DE2737669C3 - Process for the production of carbon monoxide - Google Patents

Process for the production of carbon monoxide

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DE2737669C3 DE19772737669 DE2737669A DE2737669C3 DE 2737669 C3 DE2737669 C3 DE 2737669C3 DE 19772737669 DE19772737669 DE 19772737669 DE 2737669 A DE2737669 A DE 2737669A DE 2737669 C3 DE2737669 C3 DE 2737669C3
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Description

dadurch gekennzeichnet, daß mancharacterized in that one

c) das Zink zu Zinkoxid oxidiert,c) the zinc oxidizes to zinc oxide,

d) die dabei entstehende Wärme im indirekten Wärmetausch für die Umsetzung von ZnO und C oder für die Verdampfung des gemäß b) abgeschiedenen Zinks einsetzt undd) the resulting heat in the indirect heat exchange for the conversion of ZnO and C or for the evaporation of the zinc deposited according to b) and

e) das gebildete ZnO in die Reaktion a) zurückführt. e) returns the ZnO formed to reaction a).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe d) gewonnene Wärme in einem Wärmekreislauf mit Zink als Wärmeträger der Stufe a) zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the heat obtained in step d) in a heat cycle with zinc as the heat transfer medium of stage a) is fed.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe c) in einer Teiloxidation3. The method according to claim 1, characterized in that one in step c) in a partial oxidation

c 1) einen Teil des Zinks mit Luft unter Bildung einerc 1) some of the zinc with air to form a

ersten Menge an Zinkoxid und
c 2) einen Teil des Zinks mit H2O unter Bildung einer zweiten Menge an Zinkoxid
first amount of zinc oxide and
c 2) some of the zinc with H2O to form a second amount of zinc oxide

oxidiert und mindestens einen Teil der in den Oxidationsstufen c 1) und c2) entwickelten Wärme in die Stufe a) zurückführt.oxidized and at least part of the heat developed in the oxidation stages c 1) and c2) returns to stage a).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil tier ersten und der zweiten Oxidationsstufe (el), (c2) in indirektem Wärmetausch mit und innerhalb der Zinkoxid-Kohlenstoffreaktionsstufe a) durchgeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that at least part of the animal first and the second oxidation stage (el), (c2) in indirect heat exchange with and within the Zinc oxide-carbon reaction stage a) is carried out.

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid durch Vergasung einer festen Kohlenstoffquelle.This invention relates to a process for producing carbon monoxide by gasifying a solid Carbon source.

Die Vergasung von festen Kohlenstoffquellen ist seit vielen Jahren bekannt. Bei einem Verfahren wird Kohle und Dampf unter erhöhten Temperaturbedingungen in Berührung gebracht, um ein Gas herzustellen, das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Synthesegas) besteht. Die Verfahren zur Vergasung von Kohle sind von großem Interesse, da sie eine Reihe von Vorteilen bieten, wie die Verwendung der Kohle in einer für die Umwelt sauberen Weise, die Herstellung eines Gases von hohem Heizwert, das natürliches Gas ersetzen kann, und die Herstellung eines Gases von niederem Heizwert, das als Synthesegas für die nachherige Umwandlung in Kohlenwasserstoffe oder Chemikalien oder als Treibstoff geeignet ist.The gasification of solid carbon sources has been known for many years. In one process, coal is used and contacting steam under elevated temperature conditions to produce a gas which is present in the consists essentially of carbon monoxide and hydrogen (synthesis gas). The process of gasification of coal are of great interest as they offer a number of advantages, such as using the coal in one way that is clean for the environment, the production of a gas with a high calorific value, the natural gas can replace, and the production of a gas of low calorific value, which is used as synthesis gas for the subsequent conversion into hydrocarbons or chemicals or as fuel is suitable.

Die Einführung von Luft in Kontakte mit Kohle in ein Kohlevergasungsverfahren ist im allgemeinen unerwünscht, da große Volumina vcn Stickstoff bei einem solchen Verfahren zu bewältigen sind. Diese Stickstoffmassen haben keine Funktion in dem Verfahren, tragen aber zu den Verfahrenskosten und auch zu der Größe und den Kosten der Anlage bei. Es ist deshalb wünschenswert, ein Verfahren für die Umwandlung von Kohle in Kohlenmonoxid zur Verfugung zu haben, das im wesentlichen ohne direkte Anwendung von Luft durchgeführt werden kann.The introduction of air in contact with coal in a coal gasification process is generally undesirable, since large volumes of nitrogen have to be handled in such a process. These nitrogen masses have no function in the process, but add to the process costs and also to the size and the cost of the plant. It is therefore desirable to have a process for the conversion of To have coal in carbon monoxide available, essentially without direct application of air can be carried out.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von ZinkIt is known that in the manufacture of zinc

ι» durch Reduktion von Zinkoxid mit Kohle Kohlenmonoxid gebildet wird, vergl. z. B. US-PS 7 99 743. Man hat außerdem auch schon Mischungen von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Zink durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffe, insbesondere von Methan, mit Zinkoxid erzeugt, vergl. z. B. US-PS 18 99 184.ι »by reducing zinc oxide with carbon carbon monoxide is formed, cf. B. US-PS 7 99 743. You also have mixtures of carbon monoxide, Hydrogen and zinc through the reaction of hydrocarbons, especially methane, with zinc oxide generated, cf. B. U.S. Patent 1,899,184.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Umsetzung von Zinkoxid und Kohle für die Herstellung von Kohlenmonoxid heranzuziehen, um die Erzeugung von Kohlenmonoxid von dem sonst üblichen Ballast an LuftstickstoffThe object of the invention is to convert zinc oxide and coal for the production of carbon monoxide to be used to generate carbon monoxide from the otherwise common ballast of atmospheric nitrogen

2i) zu befreien und eine selektivere und wirtschaftlichere Erzeugung von Kohlenmonoxid zu ermöglichen. 2i) and enable a more selective and economical production of carbon monoxide.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, bei dem manAccording to the invention, this object is achieved by a method in which one

2-5 a) eine feste Kohlenstoffquelle in einer Reaktionszone bei einem Temperaturbereich von 910 bis 15400C mit Zinkoxid zu Zink und Kohlenmonoxid umsetzt,
b) Zink aus dem Gas abscheidet und das Kohlenmo-
2-5 a) converts a solid carbon source in a reaction zone at a temperature range of 910 to 1540 0 C with zinc oxide to zinc and carbon monoxide,
b) separates zinc from the gas and the carbon

jn noxid isoliert;jn noxid isolated;

wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß manthis method being characterized in that one

c) dasZink zu Zinkoxid oxidiert,c) the zinc oxidizes to zinc oxide,

d) die dabei entstehende Wärme im indirekten Wärmetausch für die Umsetzung von ZnO und C oder für die Verdampfung des gemäß b) abgeschiedenen Zinks einsetzt undd) the resulting heat in the indirect heat exchange for the conversion of ZnO and C. or for the evaporation of the zinc deposited according to b) and

e) das gebildete ZnO in die Reaktion a) zurückführt.e) returns the ZnO formed to reaction a).

Bei diesem Verfahren wirkt das im Kreislauf geführte Zink als Sauerstoffträger, wodurch eine Verdünnung des Kohlenmonoxids durch Stickstoff entfällt. Ferner bietet das Verfahren den Vorteil, daß die bei der Zinkoxidation freigesetzte Wärme durch indirekten Wärmeaustausch für die endotherme Oxidation der Kohlenstoffquelle durch das Zinkoxid nutzbar gemacht wird. Schließlich läßt sich durch die KreislaufführungIn this process, the circulated zinc acts as an oxygen carrier, causing a dilution of carbon monoxide by nitrogen is eliminated. The method also offers the advantage that the Zinc oxidation heat released by indirect heat exchange for the endothermic oxidation of the Carbon source through which zinc oxide is made available. Finally, through the circulation

■10 des Zinks und den indirekten Wärmeaustausch das Verfahren vielfällig variieren, so daß die optimalen Bedingungen für eine selektive Herstellung von Kohlenmonoxid in Abhängigkeit von der Art der Kohlenstoffquelle leicht einstellbar sind.■ 10 of the zinc and the indirect heat exchange vary the process manifold, so that the optimal Conditions for selective production of carbon monoxide depending on the type of Carbon source are easily adjustable.

Die Umsetzungszeit für die Reaktion zwischen der Kohlenstoffquelle und dem Zinkoxid schwankt im allgemeinen zwischen 5 Minuten und 2 Stunden. Diese Reaktionszeit hängt selbstverständlich von der Temperatur, der Größe der Kohlenstoffteilchen und der Zinkoxidteilchen und der Intensität des Rührens im Reaktor ab.The conversion time for the reaction between the carbon source and the zinc oxide varies generally between 5 minutes and 2 hours. This reaction time depends of course on the temperature, the size of the carbon particles and the zinc oxide particles and the intensity of stirring in the Reactor off.

Das Zinkoxid wird bevorzugt in feinverteilter Form benutzt. Diese Teilchen können eine derartige Teilchengröße haben, daß sie vollständig durch ein Maschensieb mit Sieböffnungen von 0,35 mm gehen. Kleinere Teilchen können gut verwendet werden. Größere Teilchen neigen dazu, die Reaktion zu verlangsamen. Da die Reaktion zwischen dem kohlenstoffhaltigen Mate-The zinc oxide is preferably used in finely divided form. These particles can have such a particle size that they go completely through a mesh screen with sieve openings of 0.35 mm. Smaller ones Particles can be used well. Larger particles tend to slow down the reaction. There the reaction between the carbonaceous material

rial und dem Zinkoxid endotherm ist, führen höhere Temperaturen im allgemeinen dazu, die Reaktionszeit abzukürzen.rial and the zinc oxide is endothermic, higher temperatures generally lead to the reaction time abbreviate.

Die bei dem Verfahren auftretenden Reaktionen sind im allgemeinen Feststoff/Feststoff-Reaktionen, so daß der Druck nicht kritisch ist. Im allgemeinen liegt der Druck aber geringfügig über dem atmosphärischen Druck, zum Beispiel im Bereich von 102 bis 446 kPa.The reactions occurring in the process are generally solid / solid reactions, so that the pressure is not critical. In general, however, the pressure is slightly above atmospheric Pressure, for example in the range of 102 to 446 kPa.

Als Kohlenstoffquelle wird ein schweres kohlenstoffhaltiges Material, wie Kohle, Koks, Holzkohle, Restoi, Teer oder Asphalt bei der Erfindung bevorzugt verwendet Unter diesen Kohlenstoffquellen sind Kehle, Koks, und Holzkohle zur Zeit besonders bevorzugt. Als feste kohlenstoffhaltige Quellen werden hier solche bezeichnet, die bei Temperaturen bis zu 1373° C fest sind. Die festen Kohlenstoffquellen werden bevorzugt in feinverteilter Form verwendet. Bevorzugt haben sie Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 0,4 mm. Diese Teilchengröße bezieht sich auf -iie längste Dimension des einzelnen Teilchens.A heavy carbonaceous material such as coal, coke, charcoal, restoi, Tar or asphalt preferably used in the invention. Among these carbon sources are throat, Coke, and charcoal are particularly preferred at present. As solid carbonaceous sources here are such denotes that solid at temperatures up to 1373 ° C are. The solid carbon sources are preferably used in finely divided form. They preferred Particles less than about 0.4 mm in diameter. This particle size refers to the longest Dimension of the single particle.

Das Verfahren nach der Erfindung kann mit Vorteil verwendet werden, um feste Kohlenstoffquellen, die feste Rückstände von anderen Vergasungs- oder Verflüssigungsreaklionen von anderen Kohlenstoffquellen, wie Kohle, Schiefer, Öl oder Rückstandsöl sind, zu vergasen und in Kohlenmonoxid umzuwandeln.The method according to the invention can be used with advantage to generate solid carbon sources which solid residues from other gasification or liquefaction reactions from other carbon sources, such as coal, shale, oil or residual oil are to be gasified and converted into carbon monoxide.

Die relativen Mengen des Zinkoxids und der Kohlenstoffquelle können in breiten Grenzen schwanken. Im allgemeinen wird das als Sauerstoffdonator verwendete ZnO in einer solchen Menge benutzt, daß ein kleiner Überschuß an verfügbaren Sauerstoffatomen pro verfügbare Kohlenstoffatome vorhanden ist. Ein Bereich von 0,9 bis 1.2 Mol ZnO, bevorzugt etwa 1 Mol ZnO pro Grammatom Kohlenstoff in der Kohlensloffquelle kann mit Vorteil verwendet werden.The relative amounts of the zinc oxide and the carbon source can vary widely. In general, ZnO used as an oxygen donor is used in such an amount that there is a small excess of available oxygen atoms per available carbon atom. A range of 0.9 to 1.2 moles of ZnO, preferably about 1 mole of ZnO per gram atom of carbon in the Carbon source can be used to advantage.

In der Zinkoxidationseinrichtung wird Zink mit einer Sauerstoffquelle in einer exothermen Reaktion unter Bildung von ZnO verbrannt. Beispiele von solchen Sauerstoffquellen sind Luft, Wasserdampf, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff. Luft ist die bevorzugte Sauerstoffquelle. Im allgemeinen wird die Sauerstoffmenge in Mengen oberhalb des stöchiometrischen Bedarfs benutzt. Bevorzugt werden in der Oxidationsmischung von Zink und Sauerstoff etwa 1,05 bis etwa 1,25 Atome verfügbarer Sauerstoff pro Zinkatom verwendet.In the zinc oxidizer, zinc is exposed to an oxygen source in an exothermic reaction Burned formation of ZnO. Examples of such oxygen sources are air, water vapor, with oxygen enriched air, oxygen. Air is the preferred source of oxygen. In general, the Amount of oxygen used in amounts above the stoichiometric requirement. Are preferred in the Oxidation mixture of zinc and oxygen has about 1.05 to about 1.25 atoms of available oxygen per Zinc atom used.

In der Regel werden die Kohlenstoffquelle und das Zinkoxid beide inieinverteilter Form in einem Reaktor zu einer Reaktionsmischung gemischt. Die Reaktionsmischung wird unter Nutzbarmachung der bei der Zinkoxidation freiwerdenden Wärme im indirekten Wärmetausch auf Reaktionstemperatur erwärmt und kontinuierlich entweder mechanisch oder d-jrch ein fluidisiertes Gas gerührt, wobei als Fluidisiergas bevorzugt Kohlenmonoxid und Gleichgewichtsmengen an Kohlendioxid verwendet werden. Aus dem Reaktor wird ein Gas, das Kohlenmonoxid, Zink und Gleichgewichtsmengen an CO2 enthält, abgezogen. Die relativen Mengen an CO und CO2 in dem Gas hängen von den Reaktionsbedingungen und den relativen Mengen der in den Reaktor eingeführten Kohlenstoffquelle und ZnO ab. Unter »Gleichgewichtsmenge« oder »Gleichgewichtsmengen« von CO2 wird eine CXVKonzentration verstanden, die in den gasförmigen Abgang aus dem Reaktor bei den spezifischen Bedingungen anwesend ist. Von dem Boden des Reaktors werden aschehaltige Feststoffe abgezogen. Das zuvor erwähnte Gas wird in einem Gasstrom getrennt, der im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und aus einem flüssigen Zinkstrom besteht, wobei der Strom bevorzugt ausreichend gekühlt wird, um das Zink zu kondensieren. Der Zinkstrom wird in einer Einrichtung für die Oxidation -. von Zink mit Sauerstoff unter Bildung von Zinkoxid oxidiert und das gebildete Zinkoxid wird erneut in die Reaktionszone eingeführt.Typically, the carbon source and the zinc oxide are both distributed in a reactor mixed to a reaction mixture. The reaction mixture is utilizing the in the The heat released by zinc oxidation is heated to the reaction temperature in indirect heat exchange and continuously stirred either mechanically or d-jrch a fluidized gas, with as fluidizing gas preferably carbon monoxide and equilibrium amounts of carbon dioxide are used. From the reactor a gas containing carbon monoxide, zinc and equilibrium amounts of CO2 is withdrawn. The relative Amounts of CO and CO2 in the gas depend on the reaction conditions and the relative amounts of the in carbon source and ZnO introduced into the reactor. Under "Equilibrium Amount" or "Equilibrium Amount" CO2 is understood to be a CXV concentration that is released into the gaseous discharge from the Reactor is present at the specific conditions. From the bottom of the reactor will be ashy Solids withdrawn. The aforementioned gas is separated in a gas stream which consists essentially of Carbon monoxide and a liquid zinc stream, the stream preferably being sufficient is cooled to condense the zinc. The zinc stream is in a facility for oxidation -. of zinc is oxidized with oxygen to form zinc oxide and the zinc oxide formed is re-incorporated into the Reaction zone introduced.

Bei der Erfindung ist es besonders vorteilhaft daß die Temperaturbedingungen, bei denen eine sehr gute Ausbeute an Kohlenmonoxid erreicht wird, oberhalb des Siedepunktes von Zink liegen, so daß das Verfahren ein gasförmiges Zink ergibt, das sich rasch aus dem Gasgemisch abtrennen, reoxidieren und zurück zur Reaktionsmischung führen läßtIn the invention, it is particularly advantageous that the temperature conditions in which a very good Yield of carbon monoxide is achieved above the boiling point of zinc, so the process a gaseous zinc results, which are quickly separated from the gas mixture, reoxidize and return to Can lead reaction mixture

> Die Reoxidation von Zink kann durchgeführt werden, indem man das Zink mit Luft unter erhöhten Temperaturbedingungen in Berührung bringt. Man verwendet infolgedessen Sauerstoff aus der Luft als Sauerstoffquelle, ohne Stickstoff in die Reaktionszone einzuführen, in der das CO gebildet wird. Das Zink dient infolgedessen als Sauerstoffträger.> The reoxidation of zinc can be carried out by bringing the zinc into contact with air under elevated temperature conditions. Man consequently uses oxygen from the air as the source of oxygen, with no nitrogen in the reaction zone to introduce, in which the CO is formed. As a result, the zinc serves as an oxygen carrier.

