DE1645865A1

DE1645865A1 - Verfahren zur Synthesegas-Gewinnung

Info

Publication number: DE1645865A1
Application number: DE19671645865
Authority: DE
Inventors: Marion Charles Parker
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1966-08-24
Filing date: 1967-08-23
Publication date: 1970-06-04
Also published as: ES344299A1; NO125234B; SE352060B; DK129193C; BR6792182D0; GB1170369A; JPS507601B1; DK129193B; DE1645865C2; GR34164B; NL6711329A; BE703045A

Description

Texaco Development Corporation
New York. N.Y., USA

Verfahren zur Synthesegas-Gewinnung

Die Erfindung bezieht, sich ganz allgemein auf Synthesegas -Gewinnung und insbesondere auf ein Verfahren aur Umsetzung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs mit strömendem, oxydierendem Gas, wie Luft, säuerstoffangereichert em Gas oder praktisch reinem Sauerstoff, mit oder ohne Dampfzugabe zu einem Gasproduktengemisch, das Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthält und sich als Synthesegas, Brenngas oder als Wasserstoffquelle für verschiedene Verwendungsswecke eignet.

Eb ist bereits bekannt, flüssige Kohlenwasserstoffe durch partielle Oxydation in Kohlenmonoxyd und Wasserstoff neben mehr oder weniger Kohlendioxyd, Wasserdampf, Leiohtlcohlenwasserstoffen und freiem Kohlenstoff umzu wandeln. Me Kohlenwasserstoffe werden dabei bei so hoher Temperatur mit reinem Dampf oder einem Sauerstoff-Dampfgemisch umgesetzt, daß sie praktisch vollständig zu gebundenen Gasen aus hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff umgewandelt werden.

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Beim Texaco-Synthesegas-Gewinnungsverfahren zur Gaserzeugung aue Schwerölen werden diese durch Vermischen mit überhitztem Dampf unter hochturbulentem Durchfluß durch ein Vorheizeyetem vernebelt, und das entstehende Brennst off -Dampf gemisch wird dann mit einem oxydierenden Gas (Luft und/oder Sauerstoff) in Form von Strahlen vermischt, die aus einer Brennerspitze in einen Generator eingepreßt werden, in welchem eine Reaktionszone auf einer zwischen etwa 982° und etwa 1927⁰O liegenden Temperatur gehalten wird, bei' der die Umsetzung schnell und fast vollständig vor eich geht.

Man hat schon die Brennstoffvernebelung und den Gemischdurchfluß duroii das Singafcesy&öe-a hindurch mit DampfölvejÄLltfiisssL« '-iis su 0,25 herunter in zufriedenstellen- ^:η "itii2« aufrechterhalten. Solche niedrigen Dampf-ölverhältniese 3lnd vor allem in den ?ällen interessant, in denen wasserarmes Synthesegas zur Hilfespeisung eines Hochofens verwendet werden soll·

Srfindungflgemft· werden 41· leaktioarteilaeJtomr la eia«r

neuartigen Weise zusammengebracht* die erfahrungsgemäß bessere Ergebnisse bei der Vergasung flüssiger Kohlen» Wasserstoffe liefert.

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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kohlenwasserstoff an einer Brennerspitze in .einen ringförmigen Strom von oxydierendem Gas, wie angereicherte Luft oder sogar Sauerstoff allein oder als - nachstehend "Sauerstoff-Dampf" genanntes - Gemisch mit Dampf eingespritzt, wobei man dabei aber auch äquivalente oxydierende ' Gase verwenden kann. Durch die hierbei auftretende Scherwirkung des Sauerstoff-Dampfgemisches wird das öl in ihm zu einer praktisch homogenen Dispersion zerteilt, die beim Verlassen der Brennerepitze wie ein Nebel aussieht und sofort in die Reaktionszone im Generator eintritt.

Ein Erfindungsziel besteht in der Schaffung einer kohlenstoffhaltigen Flüssigkeit, die in so feine Tröpfchen unterteilt ist, "daß sie den allerinnigsten Kontakt mit den anderen Reaktionsteilnehmers bei einem Synthesegas-Gewinnungsverfahren gestattet. {

Diese und weitere Irflndungssiele und -vorteile sind aus der nachstehenden Besohreibung nebst anliegender Zeichnung ersichtlich. In ihr stellen dar:

Jig. 1 eine allgemeine Darstellung einer in Stellung befindlichen Brenneranordnung und

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Pig. 2 einen schematiechen Längsschnitt durch die Brennerspitze, der die Kühlkammer für die Brennerstirnfläche zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sucht eine Lösung für das Problem der thermischen oder pyroIytischen Zersetzung und/oder Polymerisation von flüssigen Kohlenwasserstoffen vor ihrer Umsetzung mit anderen Reaktionsteilnehmern bei einem Synthesegas-Gewinnungsverfahren.

