DE2332172A1 - Verfahren zur partiellen verbrennung von kohlenstoffhaltigen brennstoffen zu gasen mit wesentlich herabgesetztem russgehalt und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur partiellen verbrennung von kohlenstoffhaltigen brennstoffen zu gasen mit wesentlich herabgesetztem russgehalt und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2332172A1 DE2332172A DE2332172A DE2332172A1 DE 2332172 A1 DE2332172 A1 DE 2332172A1 DE 2332172 A DE2332172 A DE 2332172A DE 2332172 A DE2332172 A DE 2332172A DE 2332172 A1 DE2332172 A1 DE 2332172A1
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Description

DIPL.-CHEM. DR. ELISABbTH JUNO DIPL.-PHYS. DR. JÖRGEN PATENTANWÄLTE
8 MÖNCHEN 40, & ^ ^uTU 1973 CLEMENSSTRASSE» TELEFON 34 SO 87 TELEGRAMM-AOfIESSE: INVENT/UONCHEN TELEX 5-296»
K 6618· (J/WS/Ne)
SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande
Verfahren zur partiellen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu Gasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
Priorität: 26. Juni 1972, Grossbritannien Nr. 29768/72
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur partiellen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu Gasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt. Weiter betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Die bei Verfahren zur partiellen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe erhaltenen Verbrennungsgase enthalten ausnahmslos erhebliche Russinengen, die bei der anschlie ssen den Verwendung oder Verarbeitung der Gase unerwünscht sind und deshalb aus ihnen entfernt werden müssen. Die Entfernung des Eusses wird üblicherweise durch Wasserwäsche der Gase durchgeführt. Man erhält dabei eine Dispersion der Russteilchen in Wasser, die dann weiter zu praktisch russfreiem Wasser und Russ verarbeitet wird. Die Anlagen zur Entfernung des Russes sind kostspielig und der erhaltene Russ weist, im allgemeinen einen geringen Wert auf. Es ist demgemäss ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu Verbrennungsgasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt zur Verfügung zu stellen und dadurch die kostspieligen Anlagen zur Entfernung des Russes überflüssig zu machen. Es ist ausserdem ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad partieller Verbrennungsverfahren zu erhöhen, indem man praktisch den gesamten Kohlenstoffgehalt der verbrannten kohlenstoffhaltigen Brennstoffe in das wertvolle Produkt Kohlenmonoxid umwandelt.
Die Gegenwart von Russ in den bei Verfahren zur partiellen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe erzeugten heissen Gasen führt zu Schwierigkeiten hinsichtlich des Wärmeentzugs aus diesen Gasen. Es ist nicht wünschenswert, Wärmeaustauscher des normalen Typs mit geraden Flammrohren zu verwenden, da sich auf den Innenwänden der Rohre erhebliche Russablagerungen bilden, die den Wärme transfer-Koeffizienten erheblich herabsetzen.
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Es ist möglich, Wärmeaustauscher mit Rohrschlangen zu verwenden, die jedoch kostspielig sind und sich nicht zur Erzeugung von Hochdruckdampf eignen, da eine geringfügige Unrundheit der Rohre zu einer Rohrverwerfung führen kann. Unter "Unrundheit" eines Rohres ist die Abweichung von der vollkommenen radialen " und axialen Symmetrie zu verstehen. Es ist demgemäss ausserdem Ziel der vorliegenden Erfindung, Gase mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt zu erzeugen, denen Wärme mittels der üblichen, Hochdruckdampf erzeugenden Wärmeaustauscher mit geraden Rohren entzogen werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäss ein Verfahren zur partiellen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu Gasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt, das dadurch · gekennzeichnet ist, dass, die kohlenstoffhaltigen Brennstoffe partiell verbrannt und die Russ enthaltenden Verbrennungsgase bei erhöhten Temperaturen und Drücken in eine Russ-Umwandlungszone eingeleitet werden, in der die Russteilchen bei ausreichend verminderter Durchflussgeschwindigkeit und demgemäss ausreichend langer Verweilzeit zum wesentlichen Teil mit dem in den Verbrennungsgasen enthaltenen Dampf und/oder Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid umgesetzt werden.