Nach der Entfernung des Zinks besteht das gasförmige Reaktionsgemisch im wesentlichen aus Kohlenmonoxid mit geringen Mengen an Kohlendioxid.After removal of the zinc, the gaseous reaction mixture consists essentially of Carbon monoxide with small amounts of carbon dioxide.

Wasserstoff und ieichten Kohlenwasserstoffen. Nach Zugabe von weiterem Wasserstoff kann dieses Gas schließlich für zahlreiche Verfahren verwendet werden.Hydrogen and light hydrocarbons. After adding more hydrogen, this gas can eventually used for numerous procedures.

wie zum Beispiel für das Fischer-Tropsch-Verfahren.such as for the Fischer-Tropsch process.

Man kann bei der Erfindung auch eine nicht flüchtigeThe invention can also be a non-volatile one

in Kohlenstoffquelle, wie Koks oder Kohle, die eine beachtliche Menge an Schwefel enthält, zum Beispiel bis zu etwa 8 Gew.-%, in Verbindung mit Zinkoxid als Sauerstoffdonator benutzen. Das dabei erhaltene Kohlenmonoxid ist im wesentlichen schwefelfrei, da derin carbon source, such as coke or coal, which contains a considerable amount of sulfur, for example up to to about 8 wt .-%, use in conjunction with zinc oxide as an oxygen donor. The thereby obtained Carbon monoxide is essentially sulfur-free since the

3) in der Kohlenstoffquelle enthaltene Schwefel in Zinksulfide umgewandelt wird, wobei möglicherweise auch eine Kombination mit den Komponenten der Asche eintritt. Diese Umwandlungsprodukte des Schwefels werden aus dem Reaktor mit der Asche3) sulfur contained in the carbon source in Zinc sulfide is converted, possibly also a combination with the components of the Ashes enter. These sulfur conversion products are removed from the reactor with the ash

·»<> abgezogen. Das in dieser Weise in die Asche eingeführte Zink kann durch übliche Röstverfahren leicht zurückgewonnen werden. Besonders wirksam erfolgt die Herstellung von CO aus schwefelreichen Kohlenstoffquellen bei einer Temperatur oberhalb der Sublima-· »<> Deducted. That introduced into the ashes in this way Zinc can easily be recovered using standard roasting methods. The is particularly effective Production of CO from sulfur-rich carbon sources at a temperature above the subliminal

4s tionstemperatur von ZnS, die bei 1185°C liegt. Dann enthält das gasförmige Reaktionsgemisch aus dem Reaktor ZnS zusätzlich zu CO und Zn. Dieses ZnS kann aus dem Gasstrom durch Kondensieren bei einer Temperatur zwischen der Siedetemperatur des Zinks4s tion temperature of ZnS, which is 1185 ° C. then contains the gaseous reaction mixture from the reactor ZnS in addition to CO and Zn. This ZnS can from the gas stream by condensing at a temperature between the boiling point of the zinc

)0 und der Sublimationstemperatur von ZnS isoliert werden. Die Rückgewinnung von Zink aus diesem ZnS kann dann ohne Verdünnung durch die Asche erfolgen. Nähere Einzelheiten und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die folgendes zeigen:) 0 and the sublimation temperature of ZnS. The recovery of zinc from this ZnS can then be done through the ashes without dilution. Further details and preferred embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings which show:

Fig. 1 ein Fließ-Schema, das die grundsätzlichen Merkmale der Erfindung erläutert,Fig. 1 is a flow diagram which explains the basic features of the invention,

Fig.2 ein Fließ-Schema, das ein vorteilhaftes Wärmebilanzsystem für die Erfindung zeigt,Fig. 2 is a flow diagram showing an advantageous heat balance system for the invention,

F i g. 3 ein Fließdiagramm, das eine Variante zu der Wärmebilanzsystem von F i g. 2 zeigt,F i g. 3 is a flow diagram showing a variant of the heat balance system from FIG. 2 shows

Fig.4 ein Fließdiagramm, das eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung zeigt,Fig. 4 is a flow chart showing a modified embodiment of the invention,

Fig. 5 ein Fließdiagramm, das eine andere Variante des Verfahrens nach der Erfindung zeigt,Fig. 5 is a flow chart showing another variant shows the method according to the invention,

Fig.6 ein Fließdiagramm, das eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der ein neues Temperaturkontrollsystem verwendet wird,Fig. 6 is a flow chart showing a modified embodiment of the invention in which a new Temperature control system is used,

F i g. 7 eine Variante des Systems von F i g. 6,F i g. 7 shows a variant of the system of FIG. 6,

F '. g. 8 eine weitere Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung, bei der bestimmte Merkmale für die Abscheidung der Nebenprodukte und die Abfallbeseitigung verwendet werden,F '. G. 8 a further modification of the method according to the invention, in which certain features are used for the separation of the by-products and the disposal of waste,

Fig.9 eine Abwandlung des Verfahrens der Erfindung mit einer vorteilhaften Vorwärmstufe,9 shows a modification of the method of the invention with an advantageous preheating stage,

Fig. 10 ein Fließdiagramm, das eine weitere Variante des Verfahrens nach F i g. 9 erläutert.Fig. 10 is a flow chart showing a further variant of the method according to FIG. 9 explained.

Fig. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm für das grundsätzliche Verfahren zur Umwandlung einer kohlenstoffhaltigen Quelle in Kohlenmonoxid gemäß der Erfindung. Das kohlenstoffhaltige Material wird in den Hauptreaktor 1 durch einen Wärmeaustauscher 2 über die Leitung 3 zugeführt. In den Hauptreaktor 1 '■vird Zinkoxid über die Leitung 4 zugeführt. Die festen Materialien werden in dem Reaktor 1 durch einen fluidisierenden Kohlenmonoxidstrom gemischt, wobei dieser Strom über die beiden Ringe 5 und 6 eintritt. Kohlenmonoxid wird diesen Ringen 5 und 6 über die Leitung 7 aus einer Kohlenmonoxidquelle 20 zugeführt. Das Kohlenmonoxidgas ist vorher in dem Ofen 8 erwärmt worden, so daß dieses Gas die erforderliche Wärme für die Reaktion zuführt. In dem unteren Teil des Reaktors 1 sammelt sich die Asche an und wird über die Leitung 9 abgezogen. Kohlenmonoxid und Zink und auch die gasförmigen Nebenprodukte gehen durch eine Cyclon-Trenneinrichtung 10, die die mitgeführten Feststoffe von dem gasförmigen Abgang trennt, und die von Feststoffen befreiten Gase werden über die Leitung 11 aus dem Reaktor abgezogen. Die in der Cyclon-Trenneinrichtung 10 abgetrennten und mitgeführten Feststoffe fallen zurück in das Reaktorbett.Fig. 1 is a schematic flow diagram for the basic method for converting a carbonaceous source into carbon monoxide according to the invention. The carbonaceous material is fed into the main reactor 1 through a heat exchanger 2 supplied via line 3. Zinc oxide is fed into the main reactor 1 via line 4. The firm ones Materials are mixed in the reactor 1 by a fluidizing stream of carbon monoxide, wherein this stream enters via the two rings 5 and 6. Carbon monoxide is given to these rings 5 and 6 via the Line 7 supplied from a carbon monoxide source 20. The carbon monoxide gas is in the furnace 8 beforehand has been heated so that this gas supplies the heat required for the reaction. In the lower part of the reactor 1, the ash collects and is drawn off via line 9. Carbon monoxide and zinc and the gaseous by-products also go through a cyclone separator 10, which carries the Solids are separated from the gaseous outlet, and the solids-free gases are passed through the line 11 withdrawn from the reactor. The one in the cyclone separator 10 separated and entrained solids fall back into the reactor bed.

Das Gas. das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink besteht, wird aus dem Hauptreaktor 1 über die Leitung 11 ?u einem Zinkkondensator 12 geführt in dem dieses Gas in indirekten Wärmeaustausch mit einem Luftstrom gebracht wird, der über die Leitung 13 zugeführt wird.The gas. which consists essentially of carbon monoxide and zinc, is from the main reactor 1 via the Line 11? U a zinc capacitor 12 guided in the this gas is brought into indirect heat exchange with a stream of air which, via line 13 is fed.

In dem Zinkkühler 12 wird das gasförmige Zink verflüssigt und von dem CO-Gas abgetrennt das über die Leitung 14 als Verfahrensprodukt gewonnen wird.In the zinc cooler 12, the gaseous zinc is liquefied and separated from the CO gas via the line 14 is obtained as a process product.

Das in dem Zinkkühler 12 erhaltene flüssige Zink wird über die Leitung 22 abgezogen und in die Zinkoxidationseinnchtung 23 eingeführt. In dieser Oxidationseinrichtung wird das Flüssige Zink mit einem Luftstrom, der im Zinkkuhler 12 vorerwärmt wurde, zusammen mit zusätzlicher luft die über die Leitung 24 eingeführt wird, in Berührung gebracht. Das Zink wird zu festem Zinkoxid in dem Zinkoxidator 23 oxidiert und das restliche Gas. im wesentlichen Stickstoff, wird aus dem Zinkoxidator 23 über die Leitung 25 abgezogen. Dieses Gas wird indirekt durch den Wärmeaustauscher 2 geführt, um den kohlenstoffhaltigen Rohstoff vorzuerwärmen. Festes Zinkoxid wird in feinverteilt«!· Zustand vom Boden des Zinkoxidators 23 über die Leitung 4 abgeführt und wird in den Hauptreaktor 1 eingeführtThe liquid zinc obtained in the zinc cooler 12 becomes withdrawn via line 22 and into the zinc oxidation device 23 introduced. In this oxidizer, the liquid zinc is treated with an air stream that was preheated in the zinc cooler 12, together with additional air introduced via line 24 is brought into contact. The zinc becomes solid Zinc oxide in the zinc oxidizer 23 is oxidized and the remaining gas. essentially nitrogen, is made from the Zinc oxidizer 23 withdrawn via line 25. This gas is indirectly passed through the heat exchanger 2 led to preheat the carbonaceous raw material. Solid zinc oxide is finely divided in a «! · State from the bottom of the zinc oxidizer 23 via the line 4 discharged and is introduced into the main reactor 1

Es wurden drei Versuche durchgeführt bei denen 132 Gramm verkohltes Material in einen röhrenförmigen Quarzreaktor eingeführt werden.Three experiments were carried out in which 132 Grams of charred material are introduced into a tubular quartz reactor.

Die Menge des verkohlten Materials entspricht jeweils einem Gramm Kohlenstoff. In den Quarzreaktor wurde auch Zinkoxid als Sauerstoffdonator eingeführt Das verkohlte Material und der Sauerstoffdonator wurden beide in feinverteilter Form verwendet nämlich mit einer Teilchengröße entsprechend einer Maschen-Öffnung von 035 mm. Das Gewichtsverhältnis des Sauerstoffdonators zu dem verkohlten Material war so gewählt daß etwa ein Atom Sauerstoff pro Kohlenstoffatom vorhanden war. Der Reaktor stand in offener Verbindung mit einem Gassammler und -analysator. Der Reaktor wurde dann auf die in der TabelleThe amount of charred material corresponds to one gram of carbon. In the quartz reactor Zinc oxide was also introduced as an oxygen donor. The char and the oxygen donor Both were used in finely divided form, namely with a particle size corresponding to one mesh opening from 035 mm. The weight ratio of the oxygen donor to the char was as follows chosen that there was about one atom of oxygen per carbon atom. The reactor was open Connection to a gas collector and analyzer. The reactor was then referenced in the table

-, angegebenen Temperaturen erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten, indem das Erwärmen fortgesetzt wurde, bis die Gasentwicklung aufgehört hatte.-, heated to specified temperatures and kept at this temperature by continuing the heating until the evolution of gas had ceased.

Dazu waren etwa 45 Minuten erforderlich. Die Ergebnisse der Analyse des gasförmigen Abganges sindThis took about 45 minutes. The results of the analysis of the gaseous waste are

in aus der folgenden Tabelle zu ersehen:can be seen in the following table:

Reaklorlcmperalur
ι
Reaklorlcmperalur
ι

7nO: Kohle7nO: coal

Gewiclits-Weight

verliallnisreliallnis

cn/cn-cn / cn-

Molverhallnis im
Produktgas
Molverhallnis im
Product gas

CO-llcrslcllung liier CO pm Ciramm
Kohle*)
CO-liquidation liier CO pm Ciramm
Money*)

1040
1085
1132
1040
1085
1132

5.13
5.13
5,13
5.13
5.13
5.13

20,3
37,4
32,3
20.3
37.4
32.3

1,54
1,67
1,84
1.54
1.67
1.84

*) Die theoretische CO-Ausheute betragt 1,87 Liter pro Gramm Kohle.*) The theoretical CO output is 1.87 liters per Grams of coal.

Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß dasFrom these results it appears that the

2", verkohlte Material bzw. die Kohle wirksam unter Verwendung von festem ZnO als Sauerstoffdonator vergast werden kann. Die Ergebnisse zeigen außerdem, daß eine höhere Reaktionstemperatur eine höhere Ausbeute an Kohlenmonoxid ergibt.2 ", charred material or the coal effectively under Using solid ZnO as an oxygen donor can be gasified. The results also show that a higher reaction temperature gives a higher yield of carbon monoxide.

In F i g. 2 wird eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Wärmekreislauf erläutert, bei der indirekte Wärmeaustauscheinrichtungen im Reaktor und im Zinkoxidator untereinander durch eine Schlaufe verbunden sind. Bei dieser Wärmeaustauschschlaufe wird ein fluides Wärmeaustauschmedium zirkuliert, um die im Zinkoxidalor gebildete Wärme in den Reaktor zu transferieren, in dem die endotherme Reaktion zwischen der Kohlenstoffquelle und dem Zinkoxid stattfindet Das in dem Zinkoxidator hergestellte Zinkoxid wird in den Reaktor für die weitere Umsetzung mit der Kohlenstoffquelle eingeführtIn Fig. 2 an embodiment of the invention is explained with a heat cycle, in the indirect Heat exchange devices in the reactor and in the zinc oxidizer are connected to one another by a loop are. In this heat exchange loop, a fluid heat exchange medium is circulated around the to transfer heat formed in the zinc oxide to the reactor, in which the endothermic reaction between the carbon source and the zinc oxide takes place The zinc oxide produced in the zinc oxidizer becomes introduced into the reactor for further reaction with the carbon source

Besonders geeignete fluide Medien für den Wärmeaustausch bei der Erfindung sind solche, die leicht bei der Temperatur der Bildung des Kohlenmonoxids durch die Umsetzung der Kohlenstoffquelle und des Zinkoxids flüssig gehalten werden können und die in der Dampfphase bei der Temperatur der Zinkoxidation gehalten werden können. Beispiele solcher fluiden Medien sind geschmolzene Metalle und Salze. DieParticularly suitable fluid media for the heat exchange in the invention are those that easily the temperature at which the carbon monoxide is formed by the reaction of the carbon source and the zinc oxide can be kept liquid and in the vapor phase at the temperature of zinc oxidation can be held. Examples of such fluid media are molten metals and salts. the

so bevorzugten fluiden Medien für den Wärmeaustausch sind Zink, Natrium, Kalium und Mischungen von Natrium und Kalium. Die Drücke, bei denen die Wärmeaustauschschlaufe bevorzugt betneben wird, um vorteilhafte Ergebnisse zu erhalten, werden derartig gewählt daß diese fluiden Medien bei der Temperatur der Bildung des Kohlenmonoxids flüssig und bei der Bildung der Zinkoxidation dampfförmig sind. Diese Drücke sind für einzelne Wärmeaustauschmedien nachstehend angegeben:so preferred fluid media for heat exchange are zinc, sodium, potassium and mixtures of Sodium and potassium. The pressures at which the heat exchange loop is preferably operated is around To obtain advantageous results, these fluid media are chosen such that at the temperature are liquid in the formation of carbon monoxide and in vapor form in the formation of zinc oxidation. These Pressures are given below for individual heat exchange media:

WärmeaustauschmediumHeat exchange medium

Druckbereich kPaPressure range kPa

ZnZn 170-345170-345 NaN / A 170-345170-345 KK 550-895550-895 Na+ KNa + K 275-690275-690 (50/50 Gewichtsverh.)(50/50 weight ratio)

Der bevorzugte fluide Wärmeträger ist Zink. Es ist besonders vorteilhaft, dieses Metall als Wärmeaustauschmedien zu benutzen, da es in jeder Stufe mit dem Gesamtprozeß völlig verträglich ist. Dadurch wird eine kleine Leckstelle, die in der Wärmeaustauschschlaufe in dem Hauptreaktor auftreten kann, ir dem Kohlenmonoxid gebildet wird, oder in dem Zinkoxidator die Effizienz des Gesamtverfahrens nicht wesentlich beeinflussen.The preferred fluid heat transfer medium is zinc. It is particularly advantageous to use this metal as a heat exchange medium because it is completely compatible with the overall process at every stage. This creates a small leak that can occur in the heat exchange loop in the main reactor in the carbon monoxide is formed, or in the zinc oxidizer does not significantly affect the efficiency of the overall process.

