DE2742644C2

DE2742644C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2742644C2
Application number: DE2742644A
Authority: DE
Inventors: David Spencer San Rafael Calif. Mitchell
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1976-09-28
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1987-03-19
Also published as: CA1095245A; DE2742644A1; GB1548472A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen in einem vertikalen, durch Einbauten unterteilten Schacht mit mindestens einer oberen, einer mittleren und einer unteren Zone, wobei oben ein teilchenförmiger, fester Wärmeüberträger wie Sand od. dgl., darunter die kohlenstoffhaltigen Feststoffe und von unten ein Vergasungsmittel in den Schacht eingeführt werden, und oben aus dem Schacht das Produktgas abgezogen wird, wobei das in den Schacht eingeführte Vergasungsmittel eine Geschwindigkeit aufweist, die ausreicht, um den Wärmeüberträger in den drei Zonen in Wirbelzustand zu versetzen, und wobei dieser jedoch insgesamt nach unten fließt, dort bei einer Temperatur unterhalb 649°C abgezogen und nach oben zurückgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren, das der Herstellung von Wassergas aus einem feinverteilten Brennstoff durch Vergasung mit Wasserdampf dient, ist aus der DE-AN 48 429, IVb/12gD, 14. 3. 53, bekannt. Ein Wärmeüberträger wird dabei in einem getrennten Raum mit heißen Verbrennungsgasen aufgeheizt und durch einen Vergasungsraum geleitet, um die erforderliche Hitze für die Vergasungsreaktion zu erbringen. Der feinverteilte Brennstoff wird in dem Reaktionsgefäß durch den Wärmeüberträger hindurch nach oben geleitet, während er vergast wird. Damit erfolgt ein Gegenstromverfahren, bei welchem sich eine unerwünschte Vermischung über den ganzen Bereich des Reaktionsgefäßes einstellen kann und bei welchem Brennstoffteilchen aus dem Reaktionsgefäß ausgetragen werden können, bevor sie reagieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen zu schaffen, bei welchem eine unerwünschte Vermischung in dem Reaktionsgefäß und ein Austragen unvergaster kohlenstoffhaltiger Feststoffe vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kohlenstoffhaltigen Feststoffe in den oberen Teil der mittleren Zone eingeführt werden und in der mittleren Zone abwärtsfließend unter Aufheizen des Wärmeüberträgers mit dem Vergasungsmittel reagieren, wobei die Größe der kohlenstoffhaltigen Feststoffe derart gewählt ist, daß mindestens 75 Gew.-% davon im Wirbelzustand verbleiben und höchstens 10 Gew.-% mitgeschleppt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Gleichstromverfahren, d. h. der Wärmeüberträger bewegt sich durch die verschiedenen Zonen des Schachtes in einem fluidisierten Zustand zusammen mit den kohlenstoffhaltigen Feststoffen in derselben Richtung nach unten. Der nach unten gerichtete Fluß des Wärmeüberträgers durch die obere, die mittlere und die untere Zone des Schachtes wird aufrechterhalten durch Abziehen von Wärmeüberträger aus einem unteren Abschnitt des Gefäßes. In einem herkömmlichen Fluidisierungsbett ist die Temperatur des Bettes im wesentlichen gleichförmig über das gesamte Bett infolge der schnellen Vermischung der Feststoffe in den oberen und unteren Bereichen des Bettes, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sich ein Temperaturgradient in jeder Zone des Schachtes infolge der schnellen nach unten gerichteten Bewegung der Feststoffe einstellt, was dazu führt, daß eine starke Verringerung der Vermischung der Teilchen vom oberen Bereich mit denen des unteren Bereichs in jeder Zone erfolgt. Die nach unten gerichtete Bewegung des Wärmeüberträgers verhindert die Bewegung der eingeleiteten kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchen nach oben durch das Gefäß, während bei herkömmlichen Fluidisierungsbettverfahren eingeleitete Teilchen vor einer Reaktionsmöglichkeit durch das Vergasungsmittel schnell aus dem Gefäß transportiert werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Wärmeüberträger bei einer Temperatur von 260° bis 371°C in den Schacht eingeführt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die einen vertikalen Schacht mit perforierten Zonen- Trenneinbauten, die den Schacht in mindestens eine obere, eine mittlere und eine untere Zone unterteilen, einen Einlaß für einen teilchenförmigen festen Wärmeüberträger oben in den Schacht, einen Auslaß für den Wärmeüberträger unten aus dem Schacht, einen Einlaß für ein Vergasungsmittel im unteren Teil der unteren Zone, einen Abzug für das Produktgas und einen Einlaß für zerkleinerte kohlenstoffhaltige Feststoffe aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für die kohlenstoffhaltigen Feststoffe im oberen Teil der mittleren Zone angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend allgemein anhand der Verarbeitung von Kohle beschrieben. Es kann aber selbstverständlich auch zur Vergasung, Verkokung und Verbrennung der verschiedensten, hier auch angegebenen kohlenstoffhaltigen Feststoffe eingesetzt werden.
Der Ausdruck "kohlenstoffhaltige Feststoffe", wie er hier verwendet wird, umfaßt Kohle, Koks, Torf, Braunkohle, Ölschiefer, Teersande, Gilsonit, Gemische aus zwei oder mehreren dieser Stoffe oder aus jedem anderen kohlenstoffhaltigen oder Kohlenwasserstoffe enthaltenden Feststoff mit inerten Materialien usw.
Die hier verwendeten Ausdrücke "kondensiert", "nichtkondensierbar", "normalerweise gasförmig" oder "normalerweise flüssig" beziehen sich auf die Bedingungen des Materials bei 25°C und Normaldruck (1 kg/cm²).
Der hier verwendete Ausdruck "Vergasung" bedeutet jedes Verfahren, bei dem ein kohlenstoffhaltiger Feststoff mit einem Gas reagiert, wie beispielsweise die endotherme Reaktion von Kohle mit Wasserdampf oder die exotherme Verbrennung von Kohle.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Fließdiagramm, das den Strom der Gase und Feststoffe durch den Schacht verdeutlicht, und
Fig. 2 ein Temperaturprofil für Gase und Feststoffe, die durch den Schacht fließen.
Gemäß Fig. 1 wird Sand oder ein anderer aufwirbelbarer, teilchenförmiger, fester Wärmeüberträger mit Hilfe üblicher Einrichtungen über Leitung 1 in einen oberen Teil der oberen Zone eines vertikal angeordneten Schachtes 2 eingeleitet.
Der Wärmeüberträger kann aus verschiedenen Substanzen, z. B. aus Sand, Stahl- oder keramischen Kugeln, verbrauchtem Schiefergestein usw. bestehen. Vorzugsweise ist der Wärmeüberträger inert und umfaßt Sand. Vorzugsweise besitzt der Wärmeüberträger eine verhältnismäßig gleichmäßige Teilchengröße, so daß er leicht in dem Gefäß aufgewirbelt wird und durch die verschiedenen Zonen des Schachtes, wie nachstehend beschrieben, wandern kann. Die Teilchengröße des Wärmeüberträgers kann in weiten Bereichen schwanken, sie beträgt jedoch im allgemeinen, wenn als bevorzugter Wärmeüberträger Sand eingesetzt wird, etwa 840 bis 4000 µm. Der Wärmeüberträger wird mit einer verhältnismäßig geringen Temperatur unterhalb 649°C und vorzugsweise im Bereich von 93 bis 427°C, insbesondere bei einer Temperatur von 260 bis 371°C eingeführt.
Der Schacht ist im wesentlichen vertikal angeordnet und in mindestens drei Zonen eingeteilt, nämlich eine obere Zone, eine mittlere Zone und eine untere Zone, die in Fig. 1 durch die Buchstaben A, B und C angedeutet sind.
Die verschiedenen Zonen des Schachtes sind durch übliche Einrichtungen, z. B. durch perforierte Platten, die ein Vermischen verhindern sollen, oder Ablenkplatten 3, voneinander getrennt. Die Zonen verhindern ein grobes Vermischen der Feststoffe von oben bis unten über die gesamte Länge des Schachtes. Die Einrichtungen zur Verhinderung einer Vermischung und zur Trennung ermöglichen jedoch ein Fließen der Feststoffe und Gase zwischen den verschiedenen Zonen des Schachtes, während sie eine rasche Kreislaufbewegung der Feststoffe zwischen den Zonen verhindern. Die Höhe jeder Zone wird so bemessen, daß die Reaktionen und Wärmeübertragungen, die nachstehend näher erläutert sind, ablaufen können.
