DE2350953A1

DE2350953A1 - Verfahren zum beschicken eines vergasers mit kohlenstoffhaltigem material

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Publication number: DE2350953A1
Application number: DE19732350953
Authority: DE
Inventors: Burton Edward Moody
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1407176A; BE805825A; JPS4974203A; FR2202929A1; ZA737437B; US3871839A; FR2202929B1; PL96935B1

Description

PiPL.-INQ. H. STEHMANN as nühnberg 2 ESSSNWSiNSTRASSE 4-« DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEiNZER _{TELEFON: 0911;203r2r} DIPL.-INQ.DR.M.RAU te'leS^E"*""⁸* ^stehpatent

PATENTANWÄLTE 2350953 BANKKONTEN:

i. vf v» \J yJ v/ Vl DEUTSCHEBANKAG. NÜRNBERG

BLZ 76070012 KONTO NR. 341144 POSTSCHECKKONTO: NÜRNBERG «7081-859

Nürnberg, den 10.10.1973 120/55

Air Products and Chemicals Inc.
P.O. Box 5J8j Allentown(Penn.)/USA.

Verfahren zum Beschicken eines Vergasers mit kohlenstoff haltigem Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken eines Vergasers mit festem kohlenstoffhaltigen Material, z.B. Kohle, insbesondere eines solchen Vergasers, der bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitet. Das Problem liegt dabei darin, das kohlenstoffhaltige Material, in die Hochdruck« und Hochtemperatur-Reaktionszone eines solchen Kohlevergasers einzuführen.

Beim Vergasen von Kohle reagiert fein pulverisierte Kohle in Gegenwart von Dampf und.Luft oder Sauerstoff bei erhöhter Tempe> ratur und erhöhtem Druck, um als Reaktionsprodukt ein Gas (Generato'rengas) zu bilden. Wenn dieses Reaktionsprodukt ein heizwertarmes Gas sein soll, wird ihm Hydrogensulfid entzogen, und daraufhin wird es unmittelbar verwertet, ^qoh das Reaktionspro <dukt ein Gas mit hohem Methangehalt sein soll^ wird das abgegebene Gas einer Nachbehandlung aus verschiedenen Verfahrens « schritten unterworfen, darunter nach Art einer Druckwasser ■=» spülung einer Wasserschichtreaktion (water shift reaction), einer Entfernung von Säuregas- und einer Methanisierung, wodurch sich ein synthetisches Extögas ergibt_o

Bei solchen Verfahren wird feia zerteiltes kohlenstoffhaltig ges Material (Kohle) mittels einer herkömmlichen Beschicktmgs=

Fßr das Auftragsverhältnls gilt dlo GebQhranordnung dar Deutschen PaiGntamvaltsltammor. - Gerichtsstand für Leistung und Zahlung: Nürnberg.

Gespräche am Fernsprecher haben !seine rechtsverbindliche Wlrltung.

schleuse in den Vergasungsraum (Generator) gegeben, z.B. mittels eines Druokkolben-Beschickers in Form eines flüssigen KohlenwasserstoffSchlammes, nachdem die Kohle auf eine gewünschte Korngröße gemahlen, gesiebt, entwässert und in Vorratsbehältern gelagert wurde.

Die Verwendung von Wasserschlamm-Beschickungssystemen zur Zufuhr festen kohlenstoffhaltigen Materials an einen Be halter für Hydro-Vergasung sind aus dem Stande der Technik nicht bekannt; es sind lediglich Sclalamm-Beschickungssysteme zur Verwendung bei anderen Hochtemperatur-Reaktionsbe haltern für fein zerteiltes, festes kohlenstoffhaltiges Material bekannt. So wurde z.B. ein Schlamm-Beschickungssystem beschrieben, bei dem ein Kohlenschlamm direkt in die heiße Zone eines Hochofens für die Eisengewinnung gegeben und wobei der Schlamm direkt in den Hochofen injiziert wird, ohne entwässert worden zu sein oder auf andere- Weise Feuchtigkeit entzogen bekommen zu hab-en.

Ein anderes Beschickungssystem, zum Zuführen getrockneter Kohle in einen Hochofen, benutzt ein nach Art des Wirbels chichtfließverfahrens betriebenes Bett zum Trocknen der Kohle, wofür Hochofenabgas verwendet wird, ehe die Injektion in den Hochofen erfolgt.

Bekannt ist auch schon eine Schlammbeschickung für eine Dampferzeugereinheit, wie sie sich in Elektrizitätswerken befindet; hierbei wird der Schlamm vor der Injektion in den Ofen nicht entwässert und durch Aufprall auf einen Brecher in der Ofenzone weiter zerkleinert. Diese bekannten Beschickungsverfahren genügen aber den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen an die Durchführung einer Vergasung von Kohle noch nicht olia© weiteres.

