-
Verfahren zur Erzeugung von Synthese- oder Brenngasen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Umwandlung fester Brennstoffe in Synthese- oder Brenngase
und ist vor allem wichtig für die Erzeugung von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff aus
festen kohlen-Sfb$haltigen Brennstoffen durch teilweise Oxydation. Es ist besonders
geeignet zur Gewinnung von solchen Gemischen aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff,
die als Ausgangsgase für die Kohlenwasserstoffsynthese oder als Heizgase dienen
sollen. Ölschiefer und Kohlen, einschließlich Anthrazit, Braunkohle und bituminäser
Kohlen, können nach dem Verfahren der Erfindung vergast werden.
-
Nach der Erfindung werden feste Brennstoffe dadurch in Synthese- oder
Brenngase umgewandelt, da.ß man eine Suspension der festen Brennstoffe in verhältnismäßig
grober Körnung in einer verdampfbaren Flüssigkeit herstellt, diese Suspension in
einer Heizzone so hoch erwärmt, daß die Flüssigkeit verdampft, wobei eine in starkem
Wirbel fließende Dispersion der Brennstoffteilchen in dem Dampf der Flüssigkeit
entsteht, und die Brennstoffteilchen zusammen mit dem Dampf und gegebenenfalls mit
den in der Heizzone entstehenden Destillationsprodukten oder nur mit einem Teil
des Dampfes oder der Destillationsprodukte oder auch nach Trennung von dem Dampf
und den Destillationsprodukten mit Sauerstoff in einer Vergasungszone vergast.
-
Die zur Herstellung der Suspension benutzte Flüssigkeit muß stabil
und gegenüber dem festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff bei der Temperatur der Heizzone
praktisch inert sein. Im allgemeinen sind Wasser und flüssige Kohlenwasserstoffe
die geeignetsten Flüssigkeiten für diesen Zweck, doch können auch verschiedene andere
Flüssigkeiten dafür benutzt werden.
-
Die Menge der mit den festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu vermengenden
Flüssigkeit für die Herstellung des Schlammes kann innerhalb weiter Grenzen schwanken.
Die Mindestmenge beträgt etwa 35 Volumprozent Flüssigkeit, bezogen auf den scheinbaren
Rauminhalt des körnigen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes.
-
Die Größe der festen Teilchen des kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffes
für das vorliegende Verfahren ist für die erfolgreiche Durchführung der Erfindung
nicht von besonderer Bedeutung. Es kommt nur darauf an, daß die Teilchen ohne Schwierigkeit
durch die Rohrleitungen gefördert werden können, d. h., daß sie einen Durchmesser
von weniger als einem Drittel des Rohrinnendurchmessers haben. Vorzugsweise verwendet
man Korngrößen von durchschnittlich unter 6,5 mm.
-
Man kann den Schlamm auch in einiger Entfernung von der Verarbeitungsstelle
herstellen und durch eine Rohrleitung nach dieser Stelle hin befördern. Hierdurch
kann man beträchtliche Ersparnisse an Förderkosten erzielen. Zum Fördern der Feststoffe
in der Rohrleitung kann man mit einem Überschuß an Flüssigkeit arbeiten und erst
vor Einbringung des Schlammes in die Heizzone die Schlammkonzentration auf die gewünschte
Höhe einsteilen.
-
Man erwärmt die Suspension zweckmäßig, indem man sie durch eine langgestreckte,
von außen beheizte Zone von beschränktem Querschnitt leitet. Besonders wirksam kann
dies in einem Röhrenofen von der Art geschehen, wie man sie gewöhnlich zur Durchflußerhitzung
bei der Raffination von Erdöl benutzt. Die Suspension wird dabei in das beheizte
Rohr mit solcher Geschwindigkeit aufgegeben, daß sich die festen Teilchen nicht
absetzen können. Die lineare Geschwindigkeit des Schlammes am Eingang des Erhitzungsrohres
sollte im allgemeinen zwischen 0,15 und 3 min der Sekunde liegen, vorzugsweise bei
etwa 0,3 m/s. Die Geschwindigkeit der Dispersion aus gepulvertem Brennstoff in Dampf,
d. h. diejenige am Röhrenauslaß, liegt zwischen über 7,5 m/s, im allgemeinen bei
etwa 18,0 m/s. Man kann jedoch auch mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten.
