DE2638183A1

DE2638183A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines schwefelfreien brennbaren gases

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Publication number: DE2638183A1
Application number: DE19762638183
Authority: DE
Inventors: William J Vanslyke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1978-03-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines schwefel-
frcien brennbaren Gases Seit lan'em besteht dos Bedürfnis, Schwefel aus Verbrennungsproduk.ten, wie Schornsteingasen, zu entfernen. ICs wurden deshalb gleiche Versuche unternommen, diesen Schwefel zu entfernen, der häufig in Schornsteingasen in Form von Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und/oder Schwefeltrioxid vorliegt. Die meisten Versuche richteten sich dabei auf die Entfernung der vorstehenden Schwefelverbindungen aus den Verbrennungsprodukten; vgl. US-:L'S 3.438.722 und US-PS 3.438.722. In beiden Patentschriften ist ein Verfahren zur Absorption von Schwefelwasserstoff aus Schornsteingasen in geschmolzenem Natriumcarbonat heschrieben. Diese Verfahren haben jedoch nur einen sehr begrenzten technischen Erfolg ween der Irobleme, die ihnen bei der Aufrechterhaltung und Durchführung eines Verfahrens unter Verwendung eines geschmolzenen Salzes zu eigen sind, und wegen der hohen Temperaturen gefunden, die zur Aufrechterhaltung des Salzes im geschmolzenen Zustand nötig sind.
Es tritt ein weiteres Problem auf, wenn das Salz unabsichtlich abkühlt und sich im Absorptionssystem verfestigt.
Ein weiterer Vorschlag war die Verwendung von wässrigen Lösungen von Natriumcarbonat zur Sorption von Schwefelwasserstoff aus Schornsteingasen. Ein derartiges Verfahren ist in der US--PS 2.830.883 beschrieben. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß große Flüssigkeitsmengen eingesetzt werden müssen.
Sowohl die Verfahren mit geschmolzenem Salz als auch das Verfahren mit der Carbonatlösung haben den ihnen anhaftenden Nachteil, daß sie das Freisetzen von Schwefelwasserstoff in die Atmosphäre zulassen, wenn beide Verfahren aus irgendwelchen. Gründen fehlerhaft ablaufen.
Neben dem zusätzlichen Aufwand und der speziellen Wartung weist die Hochdruck-Vorrichtung den Nachteil auf, daß feste Partikel mit den Produktgasen aus dem Reaktor ausgetragen werden. Bei Brennstoffgas verhindert dies ein Peststoff-Filter vor dem Einleiten in den Brenner, da es sonst andererseits weizen des Verstopfens der Brenner und weiterer Teile der Vorrichtung zu feuergefährlichen Zuständen führen würde.
Der erfindung liegt deshalb die Rufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Schwefel, Halogenen und spezieller Stoffe zu schaffen, das im wesentlichen frei von den Nachteilen der bekannten Verfahren ist. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines heißen brennbaren Gases, das frei von Schwefel, Halogenen und feinteiligen Stoffen ist.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Entfernung von Schwefel vor der Bildung von Schwefelverbindungen in den Schornsteingasen.
Weiterhin liegt der erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Schwefel zu schaffen, das nicht die Verwendung eines absorbierenden geschmolzenen Salzes benötigt.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, das nicht die Verwendung von wässrigen Natriumcarbonatlösungen benötigt.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, das bei Normaldruck durchgeführt werden kann.
Weiterhin liegt der erfindung die rufgabe zugrunde, ein verbesserte Verfahren zu schaffen, das eine Schwefelverbindung in brauchbarer From herstellt.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, das ein heißes brennbares Gas derart verwendet, daß ein Wärmeverlust im wesentlichen eliminiert wird.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen Reaktor zu schaffen, der für das erfindungsgemäße Verfahren und fiir weitere Verfahren einsetzbar Ist.
Eine weitere Aufgabe ist die Herstellung von brennbaren Gasen aus verschiedenen organischen Abfallstoffen, öffentlichem Müll, festem organischen Mülls der mit radioaktiven Stoffen verunreinigt ist, Müll von der Papierindustrie sdwie aus fotografischem Abfall, Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, luftverschmutzer, wie Schwefel, Halogene, spezielle Stoffe'und Abwärme aus Schornsteingasen, die während der Verbrennung von öffentlichem Müll, fotografischem Film, organischem Müll aus radioaktiven Anlagen und Müll der Papierindustrie entwickelt wurden, aus Schornsteingasen von Industrieöfen und aus Brennstoffgasen zu entfernen, die durch einen kohlenstoffhaltigen, mit Schwefel verunreinigten Brennstoff, wie Kohle, entwickelt wurden.
