DE2633491A1

DE2633491A1 - Verfahren zum vergasen fester, kohlenstoffhaltiger, teilchenfoermiger stoffe

Info

Publication number: DE2633491A1
Application number: DE19762633491
Authority: DE
Inventors: Charles William Matthews
Original assignee: Gulf Oil Corp
Current assignee: Gulf Oil Corp
Priority date: 1976-07-26
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1978-02-02

Description

Verfahren zum Vergasen fester,
kohlenstoffhaltiger, teilchenförmiger Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen von Kohle, Koks oder anderen kohlenstoffhaltigen Fest stoffen zur Bildung einer gasförmigen Mischung, die, nach Entfernen von Kohlendioxid und Schwefel wasserstoff, hauptsächlich von Kohlenmonoxid und Wasserstoff gebildet wird. Das gasförmige Produkt kann verwertet werden als Brennstoff mässigen Wärmeenergiegehalts, als reduzierendes Gas für metallurgische oder chemische Zwecke und als Zwischenprodukt zur Umwandlung in Wasserstoff für den Einsatz bei chemischen Prozessen, in Erdölraffinerien und in Kohleveredlungsanlagen zur Erzeugung von flüssigen Kohleprodukten oder Gas hohen Wärmeenergiegehalts.
Gemäss der Erfindung wird Kohle in Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch einen Prozess übergeführt, dessen Umweltverschmutzungspotential minimal ist.. Abwasser fällt im wesentlichen nicht an. Bei zuzuführendem Wasser, das bei dem Prozess als Wasserdampf für die Vergasung oder als Waschwasser verwendet wird, kann auch verschmutztes, feststoffhaltiges Wasser von anderen Prozessen vorgelegt werden. Im Ergebnis ist der Prozessbedarf an frischem Wasser stark herabgesetzt, und herkömmliche Anforderungen bezüglich Reinigung und Austragung von Prozessabwasser sind in ähnlicher Weise vermindert.
Aschestoffe, die als Teil der Kohlebeschickung eintreten, werden aus dem Prozess in der oxidierten worm als verfestigte Schlacke entfernt, die sich zum Vergraben bzw. Ausfüllen von Bodensenken oder zur weiteren Verarbeitung zwecks Gewinnung wertvoller Mineralstoffe eignet. Nichtbrennbare Feststoffe, die in Beschickungswasser von anderen Prozessen her oder in Rohwasser zur Einführung kommen, werden ebenfalls als Teil der oxidierten, verfestigten Schlacke entfernt. Ein Auswurf von Asche oder anderen Feststoffen in die Atmosphäre erfolgt im wesentlichen nicht.
Im Prozess erzeugte, gasförmige Verunreinigungen, die verschmutzend zu wirken vermögen, erfahren eine Behandlung im Prozess selbst und Überführung in akzeptable normen, die sich zur Verwertung auf dem Markt oder zum Verwerfen eignen, oder die Verunreinigungen werden im Prozess selbst zerstört. Z. B. werden in den Prozess eintretende Schwefelverbindungen direkt in Schwefelwasserstoff oder in Schwefeldioxid und dann in Schwefelwasserstoff übergeführt; der Schwefelwasserstoff wird nach an sich bekannten Verfahren gewonnen und das gewonnene Produkt unter Anwendung an sich bekannter Verfahren in elementaren Schwefel für Verkauf oder Lagerung übergeführt. In den Prozess eintretende Stickstoffvez-bindungen werden hauptsächlich in Ammoniak oder Stickstoffgas oder in Stickoxide und dann Ammoniak oder Stickstoffgas übergeführt; das Ammoniak wird nach an sich bekannten Verfahren zum Verkauf gewonnen und gereinigt. Gasströme werden zur Entfernung aller staub- und teilchenförmigen Verunreinigungen zuerst im Prozess mit Wasser gewaschen, bevor sie abgelassen werden.
Jegliche Spuren an ölen und Teeren, die sich in dem Prozess bilden können, werden bei hoher Temperatur behandelt, um thermische Crackung herbeizuführen, und darauf in gasförmige oder feste Stoffe übergeführt, die zur Bildung des gewünschten Gasprodukts weiter umgesetzt werden. Gleichzeitig ergeben die mit dem Verfahren gemäss der Erfindung erhaltenen Verbesserungen eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit des Prozesses, insbesondere bezüglich lVassereinsatz, Ausnutzung der Prozesswärme und Verlässlichkeit.
Das meiste Wasser wird in den Prozess durch die chemische Reaktion verbraucht und hierdurch in das gewünschte gasförmige Produkt übergeffthrt. Als in abgelassenen, nichtverschmutzenden ausströmen enthaltener Wasserdampf gehen nur geringe Mengen an Wasser verloren. Zur Ergänzung dem Verfahren zugeführtes wasser braucht nicht behandelt zu werden, und in der Tat kann feststoffhaltiges und verschmutztes Wasser von anderen Prozessen Verwendung finden.
Durch praktisch vollständige Vergasung des kohlenstoffhaltigen Teils der Beschickung wird ein hoher Grad an Prozesswärmeökonomie erreicht. Alle Fein- und Staub stoffe werden im Prozess gewonnen und dann im Prozess in Sauerstoff zur Erzeugung der Wärme verbrannt, ale zur Vergasung und-zur Erzeugung von Prozesswasser-dampf benötigt wird. Prozesswasserdampf wird durch innere Bildung ohne Zwischenfüg.ung-von Wärmeübertragungsflächen zwischen der Wärmequelle und dem verdampfenden Wasser erhalten, wodurch die Wirkungsgraderminderungen> die sich in Verbindung mit einer Wasserdampferzeugung in herkBmmlic-hen Boilern ergeben, zum grössten Teil vermieden werden.
Da fühlbare tlochtem.peratur-Warme der Kohlevergasung zugeführt wird, fühlbare Warme mittlerer Höhe und latente Wärme der Erzeugung von Hochdruckwasserdampf für den Einsatz bei anderen Prozessen dient und fühlbare und latente Wärme geringer Höhe durch Luftkühler an die Atmosphäre abgegeben wird, ist eine Wasserkühlung nur in minimalem Umfang notwendig.
Ein Teil der Vorteile der Prozesswasserökonomie und Prozesswärmeökonomie wird in voneinander abhängiger Weise erzielt. Wasser wird an vielen Stellen des gesamten Prozesses dazu verwendet, teilchenförmige Stoffe aus Gasströmen auszuwaschen und heisse teilchenförmige Stoffe zu kühlen. Die sich ergebende Aufschlämmung enthält im wesentlichen die gesamte Asche aus dem Prozess zuzüglich assoziierten brennbaren Materials und von gelösten Verschmutzungsstoffen. Nach dem Absetzen wird geklärtes Wasser im Kreislauf zu weiteren Auswasch- und Kühlaufgaben zurückgeführt; die gedickte, konzentrierte Aufschlämmung wird mit gelenkter Geschwindigkeit der Verbrennungskammer des Prozesses zugepumpt, wo die brennbaren Stoffe mit Sauerstoff zur Lieferung von Prozesswärme verbrannt werden; das Aufschlämmungswasser wird verdampft und für die Umsetzung mit Kohle überhitzt; die Asche wird zur Bildung von Schlacke geschmolzen, die sich leicht aus dem Prozess abtrennen lässt. Auf diese Weise gelangt im wesentlichen keine brennbare kohlenstoffhaltige Substanz zur Austragung als Nebenprodukt oder Abfall aus dem Prozess, und das Verfahren vermag unert.Ezünschte, schwefel- und aschereiche brennbare Stoffe in Form von Nebenprodukten oder Abfall anderer Prozesse, wie die schwefel- und aschereichen, festen-Abfallmaterialien eines Lösungsmittelkohleverflüssigungsprozesses, aufzunehmen und in nutzbringender Weise zu verbrennen.
Das Verfahren ist auch vom Standpunkt der Verlässlichkeit aus wirtschaftlich, da die heissen> unter Druck befindlichen Teile des Prozesses nur ein minimum an sich bewegender, mechanischer Einrichtung umfassen, die gelegentlich Gegenstand eines Versagens sein könnte. Mechanische Einrichtungen werden bei dem gesamten Prozess nur in geringem Umfange verwendet.
Das Verfahren ist besonders darauf ausgelegt, ein sicheres Arbeiten sicherzustellen.- Die Kohlevergasung führt zur Erzeugung hochbrennbarer Gase, und diese Vergasungsreaktionen vermögen nur durch Zuführung von Hochtemperatur-Wärme abzulaufen, die durch Verbrennung von Kohlenstoff mit Sauerstoff zugeführt wird. Ein sicheres Arbeiten hat zum Erfordernis, dass sich selbst dann keine Möglichkeit zu einer Vermischung von Sauerstoff mit erzeugtem Gas einstellt, wenn der Prozess stark gestört ist oder wenn der Kohlebeschickungsstrom unterbrochen wird. Die Gestaltung des Verfahrens gemäss der Erfindung gewährleistet diese Sicherheit durch Einschaltung einer wesentlichen Wirbelschicht von Kohle-Verkohlungs- oder -Verkokungsprodukt (Coal Char) zwischen der Sauerstoffinjektionszone und dem brennbaren Gas.