-
Der Druck an sich ist nicht kritisch bei dieser Heizstufe. Die Beziehungen
zwischen Temperatur und Druck für die Verdampfung sind hinreichend bekannt. Der
Druck kann dem in Frage kommenden
Verfahren angepaßt werden. Im
allgemeinen ist es wünschenswert, ihn niedrig zu halten, insbesondere in demjenigen
Teil des Rohres, in dem die Trägerflüssigkeit in Dampfform vorliegt,, um ein großes
Dampfvolumen und damit eine ,hohe Geschwindigkeit zu erhalten.
-
An die Pulverisierung der festen Teilchen schließt Sich eine Vergasung
des Brennstoffes mit Dampf und Sauerstoff an, um Wasserstoff, Kohlenmonoxyd oder
Gemische dieser beiden Gase zu erzeugen, die als Heizgase oder als Ausgangsstoffe
für die Synthese von Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhaltigen Ver-. :)indungen
verwertbar sind. Die Pulverisierung und Vorheizung der Kohle und die Erzeugung und
Rufheizung des Dampfes kann man in einer einzigen Aufheizstufe nach der Erfindung
vereinigen. Zusätzlich kann man die Kohle dann noch Destillations-:)edingungen aussetzen.
Alle Produkte der Heizzone kann man in einen Gaserzeuger leiten, in dem das Kohlenmonoxyd
und der Wasserstoff erzeugt werden. Man kann aber auch die Dämpfe ganz oder teilweise
von dem pulverförmigen Feststoff abtrennen, bevor dieser in den Gaserzeuger gelangt.
-
Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn es
im Zusammenhang mit der Er-@eugung von Heizgasen aus festen Brennstoffen verwendet
wird. Oft ist es wünschenswert, die Heizgase zwecks Erhöhung ihres Heizwertes mit
Kohlenrrasserstoffen anzureichern. Zweckmäßig geschieht dies zach der Erfindung
durch Destillation von Kohle oder @1 oder beidem und gleichzeitigem Kracken in der
Ueizzone. Die so erhaltenen Kohlenwasserstoffe sönnen aus dem in der Heizzone anfallenden
pulve--isierten festen Brennstoff als Dämpfe abgetrennt und Sem bei der Vergasung
des festen Brennstoffes ent-;tehenden Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenlen
Gas zugefügt werden. Auf diese Art kann Brennas von hohem Heizwert in wirtschaftlicher
Weise ;ewonnen werden.
-
Methan kann durch Umsetzung von Kohlenmonoxyd xnd Wasserstoff in der
Heizzone gewonnen werden xnd bildet ein Heizgas von hohem Heizwert. Zur :Tnterstützung
der Methanbildung kann der Suspen-;ion ein Katalysator, z. B. Eisenoxyd, zugesetzt
werlen. Das in der Vergasungszone anfallende Gas kann nit dem Schlamm der Kohleteilchen
vor seiner Ein-'ührung in die Heizzone gemischt werden und bildet so die Quelle
für Kohlenmonoxyd und Wasserstoff :ur Methangewinnung. Das Gemisch von Kohlennonoxyd
und Wasserstoff wird in seinem Heizwert verbessert, und zwar infolge der Methanbildung
bei ler Umsetzung der Gase .und der Destillation von Zohlenwasserstoffgasen aus
dem festen Brennstoff. die Kohle kann mit katalytischem Material, wie z. B. -isenoxyd,
zur Unterstützung der Methanbildung ;emischt werden. Öle können auch, zweckmäßig
in Dampfform, eingeführt werden, um das entstehende :aas noch weiter anzureichern.