Eine weitere Aufgabe ist die Nerstellung eines heißen, brennbaren Gases mit einem niedrigen Heizwert von 89 - 3560, vorzugsweise von 1780 - 2670 kcal/m3.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind fiir den Fachmann aus der Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich, in der schematisch eine Vorrichtung gezeigt ist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Gesenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines heißen brennbaren Gases, das frei von Schwefel, IIalogenen und r,peziellen Stoffen ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß. man Sauerstoff und Wasserdampf durch eine Reaktionszone fiihrt, die a. ein Oxid, Hydroxid, Bicarbonat oder Carbonat eines J Alkalimetalls und b. einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff enthält, der durch Schwefelmengen verunreinigt ist, wobei im wesentlichen der gesamte, ursprünglich im kohlenstoffhaltigen Brennsteff vorliegende Schwefel unter Bildung des Metallsalfids aus der Reaktionszone entfernt wird und der Sauerstoff, der Vasserdampf und der Kohlenstoff des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs ein heißes brennbares Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bilden, das im wer3entlichen von Schwefel frei ist.
Als bevorzugtes Hilfsmittel, durch das ein schwefelfreies heißes brennbares Gas hergestellt wird und der Schwefel zur Bildung des Metallsulfids gezwungen wird, kommt die Einstellung der Reaktionszone auf eine Temperatur von 700 bis 900° und vorzugsweise 750 bis 850 C, und unter einem Druck von 0 bis 8, vorzugsweise 0 bis 4,5 kg/cm2, infrage.
Bei weit unter diesem Bereich liegenden Temperaturen wird die unerwünschte Bildung von Schwefelwasserstoff begünstigt, wahrend bei oberhalb 9000 C liegenden Temperaturen die folgenden Nachteile festgestellt werden: 1. Ein enormes Anwachsen des Natriumdam@fdrucks führt zu starken Natriumverlusten im Brenngas. Dies kann höhere Aufwendungen zur Aufarbeitung des Natriumcarbonats und Schwefelverluste verursachen und hat möglicherweise die Korrosion der :frmeaustauscherröhre zur Folge.
2. Ein unenvünsehtes erweichen der Asche, was zu Problemen beim Halten des Natriumcarbonats an seinem Bestimmungsort und ebenso möglicherweise zu chemischem Angriff auf die Reaktorwände führt.
3. Bei oberhalb 9000 C liegenden Betriebstemperaturen muß der Reaktor mit einer teuren Reaktorauskleidung ausgerüstet nein.
Ein weiteres bevorzugtes Hilfsmittel, durch das die Temperatur im vorstehenden Bereich gehalten wird, ist die Zugabe von Wasserdampf und/oder das erneute Einspeisen von Kohlendioxid in die Reaktionszone. Der Wasserdampf und/oder das Kohlendioxid reagieren endotherm mit dem Kohlenstoff unter Verbrauch der Wärme, die aus anderen exothermen Reaktionen entwickelt wird, wobei die Temperatur innerhalb des gewünschten Bereichs gehalten wird. Der Wasserdampf und/ oder das Kohlendioxid wird mit einer solchen Geschwindigkeit eingespeist, daß die Temperatur innerhalb des gewünschten Bereichs gehalten wird, und im allgemeinen in einem molaren Verhältnis von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid zum Kohlenstoff im kohlenstoffhaltigen Brennstoff zwischen 1:50 und 1:200 Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reaktionazone innerhalb eines Reaktors von spezieller Konstruktion enthalten. Dieser Reaktor hat einen Gegenstrom -Teil, dessen oberes sonde jeeils mit einem Einlaß für Feststoffe und Gas ausgerüstet ist. Dieser Gegenstrom-Teil ist unterhalb eines Gleichstrom-Teils angeordnet, der einen Einlaß für Feststoffe besitzt und mit ihm in Verbindung steht. Der Gegenstrom-Teil hat einen Gas-Fftnlaß an seinem unteren Ende, während der Gleichstrom-Teil eine Gas-Einlaß an seinem oberen Ende besitzt. Das Brennstoffgas wird aus dem Reaktor vom oberen Ende des Gegenstrom-Teils entfernt.
Im Verfahren der Erfindung werden die Feststoffe und ein Teil des Gasgemisches im Gleichstrom-Teil vorgelegt, während der Rest des Gasgemisches im Gegenstrom-Teil des Reaktors vorgelegt wird.