Ein anderer Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung ist seine Flexibilität bezüglich des Einsatzes einer Vielfalt von herkömmlichen Brennstoffen, verbrennbaren Abfällen und potentiellen Verschmutzungsstoffen als Wärmequelle für Kohlevergasung. Diese brennbaren Materialien sind auch dann noch einsetzbar, wenn sie einen hohen Schwefelgehalt, hohen Aschegehalt bzw. hohen Feuchtigkeitsgehalt haben. Solche Brennstoffe werden in die Verbrennungszone injiziert, in der Oxidation erfolgt. Schwefeloxide und Stickstoffoxide, die anfänglich entstehen können, unterliegen schliesslich in dem Prozess einer Reduktion zu Schwefelwasserstoff und Stickstoffgas oder Ammoniak, also überführung in akeptable und leicht abtrennbare Formen. Asche wird geschmolzen und die Schlacke aus dem Prozess mit Kohleascbeschlacke ausgetragen. Assoziierte Feuchtigkeit wird verdampft, überhitzt und mit Kohle zur Bildungdes gewünschten Gasprodukts umgesetzt.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird die Vergasung in einem einzigen Reaktorbehälter durchgeführt, der in drei Zonen unterteilt ist, einschliesslich einer Wirbelschicht-Vergasungszone, einer Verbrennungszone und einer Schlackeabschreckzone.
Die Grenze zwischen der Vergasungszone und Verbrennungszone ist ein Gitter oder durchlässiges Trennorgan, das die Wirbelschicht trägt und den Gasstrom zu dieser verteilt. Die teilchenförmigen Kohlesubstanzen in der Wirbelschicht in der Vergasungszone enthalten einen grossen Überschuss an kohlenstoffhaltigem Material. Auf diese Weise liegt oberhalb des Gitters, in der Wirbelschicht und in dem Dampfraum oberhalb der Schicht, eine reduzierende Zone vor, in der chemische Reaktionen auftreten, die zur Bildung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid führen.
Gleichzeitig wird die Bildung einer Schicht kohlenstoffhaltigen Materials unter dem Gitter vermieden, um eine Oxidationszone auszubilden, in welcher durch Verbrennen von kohlenstoffhaltigem Brennstoff mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserdampf Verbrennung erfolgt. In der exotherm arbeitenden Verbrennungszone - auch als "Verbrenner" bezeichnet -entwickelte Wärme wird als fühlbare Wärme in dem Gas zur Wirbelschichtzone - auch als "Vergaser" bezeichnet übertragen, um die endotherm verlaufenden Vergasungsreaktionen zu tragen.
Eine feste, kohlenwasserstoffartige Beschickung, wie Kohle, verkohlte Substanz oder Koks, wird durch einen Brecher geführt und zu Teilchen zerkleinert, die mit einer Trockenfeststoff-Zuführvorrichtung der vliessbett-Vergasungszone zu- bzw. in diese eingeführt werden. In dem Vergaser wird die teilchenförmige Kohle durch heisse Verbrennungsgase und Wasserdampf, die aus der Verbrennungszone nach oben strömen, in Form einer irbelschicht, einem pseudoflüssigen Zustand feinteiliger peststoffe, gehalten. Diese Gase strömen durch ein perforiertes Material, wie ein Sieb, einen Rost oder ein Gitter, hindurch, welches die Wirbelschicht trägt. und ein Strömen von Feststoffen aus dem Vergaser nach unten in den Verbrenner verhindert. Die Gase strömen mit genügender Geschwindigkeit, um Teilchen in der Vergasungszone in einem stark bewegten, dispersen, fluidisierten Zustand zu halten, während am Kopf der Teilchen ein Pseudoflüssigkeitsspiegel aufrechterhalten wird. Ein Nachuntenfliessen von festem oder gasförmigem Material durch das Gitter tritt im wesentlichen nicht ein, so dass der Material- und Wärmefluss durch das Gitter vollständig in einer Richtung nach oben erfolgt und im wesentlichen keine Strömung nach unten aus der Vergaserzone direkt zur Verbrennungszone vorliegt.
Die bevorzugte Lage der Verbrennungszone ist unmittelbar unterhalb der Wirbelschicht-Vergasungszone, aber man kann den Verbrenner auch neben oder sogar oberhalb des Vergasers anordnen, solange Gase des Verbrenners unterhalb des Vergasergitters eingeführt werden. Die Verbrenner-Beschickung wird primär von der feinen, in Wasser aufgeschlämmten Kohle oder aschereichen Verkohlungssubstanz gebildet, aber man kann auch mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen arbeiten. Man pumpt die wässrige Aufschlämmung mit gelenkt er Strömungsgeschwindigkeit in den Verbrenner und zerstäubt sie in zweckentsprechender Weise und verbrennt das in ihr enthaltene kohlenstoffhaltige Gut mit Sauererstoff. Die Verbrennungswärme verdampft und überhitzt das Aufschlämmungswasser und führt zum Schmelzen von Asche- und anderen, normalerweise festen, anorganischen Substanzen, die sich in der Aufschlämmung befinden, unter Bildung einer flüssigen Schlacke. Die Schlacke sammelt sich auf den Oberflächen des Verbrenners und läuft unter der Wirkung der Schwerkraft zu einem Schlackeabschreckbehälter und wird hierdurch von dem nach oben strömenden Verbrenner-Gas getrennt.
Bei der bevorzugten apparativen Ausgestaltung des Verfahrens gemäss der Erfindung sind ein oberer Wirbelschicht-Verg-aser, eine mi-ttlere Verbrennungszone und eine untere Schlackeabschrecktrommel vertikal koaxial in Form eines einzigen Reaktors angeordnet. Bei dieser Anordnung ist das einzige nach unten strömende Material geschmolzene Schlacke, die unter der Wirkung der Schwerkraft von der Verbrennungszone zuder darunter befindlichen Schlackeabschrecktrommel fliesst. Von dem nach unten verlaufenden Strom geschmolzener- Schlacke abgesehen, sind alle anderen Primärströme in dem Verbrenner-und dem- Vergaser nach oben gerichtet, einschliesslich des Wasserdampfs, der in dem Schlackeabschreckbehälter gebildet wird, der Verbrennun-gsgase und des überhitzten Wasserdampfs, der aus Wasse-r und/oder Wasserdampf, die der Verbrennungszone zugeführt werden, gebildet wird, der Vergaser-Gase und der feinteiligen kohlenstoffhaltigen Asche- und Verkohlungssubstanzen, die in dem Vergaser als Resultat von Vergasung und Teilchen-Teilchen-Zusammenstössen, die in der Wirbelschicht eintreten, gebildet werden. Elutrierte, aschehaltige erkohlungssubstanz aus dem Vergaser-Zyklon wird ausserhalb des Reaktorbehälüers von dem Rohgas abgetrennt, gewaschen, abgekühlt und in Wasser aufgeschlämmt, zu einer-Aufschlämmung oder Pas-te eingedickt und als Brennstoff auf einem ausserhalb der Reaktorvorrichtung liegenden Weg als Brennstoff in den Verbrennen eingepumpt oder injiziert.
Man hält die Vergasungszone auf einer möglichst hohen Temperatur, um die höchsten Reaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, vermeidet aber Temperaturen, die ein exzessives Agglomerieren von Fliessbetteilchen fördern, das dadurch herbeigeführt wird, dass Aschesubstanz in den Teilchen weich wird und Klebrigkeit ergibt und im Ergebnis Teilchen mit anderen agglomerieren. Solche Temperaturen variieren in Abhängigkeit von der Kohleaschezusammensetzung, können aber ungefähr 10930 C (20000 F) und mehr betragen. Bei unter etwa 7600 C (14000 F) lie-genden Temperaturen sind die Vergasungsreaktionsgeschwindigkeiten für hohe Kohlenstoffumwandiungen zu gering, um praxisgerecht zu sein.
Der Vergasertemperaturbereich beträgt daher etwa 760 6is 1093 C, und ein typischer Arbeitswert kann etwa 9270 C (17000 F) betragen.
2 Der Vergaserdruck liegt im Bereich von O" bis 35 kg/cm (10 bis 500 Pounds/Quadratzoll). Die untere Grenze ergibt genügend Druck, um ein Hindurchströmen des Rohproduktgases durch einfache Arbeitsstufen zur Reinigung von teilchenförmigen Stoffen hierbeizuführen, ohne dass es eines zwischenzeitlichen Unterdrucksetzens bedarf; die obere Grenze ergibt sich allein aus der derzeitigen Begrenzung im Handel verfügbarer Apparaturen zur Trockenfeststoff-Injektion in ein unter Druck stehendes System und kann ansonsten auch wesentlich über 35 kg/cm2 gewählt werden. Höhere Drücke sind erwünscht, weil sie höhere Geschwindigkeiten des Hindurchströmens durch den Innenquerschnitt eines Behälters ermöglichen und auf diese Weise die Prozess-Investitionskosten herabgesetzt werden. Typischerweise ist ein Druck von 31,5 kg/cm2 (450 Pounds/Quadratzoll) erwünscht.
Die durchschnittliche Verweilzeit eines Teilchens in der Wirbelschicht hängt von der Teilchen-Zusammensetzung und -Grösse, dem Druck und der Temperatur und der Zusammensetzung des Wirbelgases ab. Zur Veränderung der durchschnittlichen Verweilzeit, die typischerweise 20 bis 30 Minuten betragen kann, wird gewöhnlich die Temperatur verändert. Eine Verweilzeit von mehr als etwa 60 Minuten ist wenig zweckniässig, weil unüblich grosse und kostspielige Vergaser-Volunlina erforderlich wären. Eine Verweilzeit von weniger als etwa 5 Minuten ist auf Grund der Schwierigkeiten wenig zweckmässig, welche die Lenkung des Fliessbettspiegels auf Grund der minimalen Kohlenstoffkapazität der Schicht bieten würde.
Die hauptsächlichen chemischen Reaktionen, die in der Vergaser-Wirbelschicht auftreten, sind: Kohle + Wärme Verkohlungsprodukte + flüchtige Stoffe (einschliesslich Teere)