In einem zweistufigen Überdruck^/er-gassr, wie er diireli die. Firma Bituminous Coal Research ϊηο_ο entwickelt wurde_a Ist es vorgesehenj, daß die Kohle mittels eines unter Druck sts-* hendeii Kolbejabescliickers in Verbindung mit einem Sternrad «

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beschicker in den Vergaser gegeben wird» Die Kohle wird dabei mittels des Kolbenbeschickers unter Druck gesetzt und mittels des Sternradbeschickers in den Vergaser gegeben»

Als Alternative für das Beschicken eines Vergasers wurde ■vorgeschlagen, eine Bes chi ckungs schleuse mit oder ohne ab gestufte Druckentspannung zu verwenden» Wenn ein abgestuf tes Drucksystem vorgesehen ist _g führen eine Anzahl von Be schickungsschleusen Kohle in einen Hochdruck-Zwischenbehälter_P von wo aus die Kohle in den Vergaser befördert wird« Nachdem die Kohle von der Schleusenkammer in den Zwischenbehälter übergeben wurde _s wird das unter hohem Druck ste ■=■ hende Gas aus der Schleusenkammer su einer Anzahl von Speichern abgezogen., die unter verschiedenen Drücken stehen^ bis hina^ zu atmosphärischem Druck_o Das Gas wird zunächst mit dem höchsten verfügbaren Druck übergeben,, und wenn ein Druckausgleich annähernd erreicht ist, wird die Gasabgabe umgeschaltet an den Speicher mit dem nächstniedrige pen Druck,, USWc₅ bis schließlich die Entlüftung auf atmosphärischen Druck führt. Die Schleusenkammer wird dann erneut mit Kohle aufgefüllt _s und daraufhin unter Druck gesetzt _a und zwar in Stufen durch das jeweils übernommene Gas _a und jeder Spei eher wird auf konstantem Druck gehalten durch Einpumpen von Gas aus dem Speicher mit dem nächstniedrigeren Drucke Die abschließende Unterdrucksetzung erfolgt durch Pumpen von. Gas. aus dem unter höchstem Druck stehenden Speicher direkt in die Schleusenkammer„

Bei nicht abgestuften Beschickungssehleusen=>Systeraen wird die Kohle in einen von mehreren Wechselbehältem gegeben^

den dieser wird unter Druck gesetzt,, die Kohle wird in/vergasei* injiziert und der Behälter wird wieder entlüftet j, urn die nächste Charge aufnehmen zu können_o

Bei den vorbeschriebenen Systemen steigen die Kosten für das Komprimieren des Gases spürbar mit dem Betriebsdruck an« Während das abgestufte System teuei/hinsichtlich der

Installation ist, arbeitet es mit geringeren Betriebsko sten wegen des geringeren erforderlichen Volumens an Druckgas und der geringeren Kompressionskosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum wirtschaftlichen Beschicken von festem kohlenstoffhaltigen Material in eine Hochdruck-Hochtemperatur-Reaktionszone zu schaffen, insbesondere hinsichtlich des Beschickens eines Vergasungsraumes oder eines Teil-Oxydierungsreaktors mit Kohle.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für ein verbessertes Verfahren zum Beschicken fester kohlenstoffhaltiger Materialien in einen Hochtemperatur- und Hochdruck-Reaktionsraum erfindungsgemäß dieses Material in einem flüssigen TransportmitinTorm eines Schlammes
teli/dispergiert, und dieser Schlamm wird mittels einer

Schlammpumpe auf einen erhöhten Druck gebracht] der Schlamm wird dann "zweckmäßigerweise unter Verwendungjäer Hochtempe ratur-Abgase des Vergasungsraumes getrocknet und gleichzeitig im angefeuchteten Gas mitgerissen; die festen kohlen -

. werden stoffhaltigen Materialien (Partikel)»'vom sie mitreißenden Gas wieder getrennt und mittels eines Stromes heißen rezirkulierenden Gases oder Dampfes unter hohem Druck in den Vergaser eingeführt.

Das abgesonderte Gas kann vorteilhafterweise über zusätzliche Reinigungsstufen gegeben werden, ohne daß ein Volumen verlust der Produktion ein Vergasungsprozeß insgesamt ein tritt. Darüberhinaus kann vorteilhaft Knochenkohle, die während des Vergasungsprozesses ausgeschieden und angesam melt wird, und kondensierter Dampf aus dem Prozeß oder Kesselspeisewasser dazu verwendet werden, um den ursprüngli chen Schlamm zu bilden.