Obwohl jedes Oxid, Hydroxid, Bicarbonat oder Carbonat eines jeden Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls verwendet werden kann, sind die bevorzugten Verbindungen Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumbicarbonat, Calciumcarbonat, Nagnes iumoxid, Magnesiumhydroxid, Magne 5 iumbiearbonat, Magnesiumcarbonat, Strontiumcarbonat, Bariumhydroxid, Kaliumoxid, Kaliumhydroxid, Kaliumbicarbonat, Kaliumcarbonat , Natriumoxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat und Natriumcarbonat, das wegen der Kosten, Erhältlichkeit und der Reaktivitíit bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren noch auf jeden kohlenstoffhaltigen Brennstoff anwendbar, der Verunreinigungsmengen von Schwefel und/oder Tialogenen enthält und/oder zum Freisetzen spezieller Stoffe wsjihrnd der Verbrennung neigt. Spezielle Beispiele für derartige kohlenstoffhaltige Brennstoffe sind u.a. bituminöse Kohle, Anthrazitkohle, Torf, Koks, verschiedene organische Abfall-Stoffe, öffentlicher Müll, feste organische Müll-Verunreinigungen mit radioaktiven Stoffen, Müll von der Papierindustrie sowie fotografischer Abfall. Kurz gesagt ist das Verfahren für jeden festen kohlenstoffhaltigen Brennstoff besonders anwendbar.
Ein Verfah Cn zum Durchleiten von Sauerstoff und Wasserdampf durch ein Gemisch von Kohle und Natriumcarbonat ist bekannt; vgl. US-PS 1.948.085. Der Gegenstand der Erfindung wird jedoch nicht beschrieben. Außerdem kann mit den Lehren der US-PS kein Schwefel aus dem hergestellten Brennstoffgas entfernt werden. Um den Schwefelwasserstoff zu entfernen, wird eine Wasch-Einrichtung verwendet, die eine Natriumcarbonatlösung enthält. Dabei sind auch wegen der hohen Betriebstemperatur von 10000 C die Na.-triumverluste sehr hoch, so daß höhere Aufwendungen zur Aufbearbeitung und eine teure Vorrichtung nötig werden.
Der Sauerstoff wird der Kohle in einer ausreichenden Menge zugeführt, um im wesentlichen den gesamten, in der Kohle vorhandenen Kohlenstoff in Kohlenmonoxid umzuwandeln, die aber nicht ausreicht, um den vorhandenen Kohlenstoff zu Kohlendioxid umzuwandeln. Im allgemeinen beträgt das atomare Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff, der im kohlenstoffhaltigen Brennstoff vorhanden ist, 1:1 bis 1:5, Vorzugsweise 1:1 bis 1:3.
Die Metallverbindung, d.h. ein Metalloxid, -hydroxid, -biearbonat oder -carbonat, wird dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff mindestens in einer solchen I.Renge zugesetzt, die zur Reaktion mit dem Schwefel und den Halogenen ausreicht, die im kohlenstoffhaltigen Brennstoff vorhanden sind. Die tetallverbindung wird vorzugsweise in etwas Überschuß zur Menge zugesetzt, die zur stöchiometrischen Umwandlung des gesamten Schwefels und der gesamten Halogene zu Metallsulfid und Metallhalogeniden nötig ist. Im allgemeinen beträgt das Atomverhältnis des Metalls in der T.1etallverbindung zum Schwefel und den IIalogenen im kohlenstoffhaltigen Brennstoff mindestens 2:1, vorzugsweise zwischen 2:1 und 10:1, insbesondere zwischen 2:1 und 6:1.
Der Sauerstoff kann in die Reaktionszone als reiner Sauerstoff eingespeist werden. Vorzugsweise wird atmosphärische Luft eingespeist.
Erfindungsgemäß wird ein neuer Reaktor zur Verfügung gestellt, der in der Zeichnung erläutert ist. Dort ist ein kombinierter Gleichstrom- und Gegenstrom-Reaktor 10 gezeigt. Der Reaktor 10 hat einen Gleichstrom-Teil 21, der aus einer Röhre 22 mit im wesentlichen senkrechten Wänden 23 besteht. Der Gleichstrom-Teil 21 ist mit einer Einlaßleitung fiir Feststoffe 24 am oberen Ende 25 des Gleichstrom-Teils 21 ausgerüstet. Der Gleichstrom-Teil 21 hat ebenso einen ersten Gas-Einlaß 12 in Verbindung mit dem oberen Ende 25 des Gleichstrom-Teils 21. Dabei fließen die Feststoffe in der Röhre 22 unter dem Einfluß der Schwerkraft abwärts. Das Gas aus dem Gas-Einlaß 12 fließt in der gleichen Richtung wie die Feststoffew wie durch den Pfeil 27 gezeigt. Der Reaktor 10 ist ebenso mit einem Gegenstrom-Teil 28 ausgerüstet . Der Gegenstrom- Teil hat einen Durchmesser D1, der wesentlich größer ist als der Durchmesser D2 der Röhre 22 des Gleichstrom-Teils 21. Der Gegenstrom-Teil 28 besitzt Wände 29, die bis über das untere Ende 30 der Röhre 22 reichen Die Wände 29 sind mit der Röhre 22 an einem Punkt verbunden, der oberhalb des unteren Endes 30 der Röhre 22 liegt.