Durch den nach aufwärts gerichteten Strom eines Vergasungsmittels in Form eines Fluidisiergases durch den Schacht wird der Sand über die verschiedenen Zonen des Schachtes hinweg in einem aufgewirbelten Zustand gehalten. Das Fluidisiergas wird durch übliche Einrichtungen, z. B. durch eine Leitung 4, in einen unteren Teil der Zone C eingeführt und fließt sodann nach aufwärts mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um den Wärmeüberträger in den Zonen A, B und C in einem aufgewirbelten Zustand zu halten. Die Fließgeschwindigkeit des Gases durch den Schacht kann in Abhängigkeit von verschiedenen voneinander abhängigen Faktoren in weitem Ausmaß schwanken, liegt jedoch im allgemeinen im Bereich von 0,1524 bis 6,096 m/sec und vorzugsweise bei 0,3048 bis 1,524 m/sec.
Ein kritisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die insgesamt (netto) nach abwärts gerichtete Bewegung des Sandes durch die verschiedenen Zonen des Schachtes in einem aufgewirbelten Zustand. Ein insgesamt nach abwärts gerichteter Strom des Wärmeüberträgers durch die obere, die mittlere und die untere Zone des Schachtes wird dadurch aufrechterhalten, daß man Wärmeüberträger aus dem unteren Teil des Schachtes durch die Leitung 1 abzieht. Der Sand wird dann mit Hilfe üblicher Einrichtungen, z. B. durch Verwendung eines Schleppgases, an die Spitze des Schachtes befördert und erneut in die obere Zone eingeführt. Der insgesamt nach abwärts gerichtete Strom des Sandes kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,0305 bis 4,572 m/min erfolgen, erfolgt jedoch vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 0,061 bis 1,524 m/min. Der insgesamt nach abwärts gerichtete Sandstrom in aufgewirbeltem Zustand dient vielen wichtigen Funktionen. Erstens ist in einer üblichen Wirbelschicht die Temperatur der Schicht im wesentlichen gleichförmig in der gesamten Schicht aufgrund der raschen Vermischung der Feststoffe von oben bis unten; im erfindungsgemäßen Verfahren resultiert jedoch ein Temperaturgradient in jeder Zone des Schachtes aufgrund der raschen insgesamt nach abwärts gerichteten Bewegung der Feststoffe, wodurch in jeder Zone die Vermischung von oben bis unten wesentlich vermindert wird. Das Ausmaß, in dem die Vermischung von oben bis unten in jeder Zone vermindert wird, ist natürlich abhängig von der Geschwindigkeit, mit der der Sand durch die Schicht fließt. Zweitens erschwert der insgesamt nach abwärts gerichtete Sandstrom wesentlich den Strom von mitgeschleppten Kohlefeinteilchen nach aufwärts durch den Schacht, während in dem üblichen Wirbelschichtverfahren mitgeschleppte Feinteilchen rasch durch das Fluidisiergas vor der Reaktion aus dem Reaktionsgefäß heraustransportiert werden.
Vorher zerkleinerte kohlenstoffhaltige Feststoffe, vorzugsweise Kohle, werden mit Hilfe üblicher Einrichtungen, z. B. mit einer Schneckenlademaschine, in den oberen Teil der mittleren Zone B über die Leitung 5 eingeführt. Durch das nach oben fließende Fluidisiergas werden im wesentlichen alle kohlenstoffhaltigen Feststoffe aufgewirbelt. Die zerteilten kohlenstoffhaltigen Feststoffe werden auf eine solche Größe zerkleinert, daß in einer "stationären" bewegten Schicht aus Wärmeüberträger mindestens 75 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, der Feststoffe in der Schicht aufgewirbelt bleiben, während nur weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, aus der Wärmeträger-Wirbelschicht vom Gas mitgeschleppt werden. Mitschleppbare kohlenstoffhaltige Feinteilchen müssen im allgemeinen vermieden werden, da sie rasch aus der mittleren Zone und aus dem Schacht herausgespült werden, bevor sie mit dem Fluidisiergas reagiert haben, und somit einen Kohlenstoffverlust und einen Nachteil für den thermischen Wirkungsgrad darstellen. Vorzugsweise sind weniger als 10 Gew.-% und insbesondere weniger als 5 Gew.-% der kohlenstoffhaltigen Feststoffe zu groß oder schwer, um durch das nach aufwärts fließende Fluidisiergas aufgewirbelt zu werden. Unter einer "stationären bewegten Schicht" ist zu verstehen, daß es in dem Schacht keine insgesamt nach aufwärts oder nach abwärts gerichtete Bewegung der Feststoffe gibt. Wie bereits erwähnt, resultiert eine insgesamt nach abwärts gerichtete Bewegung der Feststoffe daraus, daß an den gegenüberliegenden Enden des Schachtes konstant Feststoffe abgezogen und eingeführt werden.