In den herkömmlichen zur partiellen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen verwendeten Verfahren ist die mittlere Verweilzeit der Russteilchen in den heissen Gasen deswegen sehr kurz, v/eil die Gasenach Verlassen des Reaktors entweder sofort mit Wasser abgeschreckt oder 'in einen Wärmeaus-
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tauscher überführt werden. Diese kurze Verweilzeit reicht nicht zur weiteren Umsetzung der Russteilchen bei hohen Temperaturen aus. Im vorliegenden Verfahren werden die den Reaktor verlas senden Gase jedoch in eine Russ-Umwandlungszone eingeleitet, in der die Durchflussgeschwindigkeit der Russteilchen, nicht jedoch die der Gase, vermindert wird. Dies führt zu einer Verlängerung der Verweilzeitv während der sich die Russteilchen in Kontakt mit den heissen Reaktorgasen befinden. Diese verlängerte Verweilzeit reicht zur Umsetzung der Russteilchen mit dem in den Gasen enthaltenen Dampf und/oder Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid bei hohen Temperaturen und Drücken aus. Die Reaktion läuft gemäss den nachstehenden Gleichungen ab:
0 + H2O } CO +
G + CO0 > 2CO
ei
Der Betrieb in der Russ-Umwandlungszone kann deingemäss beschrieben werden,erstens als Herabsetzen der Durchgangsgeschwindigkeit der Russteilchen undzweitens als zur Umwandlung der abgebremsten Teilchen in Kohlenmonoxid ausreichende Erhöhung der Verweilzeit. Dieser Betrieb weist zwei Vorteile auf. Er ermöglicht erstens die Herstellung von Gasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt und erlaubt zweitens die praktisch vollständige Umwandlung des Kohlenstoffgehaltes des kohlenstoffhaltigen Brennstoffes in Kohlenmonoxid, die zu einer Erhöhung des Heizwertes der hergestellten Gase führt.
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Im allgemeinen werden die Eussteilchen in der Buss-Umwandlungszone so weit abgebremst und in solchem Masse umgewandelt, dass die die Euεs-Umwendlungsζone verlassenden Gase einen auf weniger als 1 Gewichtsprozent und vorzugsweise weniger als 0,3 Gewichtsprozent herabgesetzten Gehalt an Russteilchen aufweisen.
Es ist wichtig, die Eussteilchen in der Buss-Umwandlungszone so weit abzubremsen,, dass die erhöhte Verweilzeit in dieser Zone eine Umwandlung eines wesentlichen Teils der Eussteilchen in Kohlenmonoxid erlaubt. Demgemäss beträgt die Verweilzeit der Eussteilchen in der Buss-Umwandlungszone zweckmässigerweise mindestens 5 Sekunden. Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit der Eussteilchen in der Euss-Umwandlungszone jedoch von 15 bis 50 Sekunden.
Die Herabsetzung der Durchflussgeschwindigkeit der Eussteilchen wird zweckmässigerweise in einer Euss-Umwandlungszone durchgeführt, die mindestens aus einem Bett aus keramischem Material besteht. Die Bussteilchen haften unter dem Einfluss von Van-der-WaaTs-Kräften an der Oberfläche des keramischen Materials an.
Das Bett aus keramischem Material besteht vorteilhafterweise aus aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegeln. Die Ziegel werden in Lagen so aufeinander geschichtet, dass die Bohrungen in den Ziegeln in der unteren Lage mit den Bohrungen der Ziegel in der darüberliegenden Lage verbunden sind. Auf diese Weise bilden die miteinander verbundenen Bohrungen in den Ziegeln verlängerte Bohren in Bichtung des Gasflusses in der
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jedoch
Buss-Umwandlungszone. Während/das Gas diese verlängerten Röhren durchfliesst, haften die Russteilchen an den Wänden dieser Röhren an und werden dadurch abgebremst. Die mit Bohrungen versehenen Ziegel werden zweckmässigerweise aus Korund, Carbiden oder Sillimannit hergestellt, können jedoch auch aus einem beliebigen geeigneten anderen, gegen die hohen Ga st emp era türen widerstandsfähigen, keramischen Material hergestellt werden. Die Durchmesser der verlängerten Röhren können erheblich schwanken. Sie müssen Jedoch einerseits gross genug sein, um eine übermässige Behinderung des Gasflusses durch Ablagerungen von Russteilchen zu verhindern und andererseits klein genug, um eine grcsse Oberfläche des keramischen Materials für die Anheftung des Russes zur Verfugung zu stellen und sollen demgemäss vorzugeweise Werte von 0,5 bis 2,5 cm aufweisen. Die Oberflächen der verlängerten Röhren für die Kontaktierung mit dem Gas können ebenfalls erheblich schwanken. Vorzugsweise v/erden Werte von
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30 bis 200 m je m mit Bohrungen versehener Ziegel gewählt. Die mittlere Gasgeschwindigkeit der durch die verlängerten Röhren fliessenden Gase ist nicht kritisch, liegt jedoch im allgemeinen ,bei 1 bis 10 m je Sekunde.