Im unteren Ende des Gegenstrom-Teils 28 ist ein Rost 31 angeordnet, der die Feststoffe 32 im Gegenstrom-Teil 28 trägt. Der Gegenstrom-Teil 28 ist mit einem zweiten Gas-Einlaß 14 unterhalb des Rostes 31 ausgerüstet . Das Gas wird durch den Einlaß 14 eingespeist und fließt durch den gasciurchlssigen Rost 91 in Richtung des Pfeiles 33. Der Gegenstrom-Teil 28 ist ebenso mit einer Auslaß-leitung 46 ausgerüstet, durch die die Gase aus dem Reaktor 10 entfernt werden. Mit Hilfe dieser neuen Konstruktion sind die Gase, die den Reaktor 10 über die Gasauslaß-Leitung 46 verlassen, im thermischen Gleichgewicht mit der oberen Oberfläche 34 der Feststoffe 32, die sich im Gegenstrom-Teil 28 befinden.
Der erfindungsgem:Be Reaktor ht bei Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren eine Anzahl Vorteile gegenüber sowohl Gegenstrom-Reaktoren als auch Gleichstrom-Reaktoren.
Ein Gegenstrom-Reaktor ist beispielsweise in der US -PS 1.948.085 gezeigt. Gemäß Fig. 3 der US-PS werden die höchsten Temperaturen von etwa 1.0000 C in der Zone 2 erreicht, während wegen des Gegenstromflusses der Gase die Temperatur in der Zone 5 nur etwa die Hälfte dieses Werts besitzt. Bei Temperaturen in der Nähe von 5000 C wird jedoch die unerwünschte Synthese von Schwefelwasserstoff begünstigt, was mindestens zum Teil die Anordnung eines Natriumcarbonat-Absorbers erklärt. Dieser außen angeordnete Wäscher wird benötigt, was nicht der Gegenwart eines Natriumcarbonatgemisches mit dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff widerspricht. Ein einfacher Gleichstrom-Reaktor hat den Nachteil, daß ein in die gleiche Richtung wie die Festkörper fließendes Gas dazu neigt, die Pestkörper zusammenzupacken und den Gasfluß zu behindern.
Dabei ist es nahezu unmöglich, den gesamten Kohlenstoff in einem Gleichstrom-Reaktor umzusetzen, so daß immer etwas Kohlenstoff nicht umgesetzt bleibt Im Falle einer Reaktion des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs mit Wasserdampf und Sauerstoff neigt dieses Packen zur Behinderung der Reaktion. Der kombinierte Gegenstrom-Gleichstrom-Reaktor der Erfindung überwindet jedoch all diese Nachteile.
Die Zeichnung erläutert die Erfindung. Sie zeigt eine Vorrichtung unter Verwendung eines Reaktors der Erfindung und zusätzliche Elemente, die zur Durchfiihrung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind.
Diese Anordnung besteht aus einem Gleichstrom- Gegenstrom-Reaktor 10 mit Gaseinlaß-leitungen 12 und 14 und einer Seststoffeinlaß-Leitung 16, die mit einer luftschleuse 18 und einer Einlaß-Leitung 20 ausgerüstet ist. Die Einlaß-Leitungen 12 bzw. 14 sind mit den Gebläsen 13 bwz.
15 verbunden. Die Produkte aus dem Reaktor 10 werden durch eine Auslaß-Leitung 46 und eine Peststoffauslaß-Leitung 42 ausgeschieden, die mit der Feststoff-Zuleitung 35 und dem Ventil 44 verbunden ist.
Die Feststoffauslaß-Leitung 42 ist mit einem Gegenstrom-Reaktor 48 in Verbindung.
Der Gegenstrom-Ieaktor 48 ist mit einem Rost 49, der die Feststoffe 53 trägt, Einlaß-Leitungen 50 und 52 sowie Auslaß-Leitungen 54 und 56 ausgerüstet, Die Auslaß-Leitung 56 ist gleichzeitig eine Einlaß-Leitung für eine Sickerkammer 60. Die Einlaß-leitung 50 ist mit einer luftschleuse 51 und die Auslaß-Leitung 54 ist mit einem Ventil 55 ausgerüstet.