Die Aufgabe, ein Beschickungssystem der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, wird aber erfindungsgemäß im wesentlichefljauch dadurch gelöst, daß ein Schlamm aus fein zerteilten

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kohlenstoffhaltigem Material in einer Transportflüssigkeit gebildet und in eine Kammer gepumpt wirdj in der angenähert der Arbeitsdruck des Vergasers gehalten, der Schlamm durch Mischen mit heißen Abgasen aus dem Vergaser getrocknet und das kohlenstoffhaltige Material vom Strom der Abgase mitgerissen wird, wonach das mitgerissene kohlenstoffhaltige Material vom Abgas getrennt und in den Vergaser injiziert wird.

es

Auch kann^in der Praxis unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung den aufgeschlämmten Brennstoff nicht schon durch die Schlammpumpe, sondern erst im Trockenraum auf den gewünschten Druck zu bringen und/oder nach ihrem Abscheiden aus dem Gasstrom die festen kohlenstoffhaltigen Materialien zusammen mit einem Zusatzbrennstoff in den Vergaser zu injizieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigt :

Pig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anwendung bei Gewinnung von Synthesegas.

Das in Pig. 1 schematisch dargestellte Kohlen-Beschickungs system zum Ausüben des .erfindungsgemäßen Beschickungsverfahrens ist insbesondere vorteilhaft bei Kohle-Vergasungs-Anlagen anwendbar«, Beim Vergasen von Kohle reagiert fein zerteilte Kohle unter hoher Temperatur, zwischen etwa 700 und 1500⁰C, (lAoo und 3000° P) und hohem Druck, etwa bei 15 bis 100 at, und bildet ein Generatorgas, das aus Methan, Wasserdampf, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Wasserstoff, Wasserstoffsulfid und Knochenkohle (char) besteht. Das resultierende Gas wird daraufhin in geeigneter Weise behandelt, um ungewünschte

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Bestandteile daraus zu entfernen, und die übrigen Bestandteile(werden entweder erneut in den Vergaser eingegeben oder weiter verarbeitet, so daß das Endprodukt ein Gas ist, im we sentlichen Methan, das zur Verwendung in Rohrleitungen geeig- · net ist.

Zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens der Beschickung eines Vergasers (Generators) mit kohlenstoffhaltigem Material ist, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Schlamm-Behälter 10 vorgese hen, der einen Rührer 12 aufweist, .welcher an einer Welle 14 angebracht ist, die mittels eines (nicht gezeigten) geeigneten Motors oder einer anderen rotierenden Einrichtung in Drehung versetzt wird. Der Behälter 10 erhält pulverisiertes kohlenstoffhaltiges Material über eine Beschickungsschleuse oder Rohrleitung, in der Zeichnung durch einen Pfeil 16 dargestellt. Das pulversisierte kohlenstoffhaltige Material ist im allge meinen Kohle, es kann aber auch Koks, Knochenkohle oder schwer flüchtige Materialien, wie Braunkohle, enthalten. Der Pfeil 18 in Fig. 1 bezeichnet eine Wasserzufuhr, wobei es sich um frisches Wasser aus einem Nutzwassersystem, um Kesselspeisewas ser oder um kondensierten Dampf aus dem Prozeß selbst, nach folgend einfach Kondensat genannt, handeln kann. Der Schlamm-Behälter 10 ist mittels einer Leitung 20 mit einer Schlammpumpe 22 verbunden, die ihrerseits über Leitungen 24, 26, über einen Wärmetauscher 28 und ein Ventil 30 an eine Mischkammer 32 angeschlossen ist. Der Wärmetauscher 28 wird gewöhnlich in den Prozeßablauf eingeschaltet, er kann aber, wenn er nicht benötigt wird, durch einen Bypass 34 überbrückt werden. Wenn er benutzt wird, kann der Wärmetauscher 28 dazu dienen, den Schlamm mittels Dampfes, heißem Kondensat, heißem Gas aus dem Vergaser oder heißem Gas aus einem unabhängigen Gaserhitzer (nicht gezeigt) aufzuheizen. Die Mischkammer 32 enthält eine Zulaufleitung 36 zur Zufuhr heißen Gases, die ihrerseits an eine andere Leitung 38 angeschlossen ist, in die ein Steuerventil 4o mit Temperaturanzeige eingesetzt ist. Eine Ausgangsleitung 42 ist an einen Abscheider 44 angeschlos™ · seh, der seinerseits ein Gasaustrittsrohr 46 und einen Pest -

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stoffauslaß aufweist. Der Peststoffauslaß 48 seinerseits ist an einen Kohlenbeschicker 50 angeschlossen* der über eine Leitung 52 zu einer Venturi-Düse 54 führt. An letztere ist ferner eine Leitung 56 angeschlossen, um die
Kohle von einem Verbrennungshilfsgas für das Injizieren
des Reaktionsmittels, des Gases und der Kohle in den Vergaser mitzureißen.

Bei dem beschriebenen Prozeßablauf-Schema wird festes
kohlenstoffhaltiges Material, z.B. Kohle, durch die Leitung 16 und Kondensat durch die Leitung l8 in den Schlamm-Behälter 10 eingegeben. Der Rührer 12 dient dazu, Kohle
ur.d Kondensat im Behälter 10 zu bewegen und so einen
Schlamm zu bilden, der zu etwa 50 Gewichts-^ aus Feststoffen besteht. Der Schlamm wird dann unter Druck in die
Mischkammer 32 gepumpt, in der der hohe Druck des Vergasungsraumes aufrechterhalten bleibt^ während der Schlamm hineingesprüht wird. In der Mischkammer 32 wird der Schlamm mit den heißen Abgasen des Vergasers _s die durch die Leitung 36 eintreten, in'Berührung gebracht« Die Einwirkung der
heißen Vergaser-Abgase auf den eingespuühten Schlamm be wirkt, daß das Wasser ausgetrieben wird und die festen
Partikel des kohlenstoffhaltigen Materials (Kohle) getrocknet und im angefeuchteten heißen Vergaser-Abgas mitgeris sen werden. Das verdampfte Wasser befeuchtet nämlich das Abgas und fördert dadurch die nachfolgenden Reaktionen im Schiebe-Konverter, wo das Gas verwendet wird» Die Dampf-Leitung 38 dient dazu, die Temperatur der Sprühtrocken Mischkammer 32 aufrechtzuerhalten und die Feuchtigkeit
des Abgases mit den mitgerissenen festen kohlenstoffhaltigen Materialien beladenen einzustellen, die durch die
Ausgangs leitung 42 an den Zyklonabscheider 44 (zugleich Vorratsfür das feste kohlenstoffhaltige Material) geführt werden.^belialter Das feste kohlenstoffhaltige Material wird im Abscheider •vom Gas getrennt, bis zur Benutzung je nach Bedarf gespeichert, wobei dann das feste kohlenstoffhaltige Material
durch den Feststoffauslaß 48, z.B. eine Rohrleitung, zum

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Beschicker 50 für das Beschicken in den Vergasungsraum abgezogen wird. D_as getrocknete kohlenstoffhaltige Material wird unter Druck von der Leitung 52 in die Venturi-Düse 54 gegeben, um von ihr pneumatisch in den^Reaktor oder Vergaser eingegeben werden zu können. Es kann vorteilhaft sein, die Kohle durch einen Strahl von Hilfsbrennstoff durch die Leitung 56 mitzureißen^, bei dem es sich entweder um heißes rezirkulierendes Gas oder um Dampf handeln kann, der im Vergasungs-Reaktionsraum benutzt wird. Andererseits kann die Kohle auch durch die Leitung 52 direkt in Vergasungsdüsen geschickt werden« Das im Abscheider 44 abgetrennte Gas wird durch das Gasaustrittsrohr 46 zn nachfolgenden Verarbeitungsstufen geführt (z.B. an einen Wasser-Gas-Schicht-Reaktor, einen Säuregas-Abseheider» und eine Methanisierung), die im gesamten Vergasungsprozeß vorkommen können, so daß nichts von dem Austrittsstoff des Vergasers verlorengeht, wenn die Kohle oder das andere feste kohlenstoffhaltige Material in den Vergaser gegeben wird.

Der vorbeschriebene Prozeß stellt ein Verfahren zum Beschikken eines Vergasers mit getrockneter und vorerhitzter Kohle dar. Ss ist möglich," die Kohle während des Trocknens auf eine Temperatur von nahezu 26o°C (500⁰F) vorzuerhitzen, wodurch durch Reduzieren des Sauerstoffbedarfes die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses hinsichtlich der Gewinnung von synthetischem Erdgas verbessert wird.

Der bisher beschriebene grundsätzliche Verfahrensablauf kann im Rahmen der Erfindung zweckmäßig modifiziert werden, um ihn an andere Vergasungssysteme anzupassen« So ist z.B. ein Kohle -Vergasungsverfahren von der Firma Bituminous Coal Research Inc. (BOR) vorgeschlagen worden, mit dem ein synthetisches Erdgas mit einer Leistung von gut 7xio" Liter je Tag (250 Millionen Standardkubikfuß je Standardtag) erzeugtwerden kann. Der Vergasungsraum für ein derartiges Verfahren erfordert erhitzte Kohle bei 80 at Druck für die Vergaserbeschickung und am Vergaserausgang eine Prozeßtemperatur von,ca.⁰

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j-66o F) des Abgases mit einem Mischungsverhältnis zwischen Dampf und trockenem Gas von lsi für die Beschickung des Schiebe-Konverters, der einen Verfahrenesohritt im Anschluß an den Vergaser durchführt.

