DE2652722A1 - Synthesis gas from carbon and superheated steam - in atmos. free of oxygen and using the superheated steam as sole heat supply - Google Patents

Synthesis gas from carbon and superheated steam - in atmos. free of oxygen and using the superheated steam as sole heat supply

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DE2652722A1 DE19762652722 DE2652722A DE2652722A1 DE 2652722 A1 DE2652722 A1 DE 2652722A1 DE 19762652722 DE19762652722 DE 19762652722 DE 2652722 A DE2652722 A DE 2652722A DE 2652722 A1 DE2652722 A1 DE 2652722A1
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Abstract

Superheated steam is esp. produced by contacting water with a hot heat-transfer medium. The amt. of steam is pref. 2-10 (4-7) times the stoichiometric amt. needed for complete reaction. Pollutant gases are not found in the reaction prod. The ratio of H2:CO in the prod. can be regulated by controlling the temp. and amt. of steam used. No soort or char forms in the reactor. Any S in the C reacts with steam to give H2S, for conversion to H2 and S. Condensn. of excess unreacted steam removese flyash from the prod. gas. Solid waste fuels can supply is no 30% of the energy requirements of the process. The H2 in the prod. is satd. with water vapour and does not cause embrittlement of the steel appts. The synthesis gas can be used as a fuel, for conversion to CH4 (at molar ratio H2:CP = 3:1), to CH3OH (at molar ratio H2:CO = 2:1), or to NH3, N2H4 or liq. fuels, by hydrogenation, (at molar ratio H2:CO of 9:1).

Description

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas Process for the production of synthesis gas

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Wasserstoff und Kohlermonoxid durch Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasserdampf bei hoher Temperatur; sie betritt insbesondere die Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid durch Umsetzung von Kohle mit Wassordampf, wobei die Reaktionswärme praktisch vollständig von dem Wasserdampf-Reaktanten geliefert wird.The invention relates to the production of hydrogen and carbon monoxide by reacting a carbon source with water vapor at high temperature; she in particular enters the production of hydrogen and carbon monoxide through conversion of coal with water vapor, the heat of reaction practically completely from the Water vapor reactants is supplied.

Die Kostensteigerung und die Verknappung des Erdöl in den letzten Jahren hat die Kohlevergasung zu einer interessanten Alternative für die Gewinnung von Treibstoff gemacht. Eines der Probleme, die mit der Verwendung von Kohle selbst als Brennstoff verbunden sind, besteht darin, daß ein Großteil der abgebauten Kohle eine große Menge Schwefel enthält.The rise in costs and the shortage of petroleum in the past Years ago, coal gasification has become an interesting alternative for extraction made of fuel. One of the problems with using coal itself Connected as fuel is that much of the mined coal contains a large amount of sulfur.

Schwefeloxidpollutions-Kontrollvorschriften verbieten die Emission von mehr als 2,17 kg Schwefeldioxid pro Million keal (1,2 lbs/106 BTU) durch Verbrennen von Kohle erzeugter Wärme. Bei der Kohlevergasung kann der Schwefel jedoch leicht aus dem Produktgas entfernt werden, so daß in einer Anlage, in der Wassergas als Brennstoffquelle verwendet wird, normalerweise keine kostspielige und komplizierte Pollutions-Eontrollapparatur erforderlich ist, um den Vorschriften zu genügen.Sulfur oxide pollution control regulations prohibit the emission of more than 2.17 kg of sulfur dioxide per million keal (1.2 lbs / 106 BTU) by burning produced by coal Warmth. In the case of coal gasification, the sulfur can however, easily removed from the product gas, so that in a plant in which Water gas used as the fuel source is usually not an expensive one and complicated pollution control equipment is required to comply with regulations to suffice.

Eine wirtschaftlich arbeitende Kohlevergasungsanlage für die Erzeugung von Treibstoff (Brennstoff) für industrielle und Energieverbraucher kann (1) genügend Treibstoff erzeugen, um die USA mit Energie zu versorgen, (2) den Buftpollutions-Kontrollvorschriften genügen und (3) die Kohlebergwerksindustrie in den Revieren für Steinkohle mit hohem Schwefelgehalt wiederbeleben.An economically working coal gasification plant for the production of fuel (fuel) for industrial and energy consumers can be (1) sufficient Produce fuel to power the US, (2) the air pollution control regulations suffice and (3) the coal mining industry in the areas for hard coal with high Revive sulfur levels.

Bei der "Wassergas-Reaktion" handelt es sich um die Umßetzung eines kohlenstoffhaltigen Feststoffes mit Wasserdampf bei hoher Temperatur zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid und sie wird seit vielen Jahren in der Praxis angewendet. Die Wassergas-Reaktion ist endotherm und für die Durchführung der Umsetzung muß eine beträchtliche Wärmemenge zugeführt werden. Eine derzeit gebräuchliche Methode zur Bereitstellung der Reaktionswärme besteht darin, Treibstoff und Sauerstoff für die Verbrennung innerhalb eines Vergasungsreaktors zuzuführen. Bei dieser Methode treten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf. Die heißen Verbrennungsgase, hauptsächlich das C02, werden zusätzlich zu den Gasen, die den Sauerstoff begleiten können, wie Stickstoff, mit dem Produktgas mitgerissen, Die Produktgase werden durch diese unerwänschten mitgerissenen Gase verdünnt, was beträchtliche Schwierigkeiten und Kosten in bezug auf die Gevinnung des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids mit sich bringt0 Außerdem können Schwefel und andere Verunreinigungen den kohlenstoffhaltigen Feststoff begleiten und sie werden in der Verbrennungsreaktion zu Schwefeloxiden und anderen unerwünschten gasförmigen Verbrennungsprodukten oxydiert. Diese Oxide müssen ebenfalls von dem Produktgas abgetrennt werden.The "water gas reaction" is the conversion of one carbonaceous solid with steam at high temperature for production of hydrogen and carbon monoxide and they have been in practice for many years applied. The water gas reaction is endothermic and essential for carrying out the reaction a considerable amount of heat must be supplied. A method currently in use to provide the heat of reaction consists in fuel and oxygen for to feed the combustion within a gasification reactor. With this method however, a number of difficulties arise. The hot combustion gases, mainly the C02, are in addition to the gases that can accompany the oxygen, like Nitrogen, entrained with the product gas, the product gases are undesirable by this entrained gases are diluted, resulting in considerable difficulties and costs on the production of hydrogen and carbon monoxide sulfur and other impurities can accompany the carbonaceous solid and they become sulfur oxides and other undesirable ones in the combustion reaction gaseous Combustion products oxidized. These oxides must also be from the product gas be separated.

In der US-Patentschrift 3 787 193 ist ein Vorschlag zur Lösung des Problems der Verdünnung des Wassergases durch unerwünschte mitgerissene Gase beschrieben. Wie in dieser Patentschrift angegeben, kann geechmolzene Schlacke in dem Vergasungsreaktor bereitgestellt werden, welche die für die Wassergas-Reaktion erforderliche Wärme liefert, so daß es nicht mehr erforderlich ist, eine Verbrennung innerhalb des Vergasungsreaktors durchzuführen. Bei diesem Verfahren ist ein getrennter Heizabsehnitt vorgesehen für die Erzeugung der geschmolzenen Schlacke, so daß die Schlacke im wesentlichen frei von oxydierendem Gas in den Vergasungsreaktor eingeführt werden kann. Auf diese Weise werden keine Verbrennungsgase mit den Produkten der Wassergas-Reaktion mitgerissen.In US Pat. No. 3,787,193 there is a proposal for solving the The problem of the dilution of the water gas by undesired entrained gases is described. As indicated in this patent, molten slag can be in the gasification reactor provided, which the heat required for the water gas reaction supplies, so that it is no longer necessary, a combustion within the gasification reactor perform. In this process, a separate heating section is provided for the production of the molten slag, so that the slag is essentially can be introduced into the gasification reactor free of oxidizing gas. To this In this way, no combustion gases are entrained with the products of the water-gas reaction.

Ein anderes Verfahren zur Verhinderung der Verdünnung des Produktgases durch die Verbrennungsprodukte ist das indirekte Erhitzen des kohlenstoffhaltigen Feststoffes in einem Wirbelbett-Wärmeaustauscher, 8o daß die heißen Verbrennungsgase nicht mit dem Kohlenstoff-Wirbelbett gemischt werden. Eine Ausführungsform dieses Verfahrens ist in der US-Patentschrift 2 680 065 beschrieben.Another method of preventing dilution of the product gas by the products of combustion is the indirect heating of the carbonaceous Solid in a fluidized bed heat exchanger, 8o that the hot combustion gases cannot be mixed with the carbon fluidized bed. One embodiment of this The method is described in US Pat. No. 2,680,065.

Ei wurde nun gefunden, daß die Wassergas-Reaktion ohne Zufuhr einer anderen Wärmeqnelle durchgeführt werden kann, wenn man überschüssigen Wasserdanipf in einer solchen menge und mit einer solchen Temperatur verwendet, die ausreicht, um die für die Umsetzung zwischen einem kohlenstoffhaltigen Feststoff und Wasserdampf erforderliche Wärme bereitzustellen.It has now been found that the water gas reaction without the addition of a other heat sources can be carried out if one uses excess water used in such an amount and at such a temperature sufficient for the reaction between a carbonaceous solid and water vapor provide required heat.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf zu entwickeln.It is therefore an object of the present invention to provide a new and improved one Process for the production of synthesis gas by reacting carbon with water vapor to develop.

Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas, das bis zu 90 % Wasserstoff enthält, durch Umsetzung von Kohlenstoff mit einem Überschuß an überhitztem Wasserdampf anzugeben. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit überhitztem Wasserdampf zu entwickeln und die dabei erforderliche Reaktionswärme praktisch vollständig durch die Wärme aus dem Wasserdampf-Reaktanten bereitzustellen. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas anzugeben, das überwiegend Wasserstoff und Kohlenmonoxid in dem gewünschten Verhältnis enthält.The aim of the invention is also to provide a method for producing Synthesis gas that contains up to 90% hydrogen by converting carbon to be indicated with an excess of superheated steam. The aim of the invention is there is also a process for the production of synthesis gas by converting carbon to develop with superheated steam and the necessary heat of reaction practically completely provided by the heat from the water vapor reactants. Another aim of the invention is to provide a method for producing synthesis gas indicate the predominantly hydrogen and carbon monoxide in the desired ratio contains.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas mit dem gewünschten Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid zu entwickeln, bei dem das gebildete Synthesegas für die weitere Verarbeitung geeignet ist, beispielsweise für die Umwandlung in Methan, Methanol, Ammoniak Hydrazin oder flüssige Treibstoffe durch Hydrierung.Another object of the invention is to provide a method of manufacture of synthesis gas with the desired ratio of hydrogen to carbon monoxide to develop in which the synthesis gas formed is suitable for further processing is, for example, for conversion to methane, methanol, ammonia or hydrazine liquid fuels by hydrogenation.

Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendes Synthesegas herzustellen, bei dem das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid durch Regulierung der Temperatur und Menge des dem Reaktor zugeführten überschüssigen Wasserdampfes reguliert werden kann. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von EohlendD£f mit überhitztem Wasserdampf anzugeben, bei dem der überhitzte Wasserdampf entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich (chargenweise) hergestellt werden kann.The aim of the invention is also a hydrogen and carbon monoxide to produce synthesis gas containing, in which the ratio of hydrogen to Carbon monoxide by regulating the temperature and amount of the fed to the reactor excess water vapor can be regulated. The aim of the invention is also a process for the production of synthesis gas by reacting EohlendD £ f with indicate superheated water vapor, in which the superheated water vapor is either continuous or batchwise.

Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf anzugeben, bei dem die Mengen der Reaktanten und die Reaktionstemperatur und der Reaktionsdruck so gewählt werden können9 daß kein nicht-umgesetzter Kohlenstoff mehr vorhanden ist und deshalb kein Ruß und keine Xktivkohle in dem Reaktionsgefäß zurückbleibt0 Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit überhitztea Wasserdampf anzugeben, bei dem die Kohlenstoffquelle niemals mit Luft oder Sauerstoff in Kontakt kommt Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung ton praktisch pollutionsfreiem Brenngas anzugeben.The aim of the invention is also to provide a method for producing Specify synthesis gas by reacting carbon with water vapor, in which the Amounts of the reactants and the reaction temperature and pressure are chosen can be9 that no unreacted carbon more available and therefore no soot and no activated carbon remain in the reaction vessel Another aim of the invention is to provide a method for producing synthesis gas by reacting a carbon source with superheated water vapor that the carbon source never comes into contact with air or oxygen The invention is also to provide a method for producing clay that is practically pollution-free Specify fuel gas.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung einer Kohlenstoffquelle mit Wasserdampf anzugeben, bei dem genügend überschüssiger Wasserdampf für die Umsetzung mit dem in der Kohlenstoffquelle enthaltenen Schwefel zur Herstellung von H2S, das in H2 und 5 umgewandelt wird, bereitgestellt wird0 Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas anzugeben, das hauptsächlich ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, wobei der Wasserstoff mit Wasserdampf gesättigt ist um eine Versprödung der zur Herstellung und zum Transport des Synthesegases verwendeten Apparatur zu verhindern. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf anzugeben, bei Res durch die Kondensation des überschüssigen nicht-umgesetzten Wasserdampfes in dem Synthesegasprodukt Flugasche aus dem Produktgas entfernt wird. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas anzugeben, bei dem das in dem Vergasungsreaktor gebildete Gas schnell abgekühlt wird um das Gleichgewicht bei der gewünschen Zusammensetzung des Reaktionsproduktes zu stabilisieren. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas anzugeben, bei dem ein Teil des gebildeten Gases ausgenutzt werden kann, um den gesamten oder einen Teil des Energiebedarfs des Verfahrens zu decken. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas anzugeben, bei dem feste Abfallbrennstoffe dazu verwendet werden können, mindestens etwa 30 % des Energiebedarfs des Verfahrens zu decken.Another object of the invention is to provide a method of manufacture to specify synthesis gas by reacting a carbon source with water vapor, where there is enough excess water vapor to react with that in the carbon source contained sulfur for the production of H2S, which is converted into H2 and 5, It is also an object of the invention to provide a method of manufacture of synthesis gas, which is mainly a mixture of hydrogen and carbon monoxide contains, whereby the hydrogen is saturated with water vapor to embrittlement the equipment used to produce and transport the synthesis gas impede. The aim of the invention is also to provide a method for producing Specify synthesis gas by converting carbon with water vapor, at Res by the condensation of the excess unreacted water vapor in the synthesis gas product Fly ash is removed from the product gas. The aim of the invention is also to provide a Specify a process for the production of synthesis gas, in which the gasification reactor formed gas is quickly cooled to the equilibrium with the desired composition to stabilize the reaction product. The invention also aims to provide a Specify process for the production of synthesis gas, in which part of the formed Gas can be used to meet all or part of the energy demand of the proceedings. The aim of the invention is also to provide a method to the Specify the production of synthesis gas using solid waste fuels be able to cover at least about 30% of the energy requirements of the process.

