DE2235840C2 - Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren - Google Patents
Integriertes Fließbettverkokungs- und VergasungsverfahrenInfo
- Publication number
- DE2235840C2 DE2235840C2 DE2235840A DE2235840A DE2235840C2 DE 2235840 C2 DE2235840 C2 DE 2235840C2 DE 2235840 A DE2235840 A DE 2235840A DE 2235840 A DE2235840 A DE 2235840A DE 2235840 C2 DE2235840 C2 DE 2235840C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zone
- coke
- fluidized bed
- heating
- gasification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
- C10B49/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form
- C10B49/22—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B55/00—Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material
- C10B55/02—Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials
- C10B55/04—Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials
- C10B55/08—Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials in dispersed form
- C10B55/10—Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/74—Construction of shells or jackets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/78—High-pressure apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0959—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
- C10J2300/0976—Water as steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren zur Herstellung von
Koks sowie Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen.
Bei der üblichen Fließbettverkokung wird kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial in einem Koks-Fließbett in
gasförmige Produkte und Koks gespalten. Die gasförmigen Produkte werden über Zyklone in Wasch- und/oder
Fraktionierungsanlagen geleitet, in denen sie in Gas,
Naphtha und ölprodukte aufgetrennt werden, wobei ein
Strom aus schweren Verbindungen in die Verkokungsanlage zurückgeleitet wird. Aus der Bodenzone des
Verkokungsreaktors wird ein Koksstrom abgezweigt und in eine Koksverbrennungsanlage geleitet, wo
genügend Luft eingeblasen wird, um einen Teil des Kokses zu verbrennen und den Rest soweit zu erhitzen,
ίο daß der Wäimebedarf für den Verkokungsreaktor
gedeckt wird, wenn der nicht verbrannte heiße Koks wieder in den Reaktor zurückgeleitet wird. Der in der
Koksverbrennungsanlage nicht verbrannte Koks fällt als Petrolkoks an.
Kohlenwasserstoffhaltige Einsatzmaterialien für das Verkokungsverfahren sind beispielsweise schwere Kohlenwasserstoffrohöle,
Sumpfprodukte von bei Normaldruck oder unter Vakuum durchgeführten Destillationen,
Pech, Asphalt, Bitumen aus Kohle, Teersände oder Schiefer sowie andere schwere Kohlenwasserstoffrückstandsöle
oder derartige Mischungen. Diese Einsatzmaterialien haben meist eine A.P.I.-Dichte von etwa 0°
bis 20° und einen Gehalt an Conradson-Kohlenstoff von
etwa 5 bis 40 Gew.-% bei Bestimmung nach der A.S.T.M.-Methode D-180-52.
Wegen der begrenzten Verwendungsmöglichkeit für Petrolkoks hat man versucht, den Wert dieses
Produktes durch eine Nachbehandlung wie beispielsweise Hochtemperaturkalzinierung oder Brikettierung
zu verbessern. Andererseits kann der Koks auch durch eine nachfolgende Umsetzung mit Wasserdampf und
einem sauerstoffhaltigen Gas in einen Gasstrom mit einem hohen Gehalt an H2 und CO gespalten werden.
Allerdings hat sich von diesen vorgeschlagenen Verfahren bisher keines als wirtschaftlich erwiesen.
Außerdem haben die beim Aufarbeiten von Petroleumrückständen in üblichen Fließbett-Verkokungsverfahren
entstehenden Verbrennungsprodukte einen unerwünscht hohen SO2-Gehalt, der zu einer starken
Luftverschmutzung führt.
Diese beiden Hauptnachteile, nämlich die geringe Verwertharkeit des Petrolkokses und die aus den
Verbrennungsanlagen herrührende Luftverschmutzung, haben die Einsatzmöglichkeiten der Fließbett-Verkokung
stark eingeschränkt, obgleich sie eine besonders günstige Umwandlungsmethode für Rückstandsöle ist.
Zur Behebung dieser Nachteile wurden integrierte,
aus einer Gasungs- und Heizvorrichtung bestehende Anlagen verwendet, bei denen die Heizvorrichtung
oberhalb der Gasungsvorrichtung angeordnet ist und bei niedrigeren Temperaturen betrieben wird. Hierbei
wird ein Teil des zum Verbrennen des Kokses benötigten Sauerstoffs durch den Boden der Gasungsanhge
eingeführt, und das gesamte in der Gasungsvorrichtung entstehende Gas strömt durch die Heizvorrichtung.