Für die Herstellung von Brenngas nach diesem Verfahren liegt die Tem-)eratur am
Ausgang der Heizzone zwischen etwa 760 znd 815° C. Die ganze oder ein Teil der in
der Heiz-:one benötigten Wärme kann durch das Gas geliefert werden. Heiße Gase können
unmittelbar aus der Ver-;asungszone gewonnen werden, in der der feste 3rennstoff
mit Sauerstoff und Wasserdampf vergast wird. Diese Gase können bei 1200 bis 1375°
C zur Verfügung stehen, in welchem Fall die gesamte in ier Heizzone erforderliche
Wärme aus den Gasen verfügbar ist. Wärme aus der Vergasungsreaktion tann auch zur
Lieferung- von Wärme an die Heizzone durch indirekten Wärmeaustausch zum Erhitzen
und Zerkleinern der Kohle verwendet werden.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Kohleschlamm mit
heißen Gasen aus einer Vergasungszone bei 1260° C gemischt und im Wirbelstrom durch
eine isolierte Rohrschlange geleitet, in der die Kohle auf eine Temperatur von etwa
760 bis 815° C erhitzt wird. Kohlenmonoxyd und Wasserstoff setzen sich zu Methan
um, und zu gleicher Zeit werden flüchtige Bestandteile aus der Kohle abdestilliert.
Die pulverisierte feste karbonisierte Kohle wird vom Gasstrom getrennt und mit Wasserdampf
und Sauerstoff in die Vergasungszone geleitet.
-
Die Trennung der Gase und Dämpfe von dem pulverisierten festen Stoff
kann in mannigfacher Weise erfolgen. Abscheider vom Zyklontyp, Filter u. dgl. sind
im allgemeinen geeignet. Ein Elektrofäller kann zur Entfernung feiner Teilchen verwendet
werden. Ein Sprühturm ist wirksam zur Entfernung eines Teiles oder praktisch aller
kondensierbaren Dämpfe und gegebenenfalls des mehr oder weniger pulverisierten festen
Körpers.
-
Aus der Art der Behandlung der Rohkohle nach dem Verfahren der Erfindung
ergeben sich bedeutende Vorteile. In Form der Suspension ist die Kohle leicht zu
befördern und kann hohem Druck ausgesetzt werden. Die Verwendung störender Schleusentrichter
und ähnlicher Vorrichtungen wird vermieden, an deren Stelle einfach ein Schlammischer
und eine Pumpe treten. Die Beschickungsmenge an Kohle kann so genau bemessen werden.
-
Wenn das Kohlematerial aus der Heizzone unmittelbar in die Vergasungszone
geleitet wird, ist es vorteilhaft, die Heizzone unter einem Druck zu betreiben,
der dem Druck im Vergaser entspricht oder etwas über ihm liegt. Eine mit der pulverisierten
Kohle betriebene Vergasungszone arbeitet zweckmäßig unter einem Druck von etwa 7
bis 42 kg/cm2, aber die Arbeitsdrücke sind nicht auf diesen Bereich beschränkt.
-
Die Vergasung wird mit praktisch reinem Sauerstoff ausgeführt, d.
h. mit technischem Sauerstoff, der mehr als 90 Volumprozent Sauerstoff enthält.
Genügend Sauerstoff wird dem Gaserzeuger in innigem Gemisch mit dem Wasserdampf
und dem festen Brennstoff zugeführt, um die Temperatur im Gaserzeuger zwischen etwa
1200 und 1375° C zu halten.
-
Vor der Heizzone kann dem Schlamm Sauerstoff oder ein leicht reduzierbares
Metalloxyd, wie z. B. Kupferoxyd, zugegeben werden. Die dadurch bewirkte Teiloxydation
des Brennstoffes in der Erhitzungszone begünstigt die Zerkleinerung der festen Kohle.