Die in den heissen Gasen enthaltenen Ascheteilchen v/erden wie die Russteilchen in der Russ-Umwandlungszone zeitweilig abgebremst. Im Gegensatz zu den Russteilchen reagieren sie natürlich nicht weiter mit den heissen Gasen, sondern durchfHessen die Russ-Umwandlungszone unverändert. Ein sehr kleiner Teil der Ascheteilchen wird jedoch in der Russ-Umwandiungszone zurückgehalten und führt zu einer allmählich zunehmenden Ansammlung der
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Ascheteilchen in dieser Zone. Diese Zunahme wird durch einen hohen Aschegehalt des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs beschleunigt. Dies kann gegebenenfalls zu einem Verstopfen der Bohrungen in den Ziegeln und zu einer ungenügenden Russumwandlung führen. Demgemäss wird nach einer kürzeren oder längeren Betriebsdauer ein Auswechseln der alten Ziegel in der Russ-Umwandlungszone gegen neue erforderlich. Die Länge der Zeitspanne zwischen den Erneuerungen der Ziegel hängt in - hohem Masse vom Aschegehslt des verbrannten kohlenstoffhaltigen Brennstoffes ab und beträgt im allgemeinen von 1 bis 12 Monaten. Um einen kontinuierlichen Betrieb der Russ-Umwandlungszone zu gewährleisten, wird zwecknässigerweise ein Wechsel-Reaktorsystem verwendet, bei dem wechselweise das Ziegelbett in einem Reaktor ausgewechselt wird, während sich ein anderes Ziegelbett in einem anderen Reaktor in Betrieb befindet.
Gcinäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Bett aus dem keramischen Material zweckmässigerweise aus mindestens einem Wirbelbett aus keramischen Teilchen. Die Teilchen können aus jedem geeigneten keramischen Material
hergestellt werden und bestehen insbesondere aus Korund, Carbiden oder Sillimannit. Die Durchmesser der Teilchen können erheblich schwanken, es müssen jedoch bei der Berechnung dieser
ebenso
Durchmesser/uie im Fall der mit Bohrungen versehenen Ziegel die Gasgeschwindigkeit durch das Bett und die Oberfläche für den Kontakt mit dem Gas zugrundegelegt werden, wodurch man zu im allgemeinen zwischen 10 und 1000 Mikron liegenden Durchmessern
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kommt. Die Oberflächengeschwindigkeit der das Wirbelbett durchströmenden Gase beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 1 m je Sekunde, es ist jedoch auch ein Betrieb mit grösseren bzw. kleineren Werten möglich.
Beim Betrieb wird immer ein bestimmter Teil der in den heissen Gasen enthaltenen Ascheteilchen im Wirbelbett aus den kerami--
alltüählioh sehen Teilchen zurückgehalten. Es findet deshalb eine/zunehiaende Ablagerung von Ascheteilchen statt, die umso schneller vor sich geht, je höher der Aschegehalt der verbrannten kohlenstoffhaltigen Brennstoffe ist. Demgeraäss müssen die alten aschehaltigen Teilchen nach einer bestimmten Betriebsdauer gegen frische Teilchen ausgewechselt werden. Dies wird im allgemeinen in Abständen von 2 bis 20 Monaten durchgeführt. Auch hier kann zwackmässigerweise ein Wechsel-Reaktorsystem verwendet werden. Durch kontinuierliche Beschickung mit frischen Teilchen und kontinuierliches Abziehen der Asche enthaltenden Teilchen kann jedoch in der Russ-Umwandlungszone ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet * und dadurch die in bestimmten Abständen erforderliche Erneuerung des Betts vermieden werden.