Allerdings hat sich herausgestellt, daß die insgesamt gebildeten Gase im allgemeinen auch nicht vollständig
zur Deckung des Wärmebedarfs der Reaktion ausreichen, so daß zusätzlich Luft in die Heizvorrichtung
eingespeist werden muß.
Aus der DE-OS 20 54 125 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein in einer Vergasungszone erzeugtes
Brenngas in eine Wirbelbetterhitzungszone geleitet wird, wo es einen Teil seiner Wärme auf den aus einer
Wirbelbettverkokungszone in die Wirbelbetterhitzungszone überführten »kalten« Koks überträgt. Der
aufgeheizte Koks wird teils der Vergasungszone und
teils der Verkokungszone zugeführt, und zwar mit einer
Temperatur, die etwa 37 bis 1500C höher liegt als die Verkokungstemperatur. Obwohl mit dieser Führung der
Material- und Wärmeströme bereits eine zufriedenstellende ökonomische Nutzung der Wärmeenergie ermöglicht
wird, zeigte sich in der Praxis, daß eine noch größere Ausnutzung der vorhandenen Wärmekapazität
und damit eine noch bessere Wirtschaftlichkeit gewünscht wurde, als mit dem bekannten Verfahren erzielt
werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren zu
schaffen, das durch eine besondere, aufeinander abgestimmte Führung des Wärme- und Materialflusses
eine noch bessere Wärmeübertragung und wirtschaftliehe Ausnutzung der Wärmekapazität des heißen
Kokses und der heißen Brenngase ermöglicht und Koks und ein H2 und CO enthaltendes Gasprodukt von guter
Qualität liefert, ohne daß Probleme der Luftverschmutzung auftreten.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren zur
Herstellung von Koks und einem H2 und CO enthaltenden Gasstrom vorgeschlagen, bei dem kohlenstoffhaltiges
Einsatzmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt nach Conradson von mindestens 5 Gew.-°/o in einer
Fließbettverkokungszone bei Temperaturen von etwa 482 bis 649° C unter Bildung von Koks umgesetzt wird,
ein Teil des Kokses aus der Fließbettverkokungszone in eine Aufheizzone, deren Temperatur etwa 55 bis 170° C
höher ist als die der Fließbettverkokungszone, überführt und dort aufgeheizt wird, ein Teil des aufgeheizten
Kokses in eine Vergasungszone überführt wird, deren Temperatur höher als die der Aufheizzone ist, ein Teil
des Kokses in der Vergasungszone mit Wasserdampf und einem sauerstoffhaltigen Gasstrom unter Bildung
eines H2 und CO enthaltenden Gasstromes in Berührung
gebracht und auf die Temperatur der Vergasungszone aufgeheizt wird, der heiße H2 und CO enthaltende
Gasstrom in die Aufheizzone überführt wird, wobei er seine Wärme teilweise auf den aus der Fließbettverkokungszone
stammenden Teil des Kokses überträgt, und der dadurch abgekühlte H2 und CO enthaltende
Gasstrom aus der Aufheizzone abgezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge- « kennzeichnet, daß ein Teil des aufgeheizten Kokses aus
der Vergasungszone entweder (i) direkt in die Fließbettverkokungszone zum Aufheizen derselben
oder (ii) in die Aufheizzone zum Aufheizen derselben und anschließend aus der Aufheizzone in die Fließbettverkokungszone
zum Aufheizen derselben überführt wird.
Erfindungsgemäß wird der Wärmebedarf der Reaktion dadurch gedeckt, daß entweder (i) der Koks aus
dem Bodenbereich der Gasungsanlage in drn Aufheizbereich überführt wird, so daß der Koks zusammen mit
den Gasen aus der Gasungszone die notwendige Wärme liefert und die Aufheizzone nicht mit zusätzlicher
Luft oder zusätzlichem Sauerstoff versorgt werden muß, oder (ii) indem in einer anderen Ausführungsform
der Koks aus der Bodenzone der Gasungsanlage direkt in die Verkokungsanlage überführt und somit ein
Koksstrom vom oberen Bett in den Reaktor unnötig gemacht wird. Bei dieser Ausführungsform zeigen sich
die gleichen Vorteile wie bei der erstgenannten Ausführungsform, indem die mechanische Festigkeit des
Kokses verbessert und somit Abrieb verhindert wird. Beide Ausführungsformen ermöglichen die Rückführung
teilweise entgaster K.oksteilchen in den Reaktor,
wo sich frisch gebildeter Koks auf den Teilchen ablagert und dadurch zu einer Verbesserung der mechanischen
Festigkeit führt und Abrieb oder Staubbildung verhindert Ferner kann der gesamte Sauerstoff in das auf
höheren Temperaturen befindliche Gasungsbett eingespeist werden, wodurch die Möglichkeit eines Sauerstoffeinbruches
in das Heizgas und eine gegebenenfalls dadurch entstehende Gefährdung aargeschlossen werden.
