DE1941074C - Process for the production of a hydrogen-containing gas - Google Patents
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Description
Es ist schon bekannt, durch Vergasen von kohlenstoffhaltigem Material in einer Salzschmelze mit einem Oxydationsmittel wie Dampf ein wasserstofireiches Gas zu erzeugen. Gemäß einem dieser Verfahren, wie es in der USA.-Patentschrift 3 252 773 beschrieben ist, erfolgt die Gesamtumsetzung in zwei Reaktionszonen, wobei in der einen eine endotherme Vergasung und in der anderen eine exotherme Oxydation erfolgt Die Schmelze läuft zwischen beiden Zonen als Vvartneaustauschmedium um. In die erste Zone wird die kohlenstoffhaltige Beschickung zusammen mit Dampf eingeführt, und in der darin erfolgten endothermen Umsetzung wird ein wasserstoffreiches Gas erzeugt. Um dieser Zone die erforderliche Wärme zuzuführen, wird die Schmelze mit einem Teil der Beschickung einer zweiten Zone zugeführt, in der kohlenstoffhaltiges Material mit einem sauerstoffhaltigen Gas wie Luft in exothermer Umsetzung verbrannt und dadurch die Temperatur der Schmelze erhöht wird. Nach Rückkehr in die erste Zone gibt die Schmelze die aufgenommene Wärme wieder ab und ermöglicht damit die endotherme Vergasung der Beschickung.It is already known by gasifying carbonaceous material in a molten salt with a Oxidizing agents such as steam generate a hydrogen-rich gas. According to one of these methods, like it is described in US Pat. No. 3,252,773, the overall reaction takes place in two reaction zones, with endothermic gasification in one and exothermic oxidation in the other Melt runs between the two zones as a flow exchange medium around. The carbonaceous feed is fed into the first zone along with steam introduced, and in the endothermic reaction that takes place therein, a hydrogen-rich gas is generated. In order to supply this zone with the required heat, the melt is mixed with part of the feed fed to a second zone, in the carbonaceous material with an oxygen-containing gas how air is burned in an exothermic reaction, thereby increasing the temperature of the melt. After returning to the first zone, the melt releases the absorbed heat again and enables it thus the endothermic gasification of the charge.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffhaltigen Gases durch endotherme Umsetzung eines kohlenstoffhaltigen Materials mit Dampf in einer Vergasungszone, die eine Alkalicarbonatschmelze enthält, überführen der Schmelze in eine Oxydationszone, Oxydieren von kohlenstoffhaltigem Material in der Oxydationszone und Rückführen der so erhitzten Schmelze in die Vergasungszone, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das in der aus der Vergasungszone kommenden Schmelze enthaltene nicht umgesetzte kohlenstoffhaltige Material in der Oxydationszone in Gegenwart von 0.4 bis 16 Gewichtsprozent Natriumsulfat in der Schmelze oxydiert wird.The invention relates to a method for producing a hydrogen-containing gas by endothermic reaction of a carbonaceous material with steam in a gasification zone, the contains an alkali carbonate melt, transferring the melt into an oxidation zone, oxidizing of carbonaceous material in the oxidation zone and returning the thus heated melt into the Gasification zone, which is characterized in that in the coming from the gasification zone Melt containing unreacted carbonaceous material in the oxidation zone in the presence from 0.4 to 16 percent by weight of sodium sulfate is oxidized in the melt.