Die Temperaturen und die Drücke, bei denen die Russumwandlung in der Russ-Umwandlungszone durchgeführt wird, entsprechen im wesentlichen den Temperaturen und Drücken bei der partiellen Verbrennung. Demgemäss können die Drücke in der vorgenannten Zone bis zu 500 at betragen, liegen jedoch vorzugsweise bei 10 bis I50 at. Die Temperaturen in der Russ-Umwandlungszone weisen im allgemeinen Werte von 1000 bis 1600° C und vorzugsweise von 1J00 bis
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15000 C auf.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Herstellung von Gasen mit erheblich vermindertem Russgehalt den Entzug der Wärme aus diesen Gasen ausserordentlich vereinfacht und erleichtert. Gasen mit einem zu vernachlässigenden Russgehalt kann die V/ärme in einem herkömmlichen Wärmeaustauscher mit geraden Röhren entzogen werden, da keine Russablagerung auf den Innenseiten der Röhrenwände mehr stattfindet. Damit werden die kostspieligeren Wärmeaustauscher mit : Rohrschlangen überflüssig und es wird ausserdem der Wärmeentzug bei höheren Dampfdrücken möglich, da bei herkömmlichen Wärmeaustauschern mit geraden Röhren mit höheren Drücken als bei Wärmeaustauschern mit Rohrschlangen gearbeitet werden kann. Es kann, deshalb eine weniger kostspielige Ausrüstung verwendet und der Wirkungsgrad des Wärmeentzugs erhöht werden. Bei einem ausreichend niedrigen Gehalt an Feststoffteilchen ist es sogar möglich, Wasserrohr-Wärmeaustauscher zu verwenden, die eine noch v/eitere Erhöhung der Dampfdrücke zulassen und dadurch den thermischen Wirkungsgrad weiter erhöhen. Sofern die in den Wärmeaustauscher einströmenden Gase noch geringe Mengen an Russ enthalten, kann es jedoch wünschenswert "sein, Wärmeaustauscher mit Gas-Rohrschlangen zu verwenden.
Erfindungsgemäss kann jeder geeignete kohlenstoffhaltige Brennstoff partiell verbrannt werden. Im allgemeinen wird als Brennstoff ein flüssiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff verwendet, es können jedoch auch gasförmige oder feste Brennstoffe, die letz-
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teren entweder in trockener Pulverform oder als Aufschlämmung in einer ' Flüssigkeit verbrannt werden.
Die Erfindung "betrifft ausserdem eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie
(a) aus einem mit Ziegeln ausgekleideten Reaktor zur partiellen Verbrennung ohne Inneneinoauten oder Füllung mit Feststoffen
aber mit einem oder mehreren Einlassen für den Brennstoff, für das
/Sauerstoff enthal4^^^ Gas und den Danpf und einem Auslass für
die partiell verbrannten Gase, und
(b) einem mit dem Reaktor für die partielle Verbrennung verbundenen, mindestens ein Bett aus keremischem Material entin i t
haltenden und/einem Auslass für die Gase mit wesentlich
herabgesetztem Rurjsgeiialt versehenen liuss-Umwandlunirsbehalter
besteht.
In einer vorzugsweise verwendeten Ausführungsforin ist der Auslass des Russ-Umwandlungsbehälters mit einem Abhitzkessel verbunden. Wenn die Gase, die den Russ-Umwandlungsbehälter verlassen, zu vernachlässigende Russmengen enthalten, kann zwe-eknässigerweise ein herkömmlicher Abhitzkessel mit gex^aden Röhren verwendet werden. Wenn die Gase noch geringe Russmengen enthalten, kann ein Wärmeaustauscher mit Rohrschlangen verwendet werden.