Für einen solchen Vergasungsraum wird der Kohle-Schlamm in einem Verhältnis von 50 Gewichts-^ der Mischung angesetzt, indem Kohle bei etwa 15,5°C (6o°P), heißes Kondensat von etwa 100⁰C (212° P) und unter geringem Überdruck,stehender Dampf von ca. 3,5 at (50 psig) und ca. l47°C (298⁰P) in den Schlammbehälter 10 gegeben wird. Der Schlamm wird, un- , ter dem gewünschten Druck (etwa 80 at) und vorerhitzt durch heißes Kondensat, in den Wärmetauscher 28 gepumpt. Darauf hin wird der Schlamm getrocknet (in der Mischkammer 32) und die Kohle vom Prozeßgas im Zyklon (Abscheider 44) getrennt. Um dies zu erreichen, wird vorgeschlagen, das Gesamtsystem wie folgt aufzubauen s Der erste Abschnitt des Prozeßablaufes umfaßt eine Vielfaehkolomen-SchlammvorbereJinng, bestehend aus Niederschlagtanks und Mischern, Niederdruck-Zentrifugal-Schlammpumpen, Speichertanks mit Mischern und Zirkulatiönspumpen. In diesem Abschnitt wird Kohle in Abmessungen von ungefähr 70 % feiner als 200 "mesh" (US-Maß für Körnigkeit gesiebten Gutes) und heißes Kondensat direkt aus Ent gasern kombiniert, um einen Kohle-Waser-Schlamm mit 50 Ge wichts-^ Kohle in den Niederschlagstanks zu bilden« Jeder Tank arbeitet mit einer Ruhezeit von 10 Min. und weist eine Kapazität von 60x10^ Litern (I6.500 Gallonen) auf„ Der Schlamm-Mischer weist einen mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Axial-Entläde-Rührer-auf, dessen Welle und Rührer gummibeschichtet sind, um die Erosion minimal zu halten. In diesen Tanks sind Vorkehrungen getroffen., zum Erhitzen des Schlammes mittels Einblasens von Dampf und zum Freihalten des Mischers und des Rührers für einen Start ihres Betrie bes unter ungewöhnlichen Umständen, bei denen sich etwa die Kohle am Boden des Tanks abgesetzt hat« Wenn der Schlamm durch und durch gemischt wurde, fließt er in ein Leitungs system, aus dem er in die Haltetanks gepumpt wird. Nieder -

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druck-Zentrifugal-Pumpen, jede ausgelegt für 50 % der Anlagenkapazität, werden benutzt, um den Schlamm in die Halte tanks zu pumpen, von denen jeder eine Kapazität von etwa

etwar.
250.000 Litern^v-t65.000 Gallonen) aufweisen und eine Ruhe zeit von 4-0 min. für den Schlamm zur Verfügung stellen. Wie bei den Niederschlags-Tanks sind auch hier die Mischer ge gen Erosion zu schützen; aber die Antriebsleistung, die hier benötigt wird, ist geringer, da sie nur dafür benötigt wird, den Schlamm hinreichend in Bewegung zu halten, um die Kohle in Form eines Schlammes zu halten. Umwälzpumpen sind vorgesehen, um den Schlamm durch ein Rohrsystem umlaufen zu lassen und in die unter Druck stehenden Schlamm-Behälter zu rückzuführen, um die Stabilität des Schlammes aufrechtzuerhalten.

Der nächste Abschnitt des Proseßablaufes besteht aus Schlamm-Pumpung und aus Heißkondensat-Wärmetauschern. Die Schlamm-Pumpen erhöhen den Systemdruck auf etwa 80 at, wozu hin-undhergehende, einfach wirkende Triplex-Kolbenpumpen benutzt werden. Der Schlamm wird mit einem Überdruck von ca. 84 at (1200 ps3$ und bei ungefähr 110⁰C (2JO⁰P) von den Pumpen an einen Wärmetauscher übergeben,, worin die Temperatur des Schlammes auf etwa 220⁰C (etwa 430⁰F) angehoben wird, ehe er in den Trockner übergeben wird. Diese Temperatur von ca. 220°C ist erforderlich, um die gewünschte Gas- und Kohle temperatur mit einem 1:1-Verhältnis zwischen Dampf und trokkenem Gas in dem Prozeßgas nach dem Trockner zu erhalten. Besonderes Augenmerk ist auf die Konstruktion spezieller Zulaufleitungen und Verteiler Im Wärmetauscher zu richten, um Erosion aufgrund der Abriebeigenschaften des Schlammes zu verhindern oder möglichst su vermindern.