C+H20 H CO + H2

C + C02 j 2 CO

C + 2 H2 , CH4

CO + H20 + co2 + H2

N (gebunden) --+ NH3

O (gebunden) > H20

S (gebunden) --) H2S

Alle obengenannten Reaktionen spiegeln die reduzierenden Bedingungen in der Wirbelschicht wieder. Gelegentlich kann der Fall auftreten,-dass die in dem Verbrenner freigesetzte Wärme nicht genügt, um die gewünschte Temperatur in dem Vergaser aufrechtzuerhalten. Man führt dann der Wirbelschicht des Vergasers eine kleine Menge an Sauerstoff zu, was dazu führt, dass ein Teil der Verbrennung in dem Vergaser erfolgt. Der Sauerstoffverbrauch in dem Vergaser erfolgt extrem schnell, wobei Kohlenstoff in Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid übergeführt wird. Man wählt die Vergaser-Reaktionsbedingungen entsprechend dem Anfall der grössten Menge an Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Unterdrückung der Bildung von Methan.
Jegliche sich während der Devolatiliaation von Kohle entwickelnden Teere und normalerweise flüssigen Öle würden, wenn sie aus dem Vergaser abfliessen gelassen würden, das zur Abkühlung und Reinigung des Rohgases installierte System ernsthaft komplizieren. Dieses potentielle Problem wird vermieden, indem man im Vergaser über dem Fliessbett ein Gasvolumen bereitstellt, dass eine Gas-Verweilzeit von einigen Sekunden (mindestens 10 Sekunden genügen) erlaubt; die hohe Temperatur führt während dieses Zeitraums zur destruktiven thermischen Crackung von Teeren und Ölen unter Bildung von Gasen und Kohlenstoff und hierdurch zu deren Zerstörung.
Da die dem Vergaser zugeführte Kohlebeschickung in der Reaktionszone in einem Wirbelschichtzustand gehalten wird, treten die Reaktionen bei Bedingungen auf, die durch alle Vorteile begünstigt sind, die sich in an sich bekannter Weise aus dem Einsatz einer Wirbelschicht-Reaktionszone ergeben. Zu diesen Begünstigungen gehören gleichmässige Bedingungen in der gesamten Reaktionszone, einschliesslich gleichmässiger Reaktionstemperatur, rascher und gleichmässiger Dispergierung der Kohlebeschickung in dem Reaktionssystem, rascher und gleichmässiger Dispergierung frischer Verbrennungsgase in der Vergasungszone und geringem Druckabfall beim Hindurchströmen des Gases durch das Fliessbett. Die Aufrechterhaltung gleichmässiger Bedingungen in dem Vergaser ist von hoher Bedeutung. Örtliche heisse Stellen sollen vermieden werden, da ein Agglomerieren der Kohle herbeigeführt werden könnte, während kalte Stellen im raschen Absinken der Entwicklung erwünschter Gase resultieren. Aus den ausgezeichneten Mischcharakteristiken der Wirbelschicht, die die stärkste Zusammenfhrung (Contraction) von Gas und feinteiligen, festen Reaktanten herbeiführt, resultiert die grösste Ausbeute an gewünschtem Gas für die angewandten Arbeitsbedingungen. Ein weiterer Vorteil des Fliessbetts liegt darin, dass zwischen der Verbrennungszone, in die Sauerstoff injiziert wird, und den von dem Prozess gelieferten heissen, entflammbaren, reduzierenden Gasen eine reaktive, kohlenstoffhaltige Masse etabliert wird. Der gefährliche Zustand einer Vermischung von Sauerstoff mit Rohgas wird daher für den Fall gewöhnlicher Prozessstörungen oder eines Beschickungsverlustes unwahrscheinlich.
Die Anwendung einer Wirbelschicht ergibt jedoch bei den meisten chemischen Reaktionen einen allgemeinen Nachteil. Dieser allgemeine Nachteil von Wirbelschichten bei anderen Prozessen entspringt direkt dadurch dem obengenannten Vorteil, dass die die Fluidisierung begleitende, ausgezeichnete Dispergierung einen gleichmässigen oder durchschnittlichen Zustand aller Abschnitte der Schicht aufrechterhält, so dass in jedem Teil des Fliessbetts die pseudokochenden Feststoffteilchen die Tendenz haben, sich in einem gemeinsamen, durchschnittlichen oder gleichförmigen Zustand chemischer Reaktivität zu befinden, wodurch unabhängig davon, welchen Bereich der Schicht man zur Abnahme eines Feststoffabstroms heranzieht, der abgenommene Gutstrom den gleichen Reaktivitätszustand wie das verbleibende Material hat (von Feststoff abgesehen, welche der Grösse oder dem Gewicht nach die durchschnittlichen Schichtfeststoffteilchen weit überschreitet). Daher stellen beim Abziehen von Feststoffen von Fliessbetten bei den meisten Reaktionssystemen die Feststoffe eine voraussagbare Anordnung oder Gruppierung von Teilchen dar, die unterschiedlich lang in dem Fließbett vorlagen, einschliesslich eines Anteils an Teilchen, die frisch in das Fliessbett eingeführt wurden und wenig Gelegenheit hatten, zu reagieren oder Reaktionen zu katalysieren. Ein Abziehen von Asche von Kohlevergaser-Fliessbetten muss gewöhnlich das Abziehen von wesentlichem, kohlenstoffhaltigem Material und von etwas frisch eingeführten Beschickungsteilchen notwendig machen-, das das Ausmass der Vergasung kohlenstoffhaltiger Substanz vermindert und den Wirkungsgrad des Prozesses herabsetzt, oder man muss das Kohlevergaser-Fliessbett im aschenreichen Zustand betreiben, wobei der Hauptbestandteil des Fliess--betts Asche und kohlenstoffhaltiges Gut den kleineren Bestandteil bildet, womit aber der Betrieb des Fliessbetts auf Grund der.verminderten Gelegenheit zur Reaktion kohlenstoffhaltiger Substanz mit dem Wirbelgas ineffizient wird. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Fliessbett-Nachte-ile.
Der Wirbelschicht-Vergaser gemäss der Erfindung unterscheidet sich von den bei den meisten chemischen Reaktionen eingesetzten Wirbelschicht-en, bei denen die in den Wirbelzustand versetzten Teilchen Feststoffkatalysator darstellen, der sich in der gesamten Wirbelschicht in einem gleichmässigen Aktivitätszustand befindet. Die in den Wirbelzustand versetzten Katalysatorteilchen sind kein Reaktant und unterliegen daher keiner Qrössenverminderung auf Grund von Materialverlust auf dem Reaktionswege, wenngleich sie auch mit dem Altern einer~Aktivitätsveränderung auf Grund von Ereignissen wie der Abiagerung entaktivierender Verunreinigungen, wie Koks, unterliegen. Im Gegensatz hierzu unterliegen die in den Wirbelzustand versetzten Verkohlungssubstanzteilchen bei dem Verfahren gemäss der Erfindung einer Grössenverminderung, da der grösste Teiles in ihnen enthaltenen kohlenstoffhalt-igen Materials Vergasung erfährt. Die meisten Kohlebeschickungsteilchen schwellen und werden aufgebläht, wenn sie auf die Vergasert-emperatur erhitzt wurden, und ferner unterliegen die Teilchen mit dem Voranschreiten der Vergasung, während-Material in Gas übergeführt wird, einem wesentlichen Verlust an Masse. Als Re-sultat dieser Effekte bildet sich eine brüchige Teilchenstruktur aus, die bei Teilchen-Teilchen-Zusammenprällen zum Zerbrechen zu kleineren Fragmenten neigt. Die sehr feinen, eine geringe -Dichte aufweisenden Teilchen von hohem Aschegehalt werden genügend leicht, um aus der Wirbelschicht durch nach oben strömende Gase herausgetragen zu werden, wodurch die Entfernung des Hauptteils der in dem Beschickungsmaterial enthaltenen Aschesubstanz durch Mitnahme in dem aus dem Fliessbett abströmenden Gas strom herbeigeführt und die Notwendigkeit eines Abziehens von Aschesubstanz durch Abziehen "durchschnittlichen1t Feststoffs aus dem wliessbett vermieden wird.
Während somit das in den Wirbelzustand versetzte, katalytische Feststoffmaterial bei den meisten chemischen Reaktionen aus dem Bett mit dem gleichen Aktivitätsniveau entfernt wird, wie es der im Bett verbleibende, durchschnittliche Feststoffkatalysator hat, weisen bei dem Verfahren gemäss der Erfindung die im Wirbelzustand befindlichen, aus dem Bett entfernten Fest stoffe in vorteilhafter Weise einen niedrigeren Gehalt an kohlenstoffhaltigem Material und ein kleineres Kohlenstoff/Asche-Gewichtsverhältnis als das in dem Bett verbleibende, durchschnittliche Feststoffmaterial auf. Damit das Fliessbett dieses Prozesses in dieser vorteilhaften leise arbeitet, ist es wichtig, dass Asche aus dem Fliessbett in wesentlichen vollständig überkopf eingefangen in dem Gasstrom, der einen einer umschlossenen Vergaserzone zugeordneten Gas/Fetstoff-Separator passiert, entfernt wird und dass kein pes,>stoffstrom aus der Vergaserzone nach unten durch das Gitter zu der Ve brennerzone vorliegt und ebenso keinerlei wesentlicher weststoffstrom von der Vergaserzone zu Stellen ausserhalb des Realctorbehälters, ausgenommen über einen Überkopfraum oberhalb des Fliessbettspiegels. Durch Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung unter Vorliegen eines gewissen Feststoffstroms aus der Vergaserzone nach unten direkt zur Verb rennungszone lassen sich die herkömmlichen Vorteile einer Wirbelschicht erzielen, aber wenn man eine solche Strömung völlig vermeidet, wird der oben beschriebene, zusätzliche, neue Vorteil in Verbindung mit den sonst erzielbaren, konventionellen Vorteilen erreicht.
Gemäss der Erfindung wird Beschickungskohle auf einer Mahlvorrichtung zerkleinert, vorzugsweise auf eine Grösse von unter etwa 0,64 cm (1/4 Zoll), aber auch eine Grösse von unter 1,27 cm oder sogar 2,54 cm (1/2 bzw. 1 Zoll) genügt, solange bei dem Teilchengrössebereich, mit dem das Gut in den Vergaser eintritt, eine Überführung in den Wirbelzustand bei der Geschwindigkeit des irbelgases eintritt. Sehr feine Feinstoffe mit einer Teilchengrösse von ungefähr 0,25 bis 0,149 mm (entsprechend 60 bis 100 Maschen der US-Siebreihe) und darunter, die sich in der Kohlebeschickung befinden oder während des Zerkleinerns gebildet werden, werden aus dem zerkleinerten Produkt mit Gas elutriert, so dass die dem Vergaser zugeführten Kohleteilchen im allgemeinen von Feinstoffen so geringer Grösse, dass sie bei Einführung in den Vergaser unmittelbar aus dem Fliessbett wieder herausgeblasen würden, frei sind. Auf diese Weise wird der Vergaser nur mit den Kohlebeschickungsteilchen beschickt, die dazu befähigt sind, eine längere Verweilzeit in der Wirbelschicht zu verbringen. Durch die Fernhaltung von Feinstoffen in der Beschickungskohle vom Vergaser wird das kostspielige Vergaser-Hochdruck-Feststoffentfernungssystem von der sich sonst ergebenden Belastung durch eine tmnötige Feststoffentfernung befreit. Die elutrierten Feinstoffe aus der Beschickungskohle werden aus dem Gasstrom durch Zyklone und durch Waschen mit im Kreislauf rückgeführtem Prozess-Kondensat gewonnen; die hierbei gebildete Aufschlämmung kann zur schliesslichen Zufuhr zur Verbrennungszone als Brennstoffbeschickung mit Aufschlämmung aschereichen Verkohlungsproduktes aus dem Rohgasstrom vermengt werden. Durch die Ausnutzung von im Kreislauf rückgeführtem Kondensat zum Reinigen von Elutrierungsgas, das zur Lenkung des Teilchengrössebereichs zerkleinerter Beschickungskohle eingesetzt wird, lässt sich die Vergaserbeschickungskohle ohne kostspielige mechanische Einrichtungen und ohne Verschmutzung der Luft klassieren.
Die alternative mechanische Einrichtung zur Lenkung des Teilchengrössebereichs könnte ein massives Schwingsiebsystem darstellen.