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Die im EuBS-Umwandlungsbehälter vorhandene Anzahl von Betten aus keramischem Material ist nicht kritisch. Der Russ-Umwandlungsbehälter kann demgemäss eine geeignete beliebige Anzahl gesonderter Betten enthalten, wenn er auch vorzugsweise nur ein einziges Bett enthält.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Ru ss-Umwandlungsbehälter ein Bett aus aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegeln. Die mit Bohrungen versehenen Ziegel sind in Lagen so 'übereinander geschichtet, dass die Bohrungen der Ziegel in einer unteren Lage mit den Bohrungen der Ziegel in einer darüberliegenäen Lage verbunden sind. Auf diese V/eise bilden die miteinander verbundenen Bohrungen verlängerte Röhren in Richtung des Gasflusses im Russ-Umwandlungsbehälter. Die Gesamtlänge der durch die aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegel gebildeten verlängerten Röhren schwankt u.a. je nach der zur Abbremsung des Russes erforderlichen Oberfläche, dem Durchmesser der Bohrungen und dem Russgehalt der in die Russ-Umwandlungszone einströmenden Verbrennungsgase, beträgt jedoch im allgemeinen von 0,5 bis 5> m. Die Oberfläche der verlängerten Röhren beträgt zweckmässigerweise von JO bis 200 in- je rar der aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegel .
Die Anzahl der aufeinander geschichteten Lagen von mit Bohrungen versehenen Ziegeln in der Russ-Umwandlungszone hängt von der erforderlichen Länge der verlängerten Röhren und der Grosse
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der einzelnen Ziegel ab, beträgt jedoch vorteilhafterweise von 2 bis 100. Die Grosse der einzelnen Ziegel ist nicht kritisch/ liegt jedoch aus Gründen der einfachen Handhabung zwischen 15 cm Länge, 5 cm Breite und 5 cm Höhe und 60 cm Länge, 20 cm Breite und 20 cm Höhe. Die Anzahl der Bohrungai je Ziegel beträgt zweckmässigerweise von 5 bis 750 und der Durchmesser der Bohrungen von 0,5 bis 2,5 cm.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält der ^uss-Umwandlungsbehälter mindestens ein Wirbelbett aus Keramikteilchen. Die Grosse der Keramikteilchen ist nicht kritisch, der mittlere Durchmesser dieser Teilchen beträgt jedoch vorteilhaft erweise von 10 bis 1000 Mikron.
Nachstehend wird eine zweckmässige Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens und eine zweckmässige Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Fliessdiagramm einer Anlage für die partielle Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe zu Gasen mit wesentlich vermindertem Russgehalt dar.
In Fig. 2 wird ein zweckmässigerweise im Euss-Umwandlungsbehälter verwendeter, mit Bohrungen versehener, keramischer Ziegel dargestellt, der keiner weiteren Erklärung bedarf.
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In Fig. 1 wird kohlenstoffhaltiger Brennstoff über Leitung 1 und Sauerstoff über Leitung 2 in den Brennerteil 5 eines Reaktors zur partiellen Verbrennung eingeleitet. Dampf wird erforderlichenfalls sowohl über die Leitung 1 wie über die Leitung 2 zugeführt. Die heissen Verbrennungsgase strömen durch ein Verbindungsstück 5i das den Reaktor mit dem Russ-Umwandlungsbehälter 6 verbindet. Der Russ-Umwandlungsbehälter enthält ein Bett aus keramischem Material 7» das von unten nach oben von den heissen Verbrennungsgasen durchströmt wird. Die den Kopf des Russ-Umwandlungsbehälters verlassenden Gase gelangen über Leitung 9 in einen Wärmeaustauscher θ und verlassen den Wärmeaustauscher über Leitung 10, Wasser tritt über Leitung 11 in den Wärmeaustauscher ein und Dampf verlässt den Wärmeaustauscher über Leitung 12. ',
In einer in der Praxis verwendeten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein flüssiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff
werden in Gegenwart von Sauerstoff und Dampf in einem Reaktor verbrann^
werden n
und die Verbrennungsgase/bei einer Temperatur von 1400 C und einem Druck von 60 at aus dem Reaktor in den Russ-Umwandlungsbehälter geleitet der ein Bett von aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegeln enthält. Die in den Russ-Umwandlungsbehälter eintretenden Gase enthalten 3 Gewichtsprozent, Russteilchen.
Das Bett besteht aus mit Bohrungen versehenen Ziegeln von 56 cm Länge, 12 cm Breite und 10 cm Höhe und weißt insgesamt eine Höhe von 2 m und einen Durchmesser von 1,4 m auf. Jeder Ziegel
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enthält 50 Bohrungen mit einem Durchmesser von 1,5 cm und die von den miteinander verbundenen Bohrungen gebildeten Röhren weisen eine Oberfläche von 70 m je nr aufeinander geschichteten Ziegeln auf.