-
Ein Flußmittel kann verwendet werden, um die Schmelztemperatur der
Schlacke herabzusetzen oder um sie flüssiger zu machen. Das Flußmittel kann während
der Bereitung des Schlammes mit der Kohle und dem Wasser vermischt werden. Es kann
auch ein getrennter Schlamm des Flußmittels hergestellt und in den Kohlebeschickungsstrom
eingespritzt werden, bevor oder nachdem der Kohle-Wasser-Schlamm durch die Heizzone
geleitet wird.
-
Im allgemeinen wird Kalk als Flußmittel verwendet; aber bei einigen
Kohlearten kann es auch wünschenswert sein, Flußspat, Kieselsäure oder Tonerde zusammen
mit dem Kalk zuzusetzen, um den Flüssigkeitsgrad der Schlacke zu erhöhen. Die Zugabe
von Kalk erhöht nicht nur die Flüssigkeit der Schlacke und setzt die Schmelztemperatur
herab, sondern bewirkt auch die Entfernung wenigstens
eines Teiles
des Schwefelwasserstoffes aus dem erzeugten Gas. Die als Flußmittel benötigte Kalkmenge
kann aus der Zusammensetzung der Kohlenasche bestimmt werden. Die zufriedenstellendste
Schmelze wird im allgemeinen erhalten, wenn die Summe von Kalk und Magnesia in der
Beschickung etwa an Gewicht gleich ist der Summe von Kieselsäure und Tonerde. Kalk
und Magnesia können in Form der Karbonate vorliegen, sind aber zur Bestimmung der
benötigten Menge Flußmittel in äquivalente Mengen der Oxyde umzuwandeln.
-
Die gesamte für den Gaserzeuger benötigte Sauerstoffmenge, d. h. Sauerstoff
aus dem Dampf sowie freier Sauerstoff, muß mindestens 10% über der Menge liegen,
die theoretisch benötigt wird, um den Kohlenstoffgehalt des festen Brennstoffes
in Kohlenmonoxyd umzuwandeln. Im allgemeinen ist ein zufriedenstellender Betrieb
mit einer Gesamtsauerstoffzufuhr von 10 bis 201/o über der theoretisch benötigten
Menge zu erreichen. Mit steigender Wasserdampfvorheiztemperatur sinkt der Bedarf
an freiem Sauerstoff. Im allgemeinen ist es jedoch erforderlich, etwa 0,4 bis 1,0
kg freien Sauerstoff je Kilogramm zu verwenden. Etwa 0,3 bis 2,0 kg Wasserdampf
je Kilogramm Kohle können verwendet werden.
-
Vorzugsweise ist das Verhältnis der inneren Gaserzeugerfläche zur
Oberfläche einer Kugel des gleichen Volumens geringer als etwa 1,5. Im allgemeinen
verwendet man mit Vorliebe eine zylindrische Reaktionszone mit einem Verhältnis
von Länge zu Durchmesser von nicht über ungefähr 3 : 1 oder nicht unter ungefähr
1 :1.
-
Das Reaktionsgemisch ist von der Wand des Reaktionsgefäßes wegzuleiten.
Der Strömungsweg und das Volumen der Reaktionsteilnehmer sollen derart sein, daß
eine genügende Verweilzeit erhalten wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Reaktionsteilnenhmer axial in das eine Ende eines zylindrischen
Reaktionsraumes eingeführt und die erzeugten Gase aus dem anderen Ende abgezogen.
-
Das Reaktionsgefäß ist vorzugsweise mit einem äußeren Stahlmantel
versehen, der einen beträchtlich über dem Betriebsdruck liegenden inneren Druck
auszuhalten vermag und mit Mitteln zur Ableitung von Wärme entlang der Wand des
Gaserzeugers versehen ist. Es ist gefunden worden, daß ein gut isolierter Gaserzeuger
mit einer hochtemperaturfesten Auskleidung sich für diese Art von Betrieb nicht
eignet. In der hier beschriebenen vorzugsweisen Ausführungsform ist der Gaserzeuger
entweder überhaupt nicht mit der üblichen Isolierung versehen, oder er besitzt sie
nur in geringem Maß zwischen den Kühlflächen und der Reaktionszone. Die Kühlung
der Wände des Reaktionsgefäßes führt dazu, daß die Schlacke erstarrt und sich ansammelt,
wodurch sie einen feuerfesten Überzug für das Reaktionsgefäß bildet. Dadurch wird
das Reaktionsgefäß mit einer haltbaren Oberfläche ausgekleidet, die von den Reaktionsteilnehmern
nicht angegriffen oder erodiert wird. Jeder Teil der Generatorwandung, die im Regelfall
der Erosion ausgesetzt wäre, wird laufend durch erstarrende Schlacke ersetzt. So
wird die Auskleidung automatisch erneuert und relativ gleichmäßig dick gehalten.