Ziel der Erfindung ist es schließlich, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung des Kohlenstoffs aus einer Kohlenstoffquelle, wie Kohle, mit Wasserdampf anzugeben, bei dem der Wasserdampf-Reaktant praktisch die einzige Wärmequelle für die Reaktion darstellt und bei dem der Wasserdsinpf bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei der die Asche schmilzt (sintert) zugeführt wird, um eine Verglasung der Asche zu verhindern, und bei dem der Wasserdampf in einer Menge zugeführt wird, die für die Umsetzung praktisch des gesamten Kohlenstoffs aus der Xohlenstoffquelle ausreicht.Finally, the aim of the invention is to provide a method of production of synthesis gas by converting the carbon from a carbon source, such as Coal, to be indicated with water vapor, in which the water vapor reactant is practically the represents the only heat source for the reaction and in which the water sump is a temperature below the temperature at which the ash melts (sinters) is supplied to prevent vitrification of the ash, and in which the water vapor is supplied in an amount necessary for the conversion of practically all of the carbon from the carbon source is sufficient.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, Wasserdampf in Überschuß in Mengen bis zu dem 2- bis 10-fachen der für die Umsetzung mit dem Kohlenstoff in einem Vergasungsreaktor erforderlichen Menge zuzuführen. Auf diese Weise kann die Gleichgewichtsreaktion auf die Seite der Bildung von Wasserstoff verschoben werden, so daß das Produktgas nach der Entfernung von Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und überschüssigem Wasserdampf bis zu 90 % Wasserstoff oder mehr enthalten kann. Durch Zufuhr des Wasserdampfes als Wärme quelle liefert der überschüssige Wasserdampf genügend Wärme für die Reaktion, abgesehen davon, daß er die Verschiebung der Gleichgewichtsre akt ion in Richtung auf die Wasserstoffbildung begünstigt. Bei den bekannten Verfahren, bei denen eine andere Wärmequelle als der Wasserdampf-Reaktant verwendet wird, wird im allgemeinen kein Ueberschuß an Wasserdampf verwendet oder bei diesem Verfahren wird der Uberschuß minimal gehalten, da der überschüssige Wasserdampf zusätzlich erhitzt werden auß, wodurch das Verfahren unwirtschaftlich wird. Erfindungsgemäß stellt der Wasserdampf-Reaktant die Wärmequelle für die Reaktion dar und kann deshalb mit Vorteil im Überschuß verwendet werden.An essential feature of the present invention is Water vapor in excess in amounts up to 2 to 10 times that for the reaction to supply with the carbon in a gasification reactor required amount. In this way the equilibrium reaction can take the side of the formation of hydrogen be shifted so that the product gas after the removal of carbon dioxide, hydrogen sulfide and excess water vapor can contain up to 90% hydrogen or more. By supplying the water vapor as a heat source, the excess water vapor is supplied enough heat for the reaction, besides being the shift in equilibrium act ion favored in the direction of hydrogen formation. With the known methods, which use a heat source other than the water vapor reactant is used generally no excess steam is used or in this process the excess is kept to a minimum, since the excess water vapor also be heated, making the process uneconomical. According to the invention represents the water vapor reactant is the heat source for the reaction and can therefore with Advantageously used in excess.

Ein weiterer Vorteil der Zuführung von überschüssigem Wasserdampf als Wärmequelle für die Reaktion besteht darin, daß die Kohle vollständig umgesetzt werden kann, ohne daß Ruß oder Aktivkohle in dem Vergasungsreaktor zurückbleibt, wobei man ein Produktgas mit einem hohen Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid erhält. Da der Wasserstoff in dem Produktgas mit Wasserdampf gesättigt ist, der aus dem überschüssigen Wasserdampf-Reaktanten stammt bewirkt der Wasserstoff ferner keine Versprödung der Stahlapparatur und -rohrleitungen.Another benefit of adding excess water vapor as a heat source for the reaction consists in the fact that the coal is completely converted can be without soot or activated carbon remaining in the gasification reactor, being a product gas with a high ratio of hydrogen to carbon monoxide receives. Since the hydrogen in the product gas is saturated with water vapor, the the hydrogen also comes from the excess water vapor reactants no embrittlement of the steel equipment and pipes.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Wasserdampf im Uberschuß besteht darin, daß genügend überschüssiger Wasserdampf zugeführt werden kann zur Bereitstellung der Wärme für die Umsetzung praktisch des gesamten Kohlenstoffs, während gleichzeitig die Temperatur des Wasserdampfes unterhalb der Temperatur gehalten wird, bei der die Asche achmilzt (Sintert) (etwa 120400 (22000F))o Auf diese Weise wird die Verglasung der Asche niemals zu einem Problem in dem Vergasungsreaktor.Another advantage of using water vapor in excess is in that sufficient excess water vapor can be supplied to provide the heat for converting virtually all of the carbon while at the same time the temperature of the water vapor is kept below the temperature at which the ashes melt (sinter) (about 120400 (22000F)) o This way the glazing the ash never becomes a problem in the gasification reactor.

Das Verhältnis von Wasserstoff zn Kohlenmonoxid in dem Produktgas kann durch Regulierung der Menge und der Temperatur des Wasserdampfüberschusses in dem Vergasungsreaktor leicht eingestellt werden. Durch die Regulierung der Menge und der Temperatur des Wasserdampfüberschusses wird die Temperatur des Produktgases beim Austritt aus dem Vergasungsreaktor (die Abschrecktemperatur) bestimmt. Das in dem Vergasungereaktor gebildete Gas kann gekühlt werden, um den Wasserdampfüberschuß zu kondensieren, und dann kann es weiterbehandelt werden, ul Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff zu entfernen, wobei ein Produktgas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zurückbleibt.The ratio of hydrogen to carbon monoxide in the product gas can be done by regulating the amount and temperature of excess water vapor can be easily adjusted in the gasification reactor. By regulating the amount and the temperature of the excess steam becomes the temperature of the product gas at the exit from the gasification reactor (the quenching temperature) is determined. That Gas formed in the gasification reactor can be cooled to remove the excess water vapor to condense, and then it can be further treated, ul carbon dioxide and hydrogen sulfide to remove, taking a product gas of hydrogen and carbon monoxide remains behind.

Wenn ein Kugelerhitzer zur Herstellung von überhitztem Wasserdampf verwendet wird, kann als Sauerstoffquelle für die Verbrennung Luft verwendet werden zur Erzeugung des heißen Gases zum Erhitzen der Kugeln, ohne daß der überhitzte Wasserdampf durch Stickstoff oder Verbrennungsprodukte verdünnt wird0 Wenn das Produktgas in Methan umgewandelt werden soll, ist es erwünscht, ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von etwa 3:1 entsprechend der folgenden Gleichung einzustellen: 3H2 + CO " CH4 + H200 Durch Einstellung der Menge und Temperatur des überschüssigen Wasserdampf-Reaktanten kann dieses Verhältnis leicht erzielt werden. Wenn man das Produktgas auf ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von etwa 2:1 einstellt kann das Produktgas leicht in Methanol umgewandelt werden, entsprechend der folgenden Gleichung: 2H2 + BO - # OH3OH. Durch Umsetzung mit einem beträchtlichen ueberschuß an Wasserdampf entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhält das Produktgas ein Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von mehr als 9:1. Derart hohe Verhältnisse von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid sind vorteilhaft bei der Umwandlung des Produktgases in Ammoniak, Hydrazin und für die Hydrierung mit dem Produktgas für die Umwandlung in flüssige Treibstoffe.When a ball heater for the production of superheated steam is used, air can be used as the source of oxygen for combustion to generate the hot gas to heat the balls without overheating Water vapor is diluted by nitrogen or products of combustion0 if the product gas To be converted to methane, it is desirable to have a molar ratio of hydrogen to adjust carbon monoxide of about 3: 1 according to the following equation: 3H2 + CO "CH4 + H200 By adjusting the amount and temperature of the excess Water vapor reactants can easily achieve this ratio. If you can Adjust product gas to a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide of about 2: 1 the product gas can be easily converted into methanol according to the following Equation: 2H2 + BO - # OH3OH. By implementing with a considerable excess the product gas is obtained from water vapor in accordance with the method described above a molar ratio of hydrogen to carbon monoxide greater than 9: 1. Such high Hydrogen to carbon monoxide ratios are beneficial in the conversion of the product gas in ammonia, hydrazine and for hydrogenation with the product gas for conversion into liquid fuels.

Die bekannte Wassergas-Reaktion von Kohlenstoff mit Wasserdampf beruht auf den folgenden Gleichungen: C + H20 CO + H2 - 14 231 kcal (56 520 BTU)/ 0,454 kg-Mol (1 lb Mole) Kohlenstoff und c + 2H20 C02 + 2H2 - 9 789 kcal (38 830 BTU)/ 0,454 kg-Mol (lb. Mole) Kohlenstoff Es wurde gefunden, daß bei Zufuhr von überhitztem Wasserdampf im Uberschuß gegenüber der für die Umsetzung mit der Kohle erforderlichen Menge die gesamte Reaktionswärme für die obige Wassergas-Reaktion von Kohlenstoff mit Wasserdampf aus dem Wasserdampf-Reaktanten entnommen werden kanne während gleichzeitig das Gleichgewicht in Richtung auf einen höheren Prozentsatz an Wasserstoff und Kohlenmonoxid in dem Produktgas verschoben wird.The well-known water gas reaction of carbon with water vapor is based on the following equations: C + H20 CO + H2 - 14 231 kcal (56 520 BTU) / 0.454 kg-mole (1 lb mole) carbon and c + 2H20 C02 + 2H2 - 9 789 kcal (38 830 BTU) / 0.454 kg-mole (lb. mole) of carbon The above water gas reaction of carbon with water vapor can be taken from the water vapor reactants while at the same time the equilibrium is shifted towards a higher percentage of hydrogen and carbon monoxide in the product gas.

Bei den bekannten Kohlevergasungsverfahren wird der Wasserdampf-ßeaktant nicht bei einer solchen Temperatur oder in einer solchen Menge zugeführt, die ausreicht, um die gesamte Reaktionswärme für die obigen Wassergas-Reaktionen zu liefern.In the known coal gasification process, the water vapor is ßeaktant not supplied at such a temperature or in such an amount that is sufficient to provide all of the heat of reaction for the above water gas reactions.

Statt dessen wird eine andere Wärmequelle verwendet, welche die Reaktionswärme liefert. Es ist daher bei diesen bekannten Verfahren unerwunscht, Wasserdampf in großem ttberschuß zu verwenden, weil der überschüssige Wasserdampf eine erhöhte Wärmezufuhr erforderlich macht, die darauf zurückzuführen ist, daß der Wasserdampfüberschuß in dem Vergasungsreaktor erhitzt werden muß.Instead, another heat source is used, which is the heat of reaction supplies. It is therefore undesirable in these known methods, water vapor in to use a large excess, because the excess water vapor increases Requires heat input, which is due to the fact that the water vapor excess must be heated in the gasification reactor.

Bei dem erfindungsgemäßen Vergasungsverfahren wird der Wasserdampf mit einer Temperatur zugeführt, die höher ist als die Temperatur der Umsetzung des Kohlenstoffs mit Wasserdampf, so daß der Wasserdampf sowohl als Reaktant als auch als Wärmequelle dient welche die Reaktionswärme lieferte Durch Zufuhr eines Überschusses an Wasserdampf in einer Menge, die etwa dem 2- bis 10-fachen der Menge entspricht, die für die vollständige Umsetzung mit dem Kohlenstoff erforderlich ist, wird die Gleichgewichtsreaktion in Richtung auf eine höhere Bildung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid in dem Produktgas verschoben. Der Wasserdampf wird vorzugsweise in einer Menge zugeführt, die etwa dem 4- bis 7-fachen der Menge entspricht, die für die Umsetzung mit dem Kohlenstoff erforderlich ist.In the gasification process according to the invention, the water vapor fed at a temperature which is higher than the temperature of the implementation of the Carbon with water vapor, so that the water vapor is both a reactant and as a heat source, which provided the heat of reaction by supplying an excess of water vapor in an amount that corresponds approximately to 2 to 10 times the amount, which is necessary for the complete reaction with the carbon is the Equilibrium reaction towards a higher formation of hydrogen and carbon monoxide shifted in the product gas. The water vapor is preferably supplied in an amount which corresponds to about 4 to 7 times the amount required for the implementation with the Carbon is required.