Das aus der Aufheizzone entnommene Gas ist reich an H2 und CO und bildet somit ein geeignetes
Einsatzmaterial zur Herstellung eines konzentrierten Wasserstoffstromes bei der Wassergasreaktion oder
zur Verwendung in anderen chemischen Umsetzungen; außerdem hat es gute Heizeigenschaften. Für viele
Einsatzzwecke muß dieser Gasstrom allerdings nachbehandelt werden, und zwar in erster Linie zur Entfernung
des als H2S vorhandenen Schwefels, der nach an sich bekannten Verfahren wie beispielsweise dem Stretford-Verfahren
leicht zu entfernen ist; ferner muß meist die beim Entgasen des Koks gebildete Asche entfernt
werden. Bei der Nachbehandlung des Gasstromes lassen sich also wertvolle Nebenprodukte wie Schwefel und
metallreiche Aschen gewinnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der gesamte im Verkokungsreaktor gebildete Koks oder ein
beliebiger Teil desselben zur Gaserzeugung herangezogen werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 ein Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Koks aus der
Gasungszone in die Aufheizzone überführt wird,
Fig.2 ein Diagramm einer anderen bevorzugten
Ausführungsform, in welcher der Koks aus der Gasungszone direkt in den Verkokungsreaktor überführt
wird.
Das kohlenwasserstoffhaltige Einsatzmaterial, z. B. mit einem Kohlenstoffgehalt nach Conradson von etwa
15%, beispielsweise schwere Rückstandsöle mit Siedebereichen über 566° C, wird durch eine Leitung 2, eine
Rohrverzweigung 3 und durch als Leitungen 4, 5, 6, 7 und 8 dargestellte Mehrfachdüsen in eine Verkokungszone
1 auf ein Fließbett aus Feststoffen, beispielsweise aus Koks mit einer mittleren Größe von 40 bis 1000 μπι,
mit einem oberen Niveau L eingebracht. Geeignete Einsatzmaterialien sind beispielsweise schwere oder
reduzierte Rohöle, Sumpfprodukte der Normaldruckdestillation oder Vakuumdestillation, Pech, Asphalt,
Bitumen oder andere schwere Kohlenwasserstoffrückstandsöle oder deren Mischungen. Diese Einsatzprodukte
haben im allgemeinen eine A.P.I.-Dichte von etwa 0° bis 20° und einen Kohlenstoffgehalt nach Conradson
von mindestens 5 bis etwa 40 Gew.-°/o und vorzugsweise von etwa 7 Gew.-%. Durch eine Leitung 9 wird ein
fluidisierendes Gas wie beispielsweise Dampf in den Boden des Reaktors in solchen Mengen eingespeist, daß
sich an der Oberfläche fluidisierende Gasgeschwindigkeiten von etwa 0,15 bis 1,2 m/s ergeben. Durch eine
Leitung 10 wird Koks mit einer um etwa 55 bis 170° C
über der im Verkokungsreaktor liegenden Temperatur in solchen Mengen eingespeist, daß im Verkokungsreaktor
eine Temperatur von etwa 482 bis 649° C aufrechterhalten wird. Der Überdruck in der Verkokungsanlage
wird im Bereich von etwa 0,7 bis 10,5 bar, meist von etwa 0,7 bis 7,03 bar, im allgemeinen aber
nicht über 3,2 bar und vorzugsweise im Bereich von
etwa 0,7 bis 1,8 bar gehalten. Der untere Teil der Verkokungsanlage dient als Abstreifzone, um in Koks
eingeschlossene Kohlenwasserstoffe zu entfernen; der Koks wird aus dieser Abstreifzone durch eine Leitung
11 entnommen und in eine Heizvorrichtung 12 geleitet.