Die Geschwindigkeit, mit der das Gas das Vergaserbett durchströmt, muss genügend hoch sein, damit die Teilchen in den Wirbelzustand versetzt werden, d. h. so bewegt und dispergiert werden, dass die Masse der Teilchen einen physikalischen Zustand erreicht, der einer Flüssigkeit darin ähnlich ist, dass eine klar definierte Oberfläche aufrechterhalten wird, dass die Oberfläche einen gemeinen und gleichen Spiegel einzunehmen sucht, dass die Masse zu kochen" scheint und dass die Masse höhere GasströmunEsgeschwindigkeiten aufnimmt, ohne dass sich der Druckabfall der Einheit merklich verändert. Die Gasströmungsgeschwindigkeit darf jedoch keine überhöhten Werte erlangen, da sonst ungewöhnlich grosse Mengen der Teilchen aus dem Fliessbett elutriert werden und im Extremfall das gesamte Fliessbett verschwinden .(vom Gasstrom mitgenommen werden) würde. Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird in dem Vergaser ein ausgeprägter Pseudoflüssigkeitsspiegel aufrechterhalten, was einen ausgeprägten Unterschied gegenüber einem Kohlevergasungsprozess mit Feststoffmitnahmeströmung darstellt. Die Gasgeschwindigkeitsgrenzen liegen im allgemeinen im Bereich von 3,1 bis 152,5 cm/s, vorzugsweise im Bereich von 9,2 bis 36,6 cm/s (0,1 bis 5 bzw.
0,3 bis 1,2 Fuss/Sekunde).
Während des Eintretens von Kohleteilchen in den Vergaser und ihres Erhitztwerdens auf Reaktionstemperatur unterliegen die Teilchen einem Aufquellen und einer Aufblähung, und mit voranschreit.endem Reagieren verlieren die Teilchen an Gewicht und Dichte, um schliesslich zu zerfallen. Bis dahin jedoch unterliegen die Teilchen keinem genügenden Gewichtsverlust, um aus dem Fliessbett elutriert zu werden. Es stellt einen klar ersichtlichen Vorteil dar, in dem Vergaserbett Teilchen zu halten, die ein verhältnismssig hohes Kohlenstoff/Asche-Gewichtsverhältnis haben, und aus dem Bett nur diejenigen Teilchen zu entfernten, deren Kohlenstoff/Asche-Gewichtsverhältnis relativ niedrig ist, d. h. die sich dem Status von Asche nähern. Damit nur Teilchen aus dem Vergaser entfernt werden, die ein niedrigeres Kohlenstoff/Asche-Gewichtsverhältnis als der Durchschnitt des Fliessbetts haben, ist es für die vorliegende Erfindung wichtig, dass im wesentlichen der einzige Weg für Verkohlungsproduktentfernung aus der Schicht der Weg überkopf ist und dass das Verhlungsprodukt nit unter Schwerkraftwirkung direkt aus dem Vergaserbett zum Verbrennen fällt. Das Fliessbett begünstigt auf diese Weise die Vergasungsreaktion im Sinne des Ablaufens im vollsten Ausmass, und gleichzeitig ist ein ungelenkter Brennstoff-Zustrom zum Verbrenner unterbunden.
Der Vergaser kann auch oberhalb der Wirbelschichtzone einen vergrösserten Durchmesser verhalten, was - durch Verminderung der Gasströmungsgeschwindigkeit - ein Zurückfallen einiger grösserer -Teilchen, die elutriert wurden, in das Fliessbett erlaubt. Im Yergaser-Dampfraum oder nahe desselben sind Zyklone der ersten Stufe angeordnet, und aus den Vergaser austretender Dampf muss die Zyklone durchströmen, in denen weitere elutrierte Teilchen aus dem Gas abgetrennt und zum Pliessbett zurRckgeführt werden. Der die erststufigen Zyklone verlassende Gas strom nimmt in sich nur feine Fest stoffe mit sich und diese Feststoffe werden durch weitere Zyklone und durch Kreislaufkondensatwaschen des Gases entfernt, so dass die feinsten Feststoffe in einer wässrigen Aufschlämmung gewonnen werden, die - nach verschiedenen, ausserhalb des Reaktors erfolgenden Stufen - schliesslich in den Verbrenner als Brennstoff zur Lieferung-der bei dem Vergasungsprozes-s benötigten Wärme injiziert wird.
Zur-wirkungsvollen 3urchfGhrung des erfindungsgemässen Vergasungsprozesses unter Heraustragung im wesentlichen der gesamten, in der Beschickung enthaltenen Aschesubstanz aus dem Fliessbett in dem Gas strom und im wesentlichen ohne Entfernung der kohlenstoffhaltigen Feststoffsubstanz direkt aus dem Fliessbett s-oll eine Gelegenheit zur Bildung grosser Agglomerate in dem Fliessbett und zur Störung des Prozesses und des Arbeitens des Fliessbetts minimiert werden. Es können zwei Arten von Agglomeration auftreten: Bei der einen kann - auf Grund hoher Temperaturen in dem Flies-s.bett - Asche in den Teilchen klebrig werden, was zum Aneinanderhängenbleiben von Teilchen führt. Bei der anderen wird die kohlenstoffhaltige Substanz bituminöser Kohleteilchen beim Erhitztwerden auf die Vergaser-Reaktionstemperatur weich und klebrig, um an Teilchen und Oberflächen, mit denen sie in Berührung kommt, hängenzubleiben. Dementsprechend arbeitet - man bei- dem Verfahren gemäss der Erfindung mit nichtagglomerierenden kohlenstqffhaltigen Beschickungen, einschliesslich Lignit, subbituminöser Kohle, Anthrazit, Erdölkoks und verschiedenen organischen Abfallmaterialien. Bituminöse Kohlen können verwendet werden, nachdem sie durch eine Vorbehandlung nichtagglomerierend gemacht worden sind. Eine solche Vorbehandlung verläuft unter milder Oxidation der Oberflächen von Teilchen bituminöser Kohle durch Luft bei etwa 399 bis 4270 C (750 bis 8000 F) und stellt einen in der Technik der Kohlevergasung bekannten Prozess dar.
Obwohl eine Bildung von Agglomeraten durch Lenkung der Beschikkungszusammensetzung und durch sorgfältige Begrenzung der Vergaser-Maximaltemperatur strikt begrenzt wird, können sich in dem Fliessbett doch einige Agglomerate bilden, und diese dürfen sich nicht in ungelenkter Weise ansammeln. Agglomerate konzentrieren sich, da sie schwerer und grösser als die Wirbelschichtteilchen sind, am Boden des Betts auf dem Gitter. Auf Grund der Gitterausbildung fliessen die Agglomerate zu einer begrenzten Zone auf dem Gitter, von der sie, vermengt mit normalen Fliessbettteilchen, zu einem Klassierer abgezogen werden. Mit einem im Kreislauf rückgeführten Rohgasstrom werden aus den Agglomeraten normale Fliessbevteilenen elutriert, die man zum Vergaser zurückführt. Die Agglomerate können zerkleinert und zum Vergaser zurückgeführt oder aus dem Prozess herausgenommen und ausserhalb desselben behandelt oder verworfen werden. Dem Verbrenner werden Agglomerate als Brennstoff nicht zugeführt, ohne dass sie zunächst zerstossen und in Wasser aufgeschlämmt wurden.
Der Verbrenner erzeugt Wärme, um die endotherm verlaufenden Vergasungsreaktionen in dem Vergaser zu unterhalten, wie auch Wärme zum Verdampfen und Überhitzen von Wasser für die Reaktion im Vergaser. Die im Verbrennen verdampfte und überhitzte Wassermenge liegt über derjenigen, die im Vergaser umgesetzt wird, da die gewünschten Vergaserreaktionen durch einen Überschuss an Wasser-Reaktant begünstigt werden. Die Wärmeentwicklung erfolgt durch Verbrennen kohlenstoffhaltiger Substanz, die dem Verbrenner als Aufschlämmung in Wasser zugeführt wird, mit Sauerstoff.
Gleichzeitig erfolgt Schmelzen von Asche oder normalerweise festen, anorganischen Substanzen, die in der Verbrennerbeschickung enthalten sind, unter Bildung einer Schlacke, die sich leicht aus dem gasförmigen Produkt abtrennen lässt und nach Wiedererstarren aus dem Reaktorsystem abgezogen wird. Die primären kohlenstoffhaltigen Brennstoffe für den Verbrenner des Verfahrens gemäss der Erfindung sind Kohlefeinstoffe, die beim Zerkleinern bzw. Zerstossen von Beschickungskohle erzeugt werden, aschereiches, feines Verkohlungsprodukt, das aus der Wirbelschicht des Vergasers elutriert wird, und Brennstoffe von ausserhalb des Verfahrens, die auch schwefelreich und aschereich sein und mit Wasser oder organischen Lösungsmitteln beladen sein können und die in vorteilhafter Weise das schwefel- und aschereiche unlöslichte Material von einem Kohlelösungsmittelverflüssigungsprozess sein können. Einen anderen von ausserhalb stammenden Brennstoff stellt der schwefelreiche Petrolkoks von Erdölraffinieren dar.
Da Brennstoff dem Verbrenner nicht als trockner Feststoff, sondern als wässrige Aufschlämmung zugeführt wird, lässt sich die Verbrennerbrennstoff-Tnjektionsrate leicht lenken, und der Brennstoff kann leicht gegen den Druck in dem System injiziert werden. Ferner wird das in der Aufschlammung enthaltene Wasser in dem Verbrenner verdampft und überhitzt und zu einem Mittel zur Übertragung von Wärme von dem Verbrenner zum Vergaser und auch zu einem Reaktant in dem Vergaser, wodurch die Notwendigkeit eines äusseren Boilers zur Erzeugung von Prozesswasserdampf für den Einsatz in dem Vergaser vermieden wird. Wenn der Brennstoff als trockner Feststoff injiziert würde, wäre ein kostspieliges Lockhoppersystem oder dessen äquivalent erforderlich, um den Systemdruck während der Injektion zu bewahren, und ein praktisch konstanter Strom brennbaren Materials wäre nicht sichergestellt. Selbst wenn man Brennstoff auf Grund des hohen Aschegehaltes und der hohen Temperatur trockner Feinstoffe für die Trockenfeststoffinjektion wiedergewinnen würde, liessen sich die Feinstoffe nicht durch Ventile . und Druckregeleinrichtungen hindurchführen, ohne dass starker Verschleiss eintreten würde, und die Handhabung und Kühlung von heissen, trocknen Feinstoffen erfordert ausgefeilte Einrichtungen. Gemäss der Erfindung werden Zyklone zur Gewinnung des grössten Teils der heissen Feinsto-ffe eingesetzt, die im Zuge der Gewinnung abgekühlt und in Wasser aufgeschlämmt werden. Darüberhinaus wird der Gasstrom durch Waschen mit Wasser weiter von teilchenförmigen Stoffen gereinigt. Der grösste Teil -des zum Waschen eingesetzten Wassers wird von dem überschüssigen Wasserdampf-Reaktant aus dem Vergaser gebildet, der nach Kondensieren zum Waschen des Stroms verfügbar ist, aus dem er auskondensiert wurde.
Die so gewonnenen Feststoffe werden nach Eindicken als Aufschlämmung zu dem Verbrenner gepumpt, um dort als Brennstoff zu dienen. Über die erzielte verbesserte Gasreinigung hinaus ist eine Speicherung von Verkohlungsprodukt, das zum Einsatz als Brennstoff im Verbrenner bestimmt ist, in Form einer wässrigen Aufschlämmung wirtschaftlicher als diejenige eines heissen, eine geringe Dichte (ein grosses Volumen je Gewichtseinheit) aufweisenden Feststoffs.
Die Verbrenner-Temperatur muss höher als die Temperatur des Vergasers sein, dem vom Verbrenner Reaktantgas und fühlbare Wärme geliefert wird. Die höchste Verbrenner-Temperatur ist durch die Temperaturbeschränkung der Behälter-Innenisolation begrenzt, die gut über 1649° C (3000°F) liegen kann. Als normale Verbrenner-Temperatur wird sich die Temperatur ergeben, die eine Schlacke niedriger Viscosität liefert, die leicht von den Verbrennerwänden abläuft. Diese Temperatur variiert in Abhängigkeit von der Aschezusammensetzung und davon, ob Additive zur Mcdifierung der Schmelztemperatur und Viscosität der Asche eingesetzt werden. Ein normaler Temperaturbereich beträgt 1316 bis 18160 C (2400 bits 33000 F), wobei 14820 C (27000 F) eine typische Temperatur darstellen. Der Verbrenner-Druck wird vom Druck des Vergasers bestimmt, da die beiden Teile des Reaktorbehälters nur durch ein Gitter getrennt sind. Die durchschnittliche Verweilzeit eines Teilchens im Verbrenner ist von der Teilchen-Zusammensetzung und -Grösse, dem Druck und der Temperatur und dem Wirkungsgrad der Zusammenbringung-mit dem oxidierenden Gas abhängig. Normalerweise wird die Verweilzeit im Verbrennen einige Zehntelsekunden betragen; eine Zeit von über 30 Sekunden ist in keinem Fall notwendig.
Die primären, im Verbrenner auftretenden chemischen Reaktionen sind:

C + 02 ) C02

CO + H20 ,C02 + H2

N (gebunden) ) N2, N02 und NH3

O (gebunden) 5 H2 0

S .(gebunden) 5 SO2 und S

Diese Reaktionen spiegeln die oxidierenden Bedingungen in dem Verbrenner im Gegensatz zu den reduzierenden Bedingungen in der Wirbelschicht wieder. Über die obigen chemischen Reaktionen hinaus werden in dem -Aufschlämmungswasser enthaltene Verschmutzungsstoffe, wie Phenole, Cyanide und andere stickstoffhaltige Substanzen, und verschiedene Schwefelverbindungen, im Verbrenner auf Grund der Verbrennung mit Sauerstoff und Einwirkung sehr hoher Temperaturen zerstört. Die Verbrennerbedingungen werden entsprechend der Erzeugung eines Maximums an verwertbarer Wärme für den Vergaser bei Vermeidung eines Verdampfens überschüssiger Wassermengen gewählt. Man kann Verbrennerbedingungen im Bereich von praktisch vollständiger Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlendioxid bis zu einer Verbrennung primär zu Kohlenmonoxid bei stark vermindertemAnfall von Kohlendioxid wählen.
In dem Brennstoff ouer in dem Aufschlämmungswasser enthaltene Schwefelverbindungen werden in der Verbrennungszone zu Schwefeldioxid verbrannt. Alle in der Verbrennungszone erzeugten Gase strömen aber in den Vergaser, der reduzierende Bedingungen aufweist. Im Vergaser wird daher das Schwefeldioxid zu Schwefelwasserstoff- reduziert, was von Vorteil ist, da der letztere ungleich Schwefeldioxid eine Form des Schwefels darstellt, die sich nach einer Vielfalt eingeführter technischer Methoden wirksam und vollständig aus--dem Produktgasstrom auswaschen lässt. Die Belastung der Produkt-Schwefelauswascheinrichtung lässt sich in einem gewissen Grade herabsetzen, indem man einen Teil des Schwefelwasserstoffs in Kreislaufwasser gelöst zum Verbrenner zurückführt, da ein Teil des zurückgeführten Schwefels oxidiert wird und mit Aschekomponenten zur Bildung von Metallsulfaten reagiert und als geschmolzene Schlacke aus dem Verbrennen entfernt werden kann anstatt wieder im Produktgasstrom aufzutreten.
Der Verbrenner-Brennstoff ist eine gedickte, wässrige Aufschlännung von Kohlefeinstoffen und von aschereichen Feinstoffen von Vergasungsprozessen her, die in Tanks gelagert wird, die Mischvorrichtungen enthalten. Die Aufschlämmung kann normalerweise einen Feststoffgehalt im Bereich von 30 bis 50 %, typischerweise im Bereich von 40 bis 115 Gew.% haben.
Durch Lenkung der Feststoff-Konzentration in der Aufschlämmung lassen sich konstante Wärme und Wasser-Werte in der Verbrenner-Beschickung erzielen. Die Aufschlämmung kann aber auch eine wässrige Paste mit einem Feststoffgehalt von bis zu 70 % sein, die in gelenkter Weise durch Pumpen oder Extrudieren dem Verbrenner zugeführt werden kann. Jeglicher schwefelreiche, aschehaltige Kohlerückstand und jegliche wässrigen, verbrennbaren Verunreinigungen oder gelösten Salze, die dem Wasserspeichersystem von Fremdprozessen her zugeführt werden, liegen ebenfalls in der Aufschlämmung vor, und die Schlacke und Verbrennungsgase aus diesen Fremdstoffen mischen sich mit der Schlacke und den Verbrennungsgasen, die ansonsten in der Verbrennungszone erzeugt werden. Die Aufschlämmung wird in die unter Druck stehende Verbrennungszone eingepumpt, wobei man die Strömungsrate leicht lenken und hierdurch den Betrag der Wärmefreisetzung in dem Verbrenner genau lenken kann. Die Aufschlämmung wird beim Eintreten in den Verbrennen durch eine Anzahl von Düsen, wie einem oder mehreren Paaren gegenüberliegender Düsen, verspritzt, zerstäubt oder auf andere Weise in feine Teilchen aufgerissen. Sauerstoff wird getrennt in den Verbrenner injiziert; seine Einführungsrate kann entsprechend der Erzielung eines leichten Sauerstoffüberschusses oder eines Sauerstoffunterschusses zur vollständigen Verbrennung gelenkt werden. Als Folge der durch Verbrennung kohlenstoffhaltiger Substanz in der Beschickung mit Sauerstoff entwickelten Wärme wird Aufschlämmungswasser verdampft und über hitzt, um als Reaktant zu dem Vergaser zu strömen, während geschmolzene Schlacke unter der Wirkung der Schwerkraft zu einer Schlackeabschrecktrommel fliesst.
Ein gros-ser Teil der in dem Verbrenner gebildeten Schlacke sammelt sich auf den Verbrennerwänden und läuft in eine mit Wasser gefüllte Schlackeabschreckkammer ab und wird hierdurch zum Erstarren gebracht, während ein grosser Teil der in der Schlacke enthaltenen Wärme Wasser unter Bildung von Wasserdampf verdampft, der in die Verbrennungskammer steigt. Die abgekühlte, erstarrte Schlacke wird aus der Schlackeabschrecktrommel über einen Brecher oder eine andere Vorrichtung entnommen, mit der sichergestellt wird, dass keine groben Teilchen weitergeleitet werden, die das Arbeiten von Pumpen oder Ventilen ausserhalb des Reaktors stören könnten. Die erstarrte Schlacke wird aus dem unter Druck stehenden System durch einen oder mehrere wassergefüllte Lockhopper ausgetragen. Bei nahezu Atmosphärendruck wird die Aufschlämmung der erstarrten Schlacke in Wasser durch Dickungsvorrichtungen, Filter oder ähnliche Entwässerungsvorrichtungen entwässert und dann verworfen oder anderen Prozessen zur Gewinnung wertvoller Metalle zugeführt, während man das wiedergewonnene Aufschlämmungswasser zu dem Prozess zurückführt.
Ein Teil der Schlacke in dem Verbrenner bildet winzige Schmelzenteilchen, die in der Strömung des Verbrennergases mitgenommen werden. Diese Schmelzenteilchen werden im oberen Abschnitt des Verbrenners durch Injektion von Wasser oder im Kreislauf rückgeführten Kohlendioxid, durch die die Verbrennergas-Austrittstemperatur unter die Erstarrungstemperatur der Schlacke gebracht wird, zum Erstarren gebracht. Auf diese Weise werden die Verbrennergase abgekühlt und wird verhindert, dass sie in den Vergaser eintretend eine Schlackeansammlung und Verstopfung des Gitters ergeben, während der Wärmegesamtgehalt des Gases nicht wesentlich- verändert wird. Das'."abkühlende-Wasser oder Kohlendioxid erhitzen sich und wirken als Wärmeträger zu dem Vergaser und den in diesem befindlichen Reaktanten. Die Abkühltemperatur hängt von der Zusammensetzung der Schlacke ab, wird aber im Bereich von 1037 bis 12600 C, typischerweise etwa 1093 bis 1149° C (1900 bis 2300 bzw. 2000 bis 21000 F) liegen. Jegliche wiedererstarrte Schlacke, die doch in das Vergaser-Fliessbett eintritt, wird aus dem Bett in dem Rohgas herausgeführt, ausserhalb des Reaktorsystems gewonnen und im Kreislauf zum Verbrenner zurückgeführt, um durch die Schlackeabschreckkammer ausgetragen zu werden.
Da einerseits zwar überschüssiger Wasser-Reaktant bei dem Verfahren gemäss der Erfindung in ausgedehntem Masse kondensiert und wieder eingesetzt wird und nur wenig oder kein Prozesswasser verlorengeht oder aus dem Prozess ausgetragen wird, andererseits aber Wasser als Wasserdampf ständig durch den Prozess in die gasförmigen Produkte Wasserstoff und Kohlenmonoxid übergeführt wird, bedarf das Verfahren der kontinuierlichen Zuführung von ergänzenden Wasser. Die Wasserreinigung durch Verdampfung beim Betrieb des Verbrenners, die im Effekt einen Prozess der Erzeugung von Wasserdampf aus mit Feststoffen beladenem Wasser darstellt, und die vorliegende Methode zur Austragung normalerweise fester, nichtbrennbarer Substanzen aus dem Prozess erlauben es, in das Wasseraufschlämmsystem des Verfahrens gemäss der Erfindung auch unbehandeltes Rohwasser oder unsauberes oder schmutzstoffbeladenes Wasser von anderen Prozessen her einzuführen und dadurch die \fasserreinigungsprozeduren zu vermeiden, die sonst die Beseitigung von Wasser aus solchen anderen Prozessen begleiten. Z. B. kann als Ergänzungswasser für das Aufschlämmsystem gemäss der Erfindung Wasser von hohem Feststoffgehalt verwendet werden, wie Boiler- oder SUhlturm-Ausblasewasser. Solches Wasser enthält gelöste oder dispergierte Salze, die in dem Verbrenner durch Verschlackung mit der Kohleasche eine bequeme Beseitigung finden. Durch die ZufGhrung solcher Salze zu der Verbrenner-Beschickung kann diese ein höheres Verhältnis von schlackbarem Material zu Kohlenstoff haben als es in der Vergaser-Kohlebeschickung oder indem Vergaser-Verkohlungsprodukt vorliegt.
In ähnlicher Weise kann man als Verbrenner-Brennstoff verbrennbares, festes oder gasförmiges oder flüssiges Material einsetzen, das sich ansonsten auf Grund des Verschmutzungscharakters seines Verbrennungsgases nicht als Brennstoff eignet. Ein Beispiel hierfür ist der schwefelreiche kohlenstoffhaltige Rückstand (der vielleicht auch Kieselgur-Filterhilfsmittel enthält) eines Kohlelösungsmittelverflüssigungsprozesses. Dieser Rückstand kann dem Aufschlämmsystem gemäss der Erfindung oder auch direkt dem Verbrenner zugeführt werden. Gewöhnlich enthält ein solcher Rückstand so viel Schwefel, dass er sich nicht verbrennen lässt, ohne dass eine inakzeptabelhohe Schwefeldioxid-Emission auftritt. Beim Verbrennen beim Verfahren gemäss der Erfindung wird das erzeugte Schwefeldioxid, dessen Behandlung in technischer Weise sehr schwierig oder unmöglich ist, im Vergaser in Schwefelwasserstoff umgewandelt, und dieser kann dann leicht nach an sich bekannten Verfahren in Form elementaren Schwefels gewonnen werden, ohne dass die Möglichkeit einer Umweltverschmutzung entsteht. Auf diese Weise wird der Wärmegehalt des schwefelreichen Kohlerückstands des Kohleverflüssigungsprozesses wiedergewonnen, ohne dass sich eine Emission von Schwefeloxiden in die Atmosphäre ergibt.
Die Asche und das Kieselgur, die sich in dem schwefelreichen Kohlerückstand befinden, werden mit der Asche des Verfahrens gemäss- der Erfindung verschlackt, was eine leichte Beseitigung der Asche und des Kieselgurs und des Schwefels unter zugleich nutzvoller Wiedergewinnung des Wärmegehalts eines sonst nicht brauchbaren Kohlerückstands bedeutet. Gleichzeitig können die mit dem Verfahren gemäss der Erfindung erzeugten Gase als Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff oder gegebenenfalls nach Umwandlung in Wasserstoff dazu verwendet werden, den Wasserstoffbedarf des Kohleverflüssigungsprozesses zu decken, aus dem der schwefelreiche Kohlerückstand erhalten wurde.
Zur Erzielung hoher Reaktionsgeschwindigkeiten und einer raschen Umwandlung der Kohle in dem Vergaser muss ein Überschuss an Wasserdampf-Reaktant über die Wasserdampfmenge vorliegen, die stöchiometrisch zur Umsetzung mit Kohle in dem Vergaser benötigt wird. Dieser überschüssige Wasserdampf wird aus dem Rohproduktgas auskondensiert, wobei ein Kondensat anfällt, das mit feinen Feststoffen und mit anderen, aus dem Gas gelösten Substanzen verunreinigt ist. Bei dem grössten Teil anderer Verfahren würde ein solches verschmutztes Kondensat eine kostspielige Reinigung erfordern, um es in eine zur Austragung in normale Abwasserkanäle geeignete Form zu bringen. Es ist aber ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass dieses Kondensat gar nicht zur Austragung aus dem Arbeitsbereich des Prozesses gelangt, sondern dazu herangezogen wird, verschiedene Gasströme im Rahmen des Prozesses auszuwaschen, um Fest stoffe und normalerweise gasförmige und flüssige Stoffe, die eine Verunreinigung der Atmosphäre ergeben würden, abzukühlen und zu entfernen, und dann überhaupt zusammen mit einem grossen Teil der ausgewaschenen Verunreinigungen in dem Prozess verbraucht wird.