Zusätzlich zur leitung 56 ist die Sickerkammer 60 mit einer Einlaß-Leitung 62 und einem Rührer 66 ausgerüstet.
Der Riihrer 66 wird mit einem nicht gezeigten Motor betrieben. Die Sickerkammer 60 ist mit einer kontinuierlichen röhrenförmigen Zentrifuge 72 über die Leitung 74 und das Ventil 76 in Verbindung, Die Feststoffe werden aus der Zentrifuge über die Peststoff-nuslaßleitung 78 mit Hilfe des Ventils 81 gepumpt. Die kontinuierliche röhrenförmige Zentrifuge 72 ist mit einer Auslaß-Teitung für Flüssigkeiten 82 ausgerüstet, die ein Ventil 80 besitzt. Die leitung 82 dient gleichzeitig als Binlaß-Leitung für die Kühlungc- und Kristallisierungseinrichtung 84.
Die Feststoffe aus der Kühlungs- und Kristallisierungseinrichtung 84 werden über das Ventil 86 und die Leitung 20 zum Gleichstrom- Gegenstrom-Reaktor 10 geführt. Die Flüssigkeiten von der Kühlungs- und Kristallisierungseinrichtung 84 werden zum Sickertank 60 über das Ventil 88 und die Leitung 64 gepumpt.
Die über die Leitung 46 aus dem Reaktor 10 zugeführten Brennstoffgase werden für zahlreiche Zwecke in Abhingigkeit von der Zusammensetzung der Brennstoffgase und dem Zweck verwendet4 Beispielsweise werden die Brennstoffgase zur Herstellung von Wasserdampf, zur Erzeugung von Elek trizität, zum Heizen von Häusern, zur Herstellung von Generatorgas und Wasserstoff, zur Kontrolle von Temperaturbereichen und zur Vorerhitzung von Materialien verwendet, die in der industriellen Bearbeitung verwendet werden.
Falls noch-etwas Müll verbrannt wird, weisen die entwickelten Brennstoffgase keine Verschmutzungsltoffe, wie Schwefel, Halogene und spezielle Stoffe, auf. Als ein Ergebnis können diese Gase in die Atmosphäre nach dem Aufbrauchen der Wärme abgelassen werden. Eine spezielle Verwendung des brennbaren Gases, das im Reaktor 10 hergestellt wird, wird nachstehend zur Erzeugung von Elektrizität beschrieben.
Die heißen brennbaren Gase aus dem Reaktor 10 werden über die leitung 46 in den Brenner 90 eingespeist, um eine Kesselanlage 92 zu erhitzen, die mit einer Auslaßleitung 94 ausyeri.istet ist.
Ein Teil des Wasserdampfs aus der leitung 94 wird dem Reaktor 10 über die Leitung 96 und das Ventil 98 eingespeist. Ein Teil der Verbrennungsgase aus dem. Brenner 90 wird dem Reaktor 10 über die leitungen 12 und 14 eingespeist.
Der Wasserdampf aus der Kesselanlage 92 wird über die Leitung 94 der Turbine 100 zur Erzeugung der Elektrizität im Stromgenerator 102 eingespeist.
Die über die Einlaß-Leitungen 12, 14 und 16 in den Gleichstrom- Gegenstrom-Reaktor 10 eingespeisten Zusatzstoffe - Natriumcarbonat, Kohle, Xuft und Wasserdampf - reagieren bei Temperaturen von 750 bis 850 C nach den folgenden Gleichungen 1 - 9 zur Erzeugung eines heißen brennbaren Gases aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und llasserdampf, das kleinere Mengen Kohlendioxid enthält. Peste Produkte s sind Asche, Natriumsulfid, Natriumsulfit und Natriumsulfat. Die gasförmigen Produkte, die frei von Schwefel, Halogenen und von speziellen Stoffen sind, werden aus dem Generator 10 über die Auslaß-Leitung 46 entfernt.
Die festen Produkte und das nicht umgesetzte Natriumcarbonat des Reaktors 10 werden über das Ventil 44 und die Leitung 42 in den Gegenstrom-Reaktor 48 eingespeist, wo sie mit Kohle, Wasserdampf und Luft, die über die Einlaß -Leitungen 50 und 52 eingespeist werden, bei Temperaturen von 200 bis 650, vorzugsweise 300 bis 550°C, und einem Druck von 0 bis 11,5, vorzugsweise 0 bis 4,5 kg/cm2, reagieren, Dabei laufen Reaktionen ab, die durch die Gleichungen 1,2,4 und- 10 bis 14 dargestellt werden um rohen Schwefelwasserstoff, Natriumcarbonat und Asche herzustellen. Die vorstehenden Reaktionen finden im Reaktor 48 statt, wenn das atomare Verhältnis von Sauerstoff in Luft zu Kohlenstoff in der Kohle Zwischen 1:1 und 1:3 und das molare Verhältnis des Metallsulfids zum Kohlenstoff in der Kohle zwischen 1:3 und silo liegt. Der rohe Schwefelwasserstoff wird durch die Auslaß-Leitung 54 entfernt, um Schwefelsäure oder elementaren Schwefel entweder nach dem Kontalrt- oder Claus-Verfahren oder nach jedem weiteren Industrie-Verfahren herzustellen, das allgemein durch wirtschaftliche Gesichtspunkte bestimmt wird.