Der folgende Abschnitt des gesamten Prozeßablaufes besteht darin, ..den Schlamm zu trocknen, wofür ein Sprühtrockner, ein Zyklon und ein Paar von Kohlenaufnahmebehältern benutzt' wird. Der Kohlen-Schlamm wird getrocknet und das Wasser in einem Sprühtrockner verdampft, der bei etwa 80 at Druck ar-

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beitet und Gas mit einer Temperatur von ca„ 35O°C (66o°F) abgibt. Als zum Aufheizen des Schlammes dienendes Gas wird das Abgas des Vergasers verwendet,, Beim BCR~Verfahren weist das Abgas des Vergasers eine Temperatur von etwa 960⁰C (1750⁰P) aufs ^eke ©^s verwendet wird_a wird aus ihm in einem Zyklon-Brenner Knochenkohle ausgeschiedene Die Knochenkohle wird dann in den Verfahrenskreislauf zum Vergaser hin zurückgegeben» Im BCR-Verfahren ist eine zweite Zyklon^Trennung vorgesehen,um das Gleichgewicht der Knochenkohle (balance of the char) aus dem Gas zu eliminieren und die Gastemperatur auf etwa 600°C (1100 F) abzusenken_o Ein Teil des Gases aus dem ersten und aus dem zweiten Zyklon wird bei einer Nettotemperltur von etwa 870⁰C (l600°F) kombiniert und ergibt das Gas, das in den Sprühtrocknern benutzt wird^ wo es mit dem Schlamm in Berührung geräte der in die Trockner hineingepumpt wird und hier zerstäubt wird. Falls erforderlich, kann hier Dampf zugefügt werden^ um die Zerstäubung des Schlammes zu ver bessern; er kann aber auch erst später zugefügt werden^ um das gewünschte Verhältnis zwischen Dampf und trockenem Gas zu erzielen. Die getrocknete Kohle und das angefeuchtete Gas werden dann in einen Zyklon übernommen* in dem die Kohle abgeschieden und in ein Paar von Vorratsbehältern geleitet wird, die im Wechselzyklus betrieben werden^ um Rückwirkungen durch den Zyklon zu verhindern„ Das abgetrennte Gas wird abgezogen und, zur weiteren Verarbeitung zum erwünscht ten Leitungsgas_p in einen Kohlenstoff-Monoxid-Schiebekonver~ ter übergeben. In diesem Stadium kann die Kohle aus den als Besehickungsschleuse dienenden Vorratsbehältern abgezogen und unter Druck für die Reaktion in den Vergaser eingegeben werden.

In FIg₉ 2 ist eine Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Schlamm-Beschickungsverfahren in Verbindung mit einer kommerzieller|reil-Oxydierungsanlage gezeigt» Eine solche Teil-Oxydierungsanlage ist in der US-PS 2 595 2j4 beschrieben; sie wird benutzt, um ein Synthesegas- zu erzeugen,das vor allem aus Wasserdampf, Wasserstoff _s Kohlendioxyd und

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Kohlenmonoxyd besteht und das daraufhin in einem Schiebe konverter zu Kohlendioxid und Wasserstoff verarbeitet werden kann. Der Wasserstoff wird dann abgetrennt und kann für verschiedene andere Prozesse verwendet werden, einschließlich Vergasung von Rohöl oder als Wasserstoffprodukt für andere Fabrikationsvorgänge.

Ein Teiloxydierungs-Reaktor 6ö in Fig. 2 weist eine Zulei .-tung 62 für das zu behandelnde feste kohlenstoffhaltige Material auf, sowie eine weitere Zuleitung 64 für Sauerstoff, der mit dem festen kohlenstoffhaltigen Materdal reagieren sollj ferner eine Ausgangsleitung 66 zur Weiterführung des Synthesegases aus dem Reaktor heraus und einen Grundreinigungsablaß 68 zum Entfernen von Schlacke und/oder Asche aus dem Vergaser«, Das Produktgas wird durch die Leitung 66 an einen Trenner 70 und. von. diesem durch eine Leitung 72 an einen Abhitzekessel 7¹!- geführt, von diesem durch eine Leitung 76 an ©inen Trocknen 78 rad dann weiter an einen Trenner 80 und von diesem über eine Leitung 80 zur Reinigung {Schiebeoperation)β Kohle wird dem Reaktor 60 durch eine Leitung 82 zugeführt,, die andererseits an eine pneumatische injektionsvorrichtung 84 angeschlossen ist, die die Kohle über eise Leitung 86 zugeführt bekommt und die die Kohle mittels .Dampf (dargestellt durch den Pfeil 88) anden. Reaktor 60 weiterleitet«, Die Leitung 86 ist ferner, in anderer Richtung, BM den Trenner 80 und über diesen an den Trockner 78 angeschlossen«, Der Trockner 78 ist über eine weitere Leitung 90 mit einem Vorerhitzer 92, verbunden, der seinerseits an eine Schlamm-Pumpe 9¹S- mittels einer Leitung 95 angeschlossen ist, dus?on die er den Kohlen-Schlamm zugeführt erhält«, Dl® ScnlEßim«Pumpe 9k ist an einen Schlamm-Behälter 96 mittels eine? Leitung 98 angeschlossen. Der Schlamm-Bshältsr 9β weist ein Rührwerk 100 mit einer An triebswelle 102 auf, die an ein geeignetes Antriebsaggregat, etwa eimfsn Motor (nicht; gezeichnet) angeschlossen 1st. Alternativ kassi der Sehlamm auen als Ergebnis einer Naßmahlung des kohlenstoffhaltigen Mafceriales gewonnen werden, in

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welchem Falle der Behälter 96 durch eine Leitung 104 überbrückt ist, die diesen Schlamm direkt an die Schlamm-Pumpe 94 führt, wenn er nicht über eine Leitung 104^? dennoch zunächst in den Behälter 96 gelangen soll.