Das aus dem Rohproduktgas gewonnene, verunreinigte Wasserdampf-Kondensat wird zuerst abgekühlt und im Kreislauf zurückgeführt zur Rekontraktion des Rohgas-Produktstroms, aus dem es auskondensiert wurde, um das Rohgas abzukühlen und aus ihm Teilchen auszuwaschen. Diese Kreislaufrückführweise macht den Rohgasstrom im wesentlichen selbstreinigend. Die Kondensatwaschung des Rohgasproduktstroms erfolgt vor der Entfernung sauren Gases dienenden Prozessen oder Verdichtung, wodurch Materialien, die Systeme verunreinigen oder verschleissen könnten, entfernt werden. Das im Kreislauf zurückgeführte Kondensat, das aufgeschlämmte, aus dem Gas ausgewaschene Verkohlungsproduktteilchen wie auch normalerweise flüssige und gasförmige, die Atmosphäre verunreinigende Stoffe enthält, wird einer Feststoff-Absetzvorrichtung zugeführt, die auch als Reservoir- oder Druckausgleichstank (Surge Tank) dienen kann. Anstelle einer Absetzvorrichtung kann auch eine Zentrifuge oder jede andere Vorrichtung zur Konzentrierung von Fest stoffen angewandt werden, aber eine Absetzvorrichtung wird bevorzugt. Geklärtes Wasser aus der Absetzvorrichtung wird im Kreislauf zu verschiedenen Prozessströmen zurückgeführt, um aus diesen Feinstoffe und Schmutzstoffe auszuwaschen,-und dann wieder zu der Absetzvorrichtung zurückgeleitet oder einem Verweiltank zugeführt.
Die konzentrierte Feststoffaufschlämmung aus der Absetzvorrichtung wird in den Verbrenner eingepumpt, wobei sich die Einfithrungsgeschwindigkeit leicht lenken lässt. In dem Verbrenner werden viele der Verunreinigungen, die sich in den Rohgasen befanden und in das Aufschlämmungswasser übergeführt wurden, durch Verbrennung zerstört.- Potentielle atmosphärische Verunreinigungen werden auf diese Weise einerseits vernichtet, um andererseits ihre Verbrennungswärme zu dem vorliegenden Prozess beizusteuern.
Im Kreislauf zurückgeführtes Kondensat wird auch zur Abkühlung und Aufschlämmung heissen, trocknen Teilchengutes herangezogen, das durch die Zyklone gewonnen wird, so dass man dieses Gut leicht bei mässiger Temperatur ohne verwickelte Einrichtungen handhaben und fördern kann.
Somit liegt als Situation vor, dass Was-ser innerhalb des Prozesses in einer Weise im Kreislauf geführt wird, durch die der Bedarf an Ergänzungswasser herabgesetzt ist, dass ein Ableiten von verunreinigtem Wasser herabgesetzt oder eliminiert ist, dass Einrichtungen zur Behandlung von Abwasser überhaupt nicht oder nur mit wesentlich herabgesetzter Kapazität benötigt werden und dass Schmutzstoffe zerstört werden, während ihre Verbrennungswärme genutzt wird.
Die Zuführung von Kohlefeinstoffen zu dem Verbrenner in Form einer wässrigen Aufschlämmung in unreinem Wasserdampf-Kreislaufkondensat und Injektion aller Feinstoffe von der Stufe der Beschickungszerkleinerung und des aschereichen Verkohlungsproduktes von den Vergasungsreaktionen ergibt die Vorteile, dass 1. die Feinstoffe und Verkohlungsprodukte beseitigt werden, 2. unreines Prozesswasser zur Bildung von Wasserdampf verdampft wird, der zur Kohlevergasung benötigt wird, 3. die Wärme zugeführt wird, die für die in dem Vergaser-Fliessbett auftretenden Vergasungsreaktionen benötigt wird, LI.Asche zur Bildung von Schlacke gebracht wird, die sich leicht durch Abfliessen unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem System entfernen lässt, 5. aus dem Rohgasstrom mit Kreislaufwaschwasser entfernte Schmutzstoffe vernichtet werden, 6. der Bedarf an kostspieligen Vorrichtungen zur Abwasserreinigung-wegfällt, 7. der Frischwasserbedarf des Verfahrens herabgesetzt ist und 8. ein ökonomisches System zur Verwertung bzw. Verwendung von verschmutztem Wasser, von schwefelreichen verbrennbaren Materialien und verschlackbaren festen Abfällen von anderen Prozessen zur Verfügung steht.
Die Erfindung ist nachfolgend näher an Hand der Zeichnung beschrieben. Wie in der Zeichnung gezeigt, treten nichtagglomerierende, kohlenstoffhaltige Materialien, wie subbituminöse Kohle, Lignit, Anthrazit, Verkohlungs- oder Verkokungsprodukte, Petrolkoks oder andere kohlenstoffhaltige Substanzen, in den Prozess durch die Leitung 10 ein, um auf der Mahivorrichtung 12 auf eine Teilchengrösse von vorzugsweise etwa 0,64 cm und darunter (1/4 Zoll) zerkleinert zu werden. Die maximale Teilchengrösse kann 1,27 oder 2,54 cm (1/2 bzw. 1 Zoll) oder auch mehr betragen, solange nur die grössten Teilchen keine betonte Bei gung zeigen, sich in der Vergaser-Wirbeischicht abzusetzen und von anderen Teilchen zu trennen. Bituminöse Kohle hat bei den Bedingungen, die sich im Vergaser ergeben, die Eigenschaft des Agglomerierens und ist daher erst nach Vorbehandlung als Beschickung geeignet. Das Agglomerieren wird von der Temperatur und Wasserstoffatmosphäre in dem Vergaser herbeigeführt und beinhaltet den Zustand eines Erweichens von Teilchenoberflächen und des Zusammenklebens von Teilchen aneinander. Eine Bildung massiver Agglomerate könnte zu ernsthaften Arbeitsproblemen führen, wie Ansetzung grosser Agglomeratmassen an den Behälterwänden, Störung gewünschter Strömungsmuster bzw. -verläufe, und Ansetzung an und Verstopfung von Gasverteilergittern.
Das Agglomerieren bituminöser Kohle kann durch Vorbehandlung verhindert werden; dies ist ein Prozess, bei dem die Oberfläche der Kohleteilchen bei mässigen Bedingungen oxidiert wird. Die Vorbehandlung zur Verhinderung von Agglomerieren von Kohleteilchen ist auf dem Gebiet der Kohlevergasung vertraut. Nach der Vorbehandlung sind die behandelten Teilchen der bituminösen Kohle, auch als Coal Char bekannt, als Beschickung für das Verfahren gemäss der Erfindung geeignet.
Die zerkleinerte Kohle strömt von der Mahlvorrichtung 12 durch die Leitung 14, aus der sie durch einen Elutriergasstrom aufgenommen wird, der durch die Leitung 16 eintritt. Die in dem Strom mitgenommene Kohle strömt durch die Leitung 18 zum Behälter 20, in dem sich die gröberen Teilchen auf Grund der herabgesetzten Geschwindigkeit des Gases ab setzen. Vorzugsweise wird der grössteTeil der feineren Teilchen - mit einer Teilchengrösse von etwa 0,149 mm und darunter - von den gröberen Teilchen elutriert, um mit dem Gas durch die Überkopfleitung 22 nach oben weiterzuströmen. Grobe Kohleteilchen fallen zum Bode-n des Absetzbehälters 20, um durch- die Boden-Auslassleltung 24 und das Ventil 26 dem Beschickungs-Lockhopper 28 zugeführt zu werden. Auf diese Weise werden feine Teilchen entfernt, die, wenn sie sich in der Vergaser-Beschickung befinden würden5 rasch aus dem Vergaser-Fliessbett elutriert würden, was eine wesentlich vergrösserte Gas/Feststoff-Trenneinrichtung in dem kostspieligen Hochdruck-Hochtemperatur-System erforderlich machen würde. Eine Trennung feiner von groben Teilchen kann auch unter Zuhilfenahme eines massiven Systems von Schwingsieben erfolgen, aber eine solche Vorrichtung ist schwerfällig und kostspielig.
Die Kohle tritt in das unter Druck stehende Vergasersystem vom Beschickungs-Lockhopper 28 durch Betätigung von Ventilen 26, 30 ein. In Füllstellung des Lockhoppers 28 ist Ventil 26 offen und Ventil 30 geschlossen und in der Gutabgabestellung Ventil 26 geschlossen und Ventil 30 offen, wodurch ein Verlust an Vergaserdruck verhindert wird. Zur kontinuierlichen Zuführung zerkleinerter Kohle zu dem Vergaser sind parallel zum Lockhopper 28 ein oder mehrere weitere (nicht eingezeichnete) Beschickungs-Lockhopper (Fülltrichter oder -kästen mit Verschluss) vorgesehen.
Die zerkleinerte Kohle strömt, hauptsächlich mit einer Grösse im Bereich von etwa 0,63 bis 0,0149 cm, vom Beschickungs-Lockhopper 28 durch die Leitung 32 zum Vergaser 34. Der Vergaser 34 enthält eine Wirbelschicht 38 disperser Kohleteilchen, die mit heissem Verbrennungsgas und Wasserdampf reagieren) die durch das Gitter 168 aus dem Verbrenner 156 hochsteigen. Die chemischen Reaktionen der Kohlevergasung erfolgen bei Bedingungen in Form-vorzugsweise einer Temperatur im Bereich von 760 bis 10930 C und vorzugsweise eines Drucks im Bereich von 0,7 bis 35 kg/cm2. Die durchschnittliche Verweilzeit der Teilchen variiert ausgeprägt mit der chemischen Zusammensetzung der Teilchen, ihrer Anfangsgrösse, der tatsächlichen Temperatur und der Zusammensetzung des reagierenden Gases aus dem Verbrenner, aber ungefähr 30 Minuten stellen einen typischen Wert dar.
Zur Wahl der Reaktionsbedingungen ist kurz zu sagen: Bei Temperaturen unter dem bevorzugten Minimum sind die Reaktionsgeschwindigkeiten zu gering und ist die Bildung von Methan verstärkt, was nicht erwünscht ist. Bei Temperaturen über dem bevorzugten Maximum erweicht in den Teilchen enthaltene Asche, was Agglomerierprobleme verursacht. Der gewählte Mindestdruck ist notwendig, um den Gas strom durch abstromseitige Einrichtungen zu treiben, ohne dass es einer Zwischendruckerzeugung bedarf. Der Maximaldruck hat sich auf Basis eines verlässlichen Arbeitens der Lockhopper-Ventile ergeben und stellt etwa den höchsten Druck dar, bei dem bisher Lockhopper-Ventile im technischen Massstab zufriedenstellend gearbeitet haben. Die genannte typische Verweilzeit ist adäquat, um ernsthafte Komplikationen zu vermeiden, die sonst aus kurzzeitigem, schlechten Arbeiten des Pieschickungssystems resultieren könnten, und stellt durch die Zurverfügungstellung eines genügenden Volumens kohlenstoffhaltiger Substanz unter reduzierenden Bedingungen, um die Verbrenner-Oxidationszone, in die Sauerstoff injiziert wird, sicher von dem reduzierenden Rohgassystem zu trennen, einen Sicherheitsfaktor dar.
Die Vergaser-Wirbelschicht 38 weist eine obere Pseudoflüssigkeitsoberfläche oder -grenzfläche 40 auf. Einige Teilchen, im allgemeinen mit einer unter dem Durchschnittswert liegenden Grösse, werden von hochsteigendem Gas in den Raum über der Grenzfläche 40 mitgenommen. Die Zone 44 von grösserem Behälterdurchmesser ergibt eine verminderte Gasströmungsgeschwindigkeit, was ein Zurückfallen eines Teils der mitgenommenen Teilchen in das Fliessbett 38 erlaubt. Das vom Vergaser abströmende Gut durchläuft -ein erststufiges Zyklon 46, das die Abtrennung weiterer Feststoffe von dem Gas herbeiführt. Die abgetrennten Feststoffe werden durch den Fuss 48 zum Inneren des Fliessbetts 38 zurückgeführt. In dem Kopfraum des Vergasers 34 können eines oder mehrere Zyklone 46 dieser ersten Stufe notwendig sein.
Das von den erststufigen Zyklonen 46 ab strömende Gas tritt aus dem Vergaser durch die Leitung 50 aus und wird einem oder mehreren Zyklonen 52 der zweiten Stufe zugeführt. Im Zyklon 52 werden weitere Verkohlungsprodukt-Feinstoffe entfernt, die durch den Tauchfuss 54 der Feinstoff-Abschreckkammer 56 zugeführt werden. In dem von den zweitstufigen Zyklonen 52 abströmenden Gas liegt nur eine kleine Menge der feinsten Feinstoffe vor.
Im Vergaser 34 können sich auf Grund der hohen Temperaturen aus der Kohlebeschickung kleine Mengen an Teerdämpfen entwikkeln. Ein Kondensieren von Teerdämpfen in den Gasmanipulierteilen des Prozesses könnte zu Verunreinigungen und Verstopfungen führen und die abstromseitige Gasbehandlung und abstromseitige Handhabung von Wasserkondensatströmen wesentlich stören. Dies lässt sich verhindern, indem man das Volumen des Vergasers 34 über der Fliessbett-Grenzfläche 40 so auslegt, dass die Verweilzeit der Gase ungefähr 10 bis 20 Sekunden beträgt. Auf Grund der Zeit- und Temperaturbedingungen in der Zone 44 unterliegen alle Teere und anderen potentiellen kohlenwasserstoffartigen Flüssigkeiten einer thermischen Crackung zu Gasen und Kohlenstoff, wodurch ein ernsthaftes Problem vermieden wird, das verschiedene Vergasungsprozesse bieten.
Ungeachtet der sorgfältigen Wahl der Vergaser-Beschickung können in der Beschickung unbeabsichtigt agglomerierende Bestandteile auftreten oder sich in dem Fliessbett auf Grund örtlicher, kurzzeitiger Abweichungen von normalen Arbeitsbedingungen einige Ascheagglomerate bilden. Wenn eine Agglomeratbildung eintritt, werden die Agglomerate aus dem Fliessbett wie folgt entfernt, wobei man die Eigenschaft grosser Teilchen, sich am Boden des Fliessbetts abzusondern, ausnutzt: Der Rost 168 hat die Form einer umgekehrten Schüssel im Interesse der Festigkeit wie auch, um jegliche nicht im Wirbelzustand befindliche Ascheagglomerate, die im Vergaser 34 gebildet werden, zu sammeln und ihre Konzentrierung und Austragung aus dem Vergaser 34 zu unterstützen.
