DE1905604C3 - Verfahren zur Herstellung von Synthesegas - Google Patents

Description

Die bei der teilweisen Verbrennung von Kohlen- serdampf durch das Außenrohr des Brenners und den Wasserstoffen mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff ange- 5° Sauerstoff bzw. das Sauerstoff enthaltende Gas Wasreicherter Luft in Gegenwart von Wasserdampf herr- serdampf durch das Innenrohr des Brenners führt, sehenden Temperaturen stellen an die Konstruktion Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem und das Material eines Brenners besondere Anforde- Sauerstoff 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent Wasserdampf rungen. Bei der teilweisen Verbrennung von Kohlen- beigemischt werden.

Wasserstoffen werden Temperaturen zwischen 1100 und 55 Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein an-1500" C erzeugt. Bei dieser Temperatur ist die Reak- wendbar in den für die partielle Oxydation von Wassertionsfreudigkeit des Sauerstoffs gegen Metalle, aus stoff mit Sauerstoff bekannten Brennerkonstruktionen, denen die Brenner hergestellt sind, außerordentlich Diese Brenner bestehen im allgemeinen aus zwei konhoch. Es ist deshalb wichtig, eine Brenneranordnung zentrisch angeordneten Rohren, wobei durch das zu wählen, bei der die hohen Temperaturen nicht in ^6o äußere Rohr die Kohlenwasserstoffe vorgemischt mit unmittelbarer Nähe der Brennerdüse entstehen. Man dem für die Reaktion erforderlichen Wasserdampf erreicht dies dadurch, daß man die Kohlenwasserstoffe und durch das innere Rohr der für die partielle Vererst außerhalb der Brennermündung mit dem Sauer- brennung benötigte Sauerstoff zugeführt wird. Geeigstoff umsetzt, z. B. indem man als Brenner eine kon- net ist beispielsweise ein Brenner, wie er in den zentrische Anordnung von zwei Rohren verwendet, ⁶5 deutschen Patentschriften 10 61303 und 10 80 079 wobei im Außenrohr die Kohlenwasserstoffe mit beschrieben wird.

Dampf vermischt werden und durch das Innenrohr Die Ausgangsstoffe sind gasförmige und flüssige

der Sauerstoff zugeführt wird. Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, Benzin, insbeson-

dere aber Rohöl oder schweres Heizöl, die in einer geeigneten Vorrichtung gemischt und gegebenenfalls nach einer Vorerhitzung auf 250 b«s 500 C dem Außenrohr des Brenners zugefühu werden. Der für die Erhitzung und Teilverbrennung erforderliche Sauerstoff wird, nach dem er zweckmäßigerweise vorgewärmt worden ist, durch das Innenrohr des Brenners eingeführt. An Stelle von reinem Sauerstoff kann man aber auch eine mit Sauerstoff angereicherte Luft verwenden. Der erfindungsgemäß dem Sauerstoffstrom beizumischende Wasserdampfanteil kann unter dem erforderlichen Druck und der erforderlichen Temperatur von vornherein dem Sauerstoff zugegeben werden. Man kann aber auch so verfahren, daß man den Wasserdampf über eine unmittelbar vor der Einführung der Sauerstoffleitung in den Brenner mündende Zweigleitung zuführt, so daß die Möglichkeit gegeben ist, den Wasserdampf erst nach erfolgter Zündung einzuspeisen. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist ohne größeren Aufwand möglich und kann daher auch in bestehende Anlagen verhältnismäßig leicht eingebaut werden. Der erforderliche Wasserdampf kann aus der Hauptmenge des Wasserdainpfs, die mit den Ausgangskohlenwasserstoffen vermischt wird, abgezweigt werden, ohne daß hierfür eine Erhöhung der Gesamtwasserdampfmenge erforderlich wäre.

Dem Sauerstoff werden 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 1,0 bis 3,0 Gewichtsprozent, Dampf zugemischt. Die Arbeitsweise bietet auch die einfache Möglichkeit, bei oder nach Abstellen das Innenrohr des Brenners mit Wasserdampf freizuspülen. Bei der bisherigen Arbeitsweise war im Mittel bei einer Laufzeit von 20 bis 30 Tagen, abhängig von der jeweiligen Belastung des Brenners, ein Rückbrand von 10 bis 25 mm am Innenrohr aufgetreten. Diese Abbrände zwingen bereits zum Auswechseln des Sauerstoffrohrs. Mach der Zumischung der oben angegebenen Wasserdampfmenge zum Sauerstoff wurden auch nach einer Laufzeit von 30 Tagen am Innenrohr keinerlei Veränderungen an der Brennermündung mehr festgestellt.

Beispiel

ίο In einem Brenner einer Synthesegasanlage, wie er in der Abbildung schematisch dargestellt ist, werden 13700 kg/h schweres Heizöl in einer Vorheizschlange mit 6800 kg/h Wasserdampf unter einem Druck von o5 at bei 320 C vorgemischt und durch das Außenrohr 1, das mit einer Kühlung 2 versehen ist, der Brennkammer zugeführt. Gleichzeitig werden durch das Innenrohr 3 11200 Nm³/h Sauerstoff, der auf 160 C vorgewärmt ist, mit 300 kg/h Wasserdampf vermischt, zugeführt. Das sind 1,87 Gewichtsprozent

»ο Wasserdampf, bezogen auf Sauerstoff. Die Reaktionskomponenten werden bei 1350"C in der dem Brenner nachgeschalteten Reaktionskammer umgesetzt.