-
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen und die nachfolgenden Ausführungsbeispiele
näher veranschaulicht. Das Verfahren ist dargestellt in Anwendung auf die Vergasung
von Kohle zur Gewinnung von Brenngas oder Synthesegas. Bei der Beschreibung des
in den Zeichnungen dargestellten Verfahrens ist der Einfachheit halber Wasser als
verdampfbare Flüssigkeit angegeben; es können aber auch andere verdampfbare Flüssigkeiten
beigemischt werden oder ganz an die Stelle des Wassers treten.
-
Abb. 1 der Zeichnungen ist ein schematischer Aufriß; er zeigt eine
zweckmäßige Anordnung der Apparatur bei einer Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung; Abb. 2 ist eine schematische Darstellung der Anordnung eines
Apparates nach einer zweiten Ausführungsform.
-
Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform werden Kohle aus einem
Vorratstrichter 6 und Wasser aus einer Leitung 7 in einem Mischer 8 zu einem Kohle-Wasser-Schlamm
gemischt. Kalk oder ein anderes Flußmittel können durch die Leitung 7A in den Mischer
gegeben werden. Der entstehende Schlamm wird in einen Eindicker 9 üblicher Bauart
geleitet, in dem der Gehalt des Schlammes an Wasser und Kohle entsprechend eingestellt
wird. Überschüssiges Wasser kann aus dem Eindicker durch die Leitung 11 abgelassen
werden, aus der es in den Mischer 8 zurückgeführt werden kann. Der entstehende Schlamm
wird aus dem Eindicker zur Pumpe 12 abgezogen und unter Druck durch die in einem
Ofen 14 untergebrachte Heizschlange 13 befördert.
-
In dem Ofen wird der Schlamm auf eine zur Verdampfung praktisch des
gesamten Wassers ausreichende Temperatur erhitzt. Das entstehende Gemisch von Dampf
und Kohlepulver wird aus der Schlange 13 durch die Leitung 18 abgezogen. Der Druck
im Ofen kann durch das Ventil 17 reguliert werden. Die Erhitzung des Schlammes
dient zur Dampferzeugung und zu gleicher Zeit zur Zerkleine@-rung der Kohleteilchen,
so daß sie am Ofenausgang eine Dispersion von Kohlepulver in Dampf bilden.
-
Das Gemisch von Kohlepulver und Dampf wird durch die Leitung 18 in
einen Synthesegaserzeuger 19 geleitet. Dieser besteht aus einem Druckgefäß, das
mit einer an der Wandung des Reaktionsgefäßes anliegenden Kühlschlange 20 versehen
ist, einer widerstandsfähigen Auskleidung und einem von Einbauten freien Reaktionsraum.
Der Gaserzeuger kann bei hohen Temperaturen und Drücken betrieben werden. Sauerstoff
für die Reaktion wird dem Gaserzeuger durch die Leitung 21 in Mischung mit Dampf
und Kohle zugeführt. Die entstehenden, Kohlemonoxyd und Wasserstoff enthaltenden
Reaktionsprodukte werden aus dem Gaserzeuger durch die Leitung 22 abgezogen. Die
in fester oder geschmolzener Form anfallende Kohlenasche wird ebenfalls durch die
Leitung 22 abgezogen. Die geschmolzene Asche oder Schlacke und das gebildete Gas
können aus dem Gaserzeuger getrennt abgezogen werden; jedoch ist dies nicht in der
Zeichnung besonders dargestellt.