In fig. 1 let die allgemein mit A bezeichnete Brenneranordnung Bit der Brennerspitze B, der Ausdehnungslcupplung C, des Montageflansch D, dem Säuerstoff-Dampf-Einlaß bei X und dem Kohlenwasserstoffeinlaß bei P dargestellt. Die eine Kühlleitung ist bei G gezeigt, und die andere ist ihr diametral gegenüber angeordnet.

flg. 2 zeigt im Querschnitt die Brennerspitze B mit ihr«r_ Innenleitua^ 10, alt der der Kohlenwasserstoff ruf«leitet wird, 4«i Analaß 11, wo er abströmt, und den beiden diametral auseinanderstehenden TerriegelungSTorsprüngen 12. line Außenleitung 13 mit Auslaßöffnung 14 1st alt der Innenleitung 10 im Abstand und unter Ausbildung eines ringförmigen Durchlasses 15 verriegelt, der sur Öffnung 14 führt. Dieser Durchlaß 15 läuft nach innen

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hin in Gestalt eines rechten Hohlkegels mit dem Kegelwinkel X von etwa 30° bis 45° zusammen, um das von ihm abgegebene Sauerstoff-Dampfgemisch zu beschleunigen. Die Öffnung 14 ist von einer Stirnflächenkühlkammer 16 umgeben, der durch Kühlrohre ein geeignetes Kühlmittel zugeführt wird. Die Außenleitung 13 weist komplementäre Verriegelungsvorsprünge 17,17 und 18,18 auf, die zusammen mit den vorerwähnten Yorsprüngen 12,12 eine übermäßige Längsverlagerung der Innenleitung verhindern. Sämtliche Vorsprünge bilden mit dem zugehörigen Leitungsteil ein Stück oder sind an ihm angeschweißt. Statt dessen kann man auch radiale Abstandshalter benutzen, solange die Leitungen an ÜberiaäBiger Relativbewegung in Längsachsrichtung gehindert sind.

Die Außenleitung 13 trägt fernerhin eine Mehrzahl von Abstandsbolzen 19, und zwar gemäß Zeichnung vier, die die Innenleitung im richtigen Abstand von der Außenleitung halten. Diese Bolzen können auch mit der Außenleituaf «in Stück bilden oder ionatwie geeignet, t.l, wit dargestellt durch Preflsit* in entsprechenden Bohrungen und Schweißitopfen mit ihr verbunden sein.

Die erfindungsgemäße Apparatur unterliegt sehr starker theraisoher Belastung, nicht nur in der Nähe der Reaktion*-

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zone, wo die Synthesegaserzeugung bei möglichst über 1093° und oftmals bei 1927°0 vor sich geht, da sie nämlich auch die Reaktionsteilnehmer zuführt, die vor Eintritt in die Reaktionszone vergleichsweise hoch, z.B. über 482⁰C hinaus, vorerhitzt werden. Daher ist die bauliche Anordnung C (Fig. 1) dazu vorgesehen, die starke unterschiedliche Ausdehnung und Zusammenziehung der verschiedenen Brennerelemente aufzunehmen, die nicht nur durch auf den Brenner einwirkende Strahlung aus der heißen Realctionszone, sondern auch durch die durchfließenden, vorerhitzen Gase verursacht werden.

Vorzugsweise überhitzt man den Dampf vor seiner Zumischung zum gegebenenfalls "\v\h,_f a.E, auf etwa 149 G vorgeheizten, exilierenden Gas auf etwa 482° bie 538°, dp"vi^; ^Ί3.₃ Mßchgas die mittlere Temperatur von etwa 260° erhält und praktisch keine Dampfkondensation eintritt. Den Kohlenwasserstoff-Brennstoff, z.B. Öl, kann man entweder vorerwärmen, um ihn pumpbar zu machen, oder auf Raumtemperatur lassen, wenn er in den riagförai· gen Sauerstoff-Dampf strom eingespritzt wird.