Umwandlungsprodukte werden durch einen Zyklon 13 zur Entfernung mitgerissener Feststoffe abgezogen, die
der Verkokungsanlage durch eine Leitung 14 wieder zugeführt werden. Die gasförmigen Produkte verlassen
den Zyklon durch eine Leitung 15 und werden in eine Wasch- und/oder Fraktionieranlage 16 überführt, in der
sie in durch eine Leitung 17 abgezogenes Gas, in durch eine Leitung 18 abgezogenes Naphtha und in durch eine
Leitung 19 abgezogenes Gasöl aufgetrennt werden. Durch eine Leitung 20 wird ein Strom schwererer
Verbindungen abgezogen, von dem ein Teil durch übliche Wärmeaustauscher geleitet und durch eine
Leitung 21 in die Waschanlage rückgeführt wird, während der andere Teil durch eine Leitung 22 in die
Verkokungsanlage rückgeführt wird. Mit diesem Rücklauföl wird eine geringe Menge feinster Feststoffteilchen,
die durch den Reaktorzyklon hindurchgehen, rückgeleitet.
Der aus dem Reaktor abgestreifte Koks, der meist als »kalter Koks« bezeichnet wird, wird durch eine Leitung
11 in einen Aufheizkessel 12 mit einem Fließbett aus heißem Koks mit einem oberen Niveau L eingebracht.
Das Fließbett wird teilweise durch die mittels Ring- und Scheibenverteiler 23 und mit eiförmigen Vertiefungen
versehene Leitbleche 24 nach oben geführten Heizgase aufgeheizt Weitere Wärme wird durch den in einer
Leitung 33 zirkulierenden Koks zugeführt. Heißer Koks wird aus dem Fließbett im Aufheizkessel 12 abgezogen
und zu der Verkokungsanlage zur Deckung des Wärmebedarfs durch eine Leitung 10 rückgeführt Ein
anderer Teil des Kokses wird aus dem Aufheizkessel 12 durch eine Leitung 25 abgezogen und in den
Gasungskessel 27 mit einem Koksfließbett mit einem oberen Niveau L überführt. Der in das Fließbett in dem
Gasungskessel 27 eingebrachte Koks wird mit dem durch eine Leitung 28 eingespeisten Wasserdampf und
mit durch eine Leitung 29 eingespeister Luft oder eingespeistem Sauerstoff in Berührung gebracht. Der
Überdruck im Gasungskessel wird unter 10,5 bar, meist bei unter 4,2 bar und vorzugsweise unter 3,2 bar
gehalten. Die Bettemperatur im Gasungskessel wird in einem Temperaturbereich von etwa 760 bis 15400C, im
allgemeinen über 87O0C und meist zwischen 925 und 10400C, vorzugsweise bei 980 bis 10100C gehalten,
wobei die einströmenden Luft-, Dampf- und/oder Sauerstoffströme vorgeheizt werden und/oder indem
das Verhältnis von Dampf und Lufi öder Sauerstoff
entsprechend den bei der Gasbildung bekannten Gleichgewichtsverhältnissen nach den folgenden Formeln
verändert wird:
Gleichung (1) ergibt; bei Temperaturen von 8700C oder
darüber und in Gegenwart von Sauerstoff wird CO entsprechend Gleichung (2) schnell zu CO2 aufoxydiert.