Das Hochtemperatur-Produktgas aus dem Vergasungsreaktor einschließlich des Wasserdampfüberschusses eignet sich für die Erwärmung des zugeführten Wassers und stellt einen Teil des Wärmebedarfs für das ueberhitzen des in den Vergasungsreaktor eingeführten Wasserdampfes bereits Außerdem kann der überschüssige Wasserdampf leicht durch Kondensation von dem Produktgas abgetrennt werden. Bei der Kondensation des Wasserdampfüberschusses aus dem Produktgas wird in vortilhafter Weise die feine Flugasche aus dem Produktgas herausgewaschen, wobei das aschefreie Gas zurückbleibt0 Durch Abschrecken (Abkühlen) des Produktgases auf eine gegebene Temperatur kann die Gleichgewichtsreaktion bei dem gewünschten Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid stabilisiert werden.Including the high temperature product gas from the gasification reactor of Excess water vapor is suitable for heating the supplied water and provides part of the heat requirement for overheating the in the gasification reactor Introduced water vapor already also, the excess water vapor can easily separated from the product gas by condensation. With the condensation of the The excess of water vapor from the product gas is advantageously fine Washed fly ash from the product gas, leaving the ash-free gas behind By quenching (cooling) the product gas to a given temperature the equilibrium reaction at the desired ratio of hydrogen to carbon monoxide be stabilized.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen die Kohle oder der Kohlenstoff niemals in direkten Kontakt mit Luft oder Sauerstoff. Bei diesem Verfahren wird Luft bei der Verbrennung zur Herstellung des überhitzten Wasserdampfes verwendet, die Luft kommt jedoch niemals mit der Kohle in Kontakt',' Dadurch wird vermieden, daß in dem gebildeten Brenngas Stickstoff und Verbrennungsprodukte enthalten sind. Das Brenngas kann auch in dem für die direkte Methanherstellung geeigneten Mengenverhält nis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid hergestellt werden, wodurch ein Gas mit hohem Wärmeinhalt erzeugt wird, ohne daß niemals reiner Sauerstoff verwendet wird.In the process according to the invention, the coal or the carbon come never in direct contact with air or oxygen. In this procedure Air used during combustion to produce superheated steam, however, the air never comes into contact with the coal ',' This avoids that nitrogen and combustion products are contained in the fuel gas formed. The fuel gas can also be used in the proportions suitable for direct methane production nis can be produced from hydrogen to carbon monoxide, producing a gas with high Heat content is generated without never using pure oxygen.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Wasserdampf auf eine Temperatur überhitzt wird, die höher ist als die Temperatur der Umsetzung des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf, ohne daß der Wasserdampf durch Stickstoff oder Verbrennungsprodukte verdünnt wird.An essential feature of the present invention is that the water vapor is superheated to a temperature which is higher than the temperature the reaction of the carbon with the water vapor without the water vapor passing through Nitrogen or combustion products is diluted.

Auf diese Weise bilden Verdünnungsgase, wie Stickstoff, sowie Pollutionsverbrennungsprodukte, wie Schwefeloxide und Stickstoffoxide, keinen Bestandteil des Produktgases. Eine Methode zur Herstellung von überhitztem Wasserdampf auf diese Weise be steht darin daß man ein inertes Wärmeübertragungsmaterial in einem Behälter erhitzt und den Wasserdampf in einem anderen Behälter überhitzt, indem man ihn mit dem erhitzten inerten Material in Kontakt bringt, während man die Gastrennung zwischen den beiden Gefäßen aufrechterhält0 Dies wird dadurch erzielt, daß man einen Kugelerhitzer verwendet, wie er auf dem Gebiet der Luft- und Wasserdampferhitzung an sich bekannt und in "Steam, Its Generation and Use", The Babcock and Wilcox Co., New York (1955), Seiten 11-19 beschrieben ist. Eine Beschreibung eines Kugelerhitzers wird auch von W.L. Nelson in "Petroleum Refinery Engineering", McGraw Hill (1949), Seiten 528 urrd 529, gegeben. Wie in der oben genannten Literaturstelle "Steam, Its Generation and Use" angegeben, können verschiedene geeignete Materialien als Wärmeübertragungsmedium verwendet werden, zoBo Uullit-Kugeln (72 % Al203, 28 °t SiO2) oder Magnesiumoxid-Kugeln.In this way, dilution gases such as nitrogen and pollution combustion products form such as sulfur oxides and nitrogen oxides, not part of the product gas. One Method of producing superheated steam in this way be stands in that an inert heat transfer material is heated in a container and superheat the water vapor in another container by mixing it with the heated one Bringing inert material into contact while allowing gas separation between the two Maintains vessels0 This is achieved by using a kettle heater as he is known per se in the field of air and steam heating and in "Steam, Its Generation and Use", The Babcock and Wilcox Co., New York (1955), pp 11-19 is described. A description of a kettle heater is also given by W.L. Nelson in "Petroleum Refinery Engineering", McGraw Hill (1949), pp. 528 urrd 529, given. As described in the above cited "Steam, Its Generation and Use "indicated, various suitable materials can be used as the heat transfer medium zoBo uullite balls (72% Al203, 28 ° t SiO2) or magnesium oxide balls are used.

Bevorzugt sind Mullit-Kugeln mit einen Durchmesser von etwa 0,635 bis etwa 1,27 cm (1/4 bis 1/2 inch)¢ Eine andere Methode zur Herstellung von überhitztem Wasserdampf ohne Verdünnung des Wasserdampfes durch Stickstoff oder Verbrennungsprodukte besteht darin, daß nan eine keramische Rotations-Wärmerückgewinnungsvorrichtung, wie z.B. einen Ljungstrom-Erhitzer verwendet, wie in "Perry's Chemical Engineers' Handbook", 4. Auflage, Seiten 9-63 und 9-64, beschrieben.Mullite spheres with a diameter of about 0.635 are preferred to about 1.27 cm (1/4 to 1/2 inch) ¢ Another method of making overheated Water vapor without dilution of the water vapor by nitrogen or combustion products is that nan a ceramic rotary heat recovery device, such as a Ljungstrom heater used as in "Perry's Chemical Engineers' Handbook ", 4th edition, pages 9-63 and 9-64.

Als Kohlenstoffquelle kann mit Vorteil Kohle mit einem hohen Schwefelgehalt (mehr als 5 Gew.-%) verwendet werden, wenn sie mit überschüssigem Wasserdampf, wie oben angegeben, umgesetzt wird. Der Schwefel aus der Kohle reagiert mit dem überschüssigen Wasserdampf unter Bildung von Schwefelwasserstoff. Der Wasserstoff und der Schwefel können jeweils nach bekannten Verfahren zurückgewonnen werden. Durch die Ruckgetinnung des Wasserstoffs aus dem bei der Vergasungsreaktion durch Umsetzung des überschüssigen Wasserdampfes mit Kohle mit hohem Schwefelgehalt gebildeten H i kann die Menge des gebildeten Produktgases um mindestens 2 % erhöht werden und dadurch wird das Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid weiter erhöht.As a carbon source, coal with a high sulfur content can advantageously be used (more than 5 wt .-%) can be used when using excess water vapor, such as stated above, is implemented. The sulfur from the coal reacts with the excess Water vapor with the formation of hydrogen sulfide. The hydrogen and the sulfur can each be recovered by known methods. Through the re-coagulation of the hydrogen from the gasification reaction by converting the excess Water vapor formed with high-sulfur coal H i can reduce the amount of educated Product gas can be increased by at least 2% and thereby the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide is further increased.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zuerst eine kontinuierliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben.In the following, with reference to FIG. 1, the attached Drawings first a continuous embodiment of the method according to the invention described in more detail.

Mittels der Pumpe 12, die durch einen Motor 13 angetrieben wird wird Speisewasser in den Beschickungserhitzerabschnitt 14 des Produktgaskühlers 16 eingeführt. In dem Beschickungserhitzer (Vorwärmer) 14 wird das Speisewasser durch das Produktgas erhitzt. Aus dem Beschickungserhitzer 14 wird das Wasser in eine Kesseltrommel 18 eines Dampfkessels 20 gepumpt, in dem das erhitzte Wasser in Wasserdampf umgewandelt wird. Aus dem Dampfkessel 20 wird der Wasserdampf in den Überhitzerabschnitt 22 des Produktgaskühlers 16 befördert, in dem der Wasserdampf überhitzt wird, bevor er in den Erhitzer 24 eingeführt wird.By means of the pump 12, which is driven by a motor 13 Feed water is introduced into the feed heater section 14 of the product gas cooler 16. In the feed heater (preheater) 14, the feed water is caused by the product gas heated. The water is transferred from the feed heater 14 to a boiler drum 18 a steam boiler 20 is pumped, in which the heated water is converted into water vapor will. The steam is transferred from the steam boiler 20 to the superheater section 22 of the product gas cooler 16 conveyed, in which the water vapor is superheated before it is introduced into the heater 24.

Der Erhitzer 24 besteht aus zwei Kammern, einer Eugelerhitzerkammer 24A und einer Wasserdampfüberhitzerkammer 24B, wobei die Kammer 24A oberhalb der Kammer 24B angeordnet ist; In die Kugelerhitzerkammer 24A des Erhitzers 24 wird ein geeignetes Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise eine Vielzahl von schwerschmelzbaren Kugeln, eingeführt, wobei die Kugeln 26 durch direkten Kontakt mit in der Luft brennendem Brennstoff aus dem Brenner 28 erhitzt werden. Ein bevorzugtes Wärmeübertragungsmedium stellen Kugeln aus Mullit (72 fo Al203, 28 * sio2) mit einem Durchmesser von etwa 0,635 bis etwa 1,27 cm (1/4 bis 1/2 inch) daro Die Verbrennungsgase strömen im Gegenstrom zu den eintretenden Kugeln 26 nach oben. Die heißen Kugeln strömen im Gegenstrom zu dem aus dem Uberhitzerabschnitt 22 des Produktgaskühlers 16 eintretenden Wasserdampf im Gegenstrom nach unten in die Wasserdampfüberhitz-erkammer 24B.The heater 24 consists of two chambers, a Eugelerhitzerkammer 24A and a steam superheating chamber 24B, the chamber 24A being above the Chamber 24B is disposed; In the kettle heater chamber 24A of the heater 24 is a suitable heat transfer medium, for example a variety of refractory ones Balls, introduced, the balls 26 burning through direct contact with in the air Fuel from the burner 28 can be heated. A preferred heat transfer medium make balls of mullite (72 fo Al203, 28 * sio2) with a diameter of about 0.635 to about 1.27 cm (1/4 to 1/2 inch) thick. The combustion gases flow countercurrently to the entering balls 26 upwards. The hot balls flow in countercurrent to the water vapor entering from the superheater section 22 of the product gas cooler 16 in countercurrent downward into the steam superheat chamber 24B.

Wasserdampf aus dem überhitzer 22 gelangt an den Dampfeinlaß 30 in die Wasserdampfüberhitzerkammer 24B des Erhitzers 24 und strömt nach oben, während er durch die Kugeln 26 überhitzt wird, und verläßt die Wasserdampfüberbitzerkammer 24B durch den Wasserdampfauslaß 32, nachdem er auf etwa 16500C (300o0F) erhitzt worden ist, Durch geeignete Einstellung der Druckkontrolleinrichtung 34 in der Kugelerhitzerkammer 24A und der Druckkontrolleinrichtung 36 in der Wasserdampfüberhitzerkammer 24B kann sichergeatellt werden, daß die Verbrennungsgase in der oberen Kammer 24A nach oben strömen und nicht in die untere Kammer 24B gelangen. Um zu gewährleisten, daß keine Verbrennungsprodukte in die Wasserdampfüberhitzerkammer 24B gelangen, läßt man einen schwachen Wasserdampfnebenstrom aus der Überhitzerkammer 24B in die Kugelerhitzerkammer 24A strömen, indem man den Druck in der Überhitzerkammer 24B etwas höher macht als den Druck in der Kugelerhitzerkammer 24A. Durch Einstellung der Druckkontrolleinrichtungen 34 und 36 kann sichergestellt werden, daß praktisch der gesagte überhitzte Wasserdampf durch den Wasserdampfauslaß 32 strömt, wobei eine Gastrennung zwischen der Kugelerhitzerkammer 24A und der Wasserdampfüberhitzerkammer 24B aufrechterhalten wird.Water vapor from the superheater 22 reaches the steam inlet 30 in the steam superheater chamber 24B of the heater 24 and flows upward while it is overheated by the balls 26, and leaves the steam superheater chamber 24B through water vapor outlet 32 after heating to about 16500C (300o0F) has been, by suitable setting of the pressure control device 34 in the kettle heater chamber 24A and the pressure control device 36 in the steam superheating chamber 24B Ensure that the combustion gases in the upper chamber 24A are up flow and not enter the lower chamber 24B. To ensure that no Combustion products get into the steam superheating chamber 24B, one is allowed to weak water vapor bypass flow from superheater chamber 24B into the kettle heater chamber 24A by making the pressure in the superheater chamber 24B slightly higher than the pressure in the kettle heater chamber 24A. By setting the pressure control devices 34 and 36 can be ensured that practically the said superheated water vapor flows through the water vapor outlet 32, with a gas separation between the kettle heater chamber 24A and the steam superheating chamber 24B is maintained.

Die Mullit-Kugeln 26 strömen, nachdem sie durch Abgabe ihrer Wärme zum ueberhitzen des Wasserdampfes abgekühlt worden sind, in eine Steigleitung 38, in der erhitzte komprimierte Luft, die durch die Düse 40 strömt, die Kugeln in einen Zyklon 42 hebt, in dem die erhitzte Luft von den Kugeln 26 getrennt wird.The mullite balls 26 flow after they give off their heat have been cooled to overheat the water vapor, in a riser 38, in the heated compressed air flowing through the nozzle 40, the balls into one Cyclone 42 lifts by separating the heated air from the balls 26.

Die zum Anheben der Kugeln aus dem Auslaß 46 der unteren Kammer 24B in den Zyklon 42 verwendete erhitzte Luft wird in dem Kompressor 48, der durch den Motor 49 angetrieben wird, komprimiert und in dem Wärmeaustauscher 50 erhitzt. Es ist vorteilhaft, einen Teil der heißen Verbrennungagase aus der Eugelerhitzerkammer 24A als Wärmequelle zum Erhitzen der Luft in dem Wärmeaustauscher 50 zu verwenden. Die erhitzte, abgetrennte Luft aus dem Zyklon 42 wird durch die Leitung 44 in den Brenner 28 gelenkt; und die Kugeln 26 fallen in den Kugelerhitzerabschnitt 24A. Die erhitzte, abgetrennte Luft aus dem Zyklon 42 gelangt in den Brenner 28, in dem sie mit dem Produkttreibgas vereinigt wird, um das Treibgas zu verbrennen und die Temperatur der Kugeln 26 auf etwa 1930°C (5500°F) zu erhöhen. Es ist wichtig, daß die Luft und die Verbrennungsprodukte in der Kugelerhitzerkammer 24A niemals mit der Kohlenstoffquelle in Kontakt kommen. Fester Abfallbrennstoff, wie z*B0 brennbarer Müll, können in dem Brenner 21 in einer Menge bis zu etwa 30 % des Brennstoffbedarfs in dem Brenner 21 verwendet werden, um einen höheren Wirkungsgrad su erzielen Die in dem Brenner 28 erzeugten heißen Gase kommen mit den Kugeln 26 in dem Kugelerhitzer 24A in Kontakt wodurch die Temperatur der Kugeln auf etwa 1930°C (35000F) erhöht und die Verbrennungsgase auf etwa 650°C (1200°F) abgekühlt werden, bevor sie den Kugelerhitzer an dem Verbrennungsgasauslaß 52 verlassen. Die abgekühlten Verbrennungsgase werden durch die Turbine 54 in den Wärmeaustauscher 50 geleitet, in dem die Verbrennungsgase die komprimierte Luft aus dem Kompressor 48, die zum A:nheben der Kugeln in den Zyklon 42 verwendet wird, erhitzen.The one used to lift the balls out of the outlet 46 of the lower chamber 24B Heated air used in the cyclone 42 is in the compressor 48, which is operated by the Motor 49 is driven, compressed and heated in the heat exchanger 50. It it is advantageous to use some of the hot combustion gases from the Eugelerhitzerkammer 24A as a heat source for heating the air in the heat exchanger 50. The heated, separated air from cyclone 42 is conveyed through line 44 in the Burner 28 steered; and the balls 26 fall into the ball heater section 24A. The heated, separated air from the cyclone 42 enters the burner 28, in which it is combined with the product propellant to burn the propellant and the Raise the temperature of the balls 26 to about 1930 ° C (5500 ° F). It is important, that never have the air and combustion products in the kettle heater chamber 24A come into contact with the carbon source. Solid waste fuel, such as * B0 combustible Garbage can in the burner 21 in an amount up to about 30% of the fuel requirement be used in the burner 21 to achieve a higher efficiency su The Hot gases generated in the burner 28 come with the balls 26 in the ball heater 24A in contact increasing the temperature of the balls to about 1930 ° C (35000F) and the combustion gases are cooled to about 650 ° C (1200 ° F) before being used Leave the ball heater at the combustion gas outlet 52. The cooled combustion gases are passed through the turbine 54 into the heat exchanger 50, in which the combustion gases the compressed air from the compressor 48, which is used to lift the balls into the Zyklon 42 is used, heat.

Der überhitzte Wasserdampf aus der Wasserdampfüberhitzerkammer 24B wird durch die Leitung 56 bei dem Einlaß 58 in einen Vergasungsreaktor 60 eingeführt. In dem Vergasungsreaktor (Gasbildungsreaktor) 60 wird der überhitzte Wasserdampf sowohl als Wärmeübertragungsmedium als auch als Reaktant mit Kohle 62 verwendet. In den Vergasungsreaktor 60 wird ein beträchtlicher Xberschuß an Wasserdampf eingeführt, so daß genügend Wärme für die Reaktion der Kohle mit dem Wasserdampf zugeführt wird und das Gleichgewicht der Reaktion die Bildung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid begünstigt.The superheated steam from the steam superheater chamber 24B is introduced into a gasification reactor 60 through line 56 at inlet 58. In the gasification reactor (gas formation reactor) 60, the superheated water vapor used as both a heat transfer medium and a reactant with carbon 62. A considerable excess of steam is introduced into the gasification reactor 60, so that sufficient heat is supplied to the coal to react with the steam and the equilibrium of the reaction is the formation of hydrogen and carbon monoxide favored.

Ein wichtiges Merkmal des Erhitzers 24 besteht darin, daß die Kugelerhitzerkammer 24A und die Wasserdampfüberhitzerkammer 24B keinen wesentlichen Gasaustausch erlauben und daß kein Gas aus der Kammer 24A in die Kammer 243 gelangen kann. Der in der Wasserdampfüberhitzerkammer 243 gebildete überhitzte Wasserdampf kann sich nicht mit den Verbrennungsgasen aus der Kugelerhitzerkammer 24A mischen und er kann nicht durch Stickstoff oder irgendwelche anderen unerwünschten Bestandteile, die in den Verbrennungsgasen des Kugelerhitzers 24A enthalten sind, verdünnt werden. Es ist wichtig daß der Wasserdampf praktisch das einzige Wärmeübertragungsmedium in dem Vergasungsreaktor 60 darstellt, um die Bildung von unerwünschten Gasen in dem Vergasungsreaktor 60 minimal zu haltens Der Erhitzer 24 liefert die Verbrennungswärme zum Erhitzen der Kugeln 26 für eine wirksame und wirkungsvolle Wärmeübertragung zum überhitzen von Wasserdampf in der Überhitzerkammer 24BX ohne daß unerwünschte Gase in den Vergasungsreaktor 60 mitgerissen werden.An important feature of heater 24 is that the ball heating chamber 24A and the steam superheating chamber 24B do not allow substantial gas exchange and that no gas can enter the chamber 243 from the chamber 24A. The Indian Steam superheater chamber 243 formed superheated water vapor can not mix with the combustion gases from the kettle heater chamber 24A and he cannot by nitrogen or any other undesirable constituents in the Combustion gases of the ball heater 24A are contained, can be diluted. It is important that the water vapor is practically the only heat transfer medium in the Gasification reactor 60 illustrates the formation of undesirable gases in the gasification reactor 60 to be kept to a minimum The heater 24 supplies the heat of combustion for heating the balls 26 for efficient and efficient heat transfer to overheat of water vapor in the superheater chamber 24BX without introducing undesired gases into the gasification reactor 60 get carried away.

Die Kohle wird in den Vergasungsreaktor 60 in der Weise eingeführt daß man sie mit Luft durch den Zyklon 64 pumpt. Die Luft aus dem Zyklon 64 gelangt in die Turbine 65, in der die Energie aus der Luft zum Antreiben eines Generators (nicht dargestellt) oder zum Antreiben eines Luftgebläses zurückgewonnen werden kann das zusätzlich Luft durch den Wärme austauscher 67 in den Dampfkessel 20 einführt. In dem Vergasungsreaktor 60 reagiert die Kohle 62 mit dem überhitzten Wasserdampf unter Bildung von Reaktionsprodukten, die überwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehen0 In dem Trichter 63 am Boden des Vergasugsreaktors 60 wird die Asche gesammelt, Die Produktgase strömen durch den Auslaß 66 des Vergasungsreaktors 60 und gelangen in einen Produktgaskühler 16 in dem die Wärme aus dem Produktgas zurückgewonnen und zum Ueberhitzen des Wasserdampfs in dem Uberhitzerabschnitt 22 und zum Erhitzen des Speisewassers in dem Beschickungserhitzerabschnitt 14 verwendet wird. Die Produktgase werden dann in dem Kondensatorabschnitt 68 des Produktgasküh@ers 16 kondensiert, um einen wesentlichen Anteil des in den Produktgas enthaltenen Wasserdampfüberschusses zu ent@ernen.The coal is fed into the gasification reactor 60 in the manner that they are pumped through the cyclone 64 with air. The air from the cyclone 64 passes into the turbine 65, in which the energy from the air to drive a generator (not shown) or recovered to drive an air blower the additional air through the heat exchanger 67 can be introduced into the steam boiler 20. In the gasification reactor 60, the coal 62 reacts with the superheated water vapor with the formation of reaction products, which predominantly consist of hydrogen and carbon monoxide The ash is collected in the funnel 63 at the bottom of the gasification reactor 60, The product gases flow through outlet 66 of gasification reactor 60 and arrive into a product gas cooler 16 in which the heat is recovered from the product gas and for superheating the water vapor in the superheater section 22 and for heating of the feed water in the feed heater section 14 used will. The product gases are then in the condenser section 68 of the product gas cooler 16 condenses to a substantial proportion of the excess water vapor contained in the product gas to remove.

Die zusammen mit dem Wasserdampfüberschuß in dem Kondensaterabschnitt 68 kondensierten Verunreinigungen werden in der Falle 69 entfernt. Die gekühlten Produkt;gase aus dem Produktgaskühler 16 werden in einen Schwefelwasserstoff-Rückgewinnungsprozeß, beispielsweise in eine typische Cirbotol-Anlage, eingeführt und das Produktgas wird nach der EntfernunD des Schwefolwassersto£is in einen CO2-Entfernungsprozeß 719 tDeispielsweisa eine typische Monoäth@nolamin-Absorptionsanlage, eingeführt. Das Produktgas wird dann in den Lagerbehäl@er 72 eingeführt. Ein leil des so gebildeten Gases wird in dem Brennerabschnitt 28 des Kugelerhitzers 24A ver@endet und ein Teil des Produktgases wird zur Deckung des Brennstoffbedarfs in dem Dampfkessel 20 verwendet. Wenn sie billig zur Verfügung stehen, können feste Abfallbrennstoffe verwendet worden, um den Brennerabschnitt 21 und den Dampfkessel 20 zusätzlich zu der Verwendung des Produktgases zu versorgen.Together with the excess water vapor in the condensate section 68 condensed impurities are removed in the trap 69. The chilled Product; gases from the product gas cooler 16 are sent to a hydrogen sulfide recovery process, for example in a typical Cirbotol plant, and the product gas is After the removal of the hydrogen sulphide, it goes into a CO2 removal process 719 For example, a typical monoethanolamine absorption system was introduced. That Product gas is then introduced into storage container 72. A part of the so educated Gas is ver @ ends in the burner section 28 of the kettle heater 24A and a part of the product gas is used to meet the fuel requirement in the steam boiler 20. If they are available cheaply, solid waste fuels may have been used, around the burner section 21 and the boiler 20 in addition to using the To supply product gas.

Die gesamte Anlage ist verhältnismäßig pollutionsfrei.The entire facility is relatively free of pollution.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 der beiliegenden Zeichnungen eine diskontinuierliche (anstazweise durchgeführte) Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.In the following, with reference to FIGS. 2 and 3, the enclosed Drawings a discontinuous (alternately carried out) embodiment the invention explained in more detail.

Bei der Vergasung gemäß Fig. 2 wird mittels der Beschickungspumpe (Speisepunpe) 12 Wasser in den Beschickungserhib-zorabschnitt 14 des Produktgaskühlers 16 eingepumpt. In dm Beschickungserhitzer 14 wird das Speisewasser durch das Produktgas aus dem Vergasungsreaktor 60 erhitzt. Aus dem Beschickungserhitzer 14 wird das erhitzte Wasser in eine Kesseltrommel 18 des Dampfkessels 20 gepumpt, in dem cias erhitzte Wasser in Wasserdampf umgewandelt; wird0 Aus @@@ Dampfkessel 20 wird der Wasserdampf in einen Druckspeicher 80 eingeführt, in dem der Wasserdampfdruck bis zu dem gewünschten Wert ansteigt0 Der Wasserdampf wird aus dem Druckspeicher 80 durch Öffnen des Ventils 82, das zwischen dem Uberhitzerabschnitt 22 des Froduktgaskühlers 16 und dem Erhitzer 24 angeordnet ist durch den Überhitzerabschnitt 22 des Produktgaskühlers 16 geweitet In dem Uberhitzerabschnitt 22 wird der Wasserdampf durch indirekten Kontakt mit dem heißen Produktgas aus dem Vergasungsreaktor 60 überhitzt0 Aus dem Überhitzerabschnitt 22 des Produktgaskühlers 16 gelangt der überhitzte Wasserdampf in den Erhitzer 24, in dem der Wasserdampf mit den erhitzen Kugeln 26 in Kontakt kommt, wobei der Dampf bis auf etwa 1650°C (3oo00F) überhitzt wird. Das Erhitzen der Kugeln 26 wird in einer getrennten Stufe, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben, durchgeführt.In the gasification according to FIG. 2, the feed pump (Feed pump) 12 Water into the feed inhibitor section 14 of the product gas cooler 16 pumped in. In the feed heater 14, the feed water is caused by the product gas from the gasification reactor 60 heated. From the feed heater 14 is the heated Water is pumped into a boiler drum 18 of the boiler 20, in which cias is heated Water converted into water vapor; becomes0 from @@@ Steam boiler 20 the water vapor is introduced into a pressure accumulator 80 in which the water vapor pressure rises to the desired value 0 The water vapor is removed from the pressure accumulator 80 by opening the valve 82 between the superheater section 22 of the product gas cooler 16 and the heater 24 is arranged through the superheater section 22 of the product gas cooler 16 expanded In the superheater section 22, the water vapor is by indirect Contact with the hot product gas from the gasification reactor 60 is overheated from the The superheated water vapor arrives at the superheater section 22 of the product gas cooler 16 in the heater 24, in which the water vapor with the heated balls 26 in contact comes, with the steam being superheated to around 1650 ° C (3oo00F). The heating of the balls 26 is in a separate stage, as with reference to Fig. 3 described, carried out.