Die Agglomerate strömen durch die Leitung 190 zu einem Klassierer 192. Durch die Leitung 194 wird ein aus Leitung 92 abgenommener, unter Druck stehender Rohgas-Kreislaufstrom zugeführt, um alle Feinstoffe von Agglomeraten zu elutrieren und in dem Klassierer 192 abgetrennte Feinstoffe durch die Leitung 196 zum Vergaser zurückzuleiten. Grosse, von Feinstoffen freie Agglomerate gelangen durch die Leitung 198 zu den Lockhoppern 200 und 202, die mit Ventilen 204, 206 und 208 versehen sind, um beim Abziehen von Feststoffgut den Vergaser-Druck aufrechtzuerhalten. In den Lockhoppern 200, 202 werden die heissen Agglomerate durch Eintauchen in Wasser abgeschreckt. Die anfallende Agglomerataufschlämmung wird aus dem System durch die Leitung 210 entfernt, um weiter verarbeitet oder anderen Bestimmungen zugeführt zu werden, während Kreislaufwasser dem Lockhopper 200 durch die Leitung 212 zugeführt wird.
Mit Ausnahme der Entfernung von Agglomeraten durch die Leitung 190 erfolgt die Entfernung von Asche aus dem Vergaser 34 vollständig überkopf in Form feinteiliger, in dem Rohgas mitgenommener Feststoffe. Durch den Rost 168 nach unten erfolgt kein Fliessen von Feststoffen oder Gasen. Die Beschickungskohleteilchen verbleiben in dem Vergaser, bis das in ihnen enthaltene kohlenstoffhaltige Material zum grössten Teil vergast ist.
Durch das Schwellen der Beschickungsteilchen auf Grund der Wärme und die Entfernung von Kohlenstoff durch Vergasung wird eine brüchige Teilcenstruktur von hohem Aschegehalt erzeugt, die als Folge von Teilchen-Teilchen-Kontakten in dem Fliessbett in feine Teilchen geringer Schüttdichte aufbricht. Die feinen, aschereichen Teilchen werden durch die Strömung der Gase aus der Vergasungszone herausgetragen und ausserhalb des Vergasers von den Gasen getrennt, was hauptsächlich in dem zweitstufigen Zyklon 52, aber auch in dem Venturiwäscher 68 und in dem Wasserwaschturm 74 erfolgt. Der Heizwert dieser Teilchen wird wiedergewonnen, indem man die Teilchen als Brennstoff in den Verbrenner 156 injiziert und hierdurch einen Teil der für die Vergasung benötigten Wärme bereitstellt. Die in den Teilchen enthaltene Asche wird im Verbrenner 156 geschmolzen und wird aus dem System als Schlacke durch den unteren Hals 164 abgezogen.
Alle gröberen. Teilchen werden durch Hindurchführen des Rohgasesdurch die erststufigen Zyklone 46 und zweitstufigen Zyklone 52 entfernt. Durch Wärmeaustausch des Gases mit Boilerbeschickungs--wasser im Wasserdampfgenerator 60 wird die hohe Temperatur des Gases herabgesetzt und der Gehalt an fühlbarer Wärme wiedergewonnen. Das Boilerbeschickungswasser tritt in den Wasserdampfgenerator 60 durch die Leitung 62 ein und wird in Prozesswasserdampf übergeführt, der durch die Leitung 64 austritt. Der Wasserdampf kann in der jeweils gewünschten Weise bei dem vorliegenden Prozess,~bei einem anderen Prozess, zur Erzeugung elektrischen Stroms oder für Heizzwecke verwendet werden. Das in der Leitung 66 strömende, abgekühlte Rohgas enthält als hauptsächliche gasförmige Bestandteile Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf und als kleinere Bestandteile Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Methnn,-Cyanide, Carbonylsulfid und möglicherweise Spuren an Phenolen und Chloriden.
Das Rohgas enthält ferner auch einige sehr feinteilige Stoffe.
Zur Präparierung des Gases für die weitere Behandlung ist es erwünscht, abzukühlen und den grössten Teil des Wasserdampfes auszukondensieren und Im wesentlichen alle verbleibenden Staubteilchen aus dem Gas zu entfernen. Das Gas in Leitung 66 strömt durch den-Venturiwäscher 68, in dem es unter Einsatz von kondensiertem Reaktantwasserdampf und Kreislaufwasser aus Leitung 7-0 gewaschen wird. Die im Venturiwäscher 68 gebildete Mischung von Gas, Flüss-igkeit und teilchenförmigen Stoffen gelangt durch die Leitung 72 zum Wasserwaschturm 74, der mit Praliplatten 76 versehen ist. Im Wasserwaschturm 74 wird das Gas weiter mit Wasser gewaschen, das durch die Leitung 86 eintritt. Von teilchenförmigen Stoffen freies Rohgas wird aus dem System durch die Leitung 92 ausgetragen. Die-folgende Behandlung des Gases kann nach einer Vielfalt vertrauter Methoden erfolgen, die von dem gewünschten Entverwendungszweck des Gases abhängen. So kann man das Gas unter Anwendung vertrauter technischer Prozesse waschen, um Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Ammoniak zu entfernen.
Das gereinigte Gas kann als Brenngas mittleren Wärme gehalts oder als reduzierendes Gas verwendet werden oder Verwendung finden als Beschickung für die Bildung eines wasserstoffreichen Stroms für den Einsatz bei chemischen Prozessen, in Erdölraffinerien und Stahlwerken und bei Prozessen der Kohleverflüssigung und -vergasung (zur Erzeugung wärmeenergiereichen Gases).
Über die Entfernung feiner Teilchen aus dem Gas hinaus wird durch aus Leitung 70 in den Venturiwäscher 68 injiziertes Wasser in den Wäscher durch die Leitung 66 eintretender Wasserdampf gekühlt und kondensiert. Eine Wasserabtrennung von dem Gas erfolgt im unteren Teil des Wasserwaschturms 74, in dem ein Wasserreservoir 78 aufrechterhalten wird. Dieses Wasser enthält feinteilige Stoffe, die aus dem Gas ausgewaschen wurden, und wasserlösliche Gaskomponenten, wie Ammoniak, einen Teil des Schwefeldioxids und Kohlendioxids, Cyanide, Chloride und gelöste fixierte Gase (Fixed Gases). Vom Boden des Waschturms 74 wird das Wasser durch die Pumpe 80 zur Leitung 82 geführt. Ein Teil des Stroms in der Leitung 82 tritt in die Leitung 84 ein und wird durch den Luftkühler 85 gekühlt, bevor er durch die Leitung 86 als Waschflüssigkeit zum Wasserwaschturm 74 und durch die Leitung 88 zum Venturiwäscher 68 strömt. Durch die Leitung 90 wird Kreislaufwasser zugeführt.
Der verbleibende Teil des wässrigen Stroms in der Leitung 82 strömt durch den Luftkühler 92 und die Leitung 94 in den Aufschlämmungsdicker 96. Dem Dicker 96 kann durch die Leitung 97 als Ergänzungswasser anstatt frischem Wasser oder zusammen mit diesem auch verunreinigtes Wasser oder feststoffhaltiges Wasser von einem Fremdprozess, wie Boiler- oder Kühlturm-Ausblasewasser, das verschlackbare Salze enthält, oder schwer zu behandelndes Abwasser, wie Wasser mit einem Gehalt an verbrennbaren Schmutzstoffen, wie Phenolen oder Cyaniden, zugeführt werden. Z. B. kann man durch die Leitung 97 zum Einsatz bei dem Verfahren gemäss der Erfindung eine wässrige Aufschlämmung des Abfalls von einem Kohleverflüssigungsprozess, eine Mischung mit einem Gehalt an als Filterhilfsmittel eingesetztem Kieselgur, an Asche und an schwefelreichem, ungelöstem Kohlerückstand eines Kohleverflüssigungsprozesses, zuführen. Die in jeglichen Rückständen eines Fremdprozesses enthaltene Asche wird bequem mit der Asche aus der Kohle verschlackt, die bei dem erfindungsgemässen Prozess zugeführt wird. Das Verfahren gemäss der Erfindung vermag auf diese Weise wasserstoffreiches Gas für einen in Zuordnung betriebenen Kohleverflüssigungsprozess zu liefern und von dem letzteren Abfall aufzunehmen.
Der Dicker hat die Aufgabe, geklärtes Wasser geringen Feststoffgehalts zur Kreislaufführun& in dem Verfahren gemäss der Erfindung zwecks Waschen, Kühlen und Abschrecken verschiedener Ströme und eine gedickte Aufschlämmung mit relativ konstantem Gehalt an verbrennbarem Material zu liefern. Anstelle des-Dickers 96 kann auch jede andere Einrichtung zur-Klärung wässriger Medien Verwendung finden, wie eine Zentrifuge oder ein Drehfilter. Das geklärte Wasser strömt über den Überlauf 98 des Dickers 96 zur Rinne 100, aus der es von der Pumpe 102 durch die Leitung 104 ausgetragen wird, um das Kreislaufwassersystem des Prozesses zu speisen. Kreislaufwasser wird an folgenden Stellen eingesetzt: Waschturm 132 unter Eintritt durch die Leitung 146, Lockhopper 200 durch:.212, Pumpe 184 ansaugseitig durch Leitung 188, Verbrenner 156 durch Leitung 160, Feinstoffabschreckung 56 durch Leitung 122 und Venturiwäscher 68 durch Leitung 90. Im unteren Teil des Dickers 96 sich konzentrierende, gedickte Aufschlämmung strömt durch die Leitung 106 zur Pumpe 108 und wird in die Leitung 110 und in den Aufschlämmtank 112 ausgetragen, der mit einem Rührer 114 versehen ist. Der Aufschlämmtank 112 nimmt auch Ergänzungsaufschlämmung von der Feinstoffabschreckung 56 und dem Kohlefeinstoff-Aufschlämmtank 136 auf. Wenn gewünscht, können diese Ströme auch durch den Dicker 96 geführt werden. Der Aufschlämmtank 112 enthält den Vorrat an Beschickungsaufschlämmung, die im Interesse einer optimalen Arbeitsweise auf konstanten Heizwert und Wassergehalt für den Verbrenner 156 eingestellt werden kann.
Die von den zweitstufigen Zyklonen 52 abgetrennten Teilchen strömen durch den Tauchfuss 54 und das Klappenventil 118 zum Feinstoff-Abschrecktank 56. Die in den Abschrecktank 56 eintretenden feinstoffe werden durch Bespritzen mit Wasser aus der Leitung 120 abgeschreckt. Im Boden des Feinstoff-Abschrecktanks 56 sammelt sich eine wässrige Aufschlämmung von Feinstoffen 126. Diese wässrige Aufschlämmung 126 wird von der Pumpe 128 im Kreislauf in die Leitung 120 zugeführt, aus der sie auf teilchenförmige Substanz aufgespritzt wird und mit dieser eine Aufschlämmung bildet, oder man führt die Aufschlämmung 126 entweder zum Aufschlämmtank 112 oder zum Dicker 96. Ergänzungswasser für das Feinstoffabschrecktanksystem kann als Kreislaufwasser durch die Leitung 122 oder als nichtgeklärtes Prozesswasser aus dem Wasserwaschturm 74 durch die Leitung 124 eingeführt werden.
Elutrierte Kohlefeinstoffe aus der Grobkohleabsetzvorrichtung 20 strömen in der Leitung 22 zum Zyklonabscheider 128, der den grössten Teil der gröbsten Teilchen entfernt. Die feinsten Feinstoffe werden vermittels Gas aus dem Zyklon 128 durch die Leitung 130 zum Waschturm 132 mitgenommen. In den Waschturm 132 tritt Wasser durch die Leitung 144 vom Kohlefeinstoff-Aufschlämmtank 136 und als geklärtes Kreislaufwasser durch die Leitung 146 ein. Das Wasser wäscht die verbliebenen Feinstoffe aus dem eintretenden Gas aus, das vom Waschturm 132 im wesentlichen partikelfrei durch die Leitung 148 abströmt. Das die aus dem Gas ausgewaschenen Feinstoffe enthaltende Waschwasser strömt durch die Leitung 135 in den Kohlefeinstoff-Aufschlämmtank 136, in den weiter Feststoffe eintreten, die aus dem Gas vom Zyklon 128 abgetrennt wurden, wobei die Zuführung durch den Tauchfuss 134 erfolgt. Diese Feststoffe werden ebenfalls im Tank 136 aufgeschlämmt. Die wässrige Aufschlämmung von Tank 136 wird durch die Pumpe 138 über die Leitungen 140 und 144 zur weiteren Gaswäsche im Kreislauf zurückgeführt. Die Pumpe 138 führt überschüssige Aufschlämmung durch die Leitungen 140 und 142 dem Vergaserfeinstoff-Aufschlämmtank 112 oder dem Dicker 96 zu.
Der im Aufschlämmtank 112 als wässrige Aufschlämmung gespeicherte Verbrenner-Brennstoff wird aus folgenden Quellen erhalten: Kohlefeinstoffe, -die während des Mahlens der Kohlebeschickung gebildet werden, aus dem Kohlefeinstoff-Aufschlämmtank 136.
Feine aschreiche Stoffe, die aus dem Rohgasstrom abgetrennt werden und von der Feinstoffabschreckung 56 und dem Wasserwaschturm 74 zugeführt werden. Darüberhinaus können durch die Leitung 97 Feststoffe von einem Fremdprozess her eingeführt werden. Praktisch der'gesamte Aschegehalt der Rohkohlebeschickung zuzüglich assoziierter kohlenstoffhaltiger Substanz wird als Teil des Verbrenner-Brennstoffs wiedergewonnen. Diese Feinstoffe sind auf Grund ihrer geringen Grösse und ihres hohen Aschegehalts für die Vergasung nicht geeignet. Der in den Feinstoffen vorliegende Heizwert wird aber beim'Verbrennen mit Sauerstoff in dem Verbrennen zwecks Erzeugung der zur Vergasung der gröberen Teilchen benötigten Wärme und der Wärme zur Erzeugung des für die Vergasungsreaktionen benötigten Wasserdampfes nutzbar gemacht.