Die Menge an Natriumsulfat kann bis zu 50 Molprozent oder darüber betragen und beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent oder zwischen 10 und 600% des Gesamtgewichtes von kohlenstoffhaltigem Material in der Salzschmelze.The amount of sodium sulfate can be up to 50 mole percent or more, and is preferably between 0.5 and 10 percent by weight or between 10 and 600% of the total weight of carbonaceous material in the molten salt.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme wird insbesondere das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus einem bei normalen Bedingungen flüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Material, bei dem dieses Material in einer ersten Reaktionszone durch Umsetzen mit Dampf in Gegenwart einer Alkalicarbonatschmelze vergast und in einer zweiten Zone selbst mit Luft in Gegenwart der Schmelze, die als Wärmeübertragungsmedium zwischen beiden Zonen umläuft, verbrannt wird, verbessert. In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das in der Schmelze enthaltene kohlenstoffhaltige Material selbst in der Oxydationszone äußerst wirksam verbrannt, indem man die Konzentration an ionisiertem Natriumsulfat in der Schmelze bei mindestens 0,4 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent, der Schmelze hält. Die Natriumsulfatkonzentration kann bis zu 16 Gewichtsprozent der Schmelze betragend Außerdem ist es vorteilhaft, wenn während der Vergasung etwa 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Feststoffe in der Schmelze anwesendWhen the measure according to the invention is used, the method described above is used in particular for the production of synthesis gas from a carbonaceous gas that is liquid or solid under normal conditions Material in which this material is converted into a first reaction zone by reacting with steam Presence of an alkali carbonate melt gasified and in a second zone even with air in the presence the melt, which circulates as a heat transfer medium between the two zones, is burned, improved. In the method according to the invention, that contained in the melt is carbonaceous Burning material even in the oxidation zone is extremely effective by reducing the concentration of ionized Sodium sulfate in the melt at at least 0.4 percent by weight, preferably between 0.5 and 10 percent by weight that holds the melt. The sodium sulfate concentration can be up to 16 percent by weight of the melt, it is also advantageous if about 0.5 to 20 percent by weight during the gasification Solids present in the melt
sind, so daß deren Viskosität mehr als 5 und weniger bis 2000 cP, vorzugsweise zwischen 10 und 150 cP, beträgtare, so that their viscosity is more than 5 and less to 2000 cP, preferably between 10 and 150 cP
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird als WänneübertragungsmediumJiauptsächlich eine Schmelze aus Natrium- oder Kaliumcarbonat, die noch eine geringe Menge an Metallhydroxid und bzw. oder Metalloxid, insbesondere Natriumhydroxid und bzw. oder -oxid, enthält und deren thermische Eigenschaften durch die Anwesenheit von Lithium- oder Kaliumcarbonat modifiziert sein können, verwendet.In this embodiment of the method of the invention, the heat transfer medium is mainly Ji a melt of sodium or potassium carbonate that still contains a small amount of metal hydroxide and / or metal oxide, in particular sodium hydroxide and / or oxide, contains and their thermal properties modified by the presence of lithium or potassium carbonate can be used.
Das als Katalysator verwendete Natriumsulfat kann der Schmelze als solches zugesetzt werden, oder es kann eine andere Verbindung gewählt werden, die sich unter den Reaktionsbedingungen unter Bildung von Natriumsulfat zersetzt oder mit anderen Komponenten des Reaktionsgemisches so reagürt, daß das Kation der Verbindung durch Natrium ersetzt wird. Die anorganischen Sulfate oder Sulfite von Metallen wie Aluminium. Zink, Kobalt, Barium, Kalium. Calcium, Magnesium, Lithium, Eisen usw. gehen eine doppelte Umsetzung mit einem Natriumsalz, wie Natriumcarbonat, ein, wobei die Metallionen dieser Verbindungen durch in der Schmelze anwesendes Natrium ersetzt werden. Beispiele für Sulfate und andere ox> dienen Schwefel enthaltende Verbindungen sind Benzolsulfonsäure und Alkylsulfonsäuren und -sulfonate. Auch schwefeldioxid reiche Abgase chemischer Verfahren und Oxide der obigen Metalle können als Natriumsulfatquelle verwendet werden, da sie mit in dem Reaktionsgemisch anwesendem Natrium und Sauerstoff unter Bildung von Natriumsulfat reagieren. Besonders geeignet für die Lieferung wenigstens eines Teils des Natriumsulfats ist die bei der Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Materials anfallende Metalloxide und -sulfate enthaltende Asche. Auch kann die Asche verwendet werden, um die zur Einstellung der während der Vergasung erforderlichen Viskosität der Schmelze notwendigen Feststoffe zu liefern. Alle diese Materialien können sowohl für sich als auch im Gemisch miteinander verwendet werden.The sodium sulfate used as a catalyst can be added to the melt as such, or another compound can be selected which forms under the reaction conditions decomposed by sodium sulfate or with other components of the reaction mixture so that the Cation of the compound is replaced by sodium. The inorganic sulfates or sulfites of metals like aluminum. Zinc, cobalt, barium, potassium. Calcium, magnesium, lithium, iron, etc. go one double reaction with a sodium salt, such as sodium carbonate, one, the metal ions of this Compounds are replaced by sodium present in the melt. Examples of sulfates and other ox> serve sulfur-containing compounds are benzenesulfonic acid and alkyl sulfonic acids and sulfonates. Also sulfur dioxide-rich exhaust gases are more chemical Processes and oxides of the above metals can be used as a source of sodium sulfate since they are associated with Sodium and oxygen present in the reaction mixture react to form sodium sulfate. Particularly suitable for the delivery of at least part of the sodium sulfate is that during incineration ash containing metal oxides and sulphates of the carbonaceous material. Can also Ash can be used to achieve the viscosity required during gasification To supply melt necessary solids. All of these materials can be used both on their own and in the Mixture can be used with each other.