Die festen Produkte aus dem Gegenstrom-Reaktor 48 werden in die Sickerkammer 60 über das Ventil 58 in Verbindung mit einer Leitung 56 eingespeist, Diese Feststoffe werden mit Wasser bei Temperaturen von 25 bis 100° C, das aus der Leitung 62 gepumpt wird, unter Verwendung -eines Rührers 66 in Berührung gebracht, um das Natriumcarbonat aufzulösen, wobei es von der Asche in der kontinuierlichen röhrenförmigen Zentrifuge 72 getrennt werden kann.
Die Asche enthaltende N atriumc arb onat -Lösung wird über die Leitung 74, die mit einem Ventil 76 ausgerüstet ist, zu der kontinuierlichen röhrenförmigen Zentrifuge 72 befördert. Die Asche wird zum Abfall über die Feststoff-Auslaß-Leitung 78 und das Ventil 81 befördert. Die Ylüs-.
sigkeiten aus der kontinuierlichen röhrenförmigen'Zentrifuge 72 werden über die Leitung 82 zu der Kühlungs- und Kristallisierungseinrichtung 84 befördert.
Das Natriumcarbonat, das bei Temperaturen von 0 bis 40° C in der Kühlungs- und Kristallisierungseinrichtung 84eauskristallisiert , wird mit der Beschickung in den Gleichstrom-Gegenstrom-Reaktor 10 über die Leitung 20 in Verbindung mit der Einlaß-Leitung 16 erneut eingespeist. Die über stehende Flüssigkeit aus der Kühlungs- und Kristallisierungseinrichtung 84 wird zur Sickerkammer 60 über die Leistung 64 zurückgepumpt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur herstellung eines heißen brennbaren Gases, das von Schwefel, IIalogenen und feinteiligen Stoffen frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß man Sauerstoff und Wasserdampf durch eine Reaktionszone führt, die a. ein Oxid, hydroxid, Bicarbonat oder ein Carbonat eines All-alime-talls und b. einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff enthalt, der durch Scbwefelmengen verunreinigt ist, wobei im wesentlichen der gesamte,ursprünglich im kohlenstoffhaltigen Brennstoff vorhandene Schwefel unter Bildung des fletallsulfids aus der Reaktionszone entfernt wird und der Sauerstoff, Wasserdampf und der Kohlenstoff des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs ein heißes brennbares Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bilden, das im wesentlichen frei von Schwefel ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur herstellung eines heißen brennbaren Gases mit einem Heizwert von 89 bis 3560 kcal/ m3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionszone bei einer Temperatur von 700 bis 9000 a hielt.
3. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung eines heißen brennbaren Gases mit niedrigem Heizwert , dadurch gekennzeichnet, daß man durch die endotherme Reaktion von eingespeistem Kohlendioxid mit dem Kohlenstoff aus dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff die Temperatur zwischen 700 und 9000 C hält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das molare Verhältnis von Kohlendioxid zu Kohlenstoff im kohlenstoffhaltigen Brennstoff zwischen 1:50 und 1:200 hält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionszone bei einer Temperatur von 700 bis 9000 C hält, wobei man die Feststoffe und einen Teil des gasförmigen Gemisches in einen Gleichstrom-Teil eines Reaktors und den Rest des gasförmigen Gemisches im Gegenstrom zu den Feststoffen in den gleichen Reaktor einspeist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines heißen brennb@ren Gases mit niedrigem Heizwert dadurch ge]cennzeichnet, dan man a. eine mit Schwefel verunreinigte sohle mit luft und Was@erdampf in Gegenwart eines Alkalimetalloxids, -hydroxids, -bicarbonats oder -carbonats unter IIerstellung des entsprechenden I.Ietallsulfids und des heißen brennbaren Gases in Berührung bringt, das frei von Schwefel, Halogenen und upeziellen Stoffen ist, das Hetallsulfid mit Kohle, luft und Wasserdampf unter Herstellung von rohem Schwefelwasserstoff und Metallcarbonat umsetzt und c. das Tetallcarbonat erneut in der stufe a. verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines heißen brennbaren Gases mit niedrigem Heizwert , dadurch gekennzeichnet, daß man a. eine mit Schwefelmengen verunreinigte Kohle mit Sauerstoff und Wesserdampf in Gegenwart von Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Natriumhydroxid, Natriumoxid oder deren Gemischen unter reduzierenden Bedingungen in Berührung bringt, wobei ein heißes brennbares Gas, das frei vom Schwefelgehalt ist, und das entsprechende Metallsulfid hergestellt wird, und b. das Metallsulfid mit Kohle, War-erdampf und luft unter iterstellung von Natriumcarbonat und rohem Schwefelwasserstoff in Berührung bringt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur auf 750 bis 8500 G einstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das atomare Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff im kohlenstoffhaltigen Brennstoff auf 1:1 biß 1:3 einstellt.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das atomare Verhältnis vom in der Metallverbindung vorliegenden Metall zu Schwefel im kohlenstoffhaltigen Brennstoff auf 2:1 bis 10:1 einstellt.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch rekennzeichnet, daß man als gasförmigen Sauerstoff sauerstoffenthaltende Luft einspeist.