Der Brenner arbeitet störungsfrei, und man erhält 49000 Nm³/h Synthesegas mit 47,7% H₂; 45,5% Co;

a5 5,1 % CO₂ und 1,7% Inerten. Nach einer Laufzeit von 30 Tagen zeigt das Innenrohr 3 keinerlei Veränderungen an der Brennermündung.

Arbeitet man dagegen in gleicher Weise, jedoch ohne Wasserdampfzusatz, so stellt man nach 25 Tagen Laufzeit eine Verkürzung des Innenrohrs 3 um 15 mm durch Verschleiß fest. Diese Verkürzung führt bereits zu Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung, z. B. kurzfristigen, raschen Änderungen des Druckverlusts im Brenner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Weitere Schwierigkeiten können dadurch auftreten,

   Patentansnruch- ^{daß bei einem arenner aR der} Brennerdüse Wirbel-

   ratentansprucn. ^„^ _{auftreten5 wodurc}h die Reaktion an die Aus-

   d d B

   ^ s

   Verfahren zur Herstellung von Synthesegas trittsöffnung zurückverlegt und das Brennermaterial durch partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen 5 unzulässig erhitzt wird. Man hat versucht, diese und an Gegenwart von Sauerstoff oder Sauerstoff ent- andere Schw.engkeiten durch die Anbringung einer haltenden Gasen und Wasserdampf unter erhöh- Kühlvorrichtung zu beheben (vgl deutsche Patenttem Druck, in einem Brenner, der aus zwei kon- schrift 10 80 079). Da hierdurch mit einfachen Mitteln zentrischen Rohren besteht, wobei man ein Ge- aber nur das Außenrohr geschützt werden konnte, misch von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf ,0 mußte man das dem Sauerstoffangriff weiterhin ausdurch das Außenrohr des Brenners und den Sauer- gesetzte Innenrohr zumindest so gestalten, daß es stoff bzw. das Sauerstoff enthaltende Gas durch schnell auswechselbar war.

   das Innenrohr des Brenners führt, dadurch Durch diese Maßnahmen ist es gelungen, eine

   gekennzeichnet, daß man dem Sauerstoff Erosion oder einen Sauerstoffangnff auf das äußere 0,5 bis 5,0 Gewichtsprozent Wasserdampf bei- .5 Brennerrohr zu vermeiden und die Betriebszeit des J_nJ₅₀I₁₁ Brenners beträchtlich zu erhöhen. Es ist jedoch nicht

   gelungen, den Verschleiß des Sauerstoff führenden Innenrohrs zu beseitigen. Dieser Verschleiß des Innenrohrs macht sich durch eine verhältnismäßig rasche 20 Verkürzung, z. B. 0,5 bis 1,0 mm/Tag bemerkbar.

   1st der Abstand des Innenrohrs von der Brenneröffnung zu groß geworden, dann sind diejenigen Ge-

   Die Erfindung betrifft die Herstellung von Synthese- schwindigkeiten für die einzelnen Reaktionspartner gas (Kohlenoxid und Wasserstoff) durch teilweise nicht mehr gegeben, die notwendig sind, um die Reak-Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere as tion außerhalb der Brenneröffnung zu halten. Ein von flüssigen Kohlenwasserstoffen, in Gegenwart von Zurückschlagen der Flamme in die Brenneröffnung Wasserdampf mit reinem Sauerstoff oder mit Sauer- führt zu einem noch schnelleren Verschleiß des Stoff angereicherter Luft bei erhöhtem Druck. Brennermaterials, wobei dann auch die Kühlung nicht

   Es ist bereits aus der deutschen Patentschrift mehr zum Schutz des Außenrohrs ausreicht. 10 41013, sowie aus der deutschen Patentschrift 30 Es wurde nun gefunden, daß man die Nachteile der 10 65 386 bekannt, Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff bisherigen Arbeitsweise beim Betrieb eines Brenners oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von für die partielle Oxydation von Kohlenwasserstoffen Wasserdampf zu Synthesegasen umzusetzen. Es ist zur Herstellung von Synthesegas unter erhöhtem Buch bereits vorgeschlagen worden, zusammen mit Druck in einem Brenner, bestehend aus zwei konzen-Wasserdampf oder an dessen Stelle das endotherme 35 trisch angeordneten Rohren, vermeidet, wenn man das Vergasungsmittel CO₂ anzuwenden. Bezüglich der Gemisch von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf Zugabe des Wasserdampfs ist in den zitierten Patent- durch das Außenrohr des Brenners und den Sauerstoff Schriften lediglich erwähnt, daß dieser gegebenenfalls bzw. das Sauerstoff enthaltende Gas durch das konden Kohlenwasserstoffen oder dem Sauerstoff bzw. zentrische Innenrohr des Brenners in die Brennkammer dem Sauerstoff-haltigen Gas zugegeben werden kann. 4° einführt und dabei dem Sauerstoff 0,5 bis 5,0 Gewichts-Im übrigen betreffen beide Schriften die Erzielung prozent Wasserdampf beimischt, einer ausreichenden Brenngeschwindigkeit bei schwe- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren

   ren bzw. vollständig verdampfbaren Kohlenwasser- zur Herstellung von Synthesegas durch partielle Oxida-Stoffen. tion von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Sauin diesen Patentschriften ist ebenso wie in den 45 erstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen und Wasdeutschen Patentschriften 10 61 303 und 10 80 079 ein serdampf unter erhöhtem Druck, in einem Brenner, Brenner beschrieben, der aus 2 konzentrischen Rohren der aus zwei konzentrischen Rohren besteht, wobei besteht. man ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen und Was-