Natriumsulfat oder die Natriumsulfat ergebenden Verbindungen können in irgendeiner Weise, beispielsweise indem man sie dem kohlenstoffhaltigen Material oder der Schmelze zusetzt, in die Reaktionszone oder die Reaktionszonen eingebracht werden. In jedem Fall werden sie mit oder ohne mechanisches Rühren gründlich in der Reaktionszone verteilt. Ein Teil der Schmelze kann von Zeit zu Zeit auf Natriumsulfat analysiert und ihre Viskosität überprüft werden.Sodium sulfate or the compounds yielding sodium sulfate can be used in any way, for example by adding them to the carbonaceous material or the melt, in the reaction zone or the reaction zones are introduced. In either case, they are made with or without mechanical stirring thoroughly distributed in the reaction zone. Part of the melt can from time to time on sodium sulfate analyzed and their viscosity checked.
Das in dem Verfahren verwendete kohlenstoffhaltige Material kann fest oder flüssig sein. Verwendbar sind beispielsweise Kohle und Koks, flüssige Kohlenwasserstoffe oder Gemische von Kohlenwasserstoffen, wie öle. Wachse, Teere und höhersiedende Aromate. Dieses Material kann entweder in die Vergasungszone oder in die Verbrennungszone oder in beide eingeführt werden. Vorzugsweise wird das kohlenstoffhaltige Material in feindisperser oder flüssiger Form zusammen mit dem Dampf in die Vergasungszone eingeleitet.The carbonaceous material used in the process can be solid or liquid. Usable are for example coal and coke, liquid hydrocarbons or mixtures of hydrocarbons, like oils. Waxes, tars and higher-boiling aromatics. This material can either be in the Gasification zone or the combustion zone or both. Preferably that will carbonaceous material in finely divided or liquid form together with the steam in the gasification zone initiated.
Die Einführung des kohlenstoffhaltigen Materials in die Vergasungszone erfolgt zweckmäßig in einer Menge von 0,001 bis 5 kg, vorzugsweise 0,02 bis 1,0 kg, je Stunde und je Kilogramm Salzschmelze. Die Zugabe hängt natürlich von der Menge an Kohlenstoff in dem kohlenstoffhaltigen Material ab, und sie wird vorzugsweise so gewählt, daß die Kohienstoflkonzentration in der Schmelze zwischen 0,002 und 0,20 kg je Kilogramm Schmelze beträgtThe introduction of the carbonaceous material into the gasification zone expediently takes place in a Amount from 0.001 to 5 kg, preferably 0.02 to 1.0 kg, per hour and per kilogram of molten salt. The addition depends of course on the amount of carbon in the carbonaceous material, and it is preferably chosen so that the carbon concentration in the melt is between 0.002 and 0.20 kg per kilogram of melt
Das Verfahren wird mit einem großen Überschuß an Salzschmelze durchgeführt, cL h, das Gewichtsverhältnis Salz zu kohlenstoffhaltigem Material liegt etwa zwischen 2 und 35 oder darüber.The process is carried out with a large excess of molten salt, cL h, the weight ratio of salt to carbonaceous material roughly between 2 and 35 or above.