12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man a. bei einer Temperatur von 750 bis 850 0 C eine Schwefel enthaltende Kohle mit Natriumoxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat oder deren Gemischen in Gegenwart von Luft und Wasserdampf in Berührung bringt, wobei I. das atomare Verhältnis von Sauerstoff in der Luft zu Kohlenstoff in der Kohle zwischen 1:1 und 1:3 und II. das atomare Verhältnis vom Metall in der Metallverbindung zu Schwefel in der Kohle mindestens 2:1 beträgt, und b. das in Stufe a. hergestellte Metallsulfid mit Kohle, Luft und Wasserdampf unter Wiedergewinnung des Natriumcarbonats umsetzt, wobei 1. das atomare Verhältnis von Kohlenstoff in der Tohle zu Sauerstoff in der Luft zwischen 1:1 und 3:1 und II. das molare Verhältnis von Metallsulfid zu Kohlen-.stoff in der Kohle zwischen 1:3 und 1:10 liegt.
13. Verfah@en nach Anspruch 1,zur Herstellung eines heißen brennbaren Gases Illit niedrigem Heizwert , dadurch gekennzeichnet, daß man a. die nit Schwefel verunreinigte Kohle mit Natriumoxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat oder deren Gemischen in Gegenwart von luft und Wasserdampf unter Herstellung von Natriumsulfid und eines schefelfreien heißen brennbaren Gases in Berührung bringt, b. das Natriumsulfid mit Kohle, Luft und Wasserdampf unter Herstellung von rohem Schwefelwasserstoff, Kohleasche und Natriumcarbonat umsetzt, c. das Natriumcarbonat mit Wasser auslaugt, wobei es von der I-ohlenasche etrennt wird, d. die Natriumcarbonatlö.sung abkühlt, wobei das Natriumcarbonat auskristallisiert und die i.iberstehende Mutterlauge zusückbleibt, e. das kristalline Natriumcarbonat erneut in Stufe a.

einspeist und f. die überstehende Mutterlauge erneut in Stufe c. einspeist.
14. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von heißen brennbaren Gasen mit niedrigem Heizwert , dadurch gekennzeichnet, daß man a. bei einer Temperatur von 750 bis 8500 C mit Schwefelmengen verunreinigte Kohle, Neltriumcarbonat, luft, Wasserdampf und Kohlendioxid wobei das atomare Verhältnis von Natrium im Na triumcarbonat zu Schwefel in der Kohle 2:1 bis 10:1, der Druck im Reaktor 0 bis 4,5 kg/cm2 und das atomare Verhältnis von Sauerstoff in der Luft zu Kohlenstoff in der Kohle 1:1 bis 1:5 beträgt, unter Herstellung von Natriumsulfid, eines heißen brennbaren Gases aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie Asche in Berührung bringt, b. bei liner Temperatur von 200 bis 6500 C das in Stufe a. erhaltene Natriumsulfid, Kohle, Luft und Wasserdampf, wobei der Druck im Reaktor 0 bis 11,5 kg/ cm2, das molare Verhältnis von Natriumsulfid zu Kohlenstoff in der Kohle 1:3 bis 1:10 und das atomare Verhältnis von Sauerstoff in der Luft zu Kohlenstoff in der Kohle 1:1 bis 3:1 beträgt, unter Herstellung von festem Natriumcarbonat und Asche sowie rohem gasförmigem Schwefelwasserstoff in Berührung bringt, c. die festen Produkte aus der Stufe b. mit Wasser bei einer Temperatur von 25 bis 100° a unter Herstellung einer Natriumcarbonatlösung und Asche auslaugt, d. die Natriumcarbonatlösung aus Stufe c. durch Abkühlen der Tenperatur auf 0° bis 400 C unter Iferstellung von kristallinem Natriumcarbonat und der überstehenden Mutterlauge kristallisieren läßt, e. das kristalline Natriumcarbonat von Stufe d. erneut in die Verfahrens stufe a. einspeist und f. die iiberstehende Mutterlauge von d. erneut in die Auslaug-Stufe c. einspeist.