Beim Betrieb der in Pig. 2 dargestellten Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen BeschickungsVerfahrens wird in einer Alternative festes kohlenstoffhaltiges Material in Form von Kohle, Knochenkohle, Koks oder Kombinationen daraus dem Schlamm-Behälter 96 -zugeführt _a was in Pig« 2 durch den Pfeil ΙΟβ angegeben ist. Durch den Pfeil 108 ist angedeutet,, daß dem Behälter 96 ferner Kondensat zugeführt wird, ZoB, Kondensat aus dem Prozeß selbst in Form von Kesselspeisewasser, kondensiertem Dampf oder frischem Wasser» Das Rührwerk 100 wird in Betrieb gesetzt^ um das notwendige Mischen des festen kohlenstoffhaltigen Materials und des Kondensates für das Bilden des Schlammes zu gewährleisten* Alternativ kann auch(durch die Leitung 104^f in Pig_o2 angedeutet) der Schlamm gebildet werden, indem die Kohle feucht auf das gewünschte Maß vermählen wirdi in diesem Falle kann zweckmäßigepweise der Schlamm direkt durch die Leitung 104 an die Schlamm-Pumpe 9¹J- geleitet werden₀ Vorziagsweise wird ein Schlamm verwendet _g der zu 4o bis 60 Ge» wichts-^ aus Wasser, Rest festes kohlenstoffhaltiges Material besteht« Der Schlamm wird durch die Schlamm-Pumpe 94 geschickt, in der sein Druck erhöht wird auf einen Wert oberhalb des Arbeitsdruckes des als Vergaser arbeitenden Reaktors 6O₃ Danach wird der Schlamm in dem Vorerhifezer 92 aufgewärmt, falls die gesamte Wärmebilanz des Systems zu sätzliche Hitaezufuhr in .das System erforderlich machte Der Schlamm wird dann im den Trockner 78 injiziert _g wo er mit dem heißen Abgas aus d©ra Abhitzkessel 74 in Berührung gerät,- das Wasser wird dadurch ausgetrieben und das feste kohlenstoffhaltige Material auf eine höhere Temperatur gebracht \mä von einem Gasstrom mitgerissen,, Die Mischung ans Gas wx& Feststoff wird dann an den Zyklon-Abscheider 80 gegeben^ in dem Kohle und Gas getrennt werden_o Das Gas wird

durch die Leitung 8o zur weiteren Reinigung abgeführt und die Kohle durch die' Leitung 86 mittels einer Düse (injektionsvorrichtung 84) in den Vergasungsraum transportiert. Der Abhitzkessel Jk ist in diesem System vorgesehen, um Wärme xrückzugewinnen und gleichzeitig Hochdruckdampf für die gesamte Reaktion für die Injektion in den Vergaser selbst zu produzieren.

Das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Be schicken eines Teiloxydations-Reaktors 60 zeichnet sieh also durch folgende Merkmale aus ι

-Der Prozeß liefert einen trockenen,, Vorerhitzten koh lenstoffhaltigen festen Brennstoff an den Vergaser und erhöht dadurch den Wirkungsgrad des Vergasers;

-beim Verfahrensschritt des Trocknens des vorerhitzten Materials wird Wasser verdampft _s also ohne Verwendung zusätzlichen Sauerstoffes Dampf erzeugt, der für die daraufhin mit dem Abgas folgende Schiebe-Behandlung benutzt werden kann₀

-Der Prozeß stellt ein Verfahren für die Verwendung eines hochschwefelhaltigen Brennstoffes wie Kohle, Petroleum, Koks oder dergl. dar_f indem Schwefel wegen der insgesamt reduzierenden Atmosphäre als Wasserstoffsulfid ausge bracht wird«

Damit löst die Erfindung in technisch wie wirtschaftlich optimaler Weise das Problem der Beschickung einer Vergasungseinrichtung mit festem kohlenstoffhaltigem Material unter so kritischen Bedingungen wie hoher Temperatur· und hohem Druck, indem eine Schlammbildung mit dem kohlenstoffhaltigen Mate rial vorgenommen und zunächst @in flüssiges Transportmittel sup Verfügung gestellt wirdj der limeve Druck des Schlammes viird im Zuge des Transportes auf den Arbeitsdruck des Vergasers abgehoben, das kohlenstoffhaltige Material wird dann aus dem Schlamm heraus getrocknet, indem es iron einem heißen