Wenn die Verbrennungsgase den Russ-Umwandlungsbehälter mit einer Volumengeschwindigkeit von 1,45 nr Je Sekunde durchfliessen und der mittlere Gasfluss durch die Röhren 4,5 ι je Sekunde beträgt, so ergibt sich daraus eine mittlere Verweilzeit des Russes ve« 20 Sekunden und eine mittlere Dicke der auf den Oberflächen der Bohrungen der aufeinander geschichteten Ziegeln gebildeten Russschicht von 0,8 mm. In diesem Fall enthalten die den Russ-Um-
Gewichtsprozent Wandlungsbehälter verlassenden Gase 0,OJ / an Russteilchen. Dies bedeutet eine 99%ige Umwandlung der in den Gasen, die in den Russ-Umwandlungsbehälter einströmen ., enthaltenen Russteilchen.
In einer weiteren in der Praxis verwendeten Ausführungsform der Erfindung kann ein flüssiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Gegenwart von Sauerstoff und Dampf in einem Reaktor verbrannt
werden o
werden/und die Verbrennungsgase/bei einer Temperatur von 1400 C und einem Druck von 60 at vom Reaktor in einen Russ-Umwandlungsbehälter eingeleitet, der ein Wirbelbett aus keramischen Teilchen enthält. Die in den Russ-Umwsndlungsbehälter eintretenden Verbrennungsgase enthalten 3 Gewichtsprozent an Russteilchen und 0,03 Gewichtsprozent an Ascheteilchen.
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Das Wirbelbett besteht aus 9»2 τα? oder 12 t Korundteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 50 bis 200 Mikron. Das Wirbel-*· bett weist eine Höhe von 2 m und einen Durchmesser von 2,4 m · auf.
Bei einer Oberflächengeschwindigkeit der durch das Wirbelbett strömenden Verbrennungsgase von 0,5 m Je Sekunde beträgt die Verweilzeit des Russes mehr als 20 Sekunden und die aus dem
v . 'Gewichtsprozent
Russ-Umwandlungsbehälter ausströmenden Gase enthalten 0,03 / en Kussteilchen. Dies bedeutet eine 99 %ige Umwandlung der in den in die Russ-Umwandlungszone eintretenden Gagen vorhandenen Russteilchen.
Bei diesem Verfahren kann der Betrieb mit dem vorgenannten Russ-, Umwandlungsgrad 3 Monate aufrechterhalten werden, bis sich ' . 6,5 t Asche im Wirbelbett angesammelt haben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ersatz des Bettes durch frische Teilchen als wünschen«- wert erachtet, da das Bett ungefähr 30 Gewichtsprozent an Asche-. teilchen enthält.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. -Verfahren zur partiellen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen
    Brennstoffen zu Gasen mit wesentlich herabgesetztem Kussgehalt, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltigen Brennstoffe partiell verbrannt und die Russ enthaltenden Verbrennungsg^ise bei erhöhten Temperaturen und Drücken in eine Russ-Umwandlungszone eingeleitet werden, in der die Russteilchen'bei ausreichend verminderter Durchflussgeschwindigkeit und demgemäss ausreichend lmiger Verweilteit zum v,re sent liehen Teil mit dem in den Verbrennungsgasen enthaltenen Dampf und/oder Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid umgesetzt v/erden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", dafis es mit einer solchen Herabsetzung der Durchflussgeschwindigkeit und einem solchen Umwandlungsgrad der Russteilchen in der Russ-Umwandlungszone durchgeführt wird, dass der Gehalt an Russteilchen in den die Russ-Umwandlungssone ver--
    lassenden Gasen auf weniger als 0,3 Gewichtsprozent'herabgesetzt wird.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Verweilzeit der Russteilcheii in der Russ-Umwandlungszone von mindestens 5 Sekunden durchgeführt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Verweilzeit der Russteilchen in der Russ-Umwandlungszone von 15 bis 50 Sekunden durchgeführt wird.
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    5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer aus mindestens einem Bett aus keramischem Material bestehenden Russ-Umwandlungszorte durchgeführt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einem Bett aus aufeinander geschichteten mit Bohrungen versehenen Ziegeln durchgeführt wird, das ,aus Lagen von mit Bohrungen versehenen Ziegeln besteht, wobei die Bohrungen einer unteren Ziegellage so mit den Bohrungen einer darüberliegond3n Ziegellage verbunden sind, dass dadurch verlängerte Höhren in Richtung des Gasflusses gebildet werden. .