-
Zur Kühlung der Reaktionsprodukte kann Wasser durch die Leitung 23
in die Leitung 22 eingeleitet werden. Beim Arbeiten bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt
des Rückstandes ist es wünschenswert, auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes
der Asche abzukühlen. Asche als im Strom des erzeugten Gases mitgerissener feinverteilter
fester Körper wird mit den Gasen durch einen Wärmetauscher 24 in einen Abscheider
26 getragen.
-
Der Wärmetauscher 24 hat zweckmäßig die Form eines Abhitzekessels,
in dem die Wärme aus den Reaktionsprodukten zur Erzeugung von Dampf benutzt wird.
Wasser wird dem Oberteil 27 des Kessels
durch die Leitung 28 zugeführt.
Der erzeugte Dampf wird durch die Leitung 29 abgezogen.
-
Der Abscheider 26 ist zweckmäßig vom Zyklontyp. Asche wird aus dem
erzeugten Gas im Abscheider abgetrennt und aus dem System durch die Leitung 31 entfernt.
Das erzeugte Gas geht durch die Leitung 32 zur Verwendung als Brenngas oder als
Beschickungsgas für die Synthese von Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhaltigen
organischen Verbindungen. Der Strom des erzeugten Gases kann zur Entfernung von
Asche, Schwefel, Kohlendioxyd usw. weiteren Reinigungsvorgängen unterworfen werden.
-
Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform wird Kohle aus dem
Trichter 36 mit Wasser aus der Leitung 37 im Mischer 38 gemischt. Das Gemisch von
Kohle und Wasser gelangt in den Eindicker 39, wo der Gehalt des Schlammes an festen
Körpern und Flüssigkeit entsprechend eingestellt wird. Überschüssiges Wasser wird
aus dem Eindicker durch die Leitung 41 abgezogen, aus der es gewünschtenfalls in
den Mischer zurückgeführt werden kann. Die Pumpe 42 pumpt den Schlamm durch die
Heizschlange 43 im Ofen 44. Ein Ventil 45 kann in der Heizschlange 43 vorgesehen
werden, damit der letzte Teil der Schlange bezüglich des durch sie erfolgenden Flusses
bei einem etwas niedrigeren Druck als der erste Teil der Schlange betrieben werden
kann. Eine derartige Arbeitsweise ist manchmal von Vorteil, da infolge der Druckverminderung
am Ventil eine Ausdehnung -ind rasche Verdampfung eintreten können. Das Ventil 45
kann die Form einer Plattenöffnung, eines Venturirohres, von Prallblechen oder einer
Kombination derartiger Vorrichtungen haben, die zur Druckverminderung oder zur plötzlichen
Änderung der Fließgeschwindigkeit oder -richtung des Stromes dienen, wodurch die
Wirbelbewegung erhöht und die 7erkleinerung der Kohleteilchen gefördert wird. Der
durch die Wirkung der Heizschlange entstehende gasförmige Strom von Dampf und Pulverkohle
wird aus der Heizschlange durch die mit einem Ventil 47 ver-;ehene Leitung 46 abgezogen
und in einen Abscheider 18 geleitet.
-
Der Abscheider 48 kann bei praktisch dem gleichen 'ruck betrieben
werden, wie er am Ausgang der LIeizschlange besteht, oder bei einem etwas nielrigeren
Druck. Ein Druckabfall am Ausgang der qeizvorrichtung trägt zur Zerkleinerung des
Kohlenaterials bei. Das pulverisierte feste kohlenstoffialtige Material wird wenigstens
von einem Teil des Wasserdampfes und sonstigen Dämpfen im Ab-;cheider 48 getrennt
und daraus durch die Leitung 49 abgezogen.
-
Pulverisiertes festes kohlenstoffhaltiges Material tus dem Abscheider
48 zusammen mit genügend Dampf für die Reaktion mit dem kohlenstoffhaltigen Material
wird durch die Leitung 49 in den Gas-#rzeuger 51 geleitet. Gewünschtenfalls kann
ein zu-;ätzliches Trägergas oder gasförmiges Reaktionsnittel, z. B. das Restgas
einer Kohlenwasserstoff-;ynthese, durch die Leitung 50 im Gemisch mit dem 'esten
Beschickungsmaterial in den Gaserzeuger ein-;ebracht werden. Der Gaserzeuger ist
ähnlich dem saserzeuger 19 der Abb. 1. Sauerstoff für die Ver-;asungsreaktion wird
dem Gaserzeuger durch die -eitung 52 im Gemisch mit dem Dampf und den esten Reaktionsteilnehmern
zugeführt.
-
Der Wasserdampf und die anderen Dämpfe, die aus .ein verkohlten Material
entweichen, werden aus dem ibscheider durch die Leitung 53 abgezogen. Durch Las
Ventil 54 wird die Menge von Wasserdampf und sonstigen Dämpfen kontrolliert, die
mit dem festen verkohlten Material in die Vergasungszone übergehen. Durch die Leitung
53 werden die Gase in den Gaswascher 56 abgezogen, der zweckmäßig unter erhöhtem
Druck arbeitet.
-
Der Gaswascher ist zweckmäßig ein Kontaktturm vom Trogtyp, in dem
die Gase nach dem Gegenstromprinzip mit dem Wasser in Berührung kommen. Vorzugsweise
ein Netzmittel enthaltendes Wasser wird durch die Leitung 57 nahe am oberen Ende
des Turmes eingeführt. Fixierte Gase, die Stickstoff und Methan enthalten können,
werden aus dem Gaswascher durch die Leitung 58 abgezogen. Der Druck im Gaswascher
und gewünschtenfalls der Druck im Abscheider 48 und in der Heizschlange 43 wird
mittels eines Regulierventils 59 geregelt.
-
In dem Gaswascher werden der Teer und die leicht kondensierbaren Öle,
die aus der Kohle destilliert sind, kondensiert. Wasser wird am Boden des Gaswaschers
durch eine Leitung 60 abgezogen, aus der es durch die Leitung 61 im Kreislauf wieder
in den Gaswascher zurückgeführt oder durch die Leitung 62 in den Mischer 38 zur
Bereitung des Schlammes geleitet werden kann. Die in der Schlange 43 verdampften
kondensierten flüchtigen Bestandteile werden getrennt als eine Ölschicht aus dem
Gaswascher durch die Leitung 63 abgezogen. Diese Öle können durch die Leitung 64
in ein Vorratsgefäß geleitet werden.
-
Die Öle können durch die Leitung 66 in eine Fraktionierkolonne 67
geleitet werden, in der sie in die gewünschten Fraktionen zerlegt werden, z. B.
in eine Motortreibstofffraktion, eine Leichtölfraktion und eine Teerfraktion. Die
verschiedenen Fraktionen werden aus der Fraktioniervorrichtung durch die Leitungen
68, 69 bzw. 70 abgezogen.
-
Eine Fraktion der Öle, z. B. die Leichtölfraktion, kann über die Leitungen
71 und 62 in den Mischer 38 geleitet werden, um dort zur Bereitung des Beschickungsschlammes
zu dienen. Es kann aber auch ein Teil des unfraktionierten Ölproduktes über die
Leitung 72 in die Leitung 62 gebracht und in den Mischer zurückgeführt werden.
-
Produktgase aus der Vergasungszone werden durch die Leitung 74 in
einen Wärmeaustauscher 76 abgezogen. Wasser kann durch die Leitung 77 der Leitung
74 zugeführt werden, um das gewonnene Gas zu kühlen, wie es oben im Zusammenhang
mit der Abb. 1 beschrieben worden ist. Die hauptsächlich Asche enthaltenden restlichen
festen Teilchen werden im Abscheider 78 von dem Gasstrom getrennt. Die Asche wird
durch die Leitung 79 abgezogen, und die Produktgase gehen durch die Leitung 81.
Der Wärmeaustauscher 76 hat vorzugsweise die Form eines Abhitzekessels, wobei dem
Kessel 82 Wasser durch die Leitung 83 zugeführt wird. Der durch den Abhitzekessel
erzeugte Dampf wird durch die Leitung 84 aus der Dampftrommel abgezogen.
-
Beispiel Zerkleinerte subbituminöse Kohle folgender Zusammensetzung
wurde als Beschickungsmaterial zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung
verwendet
| Kohlenstoff . . . . . . . . . . . 64,86 Gewichtsprozent |
| Wasser ............... 11,77 Gewichtsprozent |
| Wasserstoff ........... 4,69 Gewichtsprozent |
| Sauerstoff ... .. . . . . . . . 10,12 Gewichtsprozent |
| Stickstoff . . . . . . . . . . . . . 1,14 Gewichtsprozent |
| Schwefel . . . . . . . . . . . . . 0,80 Gewichtsprozent |
| Asche ....... ........ 6,62 Gewichtsprozent |
Heizwert der Kohle, so wie sie erhalten wurde, 6400 kcal/kg Siedeanalyse:
15,0 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,43 mm lichter Maschenweite zurück.
43,2 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,15 mm lichter Maschenweite zurück.
9,2 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,10 mm lichter Maschenweite zurück.
9,4 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite zurück.
2,0 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,06 mm lichter Maschenweite zurück.
4,8 Gewichtsprozent bleiben auf einem Sieb mit 0,045 mm lichter Maschenweite zurück.
16,4 Gewichtsprozent fallen durch das letztgenannte Sieb. Diese Kohle wurde zur
Bildung eines Schlammes mit Wasser gemischt. Kohle und Wasser wurden in das System
eingeleitet, und zwar 71 kg Kohle je Stunde und 123 kg Wasser je Stunde. Der Schlamm
wurde unter einem Einlaßdruck von 28 kg/cm2 durch eine Heizschlange von 1,27 cm
Durchmesser und 31 m Länge gepumpt.
-
Das Gemisch von Kohle und Wasser wurde in der Schlange auf eine Temperatur
von 340° C erhitzt, und das entstandene, im Wasserdampf dispergierte Gemisch von
Kohleteilchen wurde in einen Gaserzeuger geleitet, der unter einem Druck von 20
kg/cm2 arbeitete. Die Kohle war in dem Dampf in Form eines sehr fein verteilten
Pulvers dispergiert. Die Dispersion sah wie ein brauner Nebel. aus.
-
Sauerstoff von 27° C wurde in den Gaserzeuger eingeleitet, und zwar
45 m3 je Stunde. Der Gaserzeuger arbeitete unter einem Druck von 20 kg/cm2 und bei
einer Temperatur von 1290° C. Durch Löschen mit Wasser wurde die Asche aus dem Produkt
als feinverteilte Flugasche gewonnen.
-
Produktgas folgender Zusammensetzung wurde erhalten, und zwar etwa
147 m3 je Stunde:
| Kohlenmonoxyd . . . . . . . . . . 24,2 Volumprozent |
| Kohlendioxyd . . . . . . . . . . . . 29,0 Volumprozent |
| Wasserstoff . . . . . . . . . . . . . . 45,6 Volumprozent |
| Stickstoff . . . . . . . . . . . . . . . . 0,7 Volumprozent |
| Methan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 Volumprozent |
Mehrere ähnliche Versuche ergaben, daß die Umsetzungsgeschwindigkeiten bei diesem
Verfahren mit denen vergleichbar sind, bei denen Naturgas zur Erzeugung von Kohlenmonoxyd
und Wasserstoff verwendet wird. Die anwendbaren Heiztemperaturen für den Schlamm
scheinen nur durch das Rohrmetall begrenzt zu sein. Die Versuche ergaben auch, daß
eine Feinmahlung der Kohle nicht erforderlich ist.
-
Die Erfindung bietet offensichtlich gegenüber den bekannten Systemen
viele Vorteile.