Bekanntlich werden Plussigkeitsströme durch die Scherwirkung vergleichsweise achnellstromender Gasstrahlen oder -ströme zu feinen Tröpfchen geregelter Größe mit

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einem mittleren Durchmesser von etwa 25 /U zerteilt. Diese Zerteilung ergibt sich aus dem vergleichsweise großen Unterschied in den Zuführungsgeschwindigkeiten von Gas und Flüssigkeit. Durch die Scherwirkung des schnellströmenden Gasstroms auf den vergleichsweise langsam strömenden Flüssigkeitsstrom werden aus dessen Hauptmasse feine Teilströme herausgerissen, die dann ihrerseits infolge der Oberflächenspannung in Einzeltröpfchen zerfallen. Das Sauerstoff-Dampfgemisch fließt f mit Geschwindigkeiten bis zu 122 m/sec, während der flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoff nur mit 1,5 bis 3,0 m/sec-Geschwindigkeit zugeführt wird.

Der Kohlenwasserstoff-Bresastuif wird in Porm flüssigen Öls dem Brenner, unabhängig ύόώ, do^ siajaauaen mit Sauerstoff zugeführten Dampfmenge in unaufhörlichem, elr^hasigem Strom zugeführt. Durch die Verwendung des Sauerstoffe zur Unterstützung der Brennstoffvernebelung wird die erforderliche Dampfmenge so verkleinert, daß ein wasserarmes Synthesegas erzeugt wird. Der flüssige Brenn« stoff wird in axialer, radialer oder tangentialer Richtung möglichst dicht an der Stelle eingespritzt, wo die Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoff-Dampfstroms am höchsten ist, so daß er der Gasstromeinwirkung mit einem Geschwindigkeitsunterschied von mehr als 61 m/sec und

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noeh vlej. mehr unterworfen wirc wohl 'Ser Sauerstoff»Bempfstroa als @ia reelrfees¹ kegel dargestellt ist„ soll der Zusammenstoß flüssigkeits~ und Gasstrom am Ort äes gröBten © digkeitsunterschIetHss .erfolgen_p υχιύ, äeinentspresheat such dis Leitungen ausgestaltet werd©a_o -

BIe vorstehende Beg ehre ibimg schildert also eis, Spit&ssegas^Crev/lnawagsirerfahr-eaj, bei äem einer 982® fels ί$2Ί® heilen E©skti@asg0ae eiaes Q

wisi_p di© daä'ög¹©!. entsteht ₀ flüssigea Kohlenwasserst©f2? T@Eg ia eisen s©hnellströBienden, ringförmigen _? ■das, G-ssstg¹®® ©inaprltzt, wobei sioh stromab ll tsöpfehsn T©a gesegelter, im Mittel 25. /U großer chengröSe gleichmäßig verteilen.

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Claims

a -t e η t a ns ρ r ü c h e

1. Verfahren zur Umsetzung eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffs mit einem oxydierenden Gas in vorgegebenem Verhältnis zwecks Erzeugung eines Gasprqduktengemisches durch partielle Brennstoffverbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brennstoff in flüssiger Form in einen Strom oxydierenden Gases einführt, um eine Gas-Brennstoffdispersion zu erzeugen, diese Dispersion unmittelbar danach in eine Reaktionszone einführt und in ihr die partielle Verbrennung bei einer"Temperatur zwischen etwa 982° und 1927° durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß man die Dispersion dadurch bildet» daß man das I

oxydierende Gas mit einer im Vergleich zur Brennstof!geschwindigkeit um mehr als 61 m/sec höheren Geschwindigkeit zuführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das oxydierende Gas durch eine ringförmige leitung in Form eines ringförmigen Stroms zuführt, der am Berührungsort mit dem Brennstoff konvergiert*

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- to -

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man das oxydierende Gas in Pona eines. Holilkegels abgibt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Daupi veri-dschtes, oxydierendes Gas verwendefc.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brennstoff in derDispersion gleichförmig und in Tröpfchen'von geregelter, im Mittel 25 /U" betragender !Teilchengröße verteilt.

7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeielmet,

s -

daß man die Dampfmenge so einregelt, daß man als Gasproduktgemi3ch der partiellen Verbrennimg ein wasserarmes Synthesegas erhält.

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