Durch die Anwesenheit des Natriiunsulfats in einer kritischen Mindestmenge von 0,4 Gewichtsprozent wird die Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Materials, die durch Anwendung höherer Temperatur begünstigt wird, beschleunigt, und es wird mehr Wärme durch die exotherme Umsetzung an die Schmelze übertragen als bei Abwesenheit dieses Katalysators. Da die Anwesenheit des Natriumsulfats die Bildung weiterer Mengen an CO2 und damit an Wärme verursacht, braucht zur Lieferung von Wärme an die Vergasungszone weniger Schmelze umzulaufen.The presence of the sodium sulfate in a critical minimum amount of 0.4 percent by weight accelerates the combustion of the carbonaceous material, which is promoted by using a higher temperature, and more heat is transferred to the melt through the exothermic reaction than in the absence of this catalyst. Since the presence of the sodium sulfate causes the formation of further amounts of CO 2 and thus of heat, less melt needs to circulate to supply heat to the gasification zone.
Bei der Bildung von Kohlendioxid werden 94 kcal/Mol frei, während beider Bildung von Kohlenmonoxid nur 27 kcal/Mol frei werden. Durch die Umsetzung zwischen dem Sulfation und Kohlenstoff wird der Kohlendioxidgehalt der Abgase der Verbrennungszone bis auf etwa 90% erhöht, und durch die Gesamtumsetzung in der Verbrennungszone wird eine en'sprechend größere Wärmemenge an die Schmelzt übertragen. Damit braucht nicht nur weniger Schmelze umzulaufen, sondern außerdem wird die Einstellung einer optimalen Temperatur in der Vergasungszone erleichtert und damit indirekt auch die Vergasungsgeschwindigkeit erhöht. Da durch die Erhöhung des Kohlendioxidgehaltes der Verbrennungsgase die Verbrennung wirtschaftlicher wird, kann ein größerer Anteil der kohlenstoffhaltigen Beschikkung in der Vergasungszone zu wasserstoffreichem Gas umgesetzt werden.With the formation of carbon dioxide 94 kcal / mol are released, while with the formation of carbon monoxide only 27 kcal / mole are released. By the reaction between the sulfate ion and carbon the carbon dioxide content of the exhaust gases of the combustion zone is increased up to about 90%, and through the overall conversion in the combustion zone is a correspondingly larger amount of heat to the Melts transferred. This not only means that less melt needs to circulate, but also that Setting an optimal temperature in the gasification zone facilitates and thus indirectly also the Gasification speed increased. Because by increasing the carbon dioxide content of the combustion gases As the incineration becomes more economical, a larger proportion of the carbonaceous charge can be used are converted into hydrogen-rich gas in the gasification zone.
Auch durch die Erhöhung der Viskosität der Schmelze in der Vergasungszone auf etwa 10 cP oder darüber durch Zugabe von Feststoffen wird eine Verbesserung des Verfahrens erzielt. Eine Viskosität über 200 cP ist jedoch im allgemeinen nicht zweckmäßig. Durch die Erhöhung der Viskosität wird der Kontakt des Dampfes mit dem kohlenstoffhaltigen Material verbessert, da die Größe der die Schmelze durchsetzenden Dampfblasen verringert wird. Vorzugsweise wird das Gewichtsverhältnis Asche zu Kohlenstoff in der Schmelze etwa zwischen 1:1 und 5:1 gehalten. In jedem Fall wird der Gesamtgehalt der Schmelze an Asche und Kohlenstoff zweckmäßig bei unter 20 Gewichtsprozent und vorzugsweise unter 15 Gewichtsprozent gehalten, damit die Viskosität der Schmelze nicht zu hoch wird und ein Schäumen erfolgt.Also by increasing the viscosity of the melt in the gasification zone to around 10 cP or more by adding solids, an improvement in the process is achieved. A viscosity however, over 200 cP is generally not appropriate. By increasing the viscosity, the contact of the steam with the carbon-containing one is made Material improved as the size of the vapor bubbles penetrating the melt is reduced. Preferably the weight ratio of ash to carbon in the melt is approximately between 1: 1 and 5: 1 held. In either case, the total ash and carbon content of the melt becomes appropriate kept at below 20 weight percent and preferably below 15 weight percent in order to keep the viscosity the melt does not become too high and foaming occurs.