    7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es mit durch die Bohrungen in den Ziegeln gebildeten verlängerten Röhren mit Durchmessern von 0,5 bis 2,5 cm durchgeführt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch"'gekennzeichnet, dass es mit verlängerten Röhren durchgeführt wird, deren Oberfläche für den Gaskontakt 30 bi
    Bohrungen versehenen Ziegel beträgt.
    2 5J
    Oberfläche für den Gaskontakt 30 bis 200 m <je mv der mit
    9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer mittleren Gasgeschwindigkeit in den verlängerten Röhren von 1 bis 10 m je Sekunde durchgeführt wird.
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    10. Verfahren nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer aus mindestens einem Wirbelbett aus keramischen Teilchen bestehenden Kuss-Umwandlungszone durchgeführt' wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass . e.s mit mindestens einem Wirbelbett durchgeführt wird, das
    keramische Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von -10 bis 1000 Mikron enthält.
    "2. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer OberfIachengoschviindigkeit der durch das V/irbelbett fliessenden Gase von 0,1 bis 1 m je Sekunde dux"chgeführt wird.
    15- Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Eussteilchen in der Euss-Umwandlungszone bei praktisch den gleichen Temperaturen und Drücken umgewandelt werden, bei denen die partielle Verbrennung durchgeführt wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass · in der Euss-Umwandlungszone Gasdrücke.von 10 bis JOO at angewendet werden.
    15· Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,. dass in der Euss-Umwandlungszone Gastemperaturen von 1300 bis 1500° G angewendet werden.
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    16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15 > dadurch gekennzeichnet, dass den die Russ-Umwandlungszone verlassenden Gasen mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt in einem' Wärmeaustauscher Vv'ärrne entzogen wird.
    17· Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie
    (a) aus einem mit Ziegeln ausgekleideten Reaktor zur partiellen Verbrennung ohne Inneneinbauten oder Füllung
    aber
    mit Feststoffen/mit einem oder mehrere!. .~i-ilässen für den Brennstoff, für das Sauerstoff enthaltende Gas und den Dampf und einem Auslass- für die partiell verbrannten Gase, und
    (b) einem mit dem Reaktor für die partielle Verbrennung verbundenen, mindestens ein Bett aus keramischem Material enthaltenden und mit einem Auslass für die Gase mit wesentlich herabgesetztem Russgehalt versehenen Russ-Umwandlungsbehälter
    besteht.
    18. Anlage nach'Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Russ-Umv/andlungsbehälters mit einem Abhitzkessel verbunden ist.
    19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der
    Russ-Umwandlungsbehälter mindestens ein Bett aus aufeinandorgeschichten mit Bohrungen versehenen Ziegeln enthält, und dasü die Bohrungen einer unteren Ziegellage so mit den Bohrun-
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    gen der darüberliegenden Ziegellage verbunden sind, dass ■ verlängerte Eöhren gebildet werden.
    20. Anlage nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass sie verlängerte durch die miteinander verbundenen Bohrungen gebildete Eöhren mit einer Länge von 0,5 bis 5 γα enthält«
    •21. Anlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie verlängerte Röhren mit einer Oberfläche von 30
    2 'S
    bis 200 m ge nr mit Bohrungen versehener Ziegel und mit Durchmessern von 0,5 bis 2,5 cm enthält.
    22. Anlage nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ziegel mit einer Grosse zwischen 15 cm Länge, 5 cm Breite und 5 cm Höhe und 60 cm Länge, 20 cm Breite und 20 cm Höhe enthält.
    23· Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Russ-Umv/andlungsbehälter enthält, der aus mindestens einem Wirbelbett aus Keramikteilchen bestellt.
    24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein V/irbelbett aus Keramikteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 10 bis 1000 Mikron enthält.
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DE2332172A 1972-06-26 1973-06-25 Verfahren zur partiellen verbrennung von kohlenstoffhaltigen brennstoffen zu gasen mit wesentlich herabgesetztem russgehalt und anlage zur durchfuehrung des verfahrens Withdrawn DE2332172A1 (de)

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