Bei Erschöpfung des Sauerstoffgehaltes setzt sich CO2
mit Kohlenstoff unter Bildung von CO um, wobei bei höheren Temperaturen das Gleichgewicht in Gleichung
(3) in Richtung auf Bildung des CO verschoben wird, wobei diese Reaktion durch niedrige Drucke begünstigt
ist. Bei Temperaturen über 8700C und niedrigen Drucken im Gasungskessel werden daher sehr hohe
C0/CO2-VerhäItnisse begünstigt. Aus Gleichung (4)
ergibt sich, daß der Koks durch Wasserdampf ebenfalls vergast wird. Diese Reaktion ist schwach endotherm, so
daß bei Ersatz eines Teiles des Sauerstoffes durch Dampf die Temperatur der Gasungszone mit der
konstant in Gas überführten Koksmenge abfällt. Diese
Tatsache kann zur Temperaturkontrolle des Gasungskessels verwendet werden. Aus Gleichung (5) ergibt
sich, daß sich Wasser mit CO unter Bildung von CO2 und Wasserstoff nach der Wassergasreaktion umsetzt. Der
größte Teil des im Koks vorhandenen Schwefels wird nach den folgenden Gleichungen in H2S umgewandelt,
wobei sich außerdem geringe Mengen COS bilden:
S-I-O2-* SO2
H2S + 2H2O
Die nach diesen Gleichungen gebildeten Gase strömen durch Gasungskessel nach oben und werden
durch einen engen Halsteil 30 in den Vorheizkessel geleitet. Die Gase verlassen den Vorheizkessel 12 durch
einen Zyklon 32, in dem mitgeschleppte Koksteilchen abgefangen und in den Gasungskessel zurückgeleitet
werden. Durch einen Kopfaufsatz 31 können gegebenenfalis zusätzliche inerte Fluidisierungsgase in den
Heizkessel eingespeist werden. Die gasförmigen Produkte werden schließlich durch eine Auslaßöffnung 34
entnommen und haben bei Verwendung von Luft zur Gaserzeugung etwa die folgende Zusammensetzung:
| Mol-% | Mol-% | - | |
| einschließlich | ausschließlich | 20,6 | |
| H2O + H2S | H2O + H2S | 8,2 | |
| H2 | 6,5 | 6,8 | 64,4 |
| H2O | 2,9 | - | |
| CO | 19,9 | 100.0 | |
| CO2 | 7,9 | ||
| N2 | 61,9 | ||
| H2S | 0,9 | ||
| 100.0 |
(π + 1) C + (0,5 + n) O2 ■
CO + -^-
CO,
HjO
c;
c;
->COj
^2CO
-H2-I-CO
-H2-I-CO
• CO + η CO2 (1)
(2)
Der Nettoheizwert beträgt, bezogen auf Trockenbasis,
792,9 kcal/Nm3.
Bei Verwendung von Sauerstoff zur Gasbildung hat die Gasmischung etwa die folgende Zusammensetzung:
H2O + CO ϊ=ϊ CO2 + H2 (5)
Elei der Oxydation des Koks fällt als Primärprodukt eine Mischung aus CO und CO2 an, wie sich aus
H2
H2O
CO
TO2
H2O
CO
TO2
N2
H2S
H2S
| Mol-% | Mol-% |
| einschließlich | ausschließlich |
| H2S + H2O | H2S + H2O |
| 24,2 | 30,9 |
| 20,0 | - |
| 34,2 | 43,6 |
| 19,8 | 25,3 |
| 0,1 | 0,2 |
| 1,7 | |
| 100.0 | 100.0 |
Der Nettoheizwert beträgt, bezogen auf Trockenbasis, etwa 2099,3 kcal/Nm3.
Meist sind noch kleinere Mengen gecrackter Kohlenwasserstoffe in dem Gasstrom enthalten, die den
Heizwert steigern. Die Menge und die Zusammensetzung schwanken in Abhängigkeit von dem in die
Verkokungsanlage eingespeisten Einsatzprodukt und von den Reaktions- und Abstreif-Bedingungen.
Der Koks aus dem unteren Teil des Gasungskessels 27 wird durch eine Leitung 33 in den Vorheizkessel kurz
oberhalb eines Gitters 24 eingeführt.
Eine Steigleitung 33 erlaubt die Rückführung des teilweise vergasten Kokses in das obere Bett des
Vorheizkessels 12 und unterstützt damit die Temperaturkontrolle im Vorheizkessel 12. Der Koks wird
anschließend in den Reaktor 1 eingebracht, wo sich frischer Koks in den im Gasungskessel gebildeten Poren
festsetzt. Dadurch verbessert sich die mechanische Widerstandsfähigkeit der Koksteilchen, wodurch der
Abrieb und die Abgabe von Abriebteilchen an das Heizgas oder in die Aufarbeitungsanlagen der Umsetzungsprodukte
verhindert wird. Durch eine Leitung 34 können Feststoffe zu jedem beliebigen Zeitpunkt aus
dem Gasungskessel entnommen werden.
Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform entspricht
der aus F i g. 1, wobei jedoch der Koks durch eine Leitung 33 direkt aus dem unteren Teil des
Gasungskessels entnommen und in den oberen Teil des Bettes in der Verkokungsanlage 1 überführt wird, so daß
die Leitung 10 aus F i g. 1 nicht benötigt wird. Diese Ausführungsform hat die gleichen Vorzüge wie die
gemäß F ig. 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können statt Koks als Fluidisierungsmittel gegebenenfalls im Gasungskessel
27 Fließbetten mit inerten Teilchen, beispielsweise Mullit oder feuerfeste Tonerde, eingesetzt
werden. Dieses ist besonders vorteilhaft, wenn beträchtliche Mengen sehr kleiner Teilchen mit einer
Größe unter etwa 10 μπι aus fremden Feststoffen im Gasungskessel freigesetzt werden, so daß zur Aufrechterhaltung
eines stabilen Fließbettes sehr geringe Geschwindigkeiten benötigt werden. Ein derartiges
Bett kann schnell verwirbelt werden, ohne daß die Teilchen dieses Bettes in bedeutendem Ausmaß an die
wesentlich höheren oberflächlichen Geschwindigkeiten der aus dem Koks freigesetzten feinen Teilchen beteiligt
werden. Dieses geschlossene Bett bildet eine gut durchmischte Reaktionszone im Gasungskessel, wobei
der Kohlenstoff verbrannt und die fremden Feststoffe freigesetzt werden, ohne daß sich Schwierigkeiten bei
der Aufwirbelung ergeben. Ein Teil der feinen Teilchen wird wegen der Gleichgewichtskonzentration in dem
Gasungskesselbett zurückgehalten, so daß eine ausreichende Verweilzeit für die völlige Vergasung des
Kohlenstoffes gegeben ist, bevor die Hauptmenge der Teilchen von den abströmenden Gasen erfaßt wird. Die
heißen gasförmigen Produkte werden zusammen mit den darin befindlichen Feststoffteilchen durch ein
Wärmeaustauscherbett geleitet, das ähnlich aufgebaut ist, wie das in Zusammenhang mit dem Vorheizkessel 12
beschriebene Bett. Diese Art des Verfahrens wird vorzugsweise dann durchgeführt, wenn Einsatzprodukte
mit einem wesentlich höheren als normalerweise in Petroleumrückstandsölen vorliegenden Feststoffgehalt,
wie beispielsweise Bitumen aus Kohle, Teersänden oder Schieferöl, mit einem Gehalt von etwa 15 bis 20%
inerten Feststoffen verarbeitet werden sollen. Die Feststoffe, wie beispielsweise Staubteilchen oder Metalloxide,
werden aus dem Bitumen in dem geschlossenen Bett des Gasungskessels freigesetzt und werden, da sie
kleiner sind als die Koksteilchen, wesentlich schneller nach außen und nach oben durch das Wärmeaustauscherbett
befördert Diese sehr feinen Teilchen passieren auch die üblichen im Aufheizkessel angebrachten
Zyklone, allerdings können sie abstromig durch elektrische Aufladung ausgefällt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren
zur Herstellung von Koks und einem H2 und CO enthaltenden Gasstrom, bei dem
a) kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial mit einem Kohlenstoffgehalt nach Conradson von mindestens
5 Gew.-% in einer Fließbettverkokungszone bei Temperaturen von etwa 482 bis 649° C
unter Bildung von Koks umgesetzt wird,
b) ein Teil des Kokses aus der Fließbettverkokungszone in eine Aufheizzone, deren Temperatur
etwa 55 bis 17O0C höher ist als die der Fließbettverkokungszone, überführt und dort
aufgeheizt wird,
c) ein Teil des aufgeheizten Kokses in eine Vergasungszone überführt wird, deren Temperatur
höher als die der Aufheizzone ist,
d) ein Teil des Kokses in der Vergasungszone mit Wasserdampf und einem sauerstoffhaltigen
Gasstrom unter Bildung eines Hj und CO enthaltenden Gasstromes in Berührung gebracht
und auf die Temperatur der Vergasungszone aufgeheizt wird,
e) der heiße, H2 und CO enthaltende Gasstrom in
die Aufheizzone überführt wird, wobei er seine Wärme teilweise auf den aus der Fließbettverkokungszone
stammenden Teil des Kokses überträgt und
f) der dadurch abgekühlte, H2 und CO enthaltende
Gasstrom aus der Aufheizzone abgezogen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aufgeheizten Kokses aus der Vergasungszone
entweder (i) direkt in die Fließbettverkokungszone zum Aufheizen derselben oder (ii) in die Aufheizzone
zum Aufheizen derselben und anschließend aus der Aufheizzone in die Fließbettverkokungszone zum