Während den Überhitzens des Wasserdampfes in dem Erhitzer 24 sind die Ventile SS, 86 und 88 geschlossen und das Ventil 90 ist geöffnet, so daß der überhitzte Wasserdampf in den Vergasungsreaktor 60 gelangen kann. Das Ventil 92 wird geschlossen, nachdem die Kohle 62 aus dem Kohletrichter 94 in den Vergasungareaktor 60 eingeführt worden ist. Bevor irgendeine merkliche Reaktion in dem Vergasungsreaktor 60 auftritt, wird das Ventil 96 geschlossen. Wenn der Druck innerhalb des Vergasungsreaktors 60 als Folge der Bildung von Treibgas bis auf einen vorher festgelegten Wert angestiegen ist, öffnet sich das Ventil 96, so daß das heiße Produktgas durch den Produktgaskühler, und zwar zuerst durch den Überhitzerabschnitt 22, dann durch den Speisewasser-Erhitzer 14 und schließlich durch den Kondensatorabschnitt 68, strömen kann.During the superheating of the water vapor in the heater 24 the valves SS, 86 and 88 are closed and the valve 90 is open, so that the superheated steam can get into the gasification reactor 60. The valve 92 is closed after the coal 62 from the coal funnel 94 into the gasification area 60 has been introduced. Before any noticeable reaction in the gasification reactor 60 occurs, valve 96 is closed. When the pressure inside the gasification reactor 60 increased to a predetermined value as a result of the formation of propellant gas valve 96 opens so that the hot product gas passes through the product gas cooler, first through superheater section 22, then through the feed water heater 14 and finally through the condenser section 68 can flow.

In dem Bodentrichter 63 des Vergasungsreaktors 60 wird die Asche gesammelt. Die zusammen mit dem Wasserdampf in dem Kondensator abschnitt 68 kondensierten Verunreinigungen werden am Boden des Produktgaskühlers 16 in der Falle 69 gesammelt. Aus dem Produktgaskühler 16 strömt das geictihlte Produktgas durch eine Leitung 96 in einen Gaslagerbehälter 980 Der H2S und das C02 in dem Produktgas können an irgendeinem beliebigen Punkt, nachdem das Produktgas den Produktgaskühler 16 verlassen hat, nach irgendeinem bekannten Reinigungsverfahren entfernt werden. Dies kann entweder vor oder nach der Lagerung in dem Lagerbehälter 98, vorzugsweise vor der Lagerung, erfolgen, Bei der Kugelerhitzung gemaß Fig. 3 wird zum Erhitzen der Kugeln 26 in dem Erhitzer 24 das Ventil 82 geschlossen, um zu verhindern, daß Wasserdampf in den Erhitzer 24 gelangt0 Da die Kohle in dem Vergasungsreaktor 60 aus der vorhergegangenen Vergasung verbraucht ist, füllt Wasserdampf den Erhitzer 24 und den Vergasungsreaktor 60. Das Ventil 96 wird durch den Druckanstieg in dem Produktgaskühler 16 geschlossen. Das Ventil 100 in dem Vergasungsreaktor 60 wird nun geöffnet, um genügend Wasser aus der Beschickungspumpe (Speisepumpe) 12 durch die Düse 102 einzuspritzen, um den Druck in dem Erhitzer 24 und in dem Vergasungsreaktor 60 auf fast Atmosphärendruck zu vermindern. Das Ventil 90 zwischen dem Erhitzer 24- und dem Vergasungsreaktor 60 wird dann geschlossen und die Ventile 84, 86 und 88 werden geöffnet. Man läßt vorerwärmte Luft aus dem Wärmeaustauscher 104 durch das Ventil 86 in den Erhitzer 24 und man läßt Produktgas aus dem Vorratsbehälter 98 durch das Ventil 88 in den Erhitzer 24. Die Verbrennung wird dann in dem Erhitzer 24 eingeleitet, um die Kugeln 26 zu erhitzen. Während die Kugeln 26 durch Verbrennung in dem Erhitzer 24 erhitzt werden, kann der Vergasungsreaktor 60 für den nächsten nachfolgenden Vergasungsdurchgang vorbereitet werden. Die in dem Trichter 63 gesammelte Asche kann entfernt werden und die Kohle 62 kann durch öffnen des Ventils 92, welches die Einführung der Kohle 62 aus dem Trichter 94 in den Vergasungsreaktor 60 erlaubt, erneut eingeführt werden. Der Betrieb der Anlage kann durch Zuführung eines Hilfsbrennstoffes, wie Ö1 oder Gas das durch den Brennstoffeinlaß 106 in den Erhitzer 24 und durch den Hilfsbrennstoffeinlaß 108 in den Dampfkessel 20 eingeführt wird gestartet werden.The ash is collected in the bottom funnel 63 of the gasification reactor 60. The contaminants condensed together with the water vapor in the condenser section 68 are collected in the trap 69 at the bottom of the product gas cooler 16. the end The cooled product gas flows into the product gas cooler 16 through a line 96 a gas storage tank 980 The H2S and C02 in the product gas can be sent to either any point after the product gas has left the product gas cooler 16, removed by any known cleaning method. This can be either before or after storage in the storage container 98, preferably before storage, When the balls are heated according to FIG. 3, the balls 26 in the heater 24, the valve 82 is closed to prevent water vapor from entering The heater 24 is passed since the coal in the gasification reactor 60 from the previous one Gasification is consumed, water vapor fills the heater 24 and the gasification reactor 60. The valve 96 is closed by the increase in pressure in the product gas cooler 16. The valve 100 in the gasification reactor 60 is now opened to allow enough water from the feed pump (feed pump) 12 through the nozzle 102 to inject the pressure in the heater 24 and in the gasification reactor 60 to almost atmospheric pressure to diminish. The valve 90 between the heater 24 and the gasification reactor 60 is then closed and valves 84, 86 and 88 are opened. One lets preheated air from heat exchanger 104 through valve 86 into the heater 24 and one lets product gas from the reservoir 98 through the valve 88 into the Heater 24. Combustion is then initiated in heater 24 to produce the balls 26 to heat. While the balls 26 are heated by combustion in the heater 24 the gasification reactor 60 can be used for the next subsequent gasification run to get prepared. The ash collected in the hopper 63 can be removed and the coal 62 can be opened by opening the valve 92, which is the introduction of the coal 62 from the funnel 94 into the gasification reactor 60 allowed to be reintroduced. Of the The plant can be operated by supplying an auxiliary fuel, such as oil or gas that through fuel inlet 106 into heater 24 and through The auxiliary fuel inlet 108 introduced into the boiler 20 will be started.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The invention is explained below on the basis of preferred embodiments explained in more detail, but without being limited thereto.

Beispiel für ein kontinuierliches Verfahren gemaß Fig. 1 Vorzugsweise wird die Vergasung von Kohle kontinuierlich durchgeführt, wie in Fig. 1 dargestellt, unter Anwendung eines Anlagendruckes von etwa 14,1 kg/cm (200 psi) und unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf von etwa 16500C (30000F) am Einlaß in den Kohlevergasungsreaktor 60. Die nachfolgend angegebenen Strömungsgeschwindigkeitsparameter gelten für eine Anlage mit einer Kapazität von etwa 500 Tonnen (540 tons) Kohle pro Tag. Diese Strömungsgeschwindigkeiten können für jede gewünschte Anlagenkapazität modifiziert werden.Example of a continuous process according to FIG. 1 Preferably the gasification of coal is carried out continuously, as shown in Fig. 1, using a system pressure of about 14.1 kg / cm (200 psi) and using of superheated water vapor of about 16500C (30000F) at the inlet to the coal gasification reactor 60. The following flow rate parameters apply to a Plant with a capacity of approximately 500 tons (540 tons) of coal per day. These flow velocities can be modified for any desired system capacity.

Wie in Fig. 1 dargestellt> wird mittels der Pumpe 12 Wasser mit einer Geschwindigkeit von 2800 1 (740 gallons) pro Minute durch den Beschickungserhitzer 14 gepumpt. Aus dem Beschickungserhitzer 14 wird das Wasser in eine Kesseltrommel 18 des Dampfkessels 20 gepumpt, in dem das gesamte Speisewasser in Wasserdampf mit einem Druck von 14,1 kg/cm2 (200 psi) umgewandelt wird0 Aus dem Dampfkessel 20 wird der Wasserdampf unter einem Druck von 14,1 kg/cm2 (200 psi) in den vberhitzerabschnitt 22 des Produktgaskühlers 16 eingeführt, in dem der Wasserdampf unter einem Druck von 14,1 kg/cm2 (200 psi) auf etwa 650°C (1200°F) überhitzt wird. Der Wasserdampf von 650°C (12000F) und 14,1 kg/cm2 (200 psi) wird in die Wasserdampfüberhitzerkammer 24B des Erhitzers 24 eingeführt, wobei er im Gegenstrom zu den nach unten strömenden erhitzten Kugeln 26 strömt, und der Wasserdampf wird auf etwa 1650°C (30000F) erhitzt, bevor er durch den Wasserdampf auslaß 32 in die Leitung 56 strömt, Der Wasserdampf von 1650°C (30()00F) und 14,1 kg/cm2 (200 psi) strömt in den Einlaß 58 des Vergasungsreaktors 60. In den Vergasungsreaktor 60 wird Kohle mit einer Geschwindigkeit von etwa 22 400 kg (49 333 lbs) pro Stunde eingeführt, so daß 0,454 kg-Mol Kohle auf jeweils 5 0,454 kg-Mol Wasserdampf in dem Vergasungsreaktor vorliegen. Der Wasserdampf gibt seine Wärme in dem Vergasungsreaktor 60 ab, wodurch die Wärme für die Umsetzung zwischen dem Wasserdampf und dem Kohlenstoff der Kohle bereitgestellt wird. Das den Vergasungsreaktor 60 durch den Auslaß 66 verlassende Produktgas besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid, etwas Kohlendioxid und überschüssigem Wasserdampf und enthält etwas Schwefelwasserstoff. Das Produktgas verläßt den Reaktor 60 bei einer Abschrecktemperatur von etwa 81500 (15000F), bei einem Druck von etwa 14,1 kg/cm2 (200 psi) und gelangt in den Produktgaskühler 16. Das Kühlwasser wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,79 x 104 l (104 gallons) pro Minute in den Kondensatorabschnitt 68 des Produktgaskühlers 16 6 eingeführt, um den Wasserdampf aus dem Produktgas herauszukondensieren. In der Falle 69 werden etwa 2271 1 (600 gallons) pro Minute Wasserkondensat gewonnen, bevor das Produktgas in die Schwefelwasserstoff- und Kohlendioxid-Entfernungsprozesse 70 und 71 eingeleitet wird0 Das Produktgas wird in dem Lagerbehälter 72 unter einem Druck von etwa 13,7 kg/cm2 (195 pei) aufbewahrt. Das so gebildete Produktgas wird mit einer Geschwindigkeit von 0,11 x 104 Stanard-=3 pro Minute (3,89 x 104 s.c.f.m.) erhalten. Von diesem Produktgas werden etwa 666 m3/Minute (23 500 s.c.f.m.) für die Verbrennung in. dem Brenner 28 und in dem Brenner 21 des Dampfkessels 20 verwendet. Die Gesamtproduktion an Wasserstoff und Kohlenmonoxid beträgt daher 436 m3 (15 400 s.c.f.m.).As shown in Fig. 1> is by means of the pump 12 water a rate of 2800 liters (740 gallons) per minute through the charge heater 14 pumped. From the feed heater 14 the water is transferred to a kettle drum 18 of the steam boiler 20 is pumped, in which the entire feed water in steam with 0 from steam boiler 20 is converted to a pressure of 14.1 kg / cm2 (200 psi) the water vapor under a pressure of 14.1 kg / cm2 (200 psi) into the superheater section 22 of the product gas cooler 16 introduced, in which the water vapor under a pressure from 14.1 kg / cm2 (200 psi) to about 650 ° C (1200 ° F). The water vapor 650 ° C (12000F) and 14.1 kg / cm2 (200 psi) is placed in the steam superheater chamber 24B des Heater 24 introduced, being in countercurrent to the downward flowing heated balls 26 flows, and the water vapor is at about 1650 ° C (30000F) before passing through the steam outlet 32 into the line 56 is flowing, The water vapor at 1650 ° C (30,000 F) and 14.1 kg / cm2 (200 psi) is flowing into the inlet 58 of the gasification reactor 60. In the gasification reactor 60 there is coal introduced at a rate of approximately 22,400 kg (49,333 lbs) per hour, so that 0.454 kg-moles of coal for every 5 0.454 kg-moles of water vapor in the gasification reactor are present. The water vapor gives off its heat in the gasification reactor 60, whereby the heat for the conversion between the water vapor and the carbon of the coal provided. The one leaving the gasification reactor 60 through outlet 66 Product gas consists mainly of hydrogen, carbon monoxide, some carbon dioxide and excess water vapor and contains some hydrogen sulfide. The product gas exits reactor 60 at a quench temperature of about 81500 (15000F) a pressure of about 14.1 kg / cm2 (200 psi) and enters the product gas cooler 16. The cooling water is dispensed at a rate of approximately 3.79 x 104 l (104 gallons) introduced per minute into the condenser section 68 of the product gas cooler 16 6, to condense the water vapor out of the product gas. Be in the trap 69 About 2271 liters (600 gallons) per minute of water condensate recovered before the product gas is initiated into the hydrogen sulfide and carbon dioxide removal processes 70 and 71 wird0 The product gas is in the storage container 72 under a pressure of about 13.7 kg / cm2 (195 pei) stored. The product gas thus formed is at a rate of 0.11 x 104 standard = 3 per minute (3.89 x 104 s.c.f.m.). Of this Product gas will be about 666 m3 / minute (23 500 s.c.f.m.) for combustion in the Burner 28 and used in the burner 21 of the steam boiler 20. The total production of hydrogen and carbon monoxide is therefore 436 m3 (15 400 s.c.f.m.).