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G-asstrom mitgerissen wird_s und danach wird das kohlenstoffhaltige Material aus dem Gasstrom abgeschieden und damit der Vergaser beschickt_o

Dieses Verfahren ist dabei besonders dafür geeignete das Vergaserabgas zum Trocknen des kohlenstoffhaltigen Materiales zu verwenden, und das Verfahren beinhaltet auch die Wiederverwendung won Prozeßmaterialien wie Knochenkohle _g die während des Prozeßablaufs ausgeschieden und angesammelt wurde, sowie von Kondensationsd&mpf^ insbesondere um ,beim Aufschlämmen einen Teil der Quelle des kohlenstoffhaltigen Materials zu bilden bzw ο für den Transport des Schlammes zur Verfügung zu stehen«,

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie-» benen Aiisführungs= und Anwendungsbeispiele des erfind-ungs gemäßen Verfahrens beschränkt^ sie umfaßt auch alle fechmän·=· nlschen Abwandlungen sowie Teil=· und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale .und Maßnahmen»

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

lo) Verfahren zum Beschicken eines Vergasers mit kohlenstoffhaltigem 'Material* der bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck arbeitete dadurch gekennzeichnet, dafi ein Schlamm aus fein zerteiltem kohlenstoffhaltigem Material in einer Transportflüssigkeit gebildet und in einen Trockenraum gepumpt wird-, in dem angenähert der Arbeitsdruck des Yergasers gehalten, der Schlamm durch Mischen mit heiSen Abgasen aus dem Vergaser getrocknet und das kohlenstoffhaltige Material vom Strom der Abgase mitgerissen WiFd₅ daJ3 ansehlielend das mitgerissene kohlenstoffhaltige Material vom Abgas getrennt und in den Vergaser injiziert wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dag der Schlamm vor seinem Eintritt in den Trockenraum durch Wärmeaustausch mit einem heilen Sas Torerhitzt wird.

3=) Verfahren, nach Änspr-uch I₅ daduroh gekennzeichnet, dal als Transportflüssigkeit Masser dient, welches wahlweise als frisches Prozefwassez^ als kondensierter Dampf aus dem Vergasungsprozel oder als Kesselspeisewasser zur "Verfügung gestellt wird,

4_S) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_a dadurch gekennzeichnet,

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daS in den Troekenraum zur Beeinflussung der Feuchtigkeit des Abgases Dampf eingeführt wird.

5ο) Verfahren nach Anspruch 1 _s dadurch gekennzeichnet _s daB beim Bilden des Sehlammes wenigstens ein Vorratsbehälter zum Zurνerfügungsteilen eines Vorrates an Schlamm ¥orgesehen ist.

6.) Verfahren nach Anspruch 1 _s dadurch gekennzeichnet., dal ein Beschickungsstrom aus Partikeln festen kohlenstoffhaltigen Materials* die in Wasser aufgeschlämmt sind, gebildet wird., daS der Innere Druck des Beschi ckungsstromes auf einen Druck oberhalb des Arbeitsdruckes des Vergasers angehoben uird«, daB der unter erhöhtem Druck stehende Besehickungsstrom in einen Troekenraum geführt wird,, in dem er mit einem Strahl heißen Abgases aus dem Vergaser in Kontakt gebracht wird,, daf> das Wasser verdampft wird., daß das feste kohlenstoffhaltige Material mitgerissen wird und dal die festen kohlenstoffhaltigen Materialien aus dem Gasstrom ausgeschieden end danach τοη einem Strom eines Zusatzbrennstoffes mitgerissen und in den Vergaser eingeführt werden.

7ο ) Verfahren nach Anspruch 6_S dadurch gekennzeichnet,, daB der BesöliiclmngssteQsi ein Schlamm aus 40 Gewichts-^ festen ,kohlenstoffhaltigen Materialien ist,, die ausgewählt sind B,ua ein©!³ G-TCpp© bestehend aus Kohle, Koks _s Knochenkohle

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oder Mischungen daraus und die in einem Mischbehälter mit Wasser angesetzt werden.

8.) Verfahren nach Anspruch I oder 6_S dag der Beschickungsstrom ein Schlamm aus fasten kohlenstoff haltigen Materialien in Wasser ist, der durch lialmanlen festen kohlenstoffhaltigen Materiales gewonnen wird..

9») Verfahren nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet., daft der Schlamm vor dem Trocknen vorerhitzt wird.

Ioο) Verfahren nach Anspruch 6_a dadurch gekennzeichnet, das Abgas* das im wesentlichen aus Wasserdampf und Wasserstoff bestellt,, die aus dem festen kohlenstoffhaltigen Material abgetrennt wurden, anschließend einer Bearbeitung unterzogen wird, durch die Kohlendioxid und Masserstoff gewonnen werdenο