Das fluide Wärmeaustauschmedium, das von der Wärmeaustauscheinrichtung in dem Zinkoxidator zu der Wärmeaustauscheinrichtung in dem Reaktor fließt, kann durch eine dritte Wärmeaustauscheinrichtung und im indirekten Wärmeaustausch mit mindestens einem Teil des Zinks geführt werden, das aus» dem aus dem Reaktor stammenden Gas abgetrennt wird. Die dritte Wärmeaustauscheinrichtung dient zum Beispiel zur vollständigen Verdampfung des flüssigen Zinks vor seiner weiteren Verwendung.The fluid heat exchange medium from the heat exchange device in the zinc oxidizer to of the heat exchange device flowing in the reactor can flow through a third heat exchange device and be conducted in indirect heat exchange with at least a part of the zinc that comes from the from the Reactor originating gas is separated. The third heat exchange device is used, for example, to complete evaporation of the liquid zinc before further use.

Der Zinkstrom, der aus dem den Reaktor verlassenden Gas abgetrennt wird, ist im allgemeinen in flüssiger Form vorhanden und hat eine Temperatur, die niedriger aber in der Nähe des Siedepunktes von Zink ist. Bevorzugt wird das flüssige Zink verdampft, bevor es weiterverwendet wird. Um dies zu erreichen, kann man einen Teil oder das gesamte flüssige Zink in indirekten Wärmeaustausch mit dem aus dem Reaktor abgezogenen Gas bringen und/oder mit dem fluiden Wärmeaustauschmedium, das von der Wärmeaustauscheinrichlung in dem Zinkoxidator zu der Wärmeaustauscheinrichtung in den Reaktor fließt und/oder mit einem außen angeordneten fluiden Heizmedium.The zinc stream separated from the gas leaving the reactor is generally more liquid Form exists and has a temperature lower than but near the boiling point of zinc. The liquid zinc is preferably evaporated before it is used further. To do this, one can some or all of the liquid zinc in indirect heat exchange with that withdrawn from the reactor Bring gas and / or with the fluid heat exchange medium from the Wärmeaustauscheinrichlung flows in the zinc oxidizer to the heat exchange device in the reactor and / or with a externally arranged fluid heating medium.

Wenn eine vollständig getrennte Wärmeaustauscherschlaufe zwischen dem Reaktor und dem Zinkoxidator verwendet wird, wird der flüssige Zinkstrom, der aus dem den Reaktor verlassenden Gas abgetrennt wird, bevorzugt durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Gas, das den Reaktor verläßt, geführt und danach mit dem fluiden Wärmeaustauschmedium, das die Wärmeaustauscheinrichtung des Zinkoxidators verläßt.When a completely separate heat exchanger loop between the reactor and the zinc oxidizer is used, the liquid zinc stream, which is separated from the gas leaving the reactor is carried out, preferably by indirect heat exchange with the gas leaving the reactor, and thereafter with the fluid heat exchange medium leaving the heat exchange device of the zinc oxidizer.

Der Strom des verdampften Zinks wird in den Zinkoxidator eingeführt, um zu Zinkoxid oxidiert zu werden. Gegebenenfalls kann ein Trägerteil dieses X.inkdampfstroms statt in den Zinkoxidator eingeführt zu werden, in die Leitung für den Transport des Zinkoxids des Zinkoxidators zu dem Reaktor eingeführt werden. Außerdem kann gegebenenfalls ein fluidisierendcr Teil des Zinkdampfstroms in den unteren Teil des Reaktors eingeführt werden, um die Reaktionsmischung, die eine feste Kohlenstoffquelle und das feste Zinkoxid enthält, zu fluidisieren.The stream of vaporized zinc is introduced into the zinc oxidizer to be oxidized to zinc oxide will. If necessary, a carrier part of this X.invapor stream can be introduced into the zinc oxidizer instead to be introduced into the line for transporting the zinc oxide of the zinc oxidizer to the reactor will. In addition, a fluidizing agent can optionally be used Part of the zinc vapor stream is introduced into the lower part of the reactor to produce the reaction mixture, which contains a solid carbon source and the solid zinc oxide to fluidize.

Wenn das Zink selbst das fluide Wärmeaustauschmediürrs in der Wärrncausiauschcrschlaufe ist, so ist die bevorzugte Wärmeaustauscherschlaufe zwischen dem Reaktor und dem Zinkoxidator nicht vollständig von dem anderen Verfahren getrennt Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt das flüssige Zink in zwei Stufen von dem den Reaktor verlassenden Gas zu trennen, so daß ein erster und ein zweiter flüssiger Zinkstrom entsteht Jede dieser zwei Trennstufen wird im allgemeinen ausgeführt indem das Gas durch den Kühler und die Trenneinrichtung geführt wird. Der erste flüssige Zinkstrom wird in einen Oxidatorteil und einen Trägerteil getrennt Der Oxidatorteil wird über einen Verdampfer in den Zinkoxidator geführt Der Trägerteil wird kombiniert mit einem zirkulierenden fluiden Wärmeaustauscherzink und zusammen mit ihm durch die Wärmeaustauschereinrichtung in dem Zinkoxidator geführt Im wesentlichen wird die gleiche Menge an Zink, wie sie dem fluiden Zink in der Wärmeaustauscherschlaufe zugegeben wird, stromabwärts von der Wäimeaustauschereinrichtung abgezogen, die mit dem Zinkoxidator verbunden ist, und bevor das Zink in die Wärmeaustauschereinrichtung in den Reaktor eintritt. Die abgetrennten Zinkdämpfe werden als Trägergas zum Führen des Zinkoxids von dem Zinkoxidator zu dem Reaktor verwendet. Der zweite flüssige Zinkstrom wird in indirekten Wärmeaustausch mit dem GasIf the zinc itself is the fluid heat exchange medium is in the warm-up loop, so it is preferred heat exchanger loop between the reactor and the zinc oxidizer not completely removed the other method separately. In this embodiment it is preferably the liquid zinc in two Steps to separate from the gas leaving the reactor, so that a first and a second liquid Zinc stream is produced. Each of these two separation stages is generally carried out by passing the gas through the Cooler and the separator is performed. The first liquid zinc stream is divided into an oxidizer part and a Carrier part separated The oxidizer part is fed into the zinc oxidizer via an evaporator. The carrier part is combined with and through a circulating fluid heat exchanger zinc the heat exchanger device passed in the zinc oxidizer is essentially the same amount of Zinc, as added to the fluid zinc in the heat exchanger loop, downstream of the Deduced heat exchanger device, which is connected to the zinc oxidizer, and before the zinc into the Heat exchanger device enters the reactor. The separated zinc vapors are used as a carrier gas used to carry the zinc oxide from the zinc oxidizer to the reactor. The second liquid zinc stream is in indirect heat exchange with the gas

ίο gebracht, das den Reaktor verläßt, um diesen zweiten flüssigen Zinkstrom zu verdampfen. Der erhaltene Zinkdampfstrom wird schließlich nach Kompression ebenfalls dem Zinkoxidator zugeführt.ίο brought that leaves the reactor to this second to vaporize liquid zinc stream. The zinc vapor stream obtained is finally compressed also fed to the zinc oxidizer.

Gemäß dem schematischen Fließdiagramm von Fig.2 wird in einen Reaktor 1 eine Kohlenstoffquelle' von einer Kühlensioffzufuhr 30 über die Leitung 31 eingeführt. Zinkoxid wird ebenfalls in den Hauptreaktor 1 über die Leitung 32 eingebracht. Der Hauptreaktor ist mit einer ersten indirekten Wärmeaustauschereinrichtung 33 ausgerüstet. Die Reaktionsmischung im Reaktor 1 wird durch Zinkdämpfe fluidisiert, die in den Reaktor durch den Fluidisierring 34 eingeführt werden. Die Reaktion der Kohlenstoffquelle mit dem Zinkoxid produziert ein gasförmiges Gemisch, das über die Leitung 35 abgezogen wird und das Kohlenmonoxid und Zink enthält. Bei der Reaktion entsteht außerdem ein fester Rückstand, der Asche enthält und über die Leitung 36 vom Boden des Reaktors abgezogen wird. Das gasförmige Gemisch wird durch einen Wärmeaustauscher 37 und einen Kühler 38 zu einer Gas-Flüssig-Einrichtung 39 geführt. Von der Trenneinrichtung 39 wird ein Gas, das ein im wesentlichen von Zink freies Kohlenmonoxid enthält durch die Leitung 40 abgezogen. Von dem Boden der Trenneinrichtung 39 wird ein flüssiger Zinkstrom über die Leitung 41 abgezogen. Dieser flüssige Strom wird durch den Wärmeaustauscher 37 in indirektem Wärmeaustausch mit dem über die Leitung 35 aus dem Reaktor 1 abgezogenen Gas gebracht. Dadurch wird dieses Gas gekühlt und das Zink wird mindestens teilweise kondensiert und das flüssige Zink in Leitung 41 wird erwärmt und mindestens teilweise verdampft.According to the schematic flow diagram of FIG. 2, a carbon source ' introduced from a cooling fluid supply 30 via line 31. Zinc oxide is also used in the main reactor 1 introduced via line 32. The main reactor is equipped with a first indirect heat exchange device 33 equipped. The reaction mixture in reactor 1 is fluidized by zinc vapors entering the reactor be introduced through the fluidizing ring 34. The reaction of the carbon source with the zinc oxide produces a gaseous mixture which is withdrawn via line 35 and the carbon monoxide and contains zinc. The reaction also produces a solid residue that contains ash and over which Line 36 is withdrawn from the bottom of the reactor. The gaseous mixture is passed through a heat exchanger 37 and a cooler 38 to a gas-liquid device 39. From the separator 39 a gas containing a substantially zinc-free carbon monoxide is withdrawn through line 40. A liquid zinc stream is drawn off from the bottom of the separating device 39 via the line 41. This liquid stream is through the heat exchanger 37 in indirect heat exchange with the above the line 35 brought from the reactor 1 withdrawn gas. This cools this gas and the zinc is at least partially condensed and the liquid zinc in line 41 is heated and at least partially evaporated.

Der den Wärmeaustauscher 37 verlassende Zinkstrom wird über die Leitung 42 zum indirekten Wärmeaustauscher 43 geführt, in dem das Zink vollständig verdampft wird durch das fluide Wärmeaustauschmedium, das in der nachstehend erläuterten Wärmeaustauschschlaufe zirkuliert. Der den Wärmeaustauscher 43 verlassende verdampfte Zinkstrom wird dreifach aufgeteilt. Der Hauptteil geht durch die Leitung 44 in den Zinkoxidator 23. Ein zweiter Teil oder Trägerteil geht durch die Leitung 45 in Rerunning mit dem Zinkoxid in Leitung 46 und diese befördert das Zinkoxid über die Leitung 32 zurück in den Reaktor 1.The zinc stream leaving the heat exchanger 37 is conducted via the line 42 to the indirect heat exchanger 43, in which the zinc is completely evaporated by the fluid heat exchange medium which circulates in the heat exchange loop explained below. The vaporized zinc stream leaving the heat exchanger 43 is split into three parts. The main part goes through line 44 into zinc oxidizer 23. A second part or carrier part goes through line 45 in rerunning with the zinc oxide in line 46 and this conveys the zinc oxide back into reactor 1 via line 32.

Ein dritter Teil oder ein fluidisierender Teil des Zinkdampfes geht über die Leitung 47 in den Ring 34, von wo er nach oben eingeblasen und in Kontakt gebracht wird mit den festen Materialien des Reaktors 1, um sie zu fluidisieren.A third part or a fluidizing part of the zinc vapor goes through the line 47 into the ring 34, from where it is blown upwards and brought into contact with the solid materials of the reactor 1 to fluidize them.

Der über die Leitung 44 in den Oxidator 23 eingeführte Zinkdampfstrom wird mit einem Oxidiermittel, das über die Leitung 48 eingeführt wird, in Berührung gebracht Dieses Oxidiermittel kann ein beliebiges Oxidiermittel sein, das Zink in Zinkoxid umwandelt Bevorzugt ist aber Luft oder Wasserdampf. In dem Oxidator 23 wird festes feinverteiltes Zinkoxid hergestellt und über die Leitung 49 in einen Beruhigungsbehälter 50 transferiert Ein gasförmiges Produkt,The zinc vapor stream introduced into the oxidizer 23 via the line 44 is treated with an oxidizing agent, introduced via line 48. This oxidizing agent may be a Any oxidizing agent that converts zinc into zinc oxide, but air or water vapor is preferred. Solid, finely divided zinc oxide becomes in the oxidizer 23 produced and transferred via line 49 into a calming container 50 A gaseous product,

230 215/385230 215/385

das im wesentlichen aus Stickstoff besteht, wenn Luft als Oxidationsmittel benutzt wird, verläßt den Zinkoxidator über die Leitung 51.which consists essentially of nitrogen, when air is used as the oxidizing agent, leaves the zinc oxidizer over line 51.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine geschlossene Wärmeaustauscherschlaufe zwischen dem Reaktor 1 und dem Zinkoxidator 23 verwendet. In dem Zinkoxidator ist eine zweite Wärmeaustauscherschlange 52 angeordnet und durch eine Schlaufe mit der ersten Wärmeaustauscherschlange 33 im Reaktor 1 über eine Pumpe 53 verbunden. Ein Teil dieser Wärmeaustauscherschlaufe ist der Wärmeaustauscher 43. In der Schlange 52 wird ein fluides Wärmeaustauschmedium, bevorzugt ein über die Leitung 54 eingeführtes flüssiges Metall, durch die während der Zinkoxidation im Zinkoxidator 23 entwickelte Wärme verdampft. Das verdampfte fluide Wärmeaustauschmedium wird über die Leitung 55 durch den Wärmeaustauscher 43 und die Leitung 56 in die Wärmeaustauscherschlange 33 geführt. In dieser Schlange wird das fluide Wärmeaustauschmedium gekühlt und gibt sowohl die latente als auch die fühlbare Wärme an die Reaktion im Reaktor 1 für die Bildung von Kohlenmonoxid ab. Das flüssige Wärmeaustauschmedium wird aus der Schlange 33 über die Leitung 57 abgezogen und durch die Pumpe 53 zur Schlange 52 zurückgeführt.In this embodiment of the invention, a closed heat exchanger loop between the Reactor 1 and the zinc oxidizer 23 used. In the zinc oxidizer is a second heat exchanger coil 52 arranged and through a loop with the first heat exchanger coil 33 in the reactor 1 via a Pump 53 connected. Part of this heat exchanger loop is the heat exchanger 43. In FIG Coil 52 becomes a fluid heat exchange medium, preferably a liquid introduced via line 54 Metal, vaporizes through the heat developed in zinc oxidizer 23 during zinc oxidation. That evaporated fluid heat exchange medium is via line 55 through the heat exchanger 43 and the Line 56 is routed into heat exchanger coil 33. The fluid heat exchange medium is in this queue cooled and gives both the latent and the sensible heat to the reaction in reactor 1 for the formation of carbon monoxide. The liquid heat exchange medium is from the coil 33 over line 57 withdrawn and returned to coil 52 by pump 53.

Bei der Wärmeaustauscherschlaufe, die die Wärmeaustauschschlangen 33 und 52 enthält, kann Zink oder Irgend ein anderes fluides Wärmeaustauschmedium verwendet werden. Die Wärmeaustauscherschlaufe kann eine in der Zeichnung nicht gezeigte Einrichtung zum Ausgleich des Wärmeaustausches besitzen. Diese Ausgleichseinrichtung dient dazu, um Wärme zu- oder abzuführen, so daß das System die Wärme- und Temperalurbilanz aufrecht erhält.The heat exchanger loop containing the heat exchange coils 33 and 52 can be zinc or Any other fluid heat exchange medium can be used. The heat exchanger loop may have a device not shown in the drawing to compensate for the heat exchange. These Compensating device is used to supply or remove heat, so that the system the heat and Maintains temperature balance.

In dem Fließdiagramm von F i g. 3 wird Zink als fluides Wärmeaustauschmedium in der Wärmeaustauscherschlaufe verwendet, da dieses System nicht eine geschlossene Wärmeaustauscherschlaufe hat, sondern ein Strömen von Zink in die Wärmeaustauscherschlaufe und aus der Wärmeaustauscherschlaufe stattfindet, wie dies noch genauer erklärt werden wird.In the flow diagram of FIG. 3 zinc is used as a fluid heat exchange medium in the heat exchanger loop is used because this system does not have a closed heat exchanger loop, but rather a flow of zinc into and out of the heat exchanger loop takes place, such as this will be explained in more detail.

Grundsätzlich ist das in F i g. 3 gezeigte System demjenigen von Fig.2 sehr ähnlich. Es beziehen sich die gleichen Zahlensymbole auf die gleichen Elemente. Das den Reaktor 1 über die Leitung 35 verlassende Gas wird durch den Wärmeaustauscher 37 geführt, wobei die beiden Wärmeaustauschwege an verschiedenen Siellen In der Zeichnung gezeigt werden. Diese beiden Teile des Wärmeaustauschers 37 sind in Wirklichkeit in enger Verbindung miteinander, so daß der Wärmeaustausch zwischen dem flüssigen Zinkstrom und dem Gas herbeigeführt werden kann. Das den Wärmeaustauscher 37 verlassende Gas wird durch einen ersten Kühler 38' und eine erste Gas-Flüssigkeits-Trenneinfichtung 39' geführt Das die erste Trenneinrichtung 39' verlassende Gas wird durch einen zweiten Kühler 38" und eine zweite Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 39" geführt Das die Trenneinrichtung 39" verlassende Gas wird zum Schluß zu einer Einheit 58 für das Quenchen und Waschen mit Wasser über die Leitung 59 geführt und der Gasstrom wird hier mit Wasser, das durch den Einlaß 59' eingeführt wird, gekühlt, um Spuren von Zink zu entfernen. Das Kohlenmonoxid enthaltende Gas verläßt die Einheit 58 über die Leitung 60 und Wasser, das Spuren von Zink enthält, verläßt die Einheit 58 über die Leitung 61. Der flüssige Zinkstrom, der die Trenneinrichtung 39' über die Leitung 41' am Boden verläßt wird durch die Pumpe 62 zur weiteren Bearbeitung befördert. Dieser flüssige Zinkstrom, der die Pumpe 62 verläßt, wird in einen zu oxidierenden Teil in Leitung 63 und einen Trägerteil in Leitung 64 aufgeteilt.Basically this is shown in FIG. The system shown in FIG. 3 is very similar to that of FIG. It relate the same number symbols on the same items. The gas leaving the reactor 1 via line 35 is passed through the heat exchanger 37, the two heat exchange paths on different channels Be shown in the drawing. These two parts of the heat exchanger 37 are actually closer Connection with each other so that the heat exchange between the liquid zinc stream and the gas can be brought about. The gas leaving the heat exchanger 37 is passed through a first Cooler 38 'and a first gas-liquid separator 39 'The gas leaving the first separating device 39' is passed through a second cooler 38 " and a second gas-liquid separator 39 ″. The gas leaving the separator 39 ″ is finally passed to a unit 58 for quenching and washing with water via line 59 and the gas stream is here cooled with water introduced through inlet 59 'to remove traces of zinc to remove. The gas containing carbon monoxide leaves unit 58 via line 60 and water, containing traces of zinc, leaves the unit 58 via line 61. The liquid zinc stream which the Separating device 39 'via the line 41' at the bottom is left by the pump 62 to the further Processing promoted. This liquid zinc stream leaving the pump 62 becomes a part to be oxidized divided in line 63 and a carrier part in line 64.

Der flüssige Zinkteil in Leitung 63 geht durch einen Verdampfer 64'. Der Verdampfer 64' kann seine Wärme dadurch empfangen, daß er in den Oxidationsreaktor 23 eingetaucht ist. In ähnlicher Weise verläßt der Zinkstrom in Leitung 41", nachdem er durch denThe liquid zinc portion in line 63 passes through an evaporator 64 '. The evaporator 64 'can use its heat received by being immersed in the oxidation reactor 23. Similarly, the Zinc stream on line 41 "after passing through the

ίο Wärmeaustauscher 37' gegangen ist, zum Beispiel in indirektem Wärmeaustausch mit dem Gas, das den Reaktor 1 über die Leitung 35 verläßt, den Wärmeaustauscher 37' als Zinkdampf. Die beiden Zinkdampfströme in den Leitungen 65 und 65' werden in Leitung 44 kombiniert und in den Zinkoxidator 23 mit Leitung 53 eingeführt. Der Zinkdampfstrom in Leitung 65' wird durch einen Zinkdampfkompressor 66 geführt, so daß beide Zinkdampfströme in den Leitungen 65 und 65' den gleichen Druck haben.ίο heat exchanger 37 'has gone, for example in indirect heat exchange with the gas leaving the reactor 1 via line 35, the heat exchanger 37 'as zinc vapor. The two zinc vapor streams in lines 65 and 65 'are in line 44 combined and introduced into the zinc oxidizer 23 with line 53. The zinc vapor stream in line 65 'becomes passed through a zinc vapor compressor 66 so that both zinc vapor flows in lines 65 and 65 'the have the same pressure.

Der Trägerteil des flüssigen Zinkstroms in Leitung 64 wird in ein flüssiges Zinkgefäß 67 eingebracht. Das flüssige Zink, das die Kühlschlange 33 verläßt, kommt ebenfalls in das Gefäß 67. Außerdem wird das zur Ergänzung erforderliche Zink in das Gefäß 67 über die Leitung 68 eingebracht. Das flüssige Zink wird aus diesem Gefäß über die Leitung 69 durch die Pumpe 70 entfernt und durch die Wärmeaustauscherschlange 52 über die Leitung 71 geführt. Von dem die Wärmeaustauscherschlange 52 in Leitung 55 und \2 verlassenden Zinkdampfstrom wird ein Trägerteil über die Leitung 45 abgezogen. Die Menge des über die Leitung 45 von der Wärmeaustauscherschlaufe abgezogenen Zinkstroms ist im wesentlichen die gleiche wie die Summe der in das Gefäß 67 über die Leitungen 68 und 64 eingeführten Zinkströme. Der Zinkdampfstrom in Leitung 45 dient als Trägergas zum Tragen des Zinkoxids von dem Zinkoxidsammelbehälter 50 zurück zum Reaktor 1. Dadurch wird der Trägerteil des flüssigen Zinks aus der Leitung 64 im Kontakt mit dem fluiden Wärmeaustauschmedium in der Wärmeaustauscherschlaufe verdampft The carrier portion of the liquid zinc stream in line 64 is placed in a liquid zinc vessel 67. The liquid zinc that leaves the cooling coil 33 also comes into the vessel 67. In addition, the zinc required for replenishment is introduced into the vessel 67 via the line 68. The liquid zinc is removed from this vessel via line 69 by pump 70 and passed through heat exchanger coil 52 via line 71. A carrier part is withdrawn via line 45 from the zinc vapor stream leaving the heat exchanger coil 52 in lines 55 and 2. The amount of zinc stream withdrawn from the heat exchanger loop via line 45 is essentially the same as the sum of the zinc streams introduced into vessel 67 via lines 68 and 64. The zinc vapor stream in line 45 serves as the carrier gas for carrying the zinc oxide from the zinc oxide collecting vessel 50 back to the reactor 1. This vaporizes the carrier portion of the liquid zinc from the line 64 in contact with the fluid heat exchange medium in the heat exchange loop

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das verflüssigte Zink aus dem Abgang des Vergasungsreaktors im indirekten Wärmeaustausch durch die bei Zinkoxidation entstehende Wärme wieder verdampft, um einen Zinkdampfstrom herzustellen, der mit einem Oxidationsmittel in einer Zinkoxidationszone zur Herstellung von Zinkoxid in Berührung gebracht wird. Dieses Zinkoxid wird dann erneut in denIn another embodiment of the invention, the liquefied zinc from the disposal of the Gasification reactor in indirect heat exchange through the heat generated by zinc oxidation evaporated to produce a zinc vapor stream associated with an oxidizer in a zinc oxidation zone is brought into contact for the production of zinc oxide. This zinc oxide is then put back into the

so Hauptreaktor als Sauerstoffquelle für die Hauptreaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid eingeführt Für die Verdampfung eines Teils des Zinks kann man die Wärme des den Vergasungsreaktor verlassenden Prcduktstromes verwenden.so introduced for main reactor as a source of oxygen for the main reaction to the formation of carbon monoxide the evaporation of part of the zinc can be the heat of the gasification reactor leaving Use product current.

Die Wiederverdampfung des verflüssigten Zinks zur Umwandlung in Zinkoxid hat den Vorteil einer schnellen und vollständigen Oxidation des Zinks und einer leichten Abtrennung des Zinkoxids von dem Gasstrom, der die Zinkoxidationszone verläßt indem man die Mischung aus Zinkoxid und Gas durch Trenneinrichtungen für Gase und Feststoffe führt, wie Filter, Zentrifugen oder Cyclone, wobei die Zentrifugen bevorzugt sind. Außerdem treten keine Probleme durch die Ablagerung von Zinkoxid an den Oberflächen von Zinktropfen auf.The re-evaporation of the liquefied zinc to convert it to zinc oxide has the advantage of rapid and complete oxidation of the zinc and easy separation of the zinc oxide from it Gas stream leaving the zinc oxidation zone by passing the mixture of zinc oxide and gas through it Separation devices for gases and solids leads, such as filters, centrifuges or cyclones, whereby the centrifuges are preferred. In addition, there are no problems caused by the deposition of zinc oxide on the surfaces of Zinc drops on.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann ein gasförmiger Abgang aus dem Reaktor, der Kohlenmonoxid und Zink enthält, in indirektem WärmeaustauschIn this embodiment of the invention, a gaseous outlet from the reactor, the carbon monoxide and contains zinc, in indirect heat exchange

mit dem abgetrennten, verflüssigten Zink gebracht werden. Dadurch wird ein Teil des verflüssigten Zinks wiederverdampft und der entsprechende gasförmige Abgang wird gekühlt und eine Portion des gasförmigen Zinks wird verflüssigt. Das teilweise wiederverdampfte Zink wird in indirekten Wärmeaustausch mit der Mischung aus Zink und dem Oxidationsmittel in der Zinkoxidationszone gebracht. Dadurch wird das restliche flüssige Zink verdampft und die Zinkdämpfe werden aus diesem indirekten Wärmeaustausch abgezogen und in die Zinkoxidationszone eingeführt. Bei dieser A'jsführungsform werden die fühlbare und die latente Wärme des gasförmigen Abganges aus dem Reaktor und auch die in der exothermen Zinkoxidationsstufe erzeugten Wärme wirksam verwendet, wodurch die Menge der benötigten externen Energie bei dem Verfahren auf ein Minimum gesenkt wird.be brought with the separated, liquefied zinc. This becomes part of the liquefied zinc re-evaporated and the corresponding gaseous outlet is cooled and a portion of the gaseous Zinc is liquefied. The partially re-evaporated zinc is in indirect heat exchange with the Mixture of zinc and the oxidizing agent brought into the zinc oxidation zone. This will do the rest of the liquid zinc evaporates and the zinc vapors are extracted from this indirect heat exchange and introduced into the zinc oxidation zone. In this form of management, the tangible and the latent Heat of the gaseous discharge from the reactor and also that in the exothermic zinc oxidation stage effectively used heat generated, thereby reducing the amount of external energy required in the Procedure is reduced to a minimum.

Die Fig. 4 erläutert diese Ausführungsform der Erfindung. Eine Einrichtung 30 für die Kohlenstoffquelle ist über die Leitung 31 mit dem Reaktor 1 verbunden.4 illustrates this embodiment of the invention. A means 30 for the carbon source is connected to reactor 1 via line 31.

Zinkoxid wird dem Reaktor 1 über die Leitung 4 zugeführt. Die Asche wird über die Leitung 36 abgezogen. Das gasförmige Reaktionsprodukt besteht im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink und wird aus dem Reaktor über die Leitung 11 abgezogen. Da die Umsetzung zwischen Zinkoxid und Kohlenstoff zur Bildung von Kohlenmonoxid und Zink eine endotherme Reaktion ist, sind Heizeinrichtungen, wie eine Heizschlange 80, vorhanden.Zinc oxide is fed to reactor 1 via line 4. The ashes are discharged via line 36 deducted. The gaseous reaction product consists essentially of carbon monoxide and zinc and is withdrawn from the reactor via line 11. Since the Conversion between zinc oxide and carbon to form carbon monoxide and zinc an endothermic one In response, heating devices such as a heating coil 80 are present.

Das gasförmige Gemisch aus Leitung 11 wird durch den indirekten Wärmeaustauscher 81, den Kühler 82 und die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 83 geführt. In dem Wärmeaustauscher 81 und in dem Kühler 82 werden die Zinkdämpfe im wesentlichen vollständig verflüssigt.The gaseous mixture from line 11 is passed through the indirect heat exchanger 81, the cooler 82 and the gas-liquid separator 83. In the heat exchanger 81 and in the cooler 82 the zinc vapors are essentially completely liquefied.

In der Trenneinrichtung 83 wird das flüssige Zink von dem das Kohlenmonoxid enthaltenden Gas abgetrennt, das über die Leitung 84 abgezogen wird. Flüssiges Zink wird vom Boden der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 83 über die Leitung 85 abgezogen. Mit Hilfe der Pumpe 86 wird das flüssige Zink durch den Wärmeaustauscher 81, die Leitung 87 und die Wärmeaustauschschlangen 88 geführt, wo es verdampft wird und schließlich dem Zinkoxidator 23 zugeführt wird. Ein Oxidationsmittel, wie Luft, wird ebenfalls in die Zinkoxidationszone 23 über die Leitung 24 eingeführtIn the separating device 83, the liquid zinc is separated from the gas containing the carbon monoxide, which gas is drawn off via the line 84. Liquid zinc is withdrawn from the bottom of the gas-liquid separator 83 via line 85. With the aid of the pump 86, the liquid zinc is passed through the heat exchanger 81, the line 87 and the heat exchange coils 88, where it is vaporized and finally fed to the zinc oxidizer 23. An oxidizing agent, such as air, is also introduced into the zinc oxidation zone 23 via line 24

In dem Zinkoxidator 23 wird das Zink, das durch den Wärmeaustauscher 81 und die Wärmeaustauschschlangen 88 wiederverdampft worden ist, mit Sauerstoff unter Bildung von Zinkoxid umgesetzt. Ein Teil der während der Oxidationsreaktion entwickelten Wärme wird dazu verwendet, um Zink in der Wärmeaustauscherschiange SS zu verdampfen. Aus dem Zinkoxiuaiui 23 wird über die Leitung 89 Gas abgezogen. Dieses Gas besteht im wesentlichen aus Stickstoff, falls Luft als Oxidationsmittel über die Leitung 24 eingeführt worden ist Feinverteiltes festes Zinkoxid wird aus dem Zinkoxidator 23 über die Leitung 4 abgezogen. Dieses Zinkoxid wird erneut in den Reaktor 1 eingeführtIn the zinc oxidizer 23, the zinc that has been re-evaporated by the heat exchanger 81 and the heat exchange coils 88 is reacted with oxygen to form zinc oxide. Some of the heat developed during the oxidation reaction is used to vaporize zinc in the heat exchanger coil SS. Gas is withdrawn from the zinc oxide 23 via line 89. This gas consists essentially of nitrogen, if air has been introduced as an oxidizing agent via the line 24. Finely divided solid zinc oxide is drawn off from the zinc oxidizer 23 via the line 4. This zinc oxide is introduced into the reactor 1 again

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein Teil der ersten und der zweiten Oxidationsstufe in indirektem Wärmeaustausch mit und innerhalb der Zinkoxid-Kohlenstoffreaktionsstufe durchgeführt F i g. 5 erläutert eine solche Ausführungsform. Feinverteilter Kohlenstoff wird über die Leitung 31 in den Reaktor 1 von einer Kohlenstoffquelle 30 zugeführt Feinverteiltes Zinkoxid wird ebenfalls in den Reaktor 1 über die Leitung 90 eingebracht Die gebildete Asche wird über die Leitung 36 abgezogen. Das gasförmige Endprodukt besteht im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink und wird aus dem Reaktor über die Leitung 11 abgezogen. Dieses gasförmige Gemisch wird in einen Produktstrom 91 und einen Kreislaufstrom 92 geteilt. Der Kreislaufstrom 92 wird erneut in den unteren Teil des Reaktors 1 über die Pumpe 93 eingeführt und dient als Fluidisierungsgas für die Reaktionsmischung.In another preferred embodiment of the invention, at least part of the first and the second oxidation stage in indirect heat exchange with and within the zinc oxide-carbon reaction stage carried out F i g. Fig. 5 illustrates such an embodiment. Finely divided carbon is fed into reactor 1 via line 31 from a carbon source 30 supplied Finely divided zinc oxide is also introduced into the reactor 1 via line 90 Ash formed is drawn off via line 36. The final gaseous product consists essentially of carbon monoxide and zinc and is withdrawn from the reactor via line 11. This gaseous Mixture is divided into a product stream 91 and a recycle stream 92. The recycle stream 92 becomes again introduced into the lower part of the reactor 1 via the pump 93 and serves as fluidizing gas for the reaction mixture.

in Der Produktstrom 91, der im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink besteht, wird in den Wärmeaustauscher 94 mit flüssigem Zink in Austausch gebracht, wobei er abgekühlt wird und das dampfförmige Zink teilweise kondensiert wird. Um all das Zink zu kondensieren, wird das Gasgemisch aus dem Reaktor aus dem Wärmeaustauscher 94 in einen Kühler 95 gebracht, in dem das meiste Zink, das sich noch in der Dampfform befindet, kondensiert wird. In der Trenneinrichtung % wird das flüssige Zink von dem gasförmigen Gemisch abgetrennt, das durch die Leitung 97 abgezogen wird. Das flüssige Zink wird über die Leitung 98 abgezogen und über die Pumpe 99 und die Leitung 100 durch den Wärmeaustauscher 94 geschickt, wo das Zink mindestens teilweise verdampft wird und über die Leitung 101 in Kontakt mit einem Oxidationsmittel, wie Luft oder Wasserdampf, das durch die Leitung 102 eingeführt wird, gebracht wird. Die Zink/Oxidationsmittelmischung wird zu Zinkoxid umgesetzt, während sie durch die Wärmeaustauscherschlangen 103, die auf derThe product stream 91, which consists essentially of carbon monoxide and zinc, is brought into the heat exchanger 94 in exchange for liquid zinc, wherein it is cooled and the vaporous zinc is partially condensed. In order to condense all of the zinc, the gas mixture from the reactor is brought from the heat exchanger 94 into a cooler 95 in which most of the zinc which is still in the vapor form is condensed. In the separating device% the liquid zinc is separated from the gaseous mixture, which is drawn off through the line 97. The liquid zinc is withdrawn via line 98 and sent via pump 99 and line 100 through heat exchanger 94, where the zinc is at least partially evaporated and via line 101 in contact with an oxidizing agent, such as air or water vapor, which passes through the Line 102 is introduced, is brought. The zinc / oxidizer mixture is converted to zinc oxide as it passes through the heat exchanger coils 103 located on the

jo Innenseite des Hauptreaktors 1 angeordnet sind, hindurchgeht. Die Mischung aus festem Zinkoxid und Gas wird aus den Wärmeaustauscherschlangen 103 in einen Cyclon 104 geführt, von wo ein Abgas, das frei von Zinkoxidteilchen ist, über die Leitung 105 abgeführt wird. Aus dem unteren Teil des Cyclons 104 wird das feste feinverteilte Zinkoxid abgezogen und über die Leitung 90 in den Reaktor 1 gebracht. Das zur Ergänzung erforderliche Zinkoxid wird über die Leitung 106 eingeführt.jo inside the main reactor 1 are arranged, passes through it. The mixture of solid zinc oxide and gas is passed from the heat exchanger coils 103 into a cyclone 104 , from where an exhaust gas which is free of zinc oxide particles is discharged via line 105. The solid, finely divided zinc oxide is drawn off from the lower part of the cyclone 104 and brought into the reactor 1 via the line 90. The zinc oxide required for replenishment is introduced via line 106 .

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bei der Reoxidation des Zink1; zu Zinkoxid freiwerdende Wärme variiert, ohne die Menge des im Kreislauf geführten Zinkoxids zu ändern. Dazu wird ein Teil des Zinks mit Luft unter Bildung einer ersten Menge an Zinkoxid und ein Teil des Zinks mit H2O unter Bildung einer zweiten Menge an Zinkoxid oxidiert und mindestens ein Teil der in diesen Oxidationsstufen entwickelten Wärme in die Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgeführt, in der eine feste Kohlenstoffquelle mit Zinkoxid umgesetzt wird.In another preferred embodiment of the invention, the in the reoxidation of zinc 1 ; The heat released into zinc oxide varies without changing the amount of zinc oxide circulated. For this purpose, part of the zinc is oxidized with air to form a first amount of zinc oxide and part of the zinc is oxidized with H2O to form a second amount of zinc oxide and at least part of the heat developed in these oxidation stages is returned to stage a) of the process according to the invention, in which a solid carbon source is reacted with zinc oxide.

In einem Verfahren, bei dem Zink mit Luft allein zu Zinkoxid icOxiuieri wird, liefert diese Reuxidaiiuri im wesentlichen eine konstante Menge an Wärme pro Einheit an reoxidiertem Zink. Ohne die Menge des hergestellten Zinkoxids zu ändern, kann die Menge der auftretenden Wärme ebenfalls nicht geändert werden. Dadurch kann die Temperatur bei der das Kohlenmonoxid bildenden Reaktion nicht variiert werden, ohneIn a process in which zinc is converted into zinc oxide with air alone, this yields Reuxidaiiuri im essentially a constant amount of heat per unit of reoxidized zinc. Without the amount of To change the zinc oxide produced, the amount of heat generated cannot be changed either. As a result, the temperature in the reaction which forms the carbon monoxide cannot be varied without

bo die Menge an Zinkoxid, das durch Zinkoxidation im Wärmeaustausch mit der CO-Bildungsreaktion hergestellt wird, zu ändern. Gemäß dieser Ausbildungsform der Erfindung ist diese Variation möglich, da die pro Mol gebildetes Zinkoxid auftretende Wärme abhängig ist davon, ob Luft oder Wasser als Sauerstoffquelle verwendet wird. Die durch Oxidation einer gegebenen Menge an Zink mit Luft frei werdenden Wärmemenge ist höher als die Wärmemenge, die bei der Oxidation derbo is the amount of zinc oxide produced by zinc oxidation in heat exchange with the CO formation reaction is going to change. According to this embodiment of the invention, this variation is possible because the pro The heat generated by the moles of zinc oxide formed depends on whether the oxygen source is air or water is used. The amount of heat released by the oxidation of a given amount of zinc with air is higher than the amount of heat used in the oxidation of the

gleichen Menge an Zink mit Wasser auftritt. Es kann infolgedessen abhängig von dem Anteil der ersten und der zweiten Oxidationsart, die durch Oxidation einer gegebenen Menge an Zink insgesamt freigegebene Wärme eingestellt, verändert oder kontrolliert werden, ohne daß die gesamte Menge an oxidiertem Zink geändert wird. Dadurch kann ein thermisch neutrales System aufgebaut werden, bei dem die freigesetzte Wärme in den exothermen Zinkoxidationen im wesentlichen die Wärmebedürfnisse der endothermen Kohlenstoffoxidationsreaktion plus der Wärmeundichtigkeit des Systems erfüllt.same amount of zinc occurs with water. It may depend on the proportion of the first and as a result the second type of oxidation, the total released by oxidation of a given amount of zinc Heat can be adjusted, changed or controlled, without changing the total amount of oxidized zinc. This allows a thermally neutral System can be set up in which the heat released in the exothermic zinc oxidations in the essentially the heat requirements of the endothermic carbon oxidation reaction plus the heat leakage of the system is met.

Ein anderer Vorteil dieser Erfindung besteht in der Herstellung von relativ reinem Wasserstoff als Nebenprodukt. Dieser Wasserstoff kann mit einem Teil des hergestellten CO zur Herstellung von Methanol oder Methan kombiniert werden. Der Wasserstoff kann auch als solcher verwendet oder verkauft werden.Another advantage of this invention is the production of relatively pure hydrogen as a by-product. This hydrogen can be used with part of the CO produced to produce methanol or Methane can be combined. The hydrogen can also be used or sold as such.

Die relativen Mengen an Zink, die mit Luft oder mit Wasser reoxidiert werden, hängen von der Wirksamkeit des Wärmeüberganges von diesen exothermen Oxidationsreaktionen auf die endotherme Reaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid ab. Typischerweise ist das Verhältnis des ersten Anteils des gesamten Zinks der mit Luft reoxidiert wird zu dem mit Wasser zu reoxidierenden Zink im Bereich von 1,1 :1 bis 6,0:1. Sehr bevorzugt werden die Zink-Zinkoxidreaktionen dieser Erfindung in einer zyklischen Weise ausgeführt, wobei das Zinkoxid, das bei beiden Oxidationen des Zinks mit Luft oder mit Wasser gebildet wird, in die Hauptreaktion zur Herstellung von Kohlenmonoxid wieder eingefühlt wird. Die beiden Zinkoxidströme können getrennt oder in kombinierter Form oder gemeinsam in die Reaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid eingeführt werden.The relative amounts of zinc that are reoxidized with air or with water depend on the effectiveness the heat transfer from these exothermic oxidation reactions to the endothermic reaction Formation of carbon monoxide. Typically the ratio of the first fraction of the total zinc is the It is reoxidized with air to the zinc to be reoxidized with water in the range from 1.1: 1 to 6.0: 1. Most preferably, the zinc-zinc oxide reactions of this invention are carried out in a cyclical manner, wherein the zinc oxide, which is formed in both oxidations of the zinc with air or with water, into the Main reaction for the production of carbon monoxide is re-fed. The two zinc oxide streams can be used separately or in combined form or together in the reaction to form carbon monoxide to be introduced.

Das Aufspalten des Zinkstroms in zwei Ströme für getrennte Reoxidationen kann irgendwo stromabwärts von der Hauptreaktion für die Bildung von Kohlenmonoxid erfolgen. Der gasförmige Abgang aus dem Reaktor kann in zwei Ströme gespalten werden, die individuell aufgeteilt werden in einen Kohlenmonoxid- und Zinkstrom als erster Strom und einen zweiten Zinkstrom für die zwei Reoxidationsreaktionen. Alternativ kann das gesamte gasförmige Produkt in einen gasförmigen Kohlenmonoxidstrom, das Reaktionsprodukt und einen flüssigen Zinkstrom getrennt werden. Dieser flüssige Zinkstrom wird dann in zwei Flüssigkeitsströme aufgeteilt, die einzeln einerseits für die Reoxidation mit Luft und andererseits für die Reoxidation mit H2O verwendet werden.The splitting of the zinc stream into two streams for separate reoxidations can be anywhere downstream from the main reaction for the formation of carbon monoxide. The gaseous finish from the Reactor can be split into two streams which are individually split into a carbon monoxide and zinc stream as a first stream and a second zinc stream for the two reoxidation reactions. Alternatively can convert the entire gaseous product into a gaseous carbon monoxide stream, the reaction product and a liquid zinc stream are separated. This liquid zinc stream is then divided into two liquid streams divided up individually on the one hand for reoxidation with air and on the other hand for reoxidation can be used with H2O.

Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wird infolgedessen der gasförmige Produktstrom fraktioniert, um einen Strom von flüssigem Zink und einen Kohlenmonoxidstrom zu bilden. Der Zinkstrom wird in einen ersten und einen zweiten Anteil aufgeteilt. Der erste Anteil des Zinkstroms wird in einer ersten Oxidationszone mit Luft oxidiert. Der zweite Anteil des Zinkstroms wird in einer zweiten Oxidationszone mit H2O oxidiert. Zwischen der Reaktionszone und der ersten und der zweiten Oxidationszone wird ein indirekter Wärmeaustausch eingerichtet.In one embodiment according to the invention, the gaseous product stream is consequently fractionated, to form a stream of liquid zinc and a stream of carbon monoxide. The zinc stream is in divided a first and a second portion. The first portion of the zinc stream is in a first Oxidation zone oxidized with air. The second portion of the zinc stream is in a second oxidation zone with H2O oxidizes. Between the reaction zone and the an indirect heat exchange is established in the first and the second oxidation zone.

Ein besonders wirksamer Wärmeaustausch kann erreicht werden, indem mindestens ein Anteil von beiden, der ersten und der zweiten Oxidationszone, in indirektem Wärmeaustausch mit der vorstehend erwähnten Reaktionszone gebracht wird. Dies kann man erreichen, indem man die erste und die zweite Oxidationszone als solche innerhalb des Reaktors, in dem die Reaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid stattfindet, anordnetA particularly effective heat exchange can be achieved by using at least a portion of both the first and the second oxidation zone, in indirect heat exchange with that mentioned above Reaction zone is brought. This can be achieved by looking at the first and the second Oxidation zone as such within the reactor, in which the reaction leads to the formation of carbon monoxide takes place, arranges

Einer der Hauptvorteile dieser Ausführungsform der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Kontrolle der Reaktionstemperatur zur Bildung von Kohlenmonoxid. Um d'ese Temperaturkontrolle durchzuführen, ist es zur Zeit bevorzugt, die für die Reaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid erforderliche Wärme zu bestimmen und das Verhältnis der beiden Zinkströme in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf zu regeln. Spezifischer ausgedrückt bedeutet dies, daß das Verhältnis des mit Luft oxidierten Zinkstroms zu dem mit Wasser oxidierten Zinkstrom erhöht wird, wenn die erforderliche Wärme für die Bildung des Kohlenmonoxids ansteigt und umgekehrtOne of the main advantages of this embodiment of the invention is the ability to control the Reaction temperature for the formation of carbon monoxide. To carry out d'ese temperature control it is necessary to Time preferred to determine the heat required for the reaction to form carbon monoxide and to regulate the ratio of the two zinc streams depending on the heat demand. More specific Expressed this means that the ratio of the zinc stream oxidized with air to that with water oxidized zinc current is increased when the heat required for the formation of carbon monoxide increases and vice versa

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur der Reaktion zwischen der Kohlenstoffquelle und dem Zinkoxid abgetastet, und es wird dadurch ein Signal für die Reaktionstemperatur erzeugt.In one embodiment of the invention, the temperature of the reaction between the carbon source and the zinc oxide are scanned, thereby generating a signal for the reaction temperature.

Dann wird das Fließen oder Strömen des ersten Anteils des Zinks oder das Fließen oder Strömen des zweiten Anteils des Zinks oder beider in Abhängigkeit von diesem Kontrollsignal so geregelt, daß die Temperatur in der Reaktionszone durch Steuerung der entwickelten Wärmemenge d ^ch die Gesamtoxidation des Zinks kontrolliert wird.Then the flow or gushing of the first portion becomes of the zinc, or the flowing or flowing of the second portion of the zinc, or both, depending on This control signal regulated so that the temperature in the reaction zone developed by controlling the The amount of heat used to control the total oxidation of the zinc.

Bei der Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung gemäß F i g. 6 ist ein Hauptreaktionsgefäß 1 vorhanden, in welches kohlenstoffhaltiges Material über die Leitung 31 aus einer Quelle 30 zugeführt wird. In den Reaktionskessel wird außerdem Zinkoxid über die Leitung 4 eingebracht. Das gasförmige Reaktionsgemisch verläßt den Reaktor 1 über die Leitung 110 und besteht im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink.In the embodiment of the method according to the invention according to FIG. 6, a main reaction vessel 1 is present, into which carbonaceous material is fed via line 31 from a source 30. Zinc oxide is also introduced into the reaction vessel via line 4. The gaseous reaction mixture leaves the reactor 1 via line 110 and consists essentially of carbon monoxide and zinc.

Eine erste Oxidationseinheit 113 und eine zweite Oxidationseinheit 114· sind in dem Reaktionsgefäß 1 in indirektem Wärmeaustausch mit den Materialien im Gefäß vorhanden. Das Realctionsgemisch aus Leitung 110 geht über die Leitung Ii 15 in eine Kondensations- und Trenneinheit 116 und ein Teil über eine Pumpe 111 und Leitung 112 wieder in den Reaktor 1 zurück. Die Kondensations- und Trenneinheit 116 besitzt eine indirekte Wärmeaustauscheinrichtung 117 und eine Gas/Flüssigkeits-Trenneinrichtung 118 und eine PumpeA first oxidation unit 113 and a second oxidation unit 114 are present in the reaction vessel 1 in indirect heat exchange with the materials in the vessel. The reaction mixture from line 110 goes via line Ii 15 into a condensation and separation unit 116 and some of it goes back to reactor 1 via a pump 111 and line 112. The condensation and separation unit 116 has an indirect heat exchange device 117 and a gas / liquid separation device 118 and a pump

119. In dem Wärmeaustauscher 117 bewirkt das flüssige Zink eine Vorkühlung des gasförmigen Reaktionsgemisches in Leitung 115. Dadurch wird das flüssige Zink mindestens teilweise wieder verdampft. Im wesentlichen aus Kohlenmonoxid bestehendes Gas verläßt die Trenneinrichtung 118 über die Leitung 120. Das flüssige Zink wird von der Trenneinrichtung 118 über die Pumpe 119 durch den Wärmeaustauscher 117 geführt. Gegebenenfalls kann eine weitere Verdampfeinrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) zur Verdampfung von Zink vorgesehen werden, wobei sie stromabwärts von dem Wärmeaustauscher 117 in die Zinkleitung 121 eingebaut werden kann. Der Zinkstrom wird dann durch ein Dreiwegeventil 122 geführt, wo er aufgeteilt wird in einen ersten Strom 123 und einen zweiten Strom 124. 119. In the heat exchanger 117 , the liquid zinc effects a pre-cooling of the gaseous reaction mixture in line 115. As a result, the liquid zinc is at least partially evaporated again. Gas consisting essentially of carbon monoxide leaves the separating device 118 via the line 120. The liquid zinc is conducted from the separating device 118 via the pump 119 through the heat exchanger 117 . Optionally, a wide r e evaporation apparatus (not shown in the drawing) can be provided for the evaporation of zinc, it can be installed downstream of the heat exchanger 117 into the conduit zinc 121st The zinc stream is then passed through a three-way valve 122 where it is split into a first stream 123 and a second stream 124.

Der erste Strom 123 wird mit Luft aus einer Luftquelle 125 gemischt, und die Mischung von Zink und Luft wird über die Leitung 126 in die Oxidationseinheit 114 geführt. In dieser Oxidationseinheit reagieren das Zink und die Luft unter Bildung von im wesentlichen Zinkoxid und Stickstoff. Das Produkt aus der Oxidationseinheit 114 wird über die Leitung 127 zu einer Trenneinrichtung 128, wie einem Cyclon, geführt. In diesem Cyclon 128 wird das feste Zinkoxid am BodenThe first stream 123 is mixed with air from an air source 125 and the mixture of zinc and air is fed into the oxidation unit 114 via line 126 . In this oxidation unit the zinc and the air react to form essentially zinc oxide and nitrogen. The product from the oxidation unit 114 is passed via the line 127 to a separating device 128, such as a cyclone. In this Cyclon 128 the solid zinc oxide is on the bottom

gesammelt und das im wesentlichen aus Stickstoff bestehende Gas verläßt den Cyclon 128 über die Leitung 129.collected and the gas consisting essentially of nitrogen leaves the cyclone 128 via the Line 129.

In ähnlicher Weise wird der zweite Teil des Zinkstroms, der über die Leitung 124 fließt, mit Wasser gemischt bevorzugt in Fonr. von Wtisserdampf, der von einer Wasserquelle 130 stammt Die Mischung aus Wasserdampf und Zink geht durch die Leitung 131 in die zweite Oxidationseinheil 113, wo diese Mischung exotherm in Zinkoxid und Wasserstoff umgewandelt wird. Die Zinkoxid/Wasserstoffmischung geht durch die Leitung 132 in eine Gas/Flüssig-Trenneinrichtung, wie einen Cyclon 133. Das Abgas, das im wesentlichen aus Wasserstoff besteht, verläßt den Cyclon über die Leitung 134.Similarly, the second portion of the zinc stream flowing via line 124 is made up with water mixed preferably in Fonr. of Wtisserdampf, that of a water source 130 originates The mixture of water vapor and zinc goes through the line 131 in the second oxidation unit 113, where this mixture is exothermically converted into zinc oxide and hydrogen will. The zinc oxide / hydrogen mixture goes through line 132 into a gas / liquid separator such as a cyclone 133. The exhaust gas, which consists essentially of hydrogen, leaves the cyclone via the Line 134.

Das die Cyclone 128 und 133 über die Leitungen 135 und 135' verlassende Zinkoxid wird in Leitung 4 gemischt und in das Reaktionsgefäß 1 als Sauerstoffdonator für die Reaktion zur Bildung von Kohlenmonoxid geleitetThe zinc oxide leaving the cyclones 128 and 133 via lines 135 and 135 'is in line 4 mixed and in the reaction vessel 1 as an oxygen donor for the reaction to form carbon monoxide directed

Eine Abtasteinrichtung 136, wie ein Thermoelement, mißt die Temperatur und erzeugt ein entsprechendes Signal. Eine Kontrolleinrichtung 137 vergleicht dieses Signal für die Reaktionstemperatur mit einem festgelegten Signal von einer Quelle zur Festsetzung des Signals 138 und erzeugt ein entsprechendes Kontrollsignal 139. Dieses Kontroilsignal betreibt das Dreiwegeventil 122 in solcher Weise, daß die relative Menge des Zinks, die in die erste Oxidationseinheit 114 fließt erhöht wird, wenn die durch das Thermoelement 136 abgetastete Temperatur unterhalb der festgesetzten Temperatur liegt In entsprechender Weise wird die relative Zinkmenge, die durch die zweite Oxidationseinheit 113 fließt, geregelt, wenn die Temperatur oberhalb des festgelegten Punktes liegtA sensing device 136, such as a thermocouple, measures the temperature and generates a corresponding one Signal. A control device 137 compares this signal for the reaction temperature with a specified one Signal from a source to set the signal 138 and generate a corresponding control signal 139. This control signal operates the three-way valve 122 in such a manner that the relative amount of zinc that flows into the first oxidation unit 114 is increased when the sensed by the thermocouple 136 Temperature is below the set temperature. In a corresponding manner, the relative Amount of zinc flowing through the second oxidation unit 113 is regulated when the temperature is above the the specified point

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird in F i g. 7 gezeigt Bei diesem System werden anstelle eines Reaktors zwei Reaktoren la und 16 verwendet, in denen das kohlenstoffhaltige Material aus der Quelle 30a oder 306 mit Zinkoxid umgesetzt wird, das über die Leitung 4a oder 46 eingeführt wird, um Kohlenmonoxid und Zinkdampf zu bilden. Diese Gasmischung wird über die Leitungen 110a und 1106 abgezogen. In ähnlicher Weise ist ein direkter Kreislaufslrom des Abgangsgases vorgesehen, der durch die Pumpen Uta und 1116 über die Leitungen 112a und 1126 als Fluidisiergas eingeführt wird. Im Reaktor la ist die Oxidationseinheit 114 angeordnet, wogegen die Oxidalionseinheit 113 im Reaktor 16 angeordnet ist. Die die beiden Reaktoren über die Leitungen 115a und 1156 verlassenden gasförmigen Reaktionsgemische werden kombiniert und in der Trenneinheil 116, die die gleiche wie in F i g. 6 (31 —33) ist, getrennt Es wird ein Gasstrom erhalten, der über Leitung 120 abgeht und im wesentlichen aus Kohlenmonoxid besteht, und ein Zinkslrom, der über Leitung 121 abgeht. Dieser Zinkstrom wird dann in einem ersten Strom 123 für die Reoxidation mil Luft aus der Luftquelle 125 und ein zweiter Zinkstrom in Leitung 124 für die Reoxidation mit einem Wasserstrom aus der wi Wasserquelle 130 erhallen. Zwei Ventile 122a und 1226 sind vorgesehen, um die relativen Mengen des in die beiden Oxidalionseinheiten fließenden Zinks zu steuern. Die beiden Zinkoxidauslässe der beiden Cyclone 133 und 128 sind durch eine Leitung 140 verbunden. Da die μ durch Oxidation des Zinks mit Wasser entwickelte Wärme pro MoI Zink geringer ist als die Wärmemenge, die durch die Herstellung von einem Mol Zink und einem Mol Kohlenmonoxid entsteht, ist eine größere Menge an Zink in der Reoxidationseinheit 113 zu oxidieren als diejenige, die chemisch für den Reaktor 16 erfoi'derlich ist. Deshalb wird der Oberschuß des in der Reoxidationseinheit 113 hergestellten Zinkoxids über die Leitung4ain den Reaktor la transferiert.Another embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 7 shown in this system instead of one reactor, two reactors 1 a and 16 are used, in which the carbonaceous material is reacted from the source 30a or 306 with zinc oxide, which is introduced via the line 4a or 46, to form carbon monoxide and zinc vapor. This gas mixture is supplied via lines 110a and 1106 deducted. In a similar way, a direct circulation flow of the waste gas is provided, the is introduced as fluidizing gas by pumps Uta and 1116 via lines 112a and 1126. in the The oxidation unit 114 is arranged in reactor la, whereas the oxidation unit 113 is arranged in the reactor 16 is arranged. The gaseous ones leaving the two reactors via lines 115a and 1156 Reaction mixtures are combined and stored in the separation unit 116, which is the same as in FIG. 6 (31-33) A gas stream is obtained which exits via line 120 and consists essentially of carbon monoxide exists, and a zinc stream that goes off via line 121. This zinc stream is then used in a first Stream 123 for reoxidation with air from air source 125 and a second zinc stream in line 124 for reoxidation with a stream of water from the wi Get water source 130. Two valves 122a and 1226 are provided to control the relative amounts of the in the to control the two oxide ion units flowing zinc. The two zinc oxide outlets of the two Cyclone 133 and 128 are connected by a line 140. Since the μ the heat generated by the oxidation of the zinc with water per mol of zinc is less than the amount of heat, The one produced by the production of one mole of zinc and one mole of carbon monoxide is a larger one Amount of zinc to oxidize in the reoxidation unit 113 than that chemically required for the reactor 16 is necessary. Therefore, the excess of the in the Reoxidation unit 113 produced zinc oxide transferred via line 4 to the reactor la.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werdeR Zinkgehalte, die sonst in dem Aschenebenprodukt verlorengehen, leicht wieder gewonnen, indem man die zinkhaltige Asche mit heißer Luft behandelt, wobei diese Zinkgehalte in Zinkoxid umgewandelt werden. Das in Mischung mit der Asche erhaltene Zinkoxid wird danach als Sauerstoffquelle für die Umwandlung von zusätzlichem kohlenstoffhaltigen Material zu Kohlenmonoxid in einer sekundären Reaktionszone verwendet, von wo eine Mischung von Kohlenmonoxid und Zinkmetall entfernt wird. Zink wird von dem Kohlenmonoxid abgetrennt, wieder in Zinkoxid verwandelt und danach in die primäre Reaktionszone zurückgeführt, wo es zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigem Material in Kohlenmonoxid dientIn another embodiment of the invention, the zinc levels would otherwise be in the ash by-product lost, easily recovered by treating the zinc-containing ash with hot air, these zinc contents are converted into zinc oxide. That obtained mixed with the ashes Zinc oxide is then used as a source of oxygen for the conversion of additional carbonaceous Material used to carbon monoxide in a secondary reaction zone from where a mixture of Carbon monoxide and zinc metal is removed. Zinc is separated from the carbon monoxide, back into Zinc oxide is converted and then returned to the primary reaction zone, where it is used for conversion of carbonaceous material in carbon monoxide is used

Die Reaktion in der sekundären Reaktionszone, bei der die Zinkgehalte in Form von Zinkoxid zur Umwandlung von zusätzlichem kohlenstoffhaltigen Material in Kohlenmonoxid dienen, wird ebenfalls bei erhöhter Temperatur ausgeführt Um eine hohe Umwandlung des Zinkoxids zu gewährleisten, wird die Reaktion in der zweiten Reaktionszone bevorzugt bei einer höheren Temperatur für einen längeren Zeitraum als derjenige in der ersten Reaktionszone durchgeführt. Eine mittlere Reaktionszeit von 5 Minuten bis 2 Stunden ist im allgemeinen ausreichend.The reaction in the secondary reaction zone, in which the zinc content is in the form of zinc oxide Conversion of additional carbonaceous material to carbon monoxide is also used run at elevated temperature To ensure a high conversion of the zinc oxide, the Reaction in the second reaction zone preferably at a higher temperature for a longer period of time than that in the first reaction zone. An average response time of 5 minutes to 2 hours is generally sufficient.

In der zweiten Reaktionszone sollte das Zinkoxid bevorzugt in feinverteilter Form vorliegen, wie es auch in der ersten Reaktionszone verwendet wird. Falls erforderlich, k?nn die Asche-Zinkoxid-Mischung durch eine Zerkleinerungsvorrichtung geführt werden, bevor sie in die zweite Reaktionszone eingeführt wird.In the second reaction zone, the zinc oxide should preferably be in finely divided form, as it is is used in the first reaction zone. If necessary, the ash-zinc oxide mixture can through a comminution device before it is introduced into the second reaction zone.

Da der Wunsch besteht, Verluste an Zink in dem sekundären Reaktor durch Weiterführung von Zinkgehalten in der Asche zu vermeiden, werden als Kohlenstoffquellen für den sekundären Reaktor bevorzugt solche mit einem sehr niedrigen Schwefelgehalt verwendet, insbesondere solche mit einem Schwefelgehalt unterhalb 0,01 Gew.-% oder solche, die völlig frei von Schwefel sind.Since there is a desire to avoid losses of zinc in the secondary reactor by carrying on zinc contents in the ashes are preferred as carbon sources for the secondary reactor those with a very low sulfur content are used, especially those with a sulfur content below 0.01% by weight or those which are completely free of sulfur.

Zinkanteile, die von der Asche aus der ersten Reaktionszone milgeführl werden, werden bei einer Temperatur im Bereich von 1093 bis 16500C in einer zweiten Oxidationszone mit Sauerstoff in Berührung gebracht, um eine zweite Menge an Zinkoxid zu bilden. Dieses zurückgewonnene oder regenerierte Zinkoxid, das sich in Mischung mit der Asche befindet, wird in die sekundäre Reaktionszone eingebracht, in der eine schwefclarme oder schwefelfreie Kohlenstoffquelle in Kohlenmonoxid bei einer Temperatur im Bereich von 910 bis 15400C in Kohlenmonoxid umgewandelt wird. Die Erwärmung der Reaktionsmischung wird durch indirekten Wärmeaustausch zwischen der Oxidations-Reaktionsniischung erreicht, wobei die mitgeführten Zinkanieile in Zinkoxid umgewandelt werden. Von dem Reaktor wird ein Gas, das im wesentlichen Kohlenmonoxid und Zinkdampf enthält, abgezogen. Von dem Boden des Reaktors werden Feststoffe abgezogen, die eine im wesentlichen von Zinkverbindungen freie Asche enthalten. Das Kohlenmonoxid-Zinkgas kann mil dem Produktgas aus dem ersten Reaktor kombiniert werden.Zinc Shares milgeführl of the ash from the first reaction zone are contacted at a temperature in the range 1093 to 1650 0 C in a second oxidation zone in contact with oxygen, to form a second quantity of zinc oxide. This recovered or regenerated zinc oxide which is in admixture with the ash is introduced into the secondary reaction zone in which a schwefclarme or sulfur-free carbon source is converted into carbon monoxide at a temperature in the range 910-1540 0 C in carbon monoxide. The heating of the reaction mixture is achieved by indirect heat exchange between the oxidation reaction mixture, with the zinc particles carried along being converted into zinc oxide. A gas which essentially contains carbon monoxide and zinc vapor is withdrawn from the reactor. Solids containing an ash essentially free of zinc compounds are withdrawn from the bottom of the reactor. The carbon monoxide-zinc gas can be combined with the product gas from the first reactor.

Dieses kombinierte Gas wird dann gekühlt und getrennt In einen Kohlenmonoxidstrom und einen Strom von flüssigem Zink. Der Zinkstrom, der die zurückgewonnenen Zinkanteile enthält, wird dann zu Zinkoxid reoxidiert und in den primären Reaktor zurückgeführt.This combined gas is then cooled and separated Into a stream of carbon monoxide and a stream of liquid zinc. The zinc stream that the recovered Contains zinc, is then reoxidized to zinc oxide and returned to the primary reactor.

Wie in F i g. 8 gezeigt wird, wird eine heiße verkohlte Masse bei einer Temperatur von etwa 1093°C in den primären Reaktor 150 über die Leitung 151 eingeführt In diesen primären Reaktor wird außerdem feinteiliges Zinkoxid durch die Leitung 152 eingebracht Die festen Materialien werden mit dem Reaktor 150 durch einen fluidisierenden Strom von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder eine Mischung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid gemischt, wobei dnese Gasströme in den Reaktor über die Leitung 153 eingeführt werden.As in Fig. 8 is shown being a hot charred Mass at a temperature of about 1093 ° C in the primary reactor 150 introduced via line 151 In this primary reactor is also finely divided Zinc oxide introduced through line 152. The solid materials are fed to reactor 150 through a fluidizing stream of carbon dioxide, carbon monoxide or a mixture of carbon monoxide and Carbon dioxide mixed, these gas streams being introduced into the reactor via line 153.

Die Beladung des Reaktors 150 mit Zinkoxid als Sauerstoffquelle zu Beginn der Reaktion erfolgt, indem man Ergänzungszinkoxid durch die Leitungen 154 und 155 durch die Reaktionszone 156 und schließlich durch die Leitung 152 einführtThe loading of the reactor 150 with zinc oxide as an oxygen source at the beginning of the reaction takes place by one make-up zinc oxide through lines 154 and 155 through reaction zone 156 and finally through the lead 152 introduces

Im unteren Abschnitt des Reaktors 150 sammelt sich Asche an und wird über die Leitung 157 abgezogen. Kohlenmonoxid und Zink und auch andere gasförmige Nebenprodukte werden von aus dem Reaktor 150 über die Leitung 158 mitgeführten Feststoffen befreit Ein nicht gezeigter Cyclon kann in dem Reaktor 150 angeordnet sein, um mitgeführte Feststoffe aus dem gasförmigen Abgang des Reaktors abzuscheiden und sie in das Reaktorbett zurückzuführen. ,Ash collects in the lower section of reactor 150 and is withdrawn via line 157. Carbon monoxide and zinc and also other gaseous by-products are transferred from the reactor 150 The line 158 frees entrained solids. A cyclone, not shown, can be in the reactor 150 be arranged to separate entrained solids from the gaseous outlet of the reactor and they returned to the reactor bed. ,

Das Abgas, das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Zink besteht, wird durch die Leitung 158 zum Wärmeaustauscher 159 geführt, wo das Gas durch indirekten Wärmeaustausch mit Flüssigem Zink aus der Trenneinrichtung bzw. dem Phasenseparator 160 kondensiert wird. In der Trenneinrichtung 160 wird das flüssige Zink von dem CO-Gas getrennt. Das Produktgas wird über die Leitung 161 weitergeführt.The exhaust gas, which consists essentially of carbon monoxide and zinc, is through line 158 to Heat exchanger 159 led, where the gas by indirect heat exchange with liquid zinc from the Separating device or the phase separator 160 is condensed. In the separator 160, the liquid zinc separated from the CO gas. The product gas is carried on via line 161.

Das in der Trenneinrichtung 160 kondensierte flüssige Zink wird über die Leitung 161 abgezogen, durch den Wärmeaustauscher 159 geführt, um das Zink durch indirekten Wärmeaustausch mit den Produktgasen des Reaktors wieder zu verdampfen, und dann in Leitung 162 eingeführt In Leitung 162 wird das Zink dann mit heißer Luft (900 bis 1650° C) über die Leitung 163 gemischt. Die erhaltene Mischung wird dann in die Reaktionszone 156 über die Leitung 155 geführt, wo das Zink zu Zinkoxid oxidiert wird. Nach der Oxidation wird die Reaktionsmasse über die Leitung 164 zur Trenneinrichtung 165 geführt, wo der Gasanteil der im wesentlichen aus Stickstoff und überschüssigem Sauerstoff besteht, über die Leitung 166 abgeführt wird. Zinkoxid wird aus dem Boden der Trenneinrichtung 165 über die Leitung 152 abgezogen und in den Reaktor 150 eingeführt.The liquid zinc condensed in the separating device 160 is drawn off via the line 161, through the Heat exchanger 159 led to the zinc by indirect heat exchange with the product gases of the Reactor to evaporate again, and then introduced into line 162. In line 162, the zinc is then added hot air (900 to 1650 ° C) via line 163 mixed. The resulting mixture is then added to the Reaction zone 156 passed via line 155, where the zinc is oxidized to zinc oxide. After the oxidation will the reaction mass passed via line 164 to separating device 165, where the gas content of the im consists essentially of nitrogen and excess oxygen, is discharged via line 166. Zinc oxide is withdrawn from the bottom of separator 165 via line 152 and into reactor 150 introduced.

Der gasförmige Produktstrom, der aus dem Separator 160 über die Leitung 161 abgezogen wird und im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und etwas Kohlendioxid besteht, kann in der Wärmerückgewinnungseinheit 167 behandelt werden, um die Wärme für weitere Verwendung abzuführen. Danach wird der Gasstrom einem Kohlendioxid-Absorber-Abstreifer 168 über die Leitung 169 zugeführt, wo etwa vorhandenes CO2 entfernt wird, so daß ein Produktstrom entsteht, der im wesentlichen aus reinem Kohlenmonoxid besteht. Das CO2 wird von dem Absorber-Abstreifer 168 entfernt und kann über die Leitungen 171 und 153 zu dem Hauptreaktor für weitere Verwendung zur Fluidisierung in dem Reaktorbett benutzt werden, oder es kann über Leitung 170 in die Atmosphäre abgeleitet werden. Aschehaltiges Material, das mitgeführte Zinkverbindungen im allgemeinen in Form von Zinksulfid enthält wird über die Leitung 157 aus dem Reaktor 150 entfernt und über die Leitung 172 in Wärmeaustausch gebracht mit dem Inneren des sekundären Reaktors 173. Heiße Luft (900 bis 1650"C) wird über die Leitung 174 in die Leitung 172 in einer Menge gebracht, um die Umwandlung der Zinkanteile in Leitung 172 in ZinkoxidThe gaseous product stream, which is withdrawn from the separator 160 via line 161 and consists essentially of carbon monoxide and some carbon dioxide, can be treated in the heat recovery unit 167 in order to remove the heat for further use. The gas stream is then fed to a carbon dioxide absorber stripper 168 via line 169, where any CO 2 present is removed so that a product stream is formed which consists essentially of pure carbon monoxide. The CO 2 is removed by the absorber stripper 168 and can be used via lines 171 and 153 to the main reactor for further use for fluidization in the reactor bed, or it can be vented via line 170 to the atmosphere. Ash-containing material containing entrained zinc compounds generally in the form of zinc sulfide is removed from reactor 150 via line 157 and brought into heat exchange with the interior of secondary reactor 173 via line 172. Hot air (900 to 1650 "C) is passed over line 174 is placed in line 172 in an amount sufficient to convert the zinc portions in line 172 to zinc oxide

H) vorzunehmen. Die während dieser exothermen Umsetzung freigesetzte Wärme trägt mittels des Wärmeaustauscherabschnitts 175 dazu bei, um den Inhalt des sekundären Reaktors auf dem gewünschten Niveau zu halten. Nach dem Wärmeaustausch, der in die Wärmeaustauscherzone 175 eintretenden Ausgangsstoffe, werden die Ausgangsstoffe, in der Hauptsache Zinkoxid, Asche und Stickstoff, zusammen mit etwas Luft und CO2 über die Leitung 176 der TrenneinrichtungH). The heat released during this exothermic reaction, through the heat exchanger section 175, helps to maintain the contents of the secondary reactor at the desired level. After the heat exchange of the starting materials entering the heat exchanger zone 175, the starting materials, mainly zinc oxide, ash and nitrogen, together with some air and CO 2 via line 176 of the separating device

177 zugeführt von wo die gasförmigen Anteile, die im wesentlichen aus Stickstoff, Luft und Kohlendioxid bestehen, über die Leitung 178 entfernt werden und die Feststoffteilchen, die im wesentlichen aus einer Mischung von Zinkoxid und Asche und weiter oxidierter Kohle bestehen, über die Leitung 179 entfernt und in den sekundären Reaktor 173 eingeführt werden. Eine zweite Kohlecharge mit einem niedrigen Schwefelgehalt wird über die Leitung 180 in den sekundären Reaktor 172 eingebracht, der in ähnlicher Weise wie der primäre Reaktor 1 betrieben wird, aber im allgemeinen bei höherer Temperatur und längerer Reaktionszeit. Es sammelt sich jetzt eine im wesentlichen von Zinkanteilen freie Asche im unteren Teil des Reaktors 173 und wird über die Leitung 181 abgezogen. Gasförmiges Zink und Kohlenmonoxid werden von den mitgeführten Feststoffen am Kopf über die Leitung 182 abgezogen und in der Leitung 158 mit den gasförmigen Abgasen des primären Reaktors 150 kombiniert.177 supplied from where the gaseous components, which essentially consist of nitrogen, air and carbon dioxide consist, are removed via line 178 and the solid particles, which are essentially a mixture consist of zinc oxide and ash and further oxidized coal, removed via line 179 and in the secondary reactor 173 can be introduced. A second batch of coal with a low sulfur content is introduced via line 180 into secondary reactor 172, which is operated in a manner similar to that of primary reactor 1 is operated, but generally at a higher temperature and longer reaction time. It An ash, which is essentially free of zinc components, now collects in the lower part of the reactor 173 and is withdrawn via line 181. Gaseous zinc and carbon monoxide are carried by the Solids withdrawn at the top via line 182 and in line 158 with the gaseous exhaust gases of the primary reactor 150 combined.

Das aus der Trenneinrichtung 177 über die LeitungThat from the separator 177 via the line

178 entfernte Gas wird zu der Wärmerückgewinnungseinheit 183 geführt. Das erhaltene gekühlte Gas wird danach über die Leitung 184 zum COrAbsorber-Abstreifer 185 geführt, wo ein Strom, der im wesentlichen aus CO2 besteht, abgetrennt und über die Leitung 186 für den Kreislauf über die Leitungen 187 und 188 zu den Reaktoren 150 und 173 geführt wird oder ins Freie geleitet wird. Ein weiterer gasförmiger Strom 189, der im wesentlichen aus Stickstoff und Luft besteht, wird von der Absorber-Abstreifereinheit 185 abgezogen.178 removed gas is led to the heat recovery unit 183. The cooled gas obtained is then passed via line 184 to COrAbsorber-Abstreifer 185, where a stream, which consists essentially of CO 2 , is separated and via line 186 for circulation via lines 187 and 188 to reactors 150 and 173 is led or led outdoors. Another gaseous stream 189, consisting essentially of nitrogen and air, is withdrawn from absorber stripper unit 185.

Falls in dem System SO2 vorhanden ist, kann eine Schwefelentfernungseinheit 190 in Leitung 186 verwendet werden, wobei im wesentlichen ein reiner CO2-SUOm in der Leitung 187 erhalten wird, und Schwefeloxide oder Schwefel und Sauerstoff aus der Einheit 190 über die Leitung 191 entfernt werden. If SO 2 is present in the system, a sulfur removal unit 190 can be used in line 186, obtaining essentially pure CO 2 -SUOm in line 187, and removing sulfur oxides or sulfur and oxygen from unit 190 via line 191 will.

Man kann die Erfindung auch so ausgestalten, daß die Kohlenstoffquelle in einer Vorheizstufe mit mindestens einem Teil des Gases, das in der Vergasungszone entsteht, in Berührung gebracht wird. Die Kohlenstoffquelle wird dabei in der Vorheizzone vorerwärmt und etwa in diesem Teil des Gases vorhandenes Zink wird auf der Kohlenstoffquelle kondensiert. Die Kohlenstoffquelle wird dann mit dem Zink Wasserdampf ausgesetzt, um das Zink zu Zinkoxid zu oxidieren (Oxidationszone), wodurch eine Mischung der Kohlenstoffquelle mit Zinkoxid entsteht. In der sich anschließenden Vergasungsstufe werden die Kohlenstoffquelle und das Zinkoxid umgesetzt (Vergasungszone), wobei sich ein Gas bildet, das Kohlenmonoxid und Zink enthält. EinThe invention can also be designed so that the carbon source in a preheating stage with at least a part of the gas that is produced in the gasification zone is brought into contact. The carbon source is preheated in the preheating zone and zinc that is present in this part of the gas becomes condensed on the carbon source. The carbon source is then exposed to water vapor with the zinc, to oxidize the zinc to zinc oxide (oxidation zone), creating a mixture of the carbon source with Zinc oxide is formed. In the subsequent gasification stage, the carbon source and the Zinc oxide reacted (gasification zone), whereby a gas is formed that contains carbon monoxide and zinc. A

Teil des Zinks wird in einer Zinkverbrennungszone in Zinkoxid durch Berühren des Zinks mit einem Gas. das freien Sauerstoff enthält, wie Luft, umgewandelt Die thermische Energie dieser Zinkverbrennungszone wird dazu verwendet um mindestens einen Te il der in der ί endothermen Vergasungsreaktion zwischen der Kohlenstoffquelle und dem Zinkoxid verbrauchten Wärme zu liefern.Part of the zinc is converted into zinc oxide in a zinc combustion zone by contacting the zinc with a gas. the Contains free oxygen, like air, is converted to the thermal energy of this zinc combustion zone used to at least part of the ί endothermic gasification reaction between the carbon source and the zinc oxide consumed heat to deliver.

Das Verfahren nach dieser Ausführungsform der Erfindung ist mit einigen wichtigen Vorteilen verbunden. Die Kohlenstoffquelle wird durch den direkten Gegenstrom vorerwärmt, wobti mindestens ein Teil des Gasproduktes mit einem beachtlichen Teil der fühlbaren Wärme dieses Gases oberhalb der Temperatur der Kohlenstoffquelle nutzbar gemacht wird. Alle flüchtigen ι "> Bestandteile wie Wasser, leichte Kohlenwasserstoffe und sogar einige Kohleteerprodukte werden verflüchtigt und von der Kohlenstoffquelle in dieser Vorheizstufe abgetrennt Dieses ist in denjenigen Fällen ein besonderer Vorzug, bei denen die Kohlenstoffquelle Jo eine nennenswerte Menge an derartigen Materialien, wie zum Beispiel im Fall der Kohle, enthält.There are several important advantages associated with the method according to this embodiment of the invention. The carbon source is preheated by the direct countercurrent flow, with at least a portion of the Gas product with a considerable part of the sensible heat of this gas above the temperature of the Carbon source is harnessed. All fleeting ι "> Components such as water, light hydrocarbons and even some coal tar products are volatilized and separated from the carbon source in this preheat stage. This is a in those cases particular preference in which the carbon source Jo contains a significant amount of such materials, as for example in the case of coal.

Außerdem kann etwa in dem Gas vorhandenes und zur Berührung der Kohlenstoffquelle verwendetes Zink durch Kondensation dieses Zinks auf den Teilchen der ji Kohlenstoffquelle zurückgewonnen werden. Dieser Vorteil ist sehr wesentlich, da geschmolzenes Zink einen nennenswerten Dampfdruck bei Temperaturen weit unter seinem Siedepunkt von 9070C hat Zum Beispiel bei 730°C Hegt der Dampfdruck des Zinks schon bei jo etwa 100 mm Hg.In addition, any zinc present in the gas and used to contact the carbon source can be recovered by condensation of this zinc on the particles of the carbon source. This advantage is very important because molten zinc has a significant vapor pressure at temperatures far below its boiling point of 907 0 C. For example, at 730 ° C Hegt the vapor pressure of zinc mm even at jo about 100 Hg.

Bei einer ähnlichen Ausführungsform der Erfindung wird das Gas, das Kohlenmonoxid und Zink enthält und die Vergasungszone verläßt, in zwei Ströme geteilt und einer dieser Ströme wird direkt mit der Kohlenstoff- η quelle in der Vorheizzone in Berührung gebracht. Bei dieser Ausführungsform ist der Gasstrom, der in Berührung mit der Kohlenstoffquelle kommt, reich an Zink. Der restliche Strom wird in eine Zinktrennungszone eingeführt, in der das Zink aus dem Gasstrom entfernt wird. Der zinkarme Gasstrom wird bevorzugt ebenfalls mit der Kohlenstoffquelle in Berührung gebracht Die Oxidation des Zinks und der indirekte Wärmetausch erfolgt wie bei den bereits geschilderten Ausführungsformen der Erfindung.In a similar embodiment of the invention, the gas containing carbon monoxide and zinc and leaves the gasification zone, divided into two streams and one of these streams is directly with the carbon η brought into contact with the source in the preheating zone. In this embodiment, the gas flow that is in Comes in contact with the carbon source, rich in zinc. The rest of the stream goes to a zinc separation zone introduced, in which the zinc is removed from the gas stream. The low-zinc gas stream is preferred also brought into contact with the carbon source The oxidation of zinc and the indirect Heat exchange takes place as in the already described embodiments of the invention.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Gasstrom, der Kohlenmonoxid und Zink enthält und aus der Gaszone kommt, durch eine Zinktrennungszone geführt, in der der Hauptanteil desIn another embodiment of the invention, the gas stream is the carbon monoxide and zinc contains and comes from the gas zone, passed through a zinc separation zone in which the majority of the

Bevorzugte BetriebsbedingungenPreferred operating conditions

Zinks aus diesem Gasstrom, zum Beispiel durch Kondensation, abgetrennt wird. Der erhaltene zinkarme Gasstrom wird dann in Kontakt mit der Kohlenstoffquelle gebracht, wobei ein Gasstrom entsteht, der ein zinkfreies Kohlenmonoxid enthält. Zink wird auf der Kohlenstoffquelle kondensiert.Zinc is separated from this gas stream, for example by condensation. The received low-zinc The gas stream is then brought into contact with the carbon source, creating a gas stream that is a Contains zinc-free carbon monoxide. Zinc is condensed on the carbon source.

Das Zink aus der Zinktrennungszone kann als solches in die HiO-Oxidationszone eingeführt werden, wo das Zink in Kontakt mit der Kohlensto/fquelle und in Gegenwart von Wasserdampf zu Zinkoxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Ein Teil des Zinks wird in Zinkoxid in einer Zinkverbrennungszone durch Berühren des Zinks mit einem Gas. das freien Sauerstoff enthält wie Luft, umgewandelt.The zinc from the zinc separation zone can be introduced as such into the HiO oxidation zone, where the Zinc in contact with the carbon source and in The presence of steam is converted to zinc oxide and hydrogen. Some of the zinc turns into zinc oxide in a zinc combustion zone by contacting the zinc with a gas. that contains free oxygen like Air, converted.

Die thermische Energie dieser Zinkverbrennungszone wird dazu verwendet, um mindestens einen Teil der in der endothermen Vergasungsreaktion zwischen der Kohlenstoffquelle und dem Zinkoxid verbrauchten Wärme zu liefern.The thermal energy of this zinc combustion zone is used to generate at least part of the consumed in the endothermic gasification reaction between the carbon source and the zinc oxide To deliver heat.

Es ist vorteilhaft, soviel Zink wie möglich auf der Zufuhr der Feststoffe zu kondensieren. In der Praxis ist diese Menge aber begrenzt durch die Wärmebilanz und die erwünschte Betriebstemperatur in der Zinkoxidationszone. Der maximale Gehalt an Zink, der in diese Zinkoxidationszone eingeführt werden kann, ist begrenzt durch die stöchiometrische Menge, die durch den Wasserdampf oxidiert werden kann. Auf den festen Ausgangsstoffen duroh Kondensation abgelagertes Zinkoxid ist in einem sehr feinteiligen Zustand und sehr gleichförmig über die Oberfläche der Feststoffe verteilt. Die nachfolgende Umwandlung von Zinkoxid und Kohlenstoff in Kohlenmonoxid und Zink ist infolgedessen sehr wirksam. It is advantageous to condense as much zinc as possible on the solids feed. In practice, however, this amount is limited by the heat balance and the desired operating temperature in the zinc oxidation zone. The maximum amount of zinc that can be introduced into this zinc oxidation zone is limited by the stoichiometric amount that can be oxidized by the water vapor. Zinc oxide deposited on the solid starting materials through condensation is in a very finely divided state and very uniformly distributed over the surface of the solids. The subsequent conversion of zinc oxide and carbon to carbon monoxide and zinc is very effective as a result.

Diese Abwandlung der Erfindung setzt die Verwendung von indirekten Wärmeaustauschern auf ein Minimum herab und reduziert die Größe der Zinkabtrennzonen. Dadurch werden die Kosten für eine solche Anlage reduziert, wobei zur gleichen Zeit die thermische Effizienz des Verfahrens erhöht wird. Ein Teil oder der gesamte Wasserdampf kann durch Wärmeaustausch mit dem Vergasungsabgang erzeugt werden. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann eine Fraktion der Kohlenstoffquelle schon in der H2O-Zinkoxidationszone vergast werden. Dies ist jedoch für das Verfahren nicht nachteilig, da das in diesem Abschnitt des Verfahrens erzeugte Gas im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das gewünschte Gas hat.This modification of the invention employs the use of indirect heat exchangers Minimum and reduces the size of the zinc separation zones. This will reduce the cost of such Plant reduced, while at the same time the thermal efficiency of the process is increased. Part or the entire water vapor can be generated by heat exchange with the gasification outlet. In Depending on the operating conditions, a fraction of the carbon source can already be in the H2O zinc oxidation zone to be gassed. However, this is not detrimental to the method, since that is in this section The gas produced by the process has essentially the same composition as the desired gas.

Die Temperatur- und Druckbedingungen in den drei Zonen sind bevorzugt wie folgt:The temperature and pressure conditions in the three zones are preferably as follows:

Temperaturtemperature Bezugszahl inReference number in CC. Fig. 9-10Fig. 9-10 Vorheizzone:Preheating zone: Temperatur der AusgangsstoffeTemperature of the raw materials U mgebungs-Tem p.Ambient temp. 200200 VorheizzonePreheating zone 150-970150-970 201201 H2O-OxidationszoncH 2 O oxidation zone 500-1200500-1200 205205 VergaserzoneCarburetor zone 900-1650900-1650 209209 O2-Zn-VerbrennungszoneO 2 -Zn combustion zone 1200-18001200-1800 217217 VerweilzeitDwell time VorheizzonePreheating zone 1-30 Min.1-30 min. 201201 H2O-OxidationszoneH 2 O oxidation zone 2-30 Min.2-30 min. 205205 VergaserzoneCarburetor zone 10 Min.-2 Std.10 min-2 hours 209209 Oi-Zn-VerbrennungszoneOi-Zn combustion zone 0,1-10 Sek. '0.1-10 sec. ' 217217

Um die bei dem Verfahren benutzten Materialien durch die verschiedenen Zonen zu bewegen, werden die Berührungen und die Umsetzungen zweckmäßigerweise bei leicht erhöhtem Druck gegenüber dem atmosphärischen Druck durchgeführt. Falls erwünscht, können die Umsetzungen auch bei höheren Drücken durchgeführt werden, so daß auch unter hohem Druck stehendes Kohlenmonoxid als Reaktionsprodukt erhalten werden kann. Der bevorzugte Betriebsdruck liegt im Bereich von 101 bis 401 kPa.In order to move the materials used in the process through the various zones, the Touches and conversions expediently at a slightly higher pressure than atmospheric Pressure carried out. If desired, the reactions can also be carried out at higher pressures so that even under high pressure carbon monoxide can be obtained as a reaction product can. The preferred operating pressure is in the range from 101 to 401 kPa.

Die Betten für das Vorerwärmen, die Dampfoxidation des Zinks, die Vergasung und die Zinkverbrennung können bewegte oder gerührte Betten sein. Das Vorheizbett wird bevorzugt als ein bewegtes Bett betrieben, um eine besonders wirksame Rückgewinnung von Wärme und Zink in diesem Bett zu erzielen. Falls die Vorheizzone, die Zinkoxidationszone und die Vergasungszone in verschiedenen Gefäßen betrieben werden, wird die Vergasungszone bevorzugt als ein fluidisiertes Bett bzw. ein Fließbett betrieben. In diesem Fall wird auch die Zinkoxidationszone bevorzugt als fluidisiertes Bett betrieben.The beds for preheating, steam oxidation of zinc, gasification and zinc combustion can be moving or stirred beds. The preheat bed is preferred as a moving bed operated to achieve particularly efficient recovery of heat and zinc in this bed. If the preheating zone, the zinc oxidation zone and the gasification zone operated in different vessels the gasification zone is preferably operated as a fluidized bed. In this In this case, the zinc oxidation zone is also preferably operated as a fluidized bed.

Wie in F i g. 9 gezeigt wird, wird eine Kohlenstoffquelle wie Kohle oder verkohltes Material durch die Leitung 200 einem Vorerwärmer 201 zugeführt. In dem Vorerwärmer 201 wird die Kohlenstoffquelle im Gegenstrom mit einem Gasstrom aus Leitung 202 in Berührung gebracht. Dieser Gasstrom besteht aus einem Gas. das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, aber auch Zink. Das Zink wird auf den Teilchen der Kohlenstoffquelle kondensiert, und diese etwas Zink enthaltenden Teilchen werden aus dem Vorerwärmer 201 über die Leitung 203 entfernt. Es wird ein Produktgasstrom, der frei von Zink ist, aus dem Vorerwärmer 201 über die Leitung 204 abgezogen.As in Fig. 9, a carbon source such as coal or charred material is provided by the Line 200 is fed to a preheater 201. In the preheater 201, the carbon source is im Brought countercurrent to a gas stream from line 202 in contact. This gas stream consists of a gas. which contains carbon monoxide and hydrogen, but also zinc. The zinc gets on the particles condenses from the carbon source and these particles containing some zinc are removed from the preheater 201 removed via line 203. It becomes a product gas stream that is free of zinc from the Preheater 201 withdrawn via line 204.

Die zinkhaltigen Kohlenstoffteilchen werden über die Leitung 203 in die Zinkoxidationszone 205 eingeführt. In die Zinkoxidationszone 205 wird Wasserdampf über die Leitung 206 eingeführt. Zink wird in diese Zone über die Leitung 207 eingebracht. In der Zone 205 wird das auf der Kohlenstoffquelle vorhandene Zink mit Wasserdampf umgesetzt, wobei Zinkoxid in feinverteilter Form auf der Kohlenstoffquelle und Wasserstoff entsteht. Der Wasserstoff verläßt die Zinkoxidationszone über die Leitung 202. Die Kohlenstoffquelle wird zusammen mit dem Zinkoxid aus der Zinkoxidationszone 205 über die Leitung 208 in die Vergasungszone 209 befördert. In dieser Vergasungszone werden die Kohlenstoffquelle und das Zinkoxid umgesetzt, wobei ein gasförmiges Gemisch entsteht, das Kohlenmonoxid und Zink enthält und den Vergaser 209 über die Leitung 210 verläßt. Das als Sauerstoiiqueile bei dieser Reaktion verwendete Zinkoxid wird zum Teil in Leitung 208 von dem Zinkoxidator 205 und zum Teil in Leitung 211 eingeführt. Die Asche wird aus dem Vergasungsabschnitt 209 über die Leitung 245 entferntThe zinc-containing carbon particles are introduced into the zinc oxidation zone 205 via line 203. In the zinc oxidation zone 205, water vapor is introduced via line 206. Zinc gets into this zone via the Line 207 introduced. In zone 205, the zinc present on the carbon source is mixed with water vapor implemented, with zinc oxide in finely divided form on the carbon source and hydrogen. Of the Hydrogen leaves the zinc oxidation zone via line 202. The carbon source is along with conveyed the zinc oxide from the zinc oxidation zone 205 via the line 208 into the gasification zone 209. In In this gasification zone, the carbon source and the zinc oxide are converted, whereby a gaseous A mixture is formed which contains carbon monoxide and zinc and leaves the carburetor 209 via line 210. That used as oxygen parts in this reaction Zinc oxide is partly in line 208 from zinc oxidizer 205 and partly in line 211 introduced. The ash is removed from gasification section 209 via line 245

Das gasförmige Gemisch, das Kohlenmonoxid und Zink enthält, wird über die Leitung 210 zu einem Kühler 212 und einer Zink-Trenneinrichtung 213 geführt In diesem Zinkseparator 213 wird Zink über die Leitung 214 abgeführt Ein Teil des über die Leitung 214 entfernten Zinks wird in den Zinkoxidator über die Leitung 207 eingeführt Ein anderer Teil des Zinks wird über die Leitung 215 zusammen mit Luft über die Leitung 216 in eine Zinkverbrennungseinheit 217 eingeführt In dieser Zinkverbrennungseinheit 217 werden Zink und Luft in Zinkoxid und ein Gas, das im wesentlichen aus Stickstoff besteht umgewandelt Die Zinkverbrennungszone 217 ist in indirektem Wärmeaustausch im Inneren der Vergasungszone angebracht. Die Zinkoxidsuspension wird über die Leitung 218 zu einer Zinkoxid-Trenneinrichtung 219, wie einem Cyclon ■3 oder einem Filter, geführt. Das feste Zinkoxid wird aus dem Separator 219 über die Leitung 211 entfernt und in den Vergaser, wie bereits erläutert, eingeführt. Aus dem Separator 219 wird über die Leitung 220 ein zinkoxidfreies Abgas abgeführt, das im wesentlichen ausThe gaseous mixture containing carbon monoxide and zinc is passed via line 210 to a cooler 212 and a zinc separator 213. In this zinc separator 213, zinc is routed via the line 214 discharged A portion of the zinc removed via line 214 is fed into the zinc oxidizer via the Line 207. Another part of the zinc is introduced via line 215 along with air via the Line 216 introduced into a zinc combustion unit 217. In this zinc combustion unit 217 Zinc and air are converted into zinc oxide and a gas that consists essentially of nitrogen Zinc combustion zone 217 is placed in the interior of the gasification zone in indirect heat exchange. The zinc oxide suspension is fed via line 218 to a zinc oxide separator 219, such as a cyclone ■ 3 or a filter. The solid zinc oxide is removed from the separator 219 via line 211 and in the carburetor, as already explained, introduced. From the separator 219 is a line 220 zinc oxide-free exhaust gas discharged, which essentially consists of

ίο Stickstoff besieht. Kohlenmonoxidhaltiges Gas, das nur eine kleine Menge Zink enthält, wird aus dem Zinkseparator 213 über die Leitung 221 abgeführt. Dieses Gas wird in den Zinkoxidator eingeführt, wo ein Teil des Zinks zu Zinkoxid oxidiert wird. Ein kleiner Teil des Zinks verbleibt in dem Gasstrom 202 und wird auf tier Kohlenstöffquelie in dem Vorerwärmer 20! kondensiert. Alternativ kann ein Teil des Gases in Leitung 210, das Kohlenmonoxid und Zink enthält, direkt in den Zinkoxidator geführt werden. Die Mengeίο Nitrogen. Carbon monoxide gas that only Contains a small amount of zinc is discharged from the zinc separator 213 via the line 221. This gas is introduced into the zinc oxidizer where some of the zinc is oxidized to zinc oxide. A small part of the zinc remains in the gas stream 202 and is deposited on the carbon source in the preheater 20! condensed. Alternatively, a portion of the gas in line 210, which contains carbon monoxide and zinc, be fed directly into the zinc oxidizer. The amount

2n dieses Gases wird durch ein Ventil 222 gesteuert.2n of this gas is controlled by a valve 222.

Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung ist schematisch in dem Fließdiagramm von Fig. 10 erläutert. Aus einem Kohlebehälter 10 wird Kohle über die Leitung 200 in den Vorwärmer 201 eingeführt. Aus diesem Vorwärmer 201 wird ein gasförmiges Produkt, das zinkfreies Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, über die Leitung 204 abgeführt. Ein Produktgasstrom, der eine kleine Menge an Zink enthält, wird im Gegenstrom durch die Leitung 202' in die Vorheizzone 201 eingeführt. Die Kohleteilchen entfernen das Zink aus diesem Strom. Diese Kohleteilchen enthalten darauf kondensiertes Zink und werden über die Leitung 203 zu einem Gefäß 230 geführt, in dem sowohl die Zinkoxidationszone 205 und die Vergasungszone 209 angeordnet sind. Von diesem Gefäß 230 wird ein Strom, der Zink, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, über die Leitung 231 abgezogen und durch zwei indirekte Wärmeaustauscher 232 und 232' zu einer Zink-Trenneinrichtung 233 geführt Ein Teil dieses Stroms kann direkt über die Leitung 202', gesteuert durch das Ventil 234, in den Vorwärmer 201 gehen. Im allgemeinen werden 0 bis etwa 25% des Stroms, der den Zinkoxidator verläßt und Zink, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, über die Leitung 202' dem Vorwärmer zugeführt Von dem Zinkseparator geht der kohlenmonoxidhaltige Gasstrom, der arm an Zink ist über die Leitung 202 in den Vorwärmer 201. Zink wird von dem Zinkseparator über die Leitung 235 abgezogen. Das wiedererwärmte Zink, das den Wärmeaustauscher 232 verläßt wird zum Teil über die Leitung 236 in die Zinkoxidationszone 205 eingeführt wo dieses Zink mit Wasserdampf reagiert wobei der Wasserdampf in das Gefäß 230 aus einer Wasser oder Wasserdampfquelle 20 über die Leitung 237 durch den Wärmeaustauscher 232' und zum Teil über die Leitung 238 in Mischung mit Luft eingeführt wird. Die Luft wird aus einer Luftquelle 55a über die Leitung 239 zu einer Zinkverbrennungszone 217 geliefert Die Zinkverbrennungszone 217 befindet sich im indirekten Wärmeaustausch mit dem Kohlenmonoxid und dem Zinkoxid und liefert die Wärmeenergie, die während der endothermen Vergasungsreaktion verbraucht wird. Eine Zinkoxidsuspension wird aus der Zinkverbrennungszone 217 über die Leitung 240 abgeführt Zinkoxid wird aus dieser Suspension in der Trenneinrichtung 241 abgeschieden und über die Leitung 242 wieder in die Vergasungszone eingeführt wie dies im einzelnen in Verbindung mit F i g. 9 erläutert wurde.Another embodiment of this invention is shown schematically in the flow diagram of FIG explained. From a coal container 10, coal is introduced into the preheater 201 via the line 200. the end this preheater 201 is a gaseous product that contains zinc-free carbon monoxide and hydrogen, Discharged via line 204. A product gas stream containing a small amount of zinc is im Introduced countercurrent through line 202 'into preheat zone 201. The coal particles remove the zinc from this stream. These coal particles contain zinc condensed thereon and become via the line 203 to a vessel 230, in which both the zinc oxidation zone 205 and the gasification zone 209 are arranged. From this vessel 230 a stream containing zinc, carbon monoxide and hydrogen is passed over line 231 withdrawn and through two indirect heat exchangers 232 and 232 'to a zinc separator 233 out part of this flow can be carried out directly via the line 202 ', controlled by the valve 234, go to the preheater 201. Generally, from 0 to about 25% of the current passing through the Zinc oxidizer leaves and contains zinc, carbon monoxide and hydrogen via line 202 'dem Preheater supplied The carbon monoxide-containing gas stream, which is poor in zinc, goes from the zinc separator into the preheater 201 via line 202. Zinc is withdrawn from the zinc separator via line 235. The reheated zinc exiting heat exchanger 232 is in part via line 236 in FIG the zinc oxidation zone 205 is introduced where this zinc reacts with water vapor with the water vapor in the vessel 230 from a water or water vapor source 20 via line 237 through the heat exchanger 232 'and partly via the line 238 in a mixture with air. The air goes out from an air source 55a via line 239 to a zinc burning zone 217 The zinc burning zone 217 is in indirect heat exchange with carbon monoxide and zinc oxide and provides the thermal energy that is consumed during the endothermic gasification reaction. A zinc oxide suspension is discharged from the zinc combustion zone 217 via line 240. Zinc oxide is produced therefrom The suspension is separated in the separating device 241 and returned to the gasification zone via the line 242 introduced as in detail in connection with FIG. 9 was explained.

Ein Gas, das im wesentlichen Stickstoff enthält, wird über die Leitung 243 abgeführt.A gas which essentially contains nitrogen is discharged via line 243.

In der folgenden Tabelle werden Strömungsmengen in kgMol pro Stunde für einen Fall gezeigt, bei dem eine 100%ige Umwandlung der Kohlenstoffquelle, Eingang und Ausgang aller Ausgangsstoffe und aller ProdukteThe following table shows flow rates in kgMol per hour for a case in which a 100% conversion of the carbon source, input and output of all raw materials and all products

bei 25°C und eine Betriebstemperatur in einem Vergasungsreaktor von 1137° C bei einem Druck von 1 bis 4 Atmosphären angenommen sind. Die folgende Tabelle zeigt die Materialbilanz für diese Materialien. Die in Klammern angegebenen Zahlen beziehen sich auf Fig. 6.at 25 ° C and an operating temperature in a gasification reactor of 1137 ° C at a pressure of 1 up to 4 atmospheres are assumed. The following table shows the material balance for these materials. The numbers in brackets relate to FIG. 6.

TabelleTabel

Kohle (31) Wasser (130) Luft (125) Oxidpro- Zink (121) Carbon (31) Water (130) Air (125) Oxidpro- Zinc (121)

dukte (120)products (120)

Wasserstoff Stickstoff (131) (129)Hydrogen nitrogen (131) (129)

Kohlenstoff (C)Carbon (C) 6,366.36 Wasserstoff (H)Hydrogen (H) 0,800.80 Stickstoff (N)Nitrogen (N) 0,040.04 Schwefel (S)Sulfur (S) 0,110.11 Sauerstoff (O2)Oxygen (O 2 ) StICkStOfT(N2)STICKS (N 2 ) COCO CO2 CO 2 NONO SO2 SO 2 ZnZn Ascheash 0,180.18 Wasserwater Wasserstoff (H2)Hydrogen (H 2 ) ZusammenTogether 7.497.49

1,91
7,22
1.91
7.22

3,45 7,223.45 7.22

6,12
0,24
0,04
0,11
6.12
0.24
0.04
0.11

0,400.40

7,277.27

3,453.45

3,453.45

9,13 6,919.13 6.91

7,277.27

3,453.45

7,227.22

Wenn eine Gesamteffizienz von nur 70% angenommen wird, um Wärmeundichtigkeiten, Verluste beim Wärmeaustausch und ähnliches zu berücksichtigen, würden die Zuführungsgeschwindigkeiten 1,13 kgMol Wasser pro Stunde und 3,07 kgMol Sauerstoff pro Stunde sein.If an overall efficiency of only 70% is assumed to prevent heat leaks, losses when Taking into account heat exchange and the like, the feed rates would be 1.13 kgmol Water per hour and 3.07 kgmol oxygen per hour.

Die 7,27 kgMol Zink, die in dem System im Falle einer 100%igen Umwandlung unter den vorstehenden Bedingungen zirkulieren, wurden aufgespalten werden in 3,45 kgMol in Leitung 124 und 3,82 kgMol in Leitung 123. Entsprechend würden bei einer 70%igen Effizienz des Prozesses 7,27 kgMol Zink, die in dem System zirkulieren, aufgespalten werden in 1,13-kgMol in Leitung 124 und 6,14 kgMol in Leitung 123. The 7.27 kgmoles of zinc circulating in the system in the case of 100% conversion under the above conditions were split into 3.45 kgmoles in line 124 and 3.82 kgmoles in line 123. Accordingly, with a 70% conversion In terms of efficiency of the process, 7.27 kgmoles of zinc circulating in the system are broken down into 1.13 kgmoles in line 124 and 6.14 kgmoles in line 123.

Hierzu 9 Blatt ZeichnungenIn addition 9 sheets of drawings

130 215/385130 215/385

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid, bei dem man1. Process for the production of carbon monoxide, in which one a) eine feste Kohlenstoffquelle in einer Reaktionszone bei einem Temperaturbereich von 910 bis \ 540° C mit Zinkoxid zu Zink und Kohlenmonoxid umsetzt,a) converts a solid carbon source in a reaction zone at a temperature range of 910 to \ 540 ° C with zinc oxide to zinc and carbon monoxide, b) Zink aus dem Gas abscheidet und das Kohlenmonoxid isoliert,b) separating zinc from the gas and isolating the carbon monoxide,
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