Bei den in der Salzschmelze durchgeführten zweistufigen Verfahren kann die Vergasung, bei der Methan. Wasserstoff und Kohlenoxide gebildet werden, bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Salzes, bei der die Viskosität der Schmelze ausreichend niedrig für eine Zirkulation ist, durchgeführt werden. Gewöhnlich wird die Schmelze in der Vergasungszone und damit die Zone selbst bei einer Temperatur von etwa 427 bis 12(X)0C, vorzugsweise zwischen 870 und 1O35°C. gehalten.In the two-stage process carried out in the molten salt, the gasification, in the case of methane. Hydrogen and carbon oxides are formed at a temperature above the melting point of the salt at which the viscosity of the melt is sufficiently low for circulation. Usually the melt in the gasification zone and thus the zone itself is at a temperature of about 427 to 12 (X) 0 C, preferably between 870 and 1035 ° C. held.
Die Vergasung kann unter einem Druck zwischen 1 und 140 kg/cm2 erfolgen und wild gewöhnlich unter einem Druck zwischen 14 und 70 kg/cm2 durchgeführt. The gasification can be carried out under a pressure between 1 and 140 kg / cm 2 and usually carried out under a pressure between 14 and 70 kg / cm 2 .
Dampf wird der Vergasungszone in solcher MengeSteam enters the gasification zone in such quantity
zugeführt, daß das Molverhältnis Dampf zu Kohlenstoff etwa zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1,1 und 2,0, liegt.supplied that the molar ratio of steam to carbon is approximately between 1 and 10, preferably between 1.1 and 2.0.
Die Verbrennung oder Oxydation erfolgt bei einer mittleren Temperatur, die über derjenigen der Vergasungszone liegt. Im allgemeinen wird die Temperatur in der Verbrennungszone um etwa 16 bis 1400C über derjenigen der Vergasungszone gehalten. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Schmelze ausreichend hoch ist, genügt aber schon eine Temperaturdifferenz bis herunter zu 6° C.The combustion or oxidation takes place at an average temperature which is above that of the gasification zone. In general, the temperature in the combustion zone is kept from about 16 to 140 ° C. above that of the gasification zone. If the circulation speed of the melt is sufficiently high, a temperature difference of down to 6 ° C is sufficient.
Die Verbrennung kann unter einem Druck zwischen 1 und 140 kg/cm2 erfolgen. Im allgemeinen ist der Druck in der Verbrennungszone etwa gleich demjenigen in der Vergasungszone. Das Oxydationsmittel, wie Sauerstoff oder Luft, wird in die Verbrennungszone eingeleitet, und durch exotherme Umsetzung des Oxydationsmittels mit dem kohlenstoffhaltigen Material wird die Schmelze erhitzt und ein dampfförmiges Produkt, das Kohlendioxid und eine geringe Menge an Kohlenmonoxid enthält, gebildet.The combustion can take place under a pressure between 1 and 140 kg / cm 2 . In general, the pressure in the combustion zone is approximately equal to that in the gasification zone. The oxidizing agent, such as oxygen or air, is introduced into the combustion zone, and by exothermic reaction of the oxidizing agent with the carbonaceous material, the melt is heated and a vaporous product containing carbon dioxide and a small amount of carbon monoxide is formed.
In dem Verfahren der Erfindung ist die Menge an kohlenstoffhaltigem Material, die in der Verbrennungszone verbraucht wird, gering im Vergleich zu derjenigen, die in der Vergasungszone verbraucht wird. Dadurch, daß mehr Wärme erzeugt wird, kann die Umlaufgeschwindigkeit der Schmelze geringer gehalten werden. Die Menge an der Verbrennungszone zugeführtem Oxydationsmittel ist so zu wählen, daß möglichst viel kohlenstoffhaltiges Material zu Kohlendioxid und möglichst wenig zu Kohlenmonoxid verbrannt wird, während andererseits aus wirtschaftlichen Gründen ein zu großer Überschuß an Oxydationsmittel in den Verbrennungsgasen vermieden werden muß. Es ist zwar nicht möglich, die Bildung von Kohlenmonoxid vollständig zu verhindern, jedoch wird durch die Anwesenheit des Natriumsulfats der Kohlenmonoxidgehalt der Verbrennungsgase weitgehend gesenkt und auf weniger als die Hälfte desjenigen der bei dem herkömmlichen Verfahren gebildeten Verbrennungsgase herabgesetzt.In the process of the invention, the amount of carbonaceous material consumed in the combustion zone is small compared to that which is consumed in the gasification zone. Because more heat is generated, the Circulation speed of the melt can be kept lower. The amount at the burn zone added oxidizing agent is to be selected so that as much carbonaceous material as possible is converted into carbon dioxide and as little as possible is burned to carbon monoxide, while on the other hand from economic Reasons too great an excess of oxidizing agent in the combustion gases avoided must become. It is not possible to completely prevent the formation of carbon monoxide, however the presence of sodium sulphate largely reduces the carbon monoxide content of the combustion gases and to less than half that formed by the conventional method Combustion gases reduced.
Die die Schmelze enthaltenden Reaktoren bestehen aus einem korrosionsfesten Material, beispielsweise einem im Handel erhältlichen verschmolzenen, sehr wärmefesten Aluminiumoxid hoher Reinheit mit dichter MikroStruktur aus 95% a-Aluminiumoxid und etwa 5% /i-Aluminiumoxid (Na2O · 11 Al2O3) mit Spuren SiO2, Fe2O3 und CaO mit den folgenden Eigenschaften:The reactors containing the melt consist of a corrosion-resistant material, for example a commercially available fused, very heat-resistant aluminum oxide of high purity with a dense microstructure of 95% α-aluminum oxide and about 5% / i-aluminum oxide (Na 2 O 11 Al 2 O 3 ) with traces of SiO 2 , Fe 2 O 3 and CaO with the following properties:
WärmeleitfähigkeitThermal conductivity
(Temperatur im Mittel(Average temperature
10900C) 5,98kcal/m/h/°C1090 0 C) 5.98 kcal / m / h / ° C
% lineare Ausdehnung% linear expansion
(Temperatur im Mittel(Average temperature
10900C) 0,881090 0 C) 0.88
Elektrischer WiderstandElectrical resistance
(Ohm/cm bei 14000Q... 715(Ohm / cm at 1400 0 Q ... 715
Dichte, g/cm3 3,524Density, g / cm 3 3.524
Knoop-Härte K-IOO 2205Knoop hardness K-IOO 2205
Bruchfestigkeit 270 kg/cm2 Breaking strength 270 kg / cm 2
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Angaben in Prozent beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben. Beispiel 1 veranschaulicht die Wirkung eines Zusatzes von Kohleasche auf die VergasungsgeschwindigkeitThe following examples illustrate the invention. Figures in percent relate to weight, unless otherwise stated. example 1 illustrates the effect of adding coal ash on the rate of gasification
In einen Rohrreaktor wurden 415 g festes Natriumcarbonat eingebracht und bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von etwa 948° C geschmolzen. Etwa 4% Kohlenstoff, d. h. 20 g trockene bituminöse Kohle mit 0,78 g Aschegehalt, wovon etwa 15% in der Form von Calciumsulfat anwesend waren, wurden der Schmelze zugesetzt. Die bituminöse Kohle hatte ίο die folgende Zusammensetzung:415 g of solid sodium carbonate were introduced into a tubular reactor and at atmospheric pressure and melted at a temperature of about 948 ° C. About 4% carbon, i.e. H. 20 g dry bituminous Coal with 0.78 g ash content, about 15% of which was present in the form of calcium sulfate added to the melt. The bituminous coal had the following composition:
Gebundener Kohlenstoff 58,8%Bound carbon 58.8%
Flüchtiges Material 37,3%Volatile material 37.3%
Asche 3,9%Ash 3.9%
Die Kohle wurde in der Form von Teilchen mit einer Korngröße von 0,84 bis 1,68 mm eingesetzt Nach dem obigen Verfahren wurden vier Ansätze gemacht. Dann wurde in jede Schmelze für sich ein Gemisch aus 90 Teilen Dampf und 10 Teilen Stickstoff eingeleitet, wobei als gasförmige Reaktionsprodukte Wasserstoff, Kohlenoxide und Methan ge bildet wurden. In der folgenden Tabelle sind Tempe ratur und Vergasungsgeschwindigkeit der vier unte Atmosphärendruck durchgeführten Ansätze zusam mengestellt. In den Ansätzen 1 und 3 wurde den Ausgangsgemisch keine Asche oder Natriumsulfat zugesetzt. In den Ansätzen 2 und 4 wurden dem Ausgangsgemisch etwa 10 Gewichtsprozent Calcium sulfat enthaltende Asche zugesetzt. Das CalciumsulfatThe coal was used in the form of particles with a grain size of 0.84 to 1.68 mm Four approaches were made according to the above procedure. Then there was one in each melt for itself Introduced mixture of 90 parts of steam and 10 parts of nitrogen, with as gaseous reaction products Hydrogen, carbon oxides and methane were formed. In the table below are Tempe Temperature and gasification rate of the four approaches carried out below atmospheric pressure together set. In batches 1 and 3, the starting mixture was no ash or sodium sulfate added. In runs 2 and 4, about 10 percent by weight calcium were added to the starting mixture ash containing sulfate added. The calcium sulfate
wird bei den Reaktionsbedingungen in Natriumsulfat übergeführt, so daß 1 Gewichtsprozent Natriumsulfat in der Schmelze entsteht.is converted into sodium sulfate under the reaction conditions, so that 1 percent by weight of sodium sulfate arises in the melt.
Ansatzapproach
2
3
42
3
4th
Temperaturtemperature
der Schmelzethe melt
956956
956956
10001000
11XX)11XX)
% Asche % Ashes
0 100 10
0 100 10
Vergasungsgeschwindigkeit Gramm vergaste Kohle/cm3 Schmelze/hGasification rate grams gasified coal / cm 3 melt / h
0,114 0,228 0,245 0.5110.114 0.228 0.245 0.511
Bei beiden gewählten Temperaturen wird also durch die Anwesenheit der Asche in der Schmelze die Vergasungsgeschwindigkeit etwa verdoppelt.At both temperatures chosen, the presence of the ash in the melt results in the Gasification speed about doubled.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen den Einfluß von Natriumsulfat auf die Verbrennung.The following examples illustrate the impact of sodium sulfate on combustion.
Zu 408 g Natriumcarbonatschmelze wurden 4% Koks in der Form von Teilchen mit einer Korngröße von 0,84 bis 1,68 mm zugesetzt. Der Koks hatte die folgende Zusammensetzung:To 408 g of molten sodium carbonate was added 4% coke in the form of particles having a grain size from 0.84 to 1.68 mm added. The coke had the following composition:
Gesamtkohlenstoff 93,2%Total carbon 93.2%
Flüchtiges Material 0,6%Volatile material 0.6%
Metalloxide 6,2%Metal oxides 6.2%
Die Schmelze wurde in eine Verbrennungszone eingebracht, und diese Zone wurde unter einem Druck von etwa 3,15 atm und einer Ausgangstemperatur von 948 C gehalten. Natriumsulfat wurde der Schmelze in einer Menge zwischen 0,5 und 2 Gewichtsprozent, d.h. 0.28, 0,56 und 1,11 Molprozent, zugesetzt. The melt was placed in a combustion zone and this zone was maintained at a pressure of about 3.15 atm and an exit temperature of 948 ° C. Sodium sulfate was added to the melt in an amount between 0.5 and 2 percent by weight, ie 0.28, 0.56 and 1.11 mol percent.
imind en. 5se in len tte imind en. 5se in len tte
lit zt. ze inlit zt. ze in
:r in it : r in it
Für die Verbrennung wurde Luft in einer Menge von etwa 26 l/min in die Verbrennungszone eingeleitet. Die Verbrennungsgeschwindigkeiten waren rFor combustion, air was introduced into the combustion zone in an amount of about 26 l / min. The burn rates were r
in der Schmelzein the melt
Temperaturtemperature
der Schmelzethe melt
0C 0 C
geschwindigkeitspeed
Gramm Kohle/cm3 Grams of coal / cm 3
Schmelze/hMelt / h
179
146
143129
179
146
143
0,5
1,0
2,0O
0.5
1.0
2.0
951
963
997948
951
963
997
0,208
0,400
0,8730.096
0.208
0.400
0.873
1010
Gesamtkohlenstoff 82,4%Total carbon 82.4%
Flüchtiges Material 5,9%Volatile material 5.9%
Metalloxide 11,7%Metal oxides 11.7%
Die Verbrennungszone wurde unter einem Druck von 3,15 atm und bei den in der folgenden Tabelle angegebenen Temperaturen gehalten. Die Ausgangstemperatur war bei jedem Ansatz etwa 948° C. Für die Verbrennung benötigte Luft wurde in einer Menge von etwa 261/min eingeführt. Die der Schmelze zugesetzte Menge an Natriumsulfat betrug 0,5 bis 1,5%. Die Verbrennungsgeschwindigkeit bei 0% Natriumsulfat und 948° C ergibt sich durch Extrapolieren der durch Auftragen der anderen Verbrennungsgeschwindigkeiten erhaltenen Kurve zu 0,128. The combustion zone was under a pressure of 3.15 atm and at that in the table below Maintained specified temperatures. The starting temperature was about 948 ° C for each batch the air required for combustion was introduced at a rate of about 261 / min. That of the melt The amount of sodium sulfate added was 0.5 to 1.5%. The burn rate at 0% sodium sulfate and 948 ° C extrapolates the curve obtained by plotting the other burn rates to be 0.128.
Der Temperaturanstieg ist proportional der durch die Verbrennung erzeugten Kohlendioxidmenge. Die Verbrennungsgeschwindigkeiten wurden auf eine konstante mittlere Temperatur von 948° C umgerechnet, und die dabei erhaltenen Werte sind in der Zeichnung gegen die Menge an Natriumsulfat in der Schmelze in Gewichtsprozent aufgetragen.The rise in temperature is proportional to the amount of carbon dioxide produced by the combustion. the Burning rates were converted to a constant mean temperature of 948 ° C, and the values obtained are in the drawing against the amount of sodium sulfate in the melt applied in percent by weight.
Zu 408 g Natriumcarbonatschmelze wurden 4% Anthrazit in der Form von Teilchen mit einer Korngröße von 0,84 bis 1,68 mm zugesetzt. Der Anthrazit hatte die folgende Zusammensetzung: Ansatz 4% anthracite in the form of particles with a grain size of 0.84 to 1.68 mm were added to 408 g of sodium carbonate melt. The anthracite had the following composition: Approach
190
191
193190
191
193
% Na2SO4 in der Schmelze% Na 2 SO 4 in the melt
0,5
1,0
1,50.5
1.0
1.5
MittlereMedium
der Schmelzethe melt
"C"C
962962
987987
10071007
Verbrennungsgeschwindigkeit Gramm Kohle cm3 Schmelze/hBurning rate grams of coal cm 3 melt / h
0,316
0,516
0.7230.316
0.516
0.723
Die Verbrennungsgeschwindigkeiten wurden auf eine konstante mittlere Temperatur von 948° C umgerechnet, und die so erhaltenen Werte sind in der Zeichnung gegen den Natriumsulfatgehalt der Schmelze in Gewichtsprozent aufgetragen.The combustion rates were converted to a constant mean temperature of 948 ° C, and the values thus obtained are in the drawing against the sodium sulfate content of the Melt applied in percent by weight.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US75193268A | 1968-08-12 | 1968-08-12 | |
| US75193268 | 1968-08-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1941074A1 DE1941074A1 (en) | 1970-06-11 |
| DE1941074C true DE1941074C (en) | 1973-03-22 |
Family
ID=
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