Zur Erzielung eines verlässlichen Arbeitens des Verbrenners mit gelenkter Wärme freisetzung lenkt man den Gehalt der Aufschlämmung~ 116 an kohlenstoffhaltigen Feststoffen wie auch den Wassergehalt der Aufsehlämmung durch Betrieb des Dickers 96 und durch Betrieb der -Kohlemahlvorrichtung 12 im Sinne der Bildung grösserer oder kleinerer Mengen an Kohlefeinstoffen.
Der Verbrenner 156 hat die Aufgabe Brennstoff zwecks Erzeugung der zur Kohlevergasung notwendigen Wärme und Erzeugung des zur Vergasung benötigten Wasserdampfes zu verbrennen. Ein weiterer Zweck des Brenners 156 list, ein Schmelzen aller normalerweise festen Aschebestandteile der Verbrenner-Beschickung zu Schlacke herbeizuführen und diese auf diese Weise in eine Form zu überführen, in der sie leicht aus dem System in einer Form abgetrennt werden könnens die oxidiert ist, einen niedrigen Schwefelgehalt hat und stabil ist und der umweltmässig akzeptablen Disposition ils P'üllmaterial für Senken oder durch Vergraben oder zu anderen Zwecken entspricht. Eine weitere Aufgabe des Verbrenners 156 ist, die Oxidation und Zerstörung wasserlöslicher Verschmutzungsstoffe, wie Phenole, Cyanid Schwefelverbindungen und Ammoniak, in Prozesswasserströmen des vorliegenden Verfahrens und von Fremdprozessen herbeizuführen, wodurch die Erfordernisse des vorliegenden Verfahrens und in Zuordnung zu ihm zugeführter Verfahren bezüglich Abwasserbehandlung enorm verkleinert werden und ein Weg geschaffen wird, um scharfen Umweltschutzbestimmungen leicht zu genügen.
Der Verbrenner 156 stellt eine exotherm arbeitende Hochtemperatur-Reaktionszone dar, die auf Temperaturen von über etwa 12040 C (22000 F) und in jedem Fall auf genügend hohen Temperaturen gehalten wird, damit in der Beschickung enthaltene Asche zu Schlakke geschmolzen wird; eine solche Temperatur wird sehr häufig zwischen 1316 und 15930 C (2400 und 29000 9) liegen. Natürlich muss die Verbrenner-Tenperatur über der im Vergaserbett 38 vorherrschenden Temperatur liegen, da der Verbrenner die Wärme für die in dem trergaserbett 38 auftretenden, endothermen Reaktionen liefert. Der Druck des Verbrenners 156 ist praktisch gleich dem Druck des Wirhelschicht-Vergasers 36.
Aus dem Aufschlämmungstank 112 wird von der Pumpe 150 durch die Leitungen 152 und 154 eine wässrige Mischung 116 als Aufschlämmung oder Paste Brennern zugepumpt bzw. in diese injiziert, die paarweise gegenüber im Verbrenner 156 angeordnet sind. Durch Strahlung von den heissen Flammen und hitzefesten Wänden des Verbrenners wird Aufschlämmungswasser zu Wasserdampf schnellverdampft. Durch die Leitungen 158 in den Verbrenner 156 eintretender Sauerstoff oxidiert den kohlenstoffhaltigen Teil des Brennstoffs in Zehnteln einer Sekunde. Die hohe Temperatur führt zum Schmelzen von Asche zu Schlacke, die sich an den Verbrennerwänden sammelt und unter der Wirkung der Schwerkraft zum Schlakkenaustragehals 164 fliesst. Ein Teil der Schlacke bildet winzige Schmelzenteilchen, die von dem Verbrenner-Gasstrom nach oben gespült werden. Diese mitgerissenen Schmelzenteilchen werden zum Erstarren gebracht, indem in den oberen Hals des Verbrenners durch die Leitung 160 Abschreckwasser eingespritzt wird, was zu einer mässigen Herabsetzung der Gastemperatur führt. Ein Erstarren mitgenommener Schlackenteilchen ist wichtig, um ein Überziehen und Verstopfen des Gitters 168 und der kalten Teile des Vergasers zu vermeiden. Normalerweise ist die im Verbrenner 156 entwickelte und in denVerbrennergasen enthaltene Wärme adäquat, um die Temperatur des Vergasers 34 auf dem-gewünschten ert zu halten. Zur verbesserten Temperaturlenkung in dem Vergaser kann man aber zusätzlichen Sauerstoff durch die Leitung 218 in den Vergaser zwecks Oxidation in dem Vergaser-Fliessbett 38 einführen.
Durch Flussmitte-Zusatz zu der Verbrenner-Beschickungsaufschlämmung im Aufschlämmtank 112 (Zuführeinrichtung nicht eingezeichnet) kann man, wenn notwendig, die Schlackungstemperatur der Asche, der Salze, der Metalle, des Kieselgurs oder des sonstigen, im Verbrenner 156 verschlackten Materials erhöhen oder senken, so dass sich die Verbrenner-Temperatur leicht in dem gewünschten Bereich halten lässt.
Das perforierte Gitter 168 trägt die Wirbelschicht 38 im Vergaser 34, verteilt den Gasstrom zur Schicht im Sinne einer zufriedenstellenden Fluidisierung und stellt eine körperliche Grenze zwischen der Verbrennerzone darunter und der Reduzierzone des Vergasers darüber dar. Die Gasströmung erfolgt durch das Gitter 168 nach oben; ein nach unten gerichteter Feststoffstrom erfolgt im wesentlichen nicht. Das Gitter 168 ist vorzugsweise als umgekehrte Schüssel geformt, um Agglomerate, die sich in der Wirbelschicht 38 bilden können, zu konzentrieren, so dass man sie leicht seitlich durch die Leitung 190 aus dem System entfernen kann.
In der Verbrennungszone 156 gebildete, geschmolzene Schlacke sammelt sich an den Behälterwänden und läuft unter der Wirkung der Schwerkraft durch den unteren Verbrennerhals 164, um in die Schlackeabschrecktrommel 166 zu fallen. Die Schlackeabschrecktrommel 166 enthält Abschreckwasser, das durch die Leitung 214 eingeführt wird und in das die geschmolzene Schlacke fällt, um in ihm abgekühlt zu werden und zu erstarren. Von der heissen Schlacke abgegebene Wärme führt zum Verdampfen eines Teils des Abschreckwassers, wodurch Wärme zur Verbrennungszone in Form von Wasserdampf zurückgeführt wird. Zur Sicherstellung, dass nicht grosse Teilchen der erstarrten Schlacke das Arbeiten der Lockhopper-Ventile 216 oder der Pumpe 176 stören oder diese beschädigen, wird die abgekühlte, erstarrte Schlacke in der Schlackeabschrecktrommel 166 durch den Brecher, 169 geführt. Aus dem Brecher 169 passiert die abgekühlte Schlacke die Leitung 170 zu den Schlackeaufschlämm-Lockhoppern 172, 174, durch deren Wirkung der erhöhte Druck im Verbrenner 156 während des Abziehens der erstarrten Schlacke in Form einer wässrigen Aufschlämmung aufrechterhalten wird.
Die Schlackenaufschläinsrtung wird durch die Pumpe 176 einem Schlacke-Dicker/Filter-System 178 zugeführt, aus dem die entwässerte Schlacke durch die Leitung 180 ausgetragen wird. Durch die Leitung 182, Pumpe 184 und Leitung 186 wird den Schlackeaufschlämm-Lockhoppern 172, 174 geklärtes Wasser im Kreislauf zugeführt. Durch die Leitung 188 kann Kreislaufwasser eingeführt werden, um Feuchtigkeitsverluste auf Grund Verdampfung auszugleichen oder die Schlacke vor der Austragung durch die Leitung 180 zu befeuchten.
Als Ergebnis der Abkühlung und Abschreckung und des Systems zur Handhabung der erstarrten Schlacke wird der grösste Teil der in der geschmolzenen Schlacke enthaltenen Wärme zur Verbrennungszone als Wasserdampf zurückgeführt. Naturgemäss können jegliche in den Prozess gemäss der'Erfindung durch die Leitung 97 von einem anderen Prozess, wie einem Kohlelösungsmittelverflüssigungsprozess, her eingeführten Feststoffe, wie Asche, Salze oder Kieselgur, bequem zusammen mit der Asche aus der Kohlebeschickung des Kohlevergasungsprozesses gemäss der Erfindung verschlackt und ausgetragen werden, wobei gleichzeitig der Heizwert jeglichen, mit der Asche assoziierten kohlenstoffhaltigen Materials zur Ausnutzung zu zusätzlicher Kohlevergasung gewonnen wird.
Wie die obige Prozessbeschreibung zeigt, erstreckt sich die Beschreibung auf die beste Form der Ausführung eines integrierten Vergasungsprozesses und ist die Erfindung hier im Rahmen des allgemeinen Arbeitsbereichs eines voll integrierten Vergasungsprozesses beschrieben. In dem Rahmen des allgemeinen Arbeitsbereichs des integrierten Prozesses können, wenn gewünscht, einzelne Merkmale des integrierten Prozesses auch unabhängig von anderen Merkmalen zur Durchführung kommen.
Z. B. kann man das verbesserte Fliessbett-Vergasersystem, wie oben beschrieben, und das Kondensat-Produktgas-Waschsystem zur Entfernung von Schmutzstoffen und zum Verbrennen derselben in dem Prozess unabhängig voneinander durchführen. Das System zum Elutrieren von Beschickungskohle-Feinstoffen, Aufschlämmen dieser Feinstoffe und Zuführen der Aufschlämmung zum Verb renner kann unabhängig von der Produkt gas-Kondensatwaschstufe durchgeführt werden. Alle diese Systeme sind durchführbar, ohne dass man in den Prozess verunreinigtes Wasser von einem anderen Prozess oder schwefelreichen Kohlerückstand von einem anderen Prozess einführt, während jede der beiden letztgenannten Massnahmen unabhängig von der jeweils anderen und den obengenannten Systemen durchgeführt werden kann. Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p W-ü- c h e 1 erfahren zum Vergasen von Beschickung mit aschesubstanzhaltigen, kohi-enstoffhaltigen, teilchenförmigen Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man einer Verbrennungszone einen ersten Beschickungsstrom mit kohlenstoffhaltigen, teilchenförmigen Stoffen zusammen.mit Wasser und/oder Wasserdampf und zusätzlich zu einem sauerstoffhaltigen Gas zuführt, um Wärme und Reaktanten für das Verfahren vorzulegen, einen zweiten Beschickungsstrom kohlenstoffhaltiger, teilchenförmiger Stoffe einer auf einem durchlässigen Trennorgan vorliegenden Wirbelschicht-Vergaserzone zuführt, wobei der zweite Beschickungsstrom in die Vergaserzone über dem Trennqrgan eintritt, die Verbrennungszone bei Bedingungen exothermer Oxidationsreaktion hält, einschliesslich einer Temperatur zwischen 1204 und 18160 C (2200 und 33000 F) und einer Verweilzeit von bis zu 30- Sekunden, um heisse Verbrennungsgase und Wasserdampf zu bilden und Asche in gegeschmolzene Schlacke zu überführen, die heissen Verbrennungsgase und Wasserdampf aus der Verbrennungszone durch das Trennorgan nach oben in die Vergaserzone führt, um eine Wirbelschicht der teilchenförmigen Stoffe des zweiten Beschickungsstroms mit einem Pseudoflüssigkeitsspiegel zu bilden, in die heissen Verbrennungsgase zwischen der Verbrennungszone und dem Trennorgan mindestens ein Kühlmittel in Form von Wasser undoder Was-serdampf injiziert, um geschmolzene Schlacke in den-heissen Verbrennungsgasen zum Erstarren zu bringen, die Vergaserzone-bei Bedingungen endothermer Reduktion, einschliesslich einer Temperatur zwischen 760 und 10930 C (1400 und 20000 F), einem Druck von mindestens 07, kg/cm2 (10 Pounds/Quadratzoll) und einer durchschnittlichen Teilchenverweilzeit von 5 bis 60 Minuten hält, bei denen Kohlendioxid und Wasserdampf mit Kohlenstoff zur Bildung'von Kohlenmonoxid und Wasserstoff reagieren, von der Vergaser zone einen Überkopfstrom abzieht, der von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasserdampf gebildet wird und elutrierte Feststoffteilchen enthält, die aus dem Fliessbett elutriert worden sind und ein Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu Asche aufweisen, das niedriger als das durchschnittliche Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu Asche der Teilchen in dem Fliessbett ist, wobei die elutrierten Feststoffteilchen im wesentlichen alle aus der Vergaserzone entfernten Wirbelschicht-Feststoffteilchen darstellen, und wobei das Verfahren eine Entfernung eines Stroms von Wirbelschicht-Feststoffteilchen mit durchschnittlichem Gewichtsverhältnis von Kohlenstoff zu Asche aus dem Fliessbett Im wesentlichen vermeidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man geschmolzene Schlacke als Schwerkraft strom aus der Verbrennungszone in eine Wasserabschreckzone führt, wobei die geschmolzene Schlacke in der Wasserabschreckzone erstarrt, während sie in dieser Wasser verdampft und einen Teil des Wasserdampfbedarfs des Verfahrens bereitstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man aus der Vergaserzone im Bereich des Trennorgans nicht in den Wirbelzustand versetzte Agglomerate entfernt.