Aufheizen derselben überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungszone bei Temperaturen
über 870°C gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fließbettverkokungszone,
der Aufheizzone und der Vergasungszone ein Überdruck von 10,5 bar oder weniger aufrechterhalten
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem heißen H2 und CO
enthaltenden Gasstrom ein inertes Fluidisierungsgas in die Aufheizzone eingespeist wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial
ein schweres Petroleumrückstandsöl mit einem Kohlenstoffgehalt nach Conradson von
mindestens 7 Gew.-°/o verwendet wird.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB3372772A GB1395953A (en) | 1972-07-19 | 1972-07-19 | Fluid coking with recycle of coke from gasifier to coker |
| DE2235840A DE2235840C2 (de) | 1972-07-19 | 1972-07-21 | Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB3372772A GB1395953A (en) | 1972-07-19 | 1972-07-19 | Fluid coking with recycle of coke from gasifier to coker |
| DE2235840A DE2235840C2 (de) | 1972-07-19 | 1972-07-21 | Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2235840A1 DE2235840A1 (de) | 1974-01-31 |
| DE2235840C2 true DE2235840C2 (de) | 1983-03-24 |
Family
ID=25763599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2235840A Expired DE2235840C2 (de) | 1972-07-19 | 1972-07-21 | Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2235840C2 (de) |
| GB (1) | GB1395953A (de) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA766925B (en) * | 1976-03-26 | 1977-10-26 | Chevron Res | Countercurrent plug-like flow of two solids |
| AR228573A1 (es) * | 1979-09-04 | 1983-03-30 | Tosco Corp | Metodo para producir un gas de sintesis a partir de la gasificacion por vapor de coque de petroleo |
| DE3100117C2 (de) * | 1981-01-05 | 1983-09-29 | Tosco Corp., 90067 Los Angeles, Calif. | "Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von Schieferöl" |
| FR2505865B1 (fr) * | 1981-05-18 | 1985-12-13 | Exxon Research Engineering Co | Procede integre de cokefaction et de gazeification |
| DE3217422A1 (de) * | 1982-05-08 | 1983-11-10 | Fritz Werner Industrie-Ausrüstungen GmbH, 6222 Geisenheim | Verfahren und einrichtung zum aufbereiten zerkleinerter kohle durch vergasen mittels eines mehrkammer-reaktors |
| CA2097219A1 (en) * | 1992-06-18 | 1993-12-19 | Michael C. Kerby, Jr. | Process for the dehydrogenation of hydrocarbons using a carbonaceous catalyst |
| BR112013010886A2 (pt) | 2010-11-05 | 2016-08-02 | Thermochem Recovery Int Inc | sistema de circulação de sólidos e processo para captura e conversão de sólidos reativos |
| ES2987543T3 (es) | 2011-09-27 | 2024-11-15 | Thermochem Recovery Int Inc | Sistema y método para la limpieza del gas de síntesis |
| WO2013067532A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | ThermoChem Recovery International | System and method for flexible conversion of feedstock to oil and gas |
| MX2018009906A (es) | 2016-02-16 | 2018-09-07 | Thermochem Recovery Int Inc | Sistema y metodo de generacion de gas producto de energia integrada de dos etapas. |
| MX2018011589A (es) | 2016-03-25 | 2019-09-18 | Thermochem Recovery Int Inc | Sistema y metodo de generacion de gas producto de energia ntegrada de tres etapas. |
| US10364398B2 (en) | 2016-08-30 | 2019-07-30 | Thermochem Recovery International, Inc. | Method of producing product gas from multiple carbonaceous feedstock streams mixed with a reduced-pressure mixing gas |
| US9920926B1 (en) | 2017-07-10 | 2018-03-20 | Thermochem Recovery International, Inc. | Pulse combustion heat exchanger system and method |
| US10099200B1 (en) | 2017-10-24 | 2018-10-16 | Thermochem Recovery International, Inc. | Liquid fuel production system having parallel product gas generation |
| US11555157B2 (en) | 2020-03-10 | 2023-01-17 | Thermochem Recovery International, Inc. | System and method for liquid fuel production from carbonaceous materials using recycled conditioned syngas |
| US11466223B2 (en) | 2020-09-04 | 2022-10-11 | Thermochem Recovery International, Inc. | Two-stage syngas production with separate char and product gas inputs into the second stage |
