 5, the separator: he 6 and the cooling washer 7, from which it can be led away through line 19 for any use. It has an upper calorific value of about 3800 kcal / NM3, a HZ content of about 531 / o and a density (air = 1) of about 0.48.

Der Koks aus dem Abscheider 4 wird dem Erhitzerteil 1 zugeführt und dort mit der durch Leitung 15 kommenden Luft verbrannt. Die fühlbare Wärme der abgehenden Rauchgase wird im Dampfkessel 8 und Speisewasservorwärmer 9 zur Dampferzeugung nutzbar gemacht, kann aber auch gegebenenfalls zur Vortrocknung der Rohb@raunkahle auf 15 % Wasser dienen. Beispiel 2 Braunkohle mit einem Wassergehalt von 15°/a wird durch die Leitung 10 mittels einer Schnecke in den Vergaserteil2 der Anlage nach Fig.2 gegeben. Sie wird dort durch die aus dem Erhitzerteil 1 kommende Schlacke weitgehend zu Wassergas vergast. Der unvergaste in Koks übergegangene Anteil wird von der umlaufenden Schlacke in den Erhitzerteil 1 mitgenommen und dort zusammen mit den im Laufe des Prozesses anfallenden geringen Teermengen zu Rauchgas verbrannt. Die dabei neu gebildete Schlacke fließt durch Leitung 27 ab. Durch die Verbrennung wird die umlaufende Schlacke, deren Temperatur durch den endothermen Wassergasprozeß im Vergaserteil 2 abgesunken ist, wieder auf die ursprüngliche Temperatur aufgeheizt. Die aus dem Erhitzerteil 1 austTetenden Rauchgase geben ihre fühlbare Wärme im Abhitzekessel 8 zur Dampferzeugnis, im Luftvorwärmer 20 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft sowie im Speisewas servorwärmer 9 zur Vorwärmung des Speisewassers ab und gehen schließlich durch Leitung 17 zu einem Kamin. Der im Abhitzekessel 8 erzeugte Dampf wird durch Leitung 18 abgegeben. Das benötigte Speisewasser wird durch Leitung 16 über den Speisewasservorwärmer 9 zugeführt.The coke from the separator 4 is fed to the heater part 1 and burned there with the air coming through line 15. The palpable warmth of the outgoing Flue gases can be used in the steam boiler 8 and feed water preheater 9 to generate steam made, but can also be used to pre-dry the raw bacon on 15 % Water serve. Example 2 Brown coal with a water content of 15 ° / a is through the line 10 by means of a screw into the gasifier part 2 of the system according to FIG given. There it is largely due to the slag coming from the heater part 1 gasified to water gas. The non-gasified portion that has passed into coke is taken from the circulating Slag taken into the heater part 1 and there together with the in the course of Process resulting small amounts of tar burned to flue gas. The newly formed Slag flows off through line 27. As a result of the incineration, the circulating slag, the temperature of which has dropped in the gasifier part 2 as a result of the endothermic water gas process is reheated to the original temperature. The one from the heater part 1 released flue gases give their sensible heat in the waste heat boiler 8 to produce steam, in the air preheater 20 to preheat the combustion air as well as in the feed water preheater 9 to preheat the feed water and finally go through line 17 to a fireplace. The steam generated in the waste heat boiler 8 is discharged through line 18. The required feed water is supplied through line 16 via the feed water preheater 9 supplied.

In das aus dem Vergasezteil2 abgehende Wassergas wird Heizöl mit etwas Dampf fein verteilt durch Leitung 13 einsgespritzt. Durch die hohe fühlbare Wärme des Wassergases und die Strahlungswärme der Schlacke wird das Heizöl im Raum 3 zu niedermolekularen gasförmigen Wasserstoffen und etwas Teer aufgespalten. Das gebildete Gemisch von Ges-und Teerdämpfen geht zum Waschkühler 7, wo es auf normaleTemperatur heruntergekühlt und. gleichzeitig der Teer abgeschieden wird. Dieser geht durch Leitung 28 zur Verbrennung in den Erhitzerteil 1. Durch Leitung 19 verläßt das Gas die Anlage. Nach Entfernung des Schwefelwasserstoffes in üblicher Weise steht es mit einem oberen Heizwert vcn 4570 kcal/Nm3 zur Verwendung als Stadt- oder Ferngas zur Verfügung.In the outgoing water gas from the Vergasezteil2 is heating oil with something Finely distributed steam is injected through line 13. Because of the high sensible warmth of the water gas and the radiant heat of the slag becomes the heating oil in room 3 low molecular weight gaseous hydrogen and some tar. The educated Mixture of gas and tar vapors goes to the washing cooler 7, where it is at normal temperature chilled and. at the same time the tar is deposited. This goes through Line 28 for combustion in the heater part 1. The gas leaves through line 19 the attachment. After removal of the hydrogen sulfide in the usual way, it stands with an upper calorific value of 4570 kcal / Nm3 for use as town or district gas to disposal.

Claims

PATENT CLAIM: Process for generating fuel gas by gasifying fuels in the slag bath according to patent 897 310, characterized in that the gases formed in the gasifier part are enriched with hydrocarbons to generate a high calorific value gas by adding solid, liquid or gaseous fuels alone or in the Mixture are introduced into them that they are exposed to the thermal radiation of the slag bath without coming into contact with the slag itself. Considered publications: German Patent Nos. 479 431, 497 739, 568 851, 571739; Swiss Patent No. 108 452; "Gas- und Wasserfach", Volume 78, 1935, pp. 436 to 438, Volume 83, 1940, pp. 497 to 499; "Archives for heat management and steam boiler beings", Vol. 24, 1943, pp. 51 to 55.