Beispiel für ein diskontinuierliches Verfahren Wie in der Fig. 2 dargestelltwird das Speisewasser mittels der Pumpe 12 mit einer Geschwindigkeit von 2801 1 (740 gallons) pro Minute unter einem Druck von 42,3 kg/cm2 (600 psi) durch den Beschickungserhitzerabschnitt 14 des Produktgaskühlers 16 gepumpt, in dem das Speisewasser auf 2380C (460°F) erhitzt wird. Das erhitzte Speisewasser wird in die Kesseltrommel 18 des Dampfkessels 20 gepumpt, in dem Wasserdampf unter einem Druck von 39,4 kg/cm2 (560 psi) gebildet wird. Aus dem Dampfkessel 20 wird der Wasserdampf in einen Druckspeicher 80 eingeleitet, in dem der Wasserdampf unter einem Druck von 38,7 kg/cm2 (550 psi) und bei 246,5°C (4770F) aufbewahrt wird. Aus dem Druckspeicher 80 wird der Wasserdampf in den Uberhitzerabschnftt 22 des Produktgaskühlers 16 eingeführt, in dem der Wasserdampf auf 650°C (12000F) überhitzt wird, und von da wird er durrh das Ventil 82 in den Erhitzer 24 eingeführt. Bei dem Erhitzer 24 handelt es sich um ein Gefäß nit einem Durchmesser von 6 m (20 feet) und einer Höhe von 12 m (40 feet), das 45,3 t (50 tons) schwerschmelzbare Kugeln, die auf etwa 193000 (35000F) (unter Anwendung des unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Verfahrens) erhitzt worden sind, enthält.Batch Process Example As shown in FIG the feed water by means of the pump 12 at a speed of 2801 1 (740 gallons) per minute under a pressure of 42.3 kg / cm2 (600 psi) through the feed heater section 14 of the product gas cooler 16 in which the feed water is heated to 2380C (460 ° F) will. The heated feed water is fed into the boiler drum 18 of the steam boiler 20 pumped, in which water vapor is formed at a pressure of 39.4 kg / cm2 (560 psi) will. From the steam boiler 20, the steam is introduced into a pressure accumulator 80, in which the water vapor is at a pressure of 38.7 kg / cm2 (550 psi) and at 246.5 ° C (4770F) is retained. From the pressure accumulator 80, the water vapor is fed into the superheater section 22 of the product gas cooler 16 introduced, in which the water vapor to 650 ° C (12000F) is overheated, and from there it is introduced into the heater 24 through the valve 82. The heater 24 is a vessel with a diameter of 6 m (20 feet) and a height of 12 m (40 feet), the 45.3 t (50 tons) refractory Bullets set to about 193000 (35000F) (using the method referenced in Fig. 3 described method) have been heated contains.

Aus dem Kohletrichter 94 wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 20,8 t (23 tons) pro Stunde Kohle in den Vergasungsreaktor 60 eingeführt. In dem Vergasungsreaktor 60 kommt der Wasserdampf mit einer Temperatur von 1650°C (30000F) aus dem Erhitzer 24 mit der Kohle in Kontakt und reagiert damit unter Bildung eines Produktgases, das Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, nicht-umgesetzten Wasserdampf und etwas Schwefelwasserstoff enthält. Das Produktgas verläßt den Vergasungsreaktor 60 mit einer Temperatur von etwa 81500 (15000F) und unter einem Druck von 36,9 kg/cm2 (525 psi). Die Asche aus dem Vergasungsreaktor 60 wird in dem Trichter 63 gesammelt. Das Produktgas strömt durch den Produktgaskühler 16, wobei es zuerst den Uberhitzerabschnitt 22, dann den Beschickungserhitzer 14 und schließlich den Kondensatorabschnitt 68 passiert. In dem Kondensatorabschnitt wird der überschüssige Wasserdampf kondensiert und die Verunreinigungen, wie z.B. Flugasche, dienen als Kondensationskeime, so daß die Flugasche entfernt wird.The coal funnel 94 is driven at a rate of about 20.8 23 tons per hour of coal fed into the gasification reactor 60. In the gasification reactor 60 the water vapor comes out of the heater with a temperature of 1650 ° C (30000F) 24 in contact with the coal and reacts with it to form a product gas, the hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, unreacted water vapor and contains some hydrogen sulfide. The product gas leaves the gasification reactor 60 at a temperature of about 81500 (15000F) and under a pressure of 36.9 kg / cm2 (525 psi). The ash from the gasification reactor 60 is collected in the hopper 63. The product gas flows through the product gas cooler 16, taking it first the superheater section 22, then the feed heater 14 and finally the Condenser section 68 happens. In the condenser section, the excess becomes Water vapor condenses and the impurities, such as fly ash, serve as Condensation nuclei, so that the fly ash is removed.

Das Kondensationswasser aus dem Produktgaskühler 16 wird in der Falle 69 mit einer Geschwindigkeit von etwa 2271 1 (600 gallons) pro Minute gesammelt. Dieses Wasser kann in ein Wasserreinigungssystem überführt werden land das Wasser kann dadurch wiederverwendet werden. Das etwa 90 % H2 enthaltende Produktgas strömt bei 38°C (1000F) und 35,2 kg/cm2 (500 psi) durch die Leitung 96 in den Gasspeicherbehälter 98. In der Falle 99 sammelt sich beim weiteren Abkühlen des gespeicherten Gases auf Umgebungstemperatur in dem Speicherbehälter 98 weiteres Wasser0 Im allgemeinen wird dieses Wasser, das sich in der Falle 99 sammelt, mit einer Geschwindigkeit von etwa 75,7 1 (20 gallons) pro Minute gesammelt, bis sich das Gas auf Umgebungstemperatur abgekühlt hat. Das Produktgas aus dem Gasspeicherbehälter 98 wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,11 x 104 m3 ;89 x 104 s.c.f.m.) gesammelt. Es werden etwa 436 m3 (15 400 ft.3) pro Minute Produktgas mit einem Heizwert von 85,7 kcal (340 BTU)/0,028 m3 (1 s.c.f.) als Gesamtproduktgas gesammelt. Der Rest des Gases, nämlich 666 m3 (2,35 x 10 c.f.m.) wird innerhalb des Systems für die Erzeugung von Wasserdampf in dem Dampfkessel 20 verwendet (283 m3 (104 c.f.m.)). Die Gesamtgasproduktion kann durch Verwendung von festen Abfallbrennstoffen in dem Dampfkessel 20 erhöht werden. Wie in Fig. 3 dargestellt,werden die Kugeln 26 in dem Kugelerhitzer 24 auf die nachfolgend beschriebene Weise auf etwa 19300C (35000F) erhitzt. Das Ventil 90 wird geschlossen, um den Wasserdampf strom in den Erhitzer 24 zu stoppen. Dann wird das Ventil 96 durch den Gegendruck in dem Produktgaskühler 16 geschlossen. Das Ventil 100 wird geöffnet, um aus der BeschickungspuBpe (Speisepumpe) 12 Wasser in den Vergasungsreaktor 6C einzuspritzen, um den Druck in dem Erhitzer 24 und in dem Vergasungsreaktor 60 auf nahezu Atmosphärendruck zu vermindern. Das Ventil 90 zwischen dem Erhitzer 24 und dem Vergasungsreaktor 6C wird dann geschlossen und die Ventile 84, 86 und 88 werden geöffnet. Die Verbrennung in dem Kugelerhitzer 2 wird dann eingeleitet durch Verbrennen von 382 m3 (1,35 x i04 c.f.m.) Produktgas mit Luft von 343°C (650°F) aus dem Wärmeaustauscher 104 unter Bildung von heißen Verbrennungsgasen von 2490°C (4500°F). Diese heißen Verbrennungsgase erhitzen 45,3 t (50 tons) Kugeln in dem Erhitzer 24 auf etwa 1930°C (3500°F).The condensation water from the product gas cooler 16 is in the trap 69 collected at a rate of about 2271 l (600 gallons) per minute. This water can be transferred to a water purification system to land the water can thus be reused. The product gas containing about 90% H2 flows at 38 ° C (1000F) and 35.2 kg / cm2 (500 psi) through line 96 into the gas storage canister 98. In the trap 99, the stored gas collects as the cooling continues at ambient temperature in the storage tank 98 more water0 In general this water that collects in the trap 99 becomes at a speed at about 75.7 liters (20 gallons) per minute until the gas is at ambient temperature has cooled down. The product gas from the gas storage vessel 98 is released at a rate of about 0.11 x 104 m3; 89 x 104 s.c.f.m.). About 436 m3 (15 400 ft3) per minute of product gas with a calorific value of 85.7 kcal (340 BTU) / 0.028 m3 (1 s.c.f.) collected as total product gas. The rest of the gas, namely 666 m3 (2.35 x 10 c.f.m.) is used within the system for the generation of water vapor used in the steam boiler 20 (283 m3 (104 c.f.m.)). The total gas production can by using solid waste fuels in the steam boiler 20. As shown in Fig. 3, the balls 26 in the ball heater 24 are placed on the following heated to about 19300C (35000F). The valve 90 is closed, to stop the flow of water vapor into the heater 24. Then the valve 96 closed by the back pressure in the product gas cooler 16. The valve 100 is opened in order to get out of the feed pump (feed pump) 12 water inject into the gasification reactor 6C to reduce the pressure in the heater 24 and in the gasification reactor 60 to reduce to near atmospheric pressure. The valve 90 between the heater 24 and the gasification reactor 6C is then closed and valves 84, 86 and 88 are opened. The combustion in the kettle heater 2 is then introduced by burning 382 m3 (1.35 x i04 c.f.m.) of product gas with 343 ° C (650 ° F) air from heat exchanger 104 to form hot Combustion gases at 2490 ° C (4500 ° F). These hot combustion gases heat 45.3 t (50 tons) of balls in heater 24 to about 1930 ° C (3500 ° F).

Die beiden Hauptfaktoren, welche den Wirkungsgrad des vorstehend beschriebenen Verfahrens beeinflussen, sind die Temperatur des in den Erhitzer 24 eintretenden Wasserdampfes und der Druck in dem Dampfkessel 20. Entsprechend den in der folgenden Tabelle I angegebenen Daten wurde der Dampfkesseldruck ausgewählt bis zu 105 kg/cm2 (1500 psi), die Temperatur des schwerschmelzbaren Wärmeübertragungsmediums und damit die Wasserdampftemperatur beim Austritt aus dem Erhitzer 24 wurde auf einen Wert zwischen 1930 und 249000 (3500 bis 4500°F) eingestellt, um verschiedene Wirkungsgrade bei verschiedenen Kombinationen der Dampfkesseldrucke und Wasserdampftemperatur@n zu bestimmen. Wie aus den Daten in der folgenden Tabelle I hervorgeht, waren der höhere Kesseltrommeldruck und die höhere Wasserdampftemperatur am wirksamsten. Bei Verwendung von festem Abfall in dem Dampfkessel 20 kann dieser Wirkungsgrad bis auf 86 % oder höher weiter gesteigert werden.The two main factors influencing the efficiency of the above Process affect are the temperature of the heater 24 entering Water vapor and the pressure in the boiler 20. Corresponding to those in the following Data given in Table I, the boiler pressure was selected up to 105 kg / cm2 (1500 psi), the temperature of the refractory heat transfer medium and thus the water vapor temperature at the exit from the heater 24 has been set to a value set between 1930 and 249000 (3500 to 4500 ° F) for different efficiencies with different combinations of the boiler pressure and water vapor temperature @ n to determine. As can be seen from the data in Table I below, the the higher boiler drum pressure and the higher steam temperature are most effective. at Using solid waste in the boiler 20 can achieve this efficiency up to can be increased further to 86% or higher.

Tabelle I Dampfkesseldruck in 35 35 105 105 kg/cm2 (psi) (500) (500) (1500) (1500) maximale Kugeltemp. 1930 2490 1930 2490 in °C (°F) (35 0) (4500) (3500) (4500) Wasserdampfstrom (Wasser in g/Min.) 740 420 740 420 verbrauchtes Wasser in g/Min. 120 120 120 120 Kühlwasser in g/Min. 10000 5700 10000 5500 Temperaturanstieg 23°C (40°F) Gesamtausbeute in m3/Min. 436 578 521 620 (s.c.f.m.) (15400) (20400) (18400) (21900) Wirkungsgrad in 6 58 77 69 83 Reaktionsgleichgewicht Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhält man im Prinzip fünf Reaktionsprodukte, nämlich Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, überschüssigen Wasserdampf und nichtumgesetzten Kohlenstoff. Die Gleichgewichtsgleichung kann wie folgt dargestellt werden: worin bedeuten: a0 = Mol Wasserdampf/Mol ursprünglich in den Vergasungsreaktor eingeführter Kohlenstoff a1 = Mol Kohlenmonoxid/Mol ursprünglicher Kohlenstoff a2 = Mol Kohlendioxid/Mol ursprünglicher Kohlenstoff a3 = Mol Wasserstoff/Mol ursprünglicher Kohlenstoff al = Mol iiberschüssiger oder nicht-umgesetzt;er Wasserdampf/ Mol ursprünglicher Kohlenstoff a5 = Mol nicht-umgesetzter Kohlenstoff/Mol ursprünglicher Kohlenstoff.Table I Steam boiler pressure in 35 35 105 105 kg / cm2 (psi) (500) (500) (1500) (1500) maximum bulb temp. 1930 2490 1930 2490 in ° C (° F) (35 0) (4500) (3500) (4500) Water vapor flow (water in g / min.) 740 420 740 420 water consumed in g / min. 120 120 120 120 cooling water in g / min. 10000 5700 10000 5500 Temperature rise 23 ° C (40 ° F) Total yield in m3 / min. 436 578 521 620 (scfm) (15400) (20400) (18400) (21900) Efficiency in 6 58 77 69 83 Reaction equilibrium In the process described above, in principle five reaction products are obtained, namely hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, excess water vapor and unreacted Carbon. The equilibrium equation can be represented as follows: where: a0 = mole of water vapor / mole of carbon originally introduced into the gasification reactor a1 = mole of carbon monoxide / mole of original carbon a2 = mole of carbon dioxide / mole of original carbon a3 = mole of hydrogen / mole of original carbon a1 = mole of excess or unreacted water vapor / Mole original carbon a5 = mole unreacted carbon / mole original carbon.

An der Wassergasreaktion sind drei Hauptgleichgewichtsreaktionen beteiligt, die durch die nachfolgend angegebenen drei Gleichungen dargestellt werden können, wobei die Gleichgewichtsdaten für 800 bis 12000K gelten.There are three main equilibrium reactions involved in the water-gas reaction, which can be represented by the three equations given below, where the equilibrium data is for 800 to 12000K.

Vergasung: Die in Fig. 4 dargestellten Gleichgewichtsdiagramme wurden hergestellt unter Verwendung von variierenden Mengen des ursprünglichen Wasserdampfes (a0), wobei a0 = 1, a0 = 2 und aO = 5O Die Verwendung von keinem Wasserdampfüberschuß stellt ein typisches Verfahren gemäß dem Stand der Technik dar. In dem hier beschriebenen Verfahren ist es vorteilhaft, bis zu 5 Mol Wasserdampf pro Mol Kohlenstoff (a0 = 5) zu verwenden.Gasification: The equilibrium diagrams shown in FIG. 4 were produced using varying amounts of the original water vapor (a0), where a0 = 1, a0 = 2 and aO = 50. The use of no excess water vapor is a typical method according to the prior art. In In the process described here, it is advantageous to use up to 5 moles of water vapor per mole of carbon (a0 = 5).

Außer den Gleichgewichtsdaten für das hier beschriebene Verfahren zeigt die Fir. 4 auch noch einen Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und typischen Verfahren gemäß dem Stand der Technik, in denen aO = 1. Bei 10 Atmosphäron zeigt die Fig. 4 einen Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem aO = 5 und bei dem keine Kohle in dem Reaktor zurückbleibt (a5 = 0),und einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem a. = und a5 = 0,1. Der Punkt A repräsentiert das erfindungsgemäße Verfahren und der Punkt B repräsentiert das Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Bei a5 = 0 und bei einem Reaktordruck von 10 Atmosphären beträgt die Reaktionstemperatur des erfindungsgemäßen Verfahrens 604°C (11200F), während die Reaktionstemperatur des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik (aO = 1) 949°C (17400F) beträgt.Except for the equilibrium data for the procedure described here shows the fir. 4 also shows a comparison between the method according to the invention and typical prior art methods where aO = 1. At 10 atmospheres FIG. 4 shows a comparison between the method according to the invention in which aO = 5 and in which no coal remains in the reactor (a5 = 0), and a method according to the state of the art, in which a. = and a5 = 0.1. The point A represents the method according to the invention and point B represents the method according to FIG to the State of the art. At a5 = 0 and at a reactor pressure of 10 atmospheres the reaction temperature of the process according to the invention 604 ° C (11200F), while the reaction temperature of the process according to the prior art (aO = 1) 949 ° C (17400F).

Wenn man den Punkt A vertikal nach oben bis zu der oberen Hälfte des Diagramms verlängert, so beträgt der Mol-Prozentsatz an C0 (a1) für das erfindungsgemäße Verfahren 0,2, während der Molprozentsats an CO (a1) bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik 0,82 beträgt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man somit etwa 90 % H2 und 10 r;; CO, während man nach dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik nur 54,5 % H2 und 45,5 % CO erhält.If you move the point A vertically up to the top half of the Extended diagram, the mole percentage of C0 is (a1) for the invention Method 0.2, while the mole percentage of CO (a1) in the method according to Prior art is 0.82. The process according to the invention gives thus about 90% H2 and 10 r ;; CO, while following the procedure according to prior art technology only receives 54.5% H2 and 45.5% CO.

In der nachfolgenden Tabelle II sind sechs verschiedene Beispiele von Konstruktionsparameter-Gruppen angegeben, um die Beziehungen zwischen dem Produkt und der Energie des Verfahrens zusammenzufassen. Jedes Beispiel basiert auf 0,454 kg-Mol (lb Mole) Wasserdampf an dem Reaktoreinlaß, einer Temperatur von 650°C (1200°F) an dem Auslaß in den Uberhftzerabschnitt 22 (Fig. 1) und einer Kondensatortemperatur von 38°C (1000F).In Table II below are six different examples Specified by design parameter groups to establish the relationships between the product and the energy of the procedure. Each example is based on 0.454 kg-moles (lb moles) of water vapor at the reactor inlet, a temperature of 650 ° C (1200 ° F) at the outlet into the Uberhftzerabschnitt 22 (Fig. 1) and a condenser temperature of 38 ° C (1000F).

Tabelle II Fälle 1 2 3 4 5 6 Konstruktions-Parameter 1.)Kohlenstoffzufuhr, C+, 0,454 kg-Mol(lb-Mole) 0,35 0,35 0,30 0,25 0,30 0,25 2.)maximale Temperatur,Tr in °C (°F) 1766 1650 1510 1370 1377 1243 (3240) (3000) (2750) (2500) (2510) (2270) 3.)Abschrecktemperatur, Tein °C (°F) 816 704 704 704 593 593 (1500) (1300) (1300) (1300) (1100) (1100) 4.) Systemdruck, P in atm 10 10 10 10 3 6 (zulässig 70 12 23 27 3 6) 5.) umgewandeltes H2Oin 0,454 kg-Mol (lb-Mole) 0,519 0,548 0,487 0,421 0,516 0,444 Energiebeziehungen 6.) Wärme für den Kugel-Erhitzer (Wirk- 6,36 5,54 4,69 3,88 3,92 3,15 samkeit 90 %), QH, 103 kcal (BTU) (25,20)(21,97) (18,63) (15,41) (15,53) (12,50) 7.)+Gesamtwärme für den Dampfkessel (Wirksamkeit 90 %), Qba, 103kcal 3,12 3,77 3,84 3,90 4,49 4,55 (BTU) (12,39) (14,98) (15,23) (15,49) (17,83) (18,01) 8.) Wärme für das Kühlwasser, QW,103 kcal (BTU) 1,63 1,49 1,76 2,04 1,64 1,95 (6,46) (5,94) (6,98) (8,10) (6,51) (7,73) Fortsetzung der Tabelle II Fälle 1 2 3 4 5 6 9.) Pumpenarbeit, wP, kcal (BTU) 1,76 1,76 1,76 1,76 0,50 1,01 (7) (7) (7) (7) (2) (4) 10.)Gebläsearbeit, wB, kcal (BTU) 7,06 6,81 6,30 5,80 2,02 3,53 (äquivalent zu 76 cm (30 inches) H2O) (28) (27) (25) (23) (8) (14) Strömungsmenge 11.) Bruchteil des Gases für den Kugeler- 0,332 0,291 0,287 0,289 0,243 0,236 hitzer 12.) Bruchteil des Gases für den Dampfkessel+ 0,163 0,198 0,236 0,290 0,279 0,340 13.) Mol Luft 0,824 0,815 0,750 0,688 0,745 0,685 14.) Mol erzeugtes Treibgas 0,354 0,358 0,286 0,211 0,287 0,212 15.) Mol Treibgas (erzeugt durch äußere Wärme) (0,468) (0,496) (0,428) (0,356) (0,454) (0,382) Produktzusammensetzung 16.) Treibgas: CO, % 25,8 21,7 18,8 15,8 11,2 11,2 17.) Treibgas: H2, % 74,2 78,3 81,2 84,2 88,8 88,8 18.) Mol zu absorbierendes CO2 0,196 0,198 0,187 0,171 0,216 0,194 19.) NH2S/SSO2, 107 0,712 15,9 9,03 4,76 403 202 20.) NH2S/NCOS 91 114 137 169 195 250 Fortsetzung der Tabelle II Fälle 1 2 3 4 5 6 Leistungsparameter 21.) Höherer Heizwert (HHV, kcal (BTU)/ 86,3 86,3 86,3 86,3 86,3 86,3 m3 (scf)) (342) (342) (342) (342) (342) (342) 22.)++ Niedrigerer Heizwert (LHV), kcal 76,5 75.9 75,3 75,0 74,8 74,4 (BTU) /m3 (scf) (303) (301) (299) (298) (297) (295) 23.) Wirkungsgrad, HHV (ohne äußere Wärme), % 73,3 74,1 69,2 61,2 69,4 61,7 24.)+ Wirkungsgrad, HHV (mit äußerer Wärme), % 80,2 92,7 79,6 75,6 81,3 77,9 25.) Wirkungsgrad, LHV (ohne äußere Wärme), % 64,9 65,2 60,5 53,2 60,2 53,2 26.)+ Wirkungsgrad, LHV (mit äußerer Wärme), % 71,0 81,5 69,6 65,8 70,5 67,2 27.)+ % ausnutzbare Abfallwärme 17,3 20,2 23,1 26,8 26,0 29,9 Für T+ Tonnen Kohle pro Tag 3020 kcal (12.000 BTU)/0,454 kg (lb) multipliziere die überschüßigen Mengen mit 0,0985 T+/C+ zur Gewinnung der Mol pro Minute + es kann eine äußere Wärmequelle, wie z. B. fester Abfall, verwendet werden; (3) äußere Wärme nicht zugeführt ++ das Wasser wird in dem Verbrennungsprodukt nicht kondensiert @ @ @ @ @ @ @ @Table II Cases 1 2 3 4 5 6 Construction parameters 1.) Carbon supply, C +, 0.454 kg-mole (lb-mole) 0.35 0.35 0.30 0.25 0.30 0.25 2.) maximum temperature, Tr in ° C (° F) 1766 1650 1510 1370 1377 1243 (3240) (3000) (2750) (2500) (2510) (2270) 3.) Quenching temperature, Tein ° C (° F) 816 704 704 704 593 593 (1500) (1300) (1300) (1300) (1100) (1100) 4.) System pressure, P in atm 10 10 10 10 3 6 (permissible 70 12 23 27 3 6) 5.) H2O converted to 0.454 kg-moles (lb-moles) 0.519 0.548 0.487 0.421 0.516 0.444 energy relationships 6.) Heat for the ball heater (effective 6.36 5.54 4.69 3.88 3.92 3.15 health 90%), QH, 103 kcal (BTU) (25.20) (21.97) (18.63) (15.41) (15.53) (12.50) 7.) + Total heat for the steam boiler (efficiency 90%), Qba, 103kcal 3.12 3.77 3.84 3.90 4.49 4.55 (BTU) (12.39) (14.98) (15.23) (15.49) (17.83) (18.01 ) 8.) Heat for the cooling water, QW, 103 kcal (BTU) 1.63 1.49 1.76 2.04 1.64 1.95 (6.46) (5.94) (6.98) (8.10) (6.51) (7.73) Continuation of Table II cases 1 2 3 4 5 6 9.) Pump work, wP, kcal (BTU) 1.76 1.76 1.76 1.76 0.50 1.01 (7) (7) (7) (7) (2) (4) 10.) Fan work, white, kcal (BTU) 7.06 6.81 6.30 5.80 2.02 3.53 (equivalent to 76 cm (30 inches) H2O) (28) (27) (25) (23) (8) (14) Flow rate 11.) Fraction of the gas for the Kugeler 0.332 0.291 0.287 0.289 0.243 0.236 heater 12.) Fraction of the gas for the steam boiler + 0.163 0.198 0.236 0.290 0.279 0.340 13.) moles of air 0.824 0.815 0.750 0.688 0.745 0.685 14.) moles of propellant gas produced 0.354 0.358 0.286 0.211 0.287 0.212 15.) Mol propellant gas (generated by external heat) (0.468) (0.496) (0.428) (0.356) (0.454) (0.382) Product composition 16.) Propellant: CO, % 25.8 21.7 18.8 15.8 11.2 11.2 17.) Propellant gas: H2,% 74.2 78.3 81.2 84.2 88.8 88.8 18.) Mol of CO2 to be absorbed 0.196 0.198 0.187 0.171 0.216 0.194 19.) NH2S / SSO2, 107 0.712 15.9 9.03 4.76 403 202 20.) NH2S / NCOS 91 114 137 169 195 250 continuation of Table II cases 1 2 3 4 5 6 Performance parameters 21.) Higher calorific value (HHV, kcal (BTU) / 86.3 86.3 86.3 86.3 86.3 86.3 m3 (scf)) (342) (342) (342) (342) (342) (342) 22.) ++ Lower calorific value (LHV), kcal 76.5 75.9 75.3 75.0 74.8 74.4 (BTU) / m3 (scf) (303) (301) (299) (298) (297) (295) 23.) Efficiency, HHV (without external Heat),% 73.3 74.1 69.2 61.2 69.4 61.7 24.) + Efficiency, HHV (with external heat), % 80.2 92.7 79.6 75.6 81.3 77.9 25.) Efficiency, LHV (without external heat),% 64.9 65.2 60.5 53.2 60.2 53.2 26.) + Efficiency, LHV (with external heat),% 71.0 81.5 69.6 65.8 70.5 67.2 27.) +% Usable waste heat 17.3 20.2 23.1 26.8 26.0 29.9 For T + tons of coal per day 3020 kcal (12,000 BTU) / 0.454 kg (lb) multiply that excess amounts with 0.0985 T + / C + to gain the moles per minute + it can an external heat source, such as. B. solid waste can be used; (3) external heat not supplied ++ the water is not condensed in the combustion product @ @ @ @ @ @ @ @