| CN113604240A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 谢崇亮 | 一种重质油连续焦化系统及其工艺 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1072587B (de) * | 1960-01-07 | |||
| GB764203A (en) * | 1954-01-06 | 1956-12-19 | Exxon Research Engineering Co | Improved coking processes |
| DE1111146B (de) * | 1954-03-22 | 1961-07-20 | Exxon Research Engineering Co | Verfahren zur Waermebehandlung von Wirbelschicht-Petrolkoks fuer die Herstellung vonElektroden |
| US2858253A (en) * | 1954-12-01 | 1958-10-28 | Texas Co | Fluid contact coking of hydrocarbon oils, fines recirculation improvement |
| DE1109666B (de) * | 1955-11-29 | 1961-06-29 | Exxon Research Engineering Co | Verfahren zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffoele in Koks, niedermolekulare, gasfoermige, ungesaettigte Kohlenwasserstoffe und niedrigsiedende, normalerweise fluessige Kohlenwasserstoffe |
| US3671424A (en) * | 1969-10-20 | 1972-06-20 | Exxon Research Engineering Co | Two-stage fluid coking |
| US3661543A (en) * | 1969-11-26 | 1972-05-09 | Exxon Research Engineering Co | Fluid coking process incorporating gasification of product ore |
-
1972
- 1972-07-19 GB GB3372772A patent/GB1395953A/en not_active Expired
- 1972-07-21 DE DE2235840A patent/DE2235840C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2235840A1 (de) | 1974-01-31 |
| GB1395953A (en) | 1975-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2235840C2 (de) | Integriertes Fließbettverkokungs- und Vergasungsverfahren | |
| DE2054125C3 (de) | Integriertes Wirbelbettverkokungsund Vergasungsverfahren | |
| DE3019937C2 (de) | ||
| DE3504010A1 (de) | Verfahren zur umwandlung von schweroelrueckstaenden in wasserstoff und gasfoermige und destillierbare kohlenwasserstoffe | |
| DE2939976A1 (de) | Kohleverkokung im wirbelbett | |
| DE3017062A1 (de) | Mehrzonenverfahren zur kohleumwandlung unter verwendung von teilchenfoermigem traegermaterial | |
| DE2532197C3 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Synthesegasen | |
| DE2327110C3 (de) | Katalysatorregeneriervorrichtung zum Oxydieren von Koks auf einem teilchenförmigen erschöpften Katalysator | |
| DE1645864C3 (de) | Anlage zur Erzeugung von Olefinen durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen im Wirbelfließverfahren und Verfahren zur Erzeugung von Olefinen unter Verwendung dieser Anlage | |
| DE2316611C3 (de) | Vorrichtung und mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Olefine enthaltenden Gasgemischen durch thermische Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen | |
| DE3220229A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines an wasserstoff und kohlenmonoxid reichen gasstroms aus kohle | |
| DE3228532A1 (de) | Verfahren zur verschwelung und vergasung von kohlenstoffhaltigen feststoffen | |
| DE1222038B (de) | Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu gasfoermigen Olefinen | |
| DE939945C (de) | Verfahren zur Herstellung niedriger siedender Kohlenwasserstoffoele aus schweren Kohlenwasserstoffrueckstaenden | |
| DE2204990A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas | |
| DE2736083A1 (de) | Kohleverfluessigung | |
| DE937723C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in leichtere Produkte | |
| DE1255642B (de) | Verfahren zur Erzeugung von an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff reichem Reduktionsgas | |
| DE3429887A1 (de) | Verfahren zum erhitzen von feststoffen in einer transportleitung | |
| DE2808571A1 (de) | Verfahren zur steuerung von koksgrus in einem kohleumwandlungssystem | |
| DE68905681T2 (de) | Methode zur umaenderung der schmutzstoffe in einem rohen hochtemperatur-hochdruck-synthesegasstrom. | |
| DE1023844B (de) | Verfahren zum Inberuehrungbringen von Gasen mit kohleartigen Feststoffen | |
| DE740734C (de) | Verfahren zur ununterbrochenen Erzeugung von Wassergas | |
| DE1111146B (de) | Verfahren zur Waermebehandlung von Wirbelschicht-Petrolkoks fuer die Herstellung vonElektroden | |
| DE2454767C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Konvertierung von Kohle in ein aus gesättigten Kohlenwasserstoffen bestehendes Gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |