DE1095977B

DE1095977B - Verfahren zur Erzeugung von Brenngas, insbesondere Synthesegas

Info

Publication number: DE1095977B
Application number: DEB32353A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Willibald Funk; Dipl-Ing Ferdinand Markert
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-08-25
Filing date: 1954-08-25
Publication date: 1960-12-29

Description

Verfahren zur Erzeugung von Brenngas, insbesondere Synthesegas Es ist bekannt, feinkörnige Brennstoffe in einer Gaserzeugeranlage, die aus einem oder mehreren Schächten mit ruhender Brennstoffüllung besteht, in der Weise zu vergasen, daß man Brennstoffe und Vergasungsmittel, z. B. Sauerstoff, von oben dem Schacht zuführt und das erzeugte Gas unterhalb der Brennstoffschicht abzieht. Dabei wird periodisch die Brennstoffschicht durch ein von unten zugeführtes Wirbelmittel, z. B. Dampf, in solche wirbelnde Bewegung versetzt, daß die an der Oberfläche der Brennstoffschicht entstandene Schlacke nach unten sinkt und abgezogen werden kann.
Während es einerseits ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die entstehenden Gase den Gaserzeuger mit verhältnismäßig niedriger Temperatur von z. B. 200 bis 400° C verlassen, bewirkt diese tiefe Temperatur, daß bei Brennstoffen, die einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen besitzen, die entstehenden Kohlenwasserstoffe und der Teer nicht zersetzt werden und sich infolgedessen im Endgas befinden, was für manche Syntheseverfahren störend ist.
Es wurde nun gefunden, daß man feinkörnige Brennstoffe, auch wenn sie einen hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen haben und stark backend sind, nach dem geschilderten Verfahren so vergasen kann, daß die Endgase praktisch teer- und kohlenwasserstofffrei sind, indem man den Brennstoff in einem dem Gaserzeuger vorgeschalteten Raum durch Teilumsetzung mit einem Teil des Vergasungsmittels bei so hoher Temperatur vorentgast, daß die durch Entgasung entstehenden Kohlenwasserstoffe gespalten werden, und die Entgasungsprodukte der ruhenden Schicht zuführt. Die gröberen Teilchen bilden nach der Entgasung das Brennstoffbett des Gaserzeugers. Die Beschickung mit Brennstoff erfolgt kontinuierlich oder nur beim Wirbeln oder Gasen.
Es ist zwar bekannt, bei Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen aus körnigen Brennstoffen vor der Vergasungszone eine Entgasungszone anzuordnen; bei dieser Entgasung wird jedoch durchweg bei Temperaturen gearbeitet, die zur Bildung von Gasen mit erheblichem Gehalt an Kohlenwasserstoffen führen. Diese Kohlenwasserstoffe verursachen in der anschließenden Vergasungszone erhebliche Störungen durch Koks- oder Rußbildung. Auch gelingt es dabei nicht, praktisch methanfreie Gase zu erhalten. Im Gegensatz hierzu wird beim Arbeiten nach der Erfindung die Entgasung in der vorgeschalteten Zone bei so hohen Temperaturen vorgenommen, daß die entstehenden Kohlenwasserstoffe gespalten werden. Man erreicht dadurch, daß nicht nur die Störungen im Wirbelbett vermieden werden, sondern auch ein praktisch methanfreies Gas erhalten wird.
Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn der Brennstoff einen verhältnismäßig hohen Anteil, z. B. 30°/o, an feinstem Korn unter 0,5 mm enthält. In diesem Fall kann der Brennstoff unmittelbar in die Entgasungszone eingeführt werden. Ist der Gehalt des Brennstoffes an feinstem Korn nur verhältnismäßig gering, so ist es zweckmäßig, einen Teil des Brennstoffes zu mahlen und entweder getrennt von oder gemeinsam mit dem nicht gemahlenen Brennstoff in die Entgasungszone einzuführen.
Um die nötige Entgasungstemperatur zu erreichen, kann man eine heiße Flamme durch Verbrennung feinster, durch Absieben oder durch Mahlen gewonnener Bestandteile des Brennstoffes unter Zuführung von exotherm reagierenden und gegebenenfalls endotherm reagierenden Vergasungsmitteln erzeugen und in diese heiße Flamme den feinkörnigen Brennstoff zur Entgasung einblasen. Man kann auch endotherm reagierende Vergasungsmittel, wie Wasserdampf, nur zum Teil zusammen mit dem exotherm reagierenden Vergasungsmittel dem zu entgasenden Brennstoff zuführen und einen anderen, zweckmäßig den größeren Teil später zugeben. Um auch bei periodischer Zugabe von Brennstoff die nötige Temperatur für Aufheizung, Entgasung und Spaltung zu haben, ist es zweckmäßig, die Entgasungszone mit wärmespeicherndem Material auszurüsten.
Die Entgasungszone, die auch als Wirbelkammer ausgebildet sein kann, kann sich in einer getrennten Vorrichtung befinden. In der Regel ist es vorteilhaft, die Zone unmittelbar über dem oder den Gaserzeugerschächten anzuordnen. Sie kann dabei aus einem zylindrischen oder konischen Raum bestehen.
Arbeitet man mit einem Einschacht-Gaserzeuger, so kann die Brennstoffzufuhr zu der Entgasungszone während des Wirbelns im Gaserzeugerschacht aufrechterhalten werden. Mit dem Gas ausgetragene Brennstoffteilchen werden abgeschieden und wieder in den Gaserzeuger zurückgeführt. Verwendet man mehrere Gaserzeugerschächte, wobei die beim Wirbeln aus der Brennstoffschicht entweichenden Gase einem zweiten oder weiteren Gaserzeugern zugeführt und dort vergast werden, so erhält man ein Gas mit sehr geringem Staubgehalt.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung sei an Hand der Abbildungen erläutert.
Abb. 1 zeigt eine Zweischacht-Gaserzeugeranlage, der der Brennstoff aus dem Bunker 1 durch die Zuteilungsvorrichtungen 2 und die Mischeinrichtungen für Brennstoffe und Vergasungsmittel 3 zugeführt wird. In der Zone 4, in die durch Leitung 5 über die Mischkammer 3 exotherm reagierendes Vergasungsmittel. z. B. Sauerstoff, und bei 6 ein endotherm reagierendes Vergasungsmittel, z. B. Wasserdampf, eingeführt wird, erfolgt die Entgasung der gröberen Teile des Brennstoffes, die Verbrennung bzw. Vergasung der feineren Teile und die Spaltung der bei der Entgasung frei werdenden Kohlenwasserstoffe. Die entstehenden Gase sowie die entgaste Kohle gelangen in die Gaserzeugerschächte 7 bzw. 8, in denen sich die Brennstoffschichten 9 und 10 auf den Rosten 11 und 12 befinden. Durch die Leitungen 13 und 14 werden die Endgase abgezogen, die frei von Teer und Kohlenwasserstoffen sind.
Abb.2 zeigt die Wirbelung, die von Zeit zu Zeit erfolgt. Es wird z. B. dem Gaserzeuger 7 durch die Leitung 15 Wasserdampf zugeführt, der das Brennstoffbett in den Wirbelzustand bringt. Dabei entweicht aus dem Kohlenstoffbett 9 ein Gas, das zusammen mit dem aus der Entgasungszone 4 kommenden Gas und den feineren der darin enthaltenden festen Stoffe durch die Verbindungsleitung 16 in den Gaserzeuger 8 gelangt, in dem letztere vergast werden. Die gröberen Brennstoffteile, die aus der Entgasungszone 4 austreten, gelangen in das Brennstoffbett 9 und werden dort vergast. Durch Leitung 14 entweicht ein Gas, das frei von Teer und Kohlenwasserstoffen ist und nur einen sehr geringen Staubgehalt hat. Während der Wirbelperiode wird üblicherweise die Entgasung in den Zonen 4 fortgesetzt. Durch das Wirbeln des Brennstoffes im Gaserzeugerschacht 7 wird die Brennstoffschicht aufbereitet, d. h., die schweren Schlackenteile werden auf den Rost abgesenkt und können dort ausgetragen werden. Nach Beendigung des Wirbelns wird bei beiden Gaserzeugerschächten das Endgas wieder unterhalb der Brennstoffschicht abgezogen. Nach einer entsprechenden Zeit erfolgt die Wirbelung des zweiten Bettes in der gleichen Art.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung von Brenngas, insbesondere Synthesegas, durch Vergasen eines feinkörnigen bituminösen Brennstoffes, insbesondere eines solchen mit hohem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, in ruhender Schicht, der der Brennstoff und das Vergasungsmittel von oben zugeführt, aus der das Nutzgas unten abgezogen und die periodisch zwecks Aufbereitung durch von unten eingeführte Gase oder Dämpfe in wallende Bewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung eines unerwünschten Gehaltes des erzeuten Gases an Kohlenwasserstoffen der Brennstoff in einem dem Gaserzeuger vorgeschalteten Raum durch Teilumsetzung mit einem Teil des Vergasungsmittels bei so hoher Temperatur vorentgast wird, daß die durch Entgasung entstehenden Kohlenwasserstoffe gespalten werden, und die Entgasungsprodukte der ruhenden Schicht zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Spaltung der Kohlenwasserstoffen der Vorentgasung erforderliche Wärme durch Einwirken eines exotherm reagierenden Vergasungsmittels auf den Brennstoff erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorentgasungsraum außer einem exotherm reagierenden Vergasungsmittel ein endotherm reagierendes Vergasungsmittel eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsmittel stufenweise zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feinkörnige Brennstoff verhältnismäßig viel, vorteilhaft wenigstens 309/o Korn mit einem Durchmesser unter 0,5 mm enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung der nötigen Temperatur im Vorentgasungsraum eine heiße Flamme durch Verbrennen von feinstem Korn des Brennstoffes unter Zuführung von exotherm reagierendem Vergasungsmittel, gegebenenfalls zusammen mit endotherm reagierendem Vergasungsmittel, erzeugt wird.
7. Gaserzeugeranlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Schächte, denen ein gemeinsamer oder je ein Vorentgasungsraum vorgeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 487 886, 819 569, 901835; französische Patentschrift Nr. 996 260.