Claims (18)

Patentansprüche lo Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf in einem Reaktionsbehälter, bei dem man festen Kohlenstoff und Wasserdampf in den Reaktionsbehälter einführt und dem Reaktionsbehälter Wärme in einer Menge zuführt, die für die Umsetzung des festen Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf ausreicht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß man dem Reaktionsbehälter überhitzten Wasserdampf einer solchen Temperatur und in einer solchen Menge zuführt, die ausreichen, um die gesamte Reaktionswärme für die Umsetzung des Kohlenstoffs mit einem Teil des überhitzten Wasserdampfes zu liefern, wobei der überhitzte Wasserdampf praktisch die einzige Wärmequelle darstellt, die dem Kohlenstoff in dem Reaktionsbekälter zugeführt wird, und wobei der Reaktionsbehälter im wesentlichen frei von einem Sauerstoff enthaltenden Gas ist. Claims lo method for the production of synthesis gas by Reaction of carbon with water vapor in a reaction vessel in which one introduces solid carbon and water vapor into the reaction vessel and the reaction vessel Adds heat in an amount necessary for the solid carbon to react with the water vapor is sufficient, thereby g e k e n n n e i c h n e t that the reaction vessel supplies superheated steam at such a temperature and in such an amount, which are sufficient to generate the entire heat of reaction for the conversion of the carbon with a part of the superheated water vapor to supply, the superheated water vapor is practically the only heat source that the carbon in the reaction vessel is supplied, and wherein the reaction vessel is substantially free of an oxygen containing gas is. 2. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf auf eine Temperatur überhitzt, die oberhalb der Reaktionstemperatur des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf liegt, eine Quelle für festen Kohlenstoff in einen Reaktor einführt, den überhitzten Wasserdampf in den Reaktor einführt in einer Menge, die mindestens dem 2-fachen, vorzugsweise dem 2-bis 10-fachenzder Menge entspricht, die für die vollständige Umsetzung mit dem Kohlenstoff der Kohlenstoffquelle erforderlich ist, und mit einer Temperatur, die ausreicht, um die gesamte Reaktionswärme für die Umsetzung des Kohlenstoffs mit einem Teil des überhitzten Wasserdampfes zu liefern, und daß man den Kohlenstoff mit dem überhitzten Wasserdampf in Kontakt bringt zur Herstellung von Synthesegas, wobei die Reaktion in dem Beaktionsbehälter im wesentlichen frei von einem oxydierenden Gas durchgeführt wird.2. Process for the production of synthesis gas by converting carbon with water vapor, characterized in that the water vapor is brought to a temperature overheated, which is above the reaction temperature of the carbon with the water vapor introduces a source of solid carbon into a reactor that is superheated Introduces water vapor into the reactor in an amount that is at least 2 times, preferably corresponds to 2 to 10 times the amount required for the complete Reaction with the carbon of the carbon source is required, and with a Temperature which is sufficient to absorb the entire heat of reaction for the conversion of the carbon with a part of the superheated steam, and that one can supply the carbon brings into contact with the superheated steam for the production of synthesis gas, the reaction in the reaction vessel essentially free is carried out by an oxidizing gas. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überhitzte Wasserdampf eine Temperatur aufweist, die oberhalb etwa 10930C (20000F) liegt.3. The method according to claim 2, characterized in that the overheated Water vapor has a temperature that is above about 10930C (20000F). 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der überhitzte Wasserdampf hergestellt wird durch Erhitzen eines inerten Wärmeübertragungsmediums auf eine Temperatur, die mindestens derjenigen des gebildeten überhitzten Wasserdampfes entspricht, und daß man das erhitzte, inerte Wärmeübertragungsmedium mit Wasser oder Wasserdampf in Kontakt bringt unter Bildung des überhitzten Wasserdampfes.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the Superheated steam is produced by heating an inert heat transfer medium to a temperature which is at least that of the superheated water vapor formed corresponds, and that the heated, inert heat transfer medium with water or brings water vapor into contact with the formation of the superheated water vapor. 5 Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das inerte Wärmeübertragungsmedium in einem Erhitzungsbehälter erhitzt unter Bildung eines erhitzten, inerten Wärmeübertragungsmediums, das erhitzte inerte Wärmeübertragungsmedium in einen Überhitzungsbehälter einführt, um es mit Wasser in Kontakt zu bringen, unter Bildung von überhitztem Wasserdampf, und daß man eine Gastrennung zwischen dem Erhitzungsbehälter und dem ttberhitzungsbehälter aufrechterhält, um zu verhindern, daß Gas aus dem Erhitzungsbehälter in den Uberhitzungsbehälter eintritt, und um zu verhindern, daß Gas aus dem Überhitzungsbehälter in den Erhitzungsbehälter eintritt.5 The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that that the inert heat transfer medium is heated in a heating vessel under Formation of a heated, inert heat transfer medium, the heated inert heat transfer medium introduced into an overheating container to bring it into contact with water, with the formation of superheated water vapor, and that there is a gas separation between maintains the heating tank and the superheating tank to prevent that gas from the heating vessel enters the superheating vessel, and around to prevent gas from entering the heating vessel from the overheating vessel. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Wärme von dem Produktgas auf Wasser oder Wasserdampf überträgt, um dadurch diese übertragene Wärme zur Herstellung von überhitztem Wasserdampf auszunutzen.6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that that one transfers heat from the product gas to water or water vapor in order to thereby to use this transferred heat to produce superheated water vapor. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das inerte Wärmeübertragungsmedium erhitzt durch Verbrennen von Brennstoff (Treibstoff) mit Sauerstoff unter Bildung von heißen Verbrennungsgasen'und das Wärmeübertragungsmedium mit diesen heißen Verbrennungsgasen in Kontakt bringt.7. The method according to claim 5, characterized in that the inert heat transfer medium heated by burning fuel (propellant) with oxygen to form hot combustion gases and the heat transfer medium brings into contact with these hot combustion gases. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des in dem Reaktor gebildeten Synthesegases in den Erhitzungsbehälter überführt, um mindestens einen Teil des Brennstoffes für die Verbrennung zu liefern.8. The method according to claim 7, characterized in that one Part of the synthesis gas formed in the reactor is transferred to the heating vessel, to provide at least part of the fuel for combustion. 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzungsbehälter oberhalb des Überhitzungsbehälters angeordnet ist und daß eine Verbindung dazwischen besteht, auf grund deren das inerte Wärmeübertragungsmedium unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Erhitzungsbehälter in den Überhitzungsbehälter strömen kann0 9. The method according to claim 5, characterized in that the heating container is arranged above the overheating tank and that a connection therebetween exists, on the basis of which the inert heat transfer medium under the influence of Gravity can flow from the heating vessel into the superheating vessel0 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser oder Wasserdampf an einem Punkte in der Nähe des Bodens des Überhitzungsbehälters in den Überhitzungsbehälter einführt, um zu bewirken, daß der Wasserdampf im Gegenstrom zu dem Strom des Wärmeübertragungsmediums strömt.10. The method according to claim 9, characterized in that there is water or steam into the superheat container at a point near the bottom of the superheat can introduces to cause the water vapor in countercurrent to the flow of heat transfer medium flows. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 4 bis etwa 7 Mol überhitzten Wasserdampf pro Mol dem Reaktor zugeführtem Kohlenstoff in den Reaktor einführt.11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in, that about 4 to about 7 moles of superheated steam per mole are fed to the reactor Introduces carbon into the reactor. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion im wesentlichen in Abwesenheit von Stickstoff und/oder in Abwesenheit eines Sauerstoff enthaltenden Gases durchführt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that that one can see the reaction essentially in the absence of nitrogen and / or in the absence of an oxygen-containing gas. 130 Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff und Wasserdampf in einem Reaktionsbehälter, bei dem man festen Kohlenstoff und Wasserdampf in den Reaktionsbehalter einführt und dem Reaktionsbehälter Wärme in einer Menge zuführt, die für die Umsetzung des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf ausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß man einen beträchtlichen Überschuß an überhitztem Wasserdampf mit einer Temperatur und in einer Menge in den Reaktionsbehälter einführt, die ausreichen, um die gesamte Reaktionswärme für die Umsetzung des Kohlenstoffs mit einem Teil des überhitzten Wasserdampfes zu liefert wobei der überhitzte Wasserdampf praktisch die einzige Wärmequelle ist, die dem Kohlenstoff in dem Reaktionsbehälter zugeführt wird, und wobei das Reaktionsgefäß im wesentlichen frei von einem Sauerstoff enthaltenden Gas ist.130 Process for the production of synthesis gas by converting Carbon and water vapor in a reaction vessel that produces solid carbon and introduces water vapor into the reaction vessel and heats the reaction vessel in an amount that is necessary for the conversion of the carbon with the water vapor sufficient, characterized in that there is a considerable excess of superheated Introduces water vapor at a temperature and in an amount into the reaction vessel, which are sufficient to generate the entire heat of reaction for the conversion of the carbon with a part of the superheated water vapor to deliver the superheated water vapor practically the only heat source is that of the carbon in the reaction vessel is supplied, and wherein the reaction vessel is substantially free of an oxygen containing gas is. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf in einer Menge einführt, die mindestens etwa dem 2-fachen der stöchiometrischen Menge entspricht, die für die Reaktion mit dem Kohlenstoff in dem Reakttnsbehälter erforderlich ist.14. The method according to claim 13, characterized in that the Introduces water vapor in an amount at least about 2 times stoichiometric Corresponds to the amount necessary for the reaction with the carbon in the reactor is required. 15. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasserdampf bis auf eine Temperatur, die oberhalb der Reaktionstemperatur des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf liegt, überhitzt, eine Quelle fr festen Kohlenstoff in einen Reaktor einführt, den überhitzten Wasserdampf in einer Menge, die etwa dem 2- bis etwa l0-fachen der stöchiometrichen Menge entspricht, die für die vollständige Reaktion mit dem festen Kohlenstoff der Kohlenstoffquelle erforderlich ist, in den Reaktor einführt und daß man zur Herstellung von Synthesegas den Kohlenstoff mit dem überhitzten Wasserdampf in Kontakt bringt.15. Process for the production of synthesis gas by converting Carbon with steam, characterized in that one steam up to a temperature which is above the reaction temperature of the carbon with the water vapor is superheated, introduces a source of solid carbon into a reactor, the superheated steam in an amount about 2 to about 10 times stoichiometric Amount equivalent to that for the complete reaction with the solid Carbon of the carbon source is required, introduces into the reactor and that for the production of synthesis gas the carbon with the superheated steam brings in contact. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf auf eine Temperatur, die oberhalb etwa 1093 C (20000F) liegt, überhitzt.16. The method according to claim 15, characterized in that the Water vapor is superheated to a temperature above about 1093 C (20000F). 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf in den Reaktor einführt, der im wesentlichen frei von einem oxydierenden Gas ist.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the water vapor is introduced into the reactor, which is essentially free of one is oxidizing gas. 18. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasserdampf auf eine Temperatur, die oberhalb der Reaktionstemperatur des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf liegt, in einem von dem Reaktionsbehälter, der für die Umsetzung des Kohlenstoffs mit dem Wasserdampf verwendet wird, getrennten Behälter überhitzt, eine Quelle für festen Kohlenstoff in den Reaktionsbehälter einführt, wobei der Reaktionsbehälter im wesentlichen frei von einem Sauerstoff enthaltenden Gas ist, den überhitzten Wasserdampf in den Reaktionsbehälter einführt bei einer Reaktionsbehältereinlaßtemperatur oberhalb 10000C (18320F) und in einer Menge, die wesentlich größer ist als 1 Mol Wasserdampf pro Mol Kohlenstoff der Kohlenstoffquelle, wobei der überhitzte Wasserdampf praktisch die einzige Wärmequelle darstellt, die dem Kohlenstoff in dem Reaktionsbehälter zugeführt wird, und daß man den Kohlenstoff mit dem überhitzten Wasserdampf in Kontakt bringt unter Bildung von Synthesegas, das in überschüssigem Wasserdampf mitgerissen wird.18. Process for the production of synthesis gas by converting Carbon with water vapor, characterized in that one water vapor on a Temperature that is above the reaction temperature of the carbon with the water vapor is in one of the reaction vessels that are used for converting the carbon with the water vapor being used, separate container is a source of overheating introduces solid carbon into the reaction vessel, the reaction vessel is substantially free of an oxygen-containing gas, the superheated Introduces water vapor into the reaction vessel at a reaction vessel inlet temperature above 10000C (18320F) and in an amount that is significantly greater than 1 mole Water vapor per mole of carbon of the carbon source, being the superheated water vapor is practically the only heat source that the carbon in the reaction vessel is supplied, and that the carbon is in contact with the superheated steam brings about the formation of synthesis gas, which is carried away in excess water vapor will.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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