15. Verfahren nach Anspruch 1 zur Tferstellung eines heißen verbrennbaren Gases mit niedrigem Heizwert , dadurch gekennzeichnet, daß man mit Schwefel verunreinigte Kohle, Natriumcarbonat, Luft und Wasserdampf, wobei das atomare Verhältnis des Natriums im Natriumcarbonat zu Schwefel in der Kohle 2:1 bis 10:1, der Druck im Reaktor 0 bis 8 kg/cm2, die Temperatur im Reaktor 700 bis 9000 C und das atomare Verhältnis von Stau er stoff in der luft zu Kohlenstoff in der Kohle 1:1 bis 1:5 beträgt, untcr Herstellung eines heißen brennbaren Gases, d der im wesentlichen von Schwefel, Halogenen und speziellen Stoffen frei ist, und festem Natriumsulfid und Asche i Berührung bringt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man das ITatriumcarbonat mit Kohle vorzugsweise bei einem Verhältnis von Schwefel in der Kohle zu Natrium im Natriumcarbonat von 1:2 bis 1: 6 unter E.ntfernung es Schwefels, der Ttalogene und der speziellen Stoffe aus dem heißen brennbaren Gas mit einem niedrigen Heizwert von 89 bis 3560 kcal/ m3 vermischt.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur im Reaktor auf 750 bis 850°C einstellt.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung hauptsächlich bei einem Druck von O bis 4,5 kg/cm2 durchführt,
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man es in einem Gleichstrom- Gegenstrom-Reaktor betreibt, wobei der Schwefel aus dem heißen brennbaren Gas wirksam entfernt wird und als feste Verbindung für die weitere Gewinnung gebunden wird.
20. Kombinierter Gleichstrom- und Gegenstrom-Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Umsetzung eines Gases mit einem Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gleichstrom-Teil, einer Einrichtung zum Einspeisen von Feststoffen zum oberen Ende des Gleichstrom-Teiles, einerEinrichtung zum Einspeisen von Gas zum oberen Ende des Gleichstrom-Teils, einem Gegenstrom-Teil, der unterhalb des Gleichstrom-Teils in Verbindung mit dem Gleichstrom-Teil angeordnet ist, einer Einrichtung zum Einspeisen von Gas zum unteren Ende des Gegenstrom-Teils, einer Einrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus dem Gegenstrom-Teil und einer Einrichtung zum Entfernen von Gas aus dem oberen Ende des Gegenstrom-Teils besteht.

21, Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gleichstrom-Teil aus einer Röhre mit im wesentlichen senkrechten Wänden, einer Feststoff-Einlaßleitung am oberen Ende des Gleichstrom-Teils, einem ersten Gas-Einlaß in Verbindung mit dem oberen Ende des Gleichstrom-Teils, wobei die ]?eststoffe in der Röhre unter Einwirkung der .,chwerkraft abwärts fließen und das Gas aus dem Gas-Einlaß in die zur Flußrichtung der Feststoffe gleiche Richtung fließt, einem Gegenstrom-Teil, der unterhalb des Gleichstrom-Teils angeordnet ist und a, einen Durchmesser, der wesentlich größer als der Durchmesser der Röhre des Gleichstrom-Teils ist, b. Wände, die bis oberhalb des unteren Endes der Röhre des Gleichstrom-Teils reichen und an der Mitte der Röhre des Gleichstrom-Teils befestigt sind, sowie c. einen Rost aufweist, der die Feststoffe im Gegenstrom-Teil festhält, jedoch für Gas durchlässig ist, einem zweiten Gas-Einlaß in Verbindung mit dem Gegenstrom-Teil unterhalb des Rostes, einer Leitung ftir Peststoffe in Verbindung mit dem Gegenstrom-Teil unterhalb des Rostes und einem Gas-Aus laß in Verbindung mit dem Gegenstrom-Teil oberhalb des unteren Endes der Röhre des Gleichstrom-Teils besteht, wobei die Gase, die den Reaktor über den Gas-Auslaß verlassen, im thermischen Gleichgewicht mit der oberen Oberfläche der Feststoffe im Gegenstrom-Teil des Reaktors sind.