Um einen bestimmten Bereich von Teilchengrößen zu bearbeiten, der von Interesse ist, können zwei oder mehr Schächte eingesetzt werden, wobei der Hauptunterschied zwischen den Schächten in der Teilchengröße des Wärmeüberträgers, in der Teilchengröße der kohlenstoffhaltigen Feststoffe und in der Fließgeschwindigkeit des Fluidisiergases liegt.
In Fig. 2 wird ein repräsentatives Temperaturprofil für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Die Temperatur des Gases und die Temperatur des Wärmeüberträgers werden durch Kurve D gezeigt, und die Temperaturen der kohlenstoffhaltigen Feststoffe werden durch Kurve E dargestellt. Die Kurven in Fig. 2 stellen lediglich ein Beispiel dar, und die tatsächlichen Temperaturprofile können in Abhängigkeit der vielen untereinander in bezug stehenden Variablen in weiten Bereichen variiert werden.
Wenn die Kohle in Zone B nach abwärts fließt, wird sie durch das nach aufwärts fließende Fluidisiergas aufgewirbelt. Die nach abwärts fließende Kohle wird durch Berührung mit dem Wärmeüberträger und dem nach aufwärts fließenden Fluidisiergas rasch erhitzt, und die Kohle geht zunächst eine Verkokung (Pyrolyse) ein. Während die Kohle erhitzt wird, bewegt sie sich nach abwärts durch den Schacht und wird endothermen Vergasungsreaktionen mit dem Wasserdampf und den Verbrennungsgasen unterworfen. Schließlich wird ein Teil der Kohle in einem unteren Teil von Zone B mit Sauerstoff verbrannt, um die Wärme für die endothermen Vergasungsreaktionen und die Verkokung, die in den oberen Teilen der Zone B stattfinden, zu liefern. Die Kohle wird vorzugsweise bei Umgebungstemperatur eingeführt. Vorzugsweise wird die Kohle nicht auf eine Temperatur oberhalb der Aschenschmelztemperatur der Kohle, die je nach der Art der Kohle stark variieren kann, erhitzt. Der Sand, der von dem Verbrennungsteil der Zone B nach abwärts fließt, ist sehr heiß (1093 bis 1649°C) und wird verwendet, um das nach aufwärts fließende Fluidisiergas vorzuerhitzen, das in Zone C vorzugsweise ein Gemisch aus Wasserdampf und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas enthält. Der Wärmeüberträger wird mit Hilfe üblicher Einrichtungen bei einer verhältnismäßig kühlen Temperatur unterhalb 649°C, vorzugsweise im Bereich von 93 bis 427°C und insbesondere von 260 bis 371°C, aus dem unteren Teil des Schachtes abgezogen und sodann mit Hilfe üblicher Einrichtungen, z. B. mit einem Schleppgas, an die Spitze des Schachtes gefördert, erneut in das Gefäß eingeführt und im Kreislauf durch das Gefäß geleitet.
Das Fluidisiergas ändert natürlich Temperatur und Zusammensetzung, während es sich durch den Schacht bewegt. Das Fluidisiergas wird in den unteren Teil des Schachtes eingeführt und fließt durch die Zonen C, B und A nach aufwärts, wobei die Feststoffe in einem aufgewirbelten Zustand gehalten werden. Der Wasserdampf und sauerstoffhaltige Teile des Fluidisiergases reagieren mit den kohlenstoffhaltigen Feststoffen in der mittleren Zone unter Bildung eines brennbaren Produktgases, das zu einem Teil des Fluidsiergases wird. Vorzugsweise wird das Fluidisiergas mit einer Temperatur von 37,8 bis 316°C, vorzugsweise von 149 bis 260°C, eingeführt. Das Fluidisiergas kann bei seiner Einführung ein inertes Gas sein, enthält jedoch vorzugsweise ein Gemisch aus Wasserdampf und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas. Die Menge des Wasserdampfes und des freien Sauerstoffs werden verändert, um das gewünschte Temperaturprofil in dem Schacht zu erhalten. Der Wassedampf und das sauerstoffhaltige Gas können getrennt eingeführt werden, wenn dies gewünscht wird, oder sie können direkt in die Zone B eingeführt werden. Um die Feststoffe in dem gewünschten aufgewirbelten Zustand zu halten, können natürlich jedem der Gase entweder Gase entzogen oder Gase zugesetzt werden. Die Menge an Sauerstoff wird so eingestellt, daß ein ausreichender Teil der kohlenstoffhaltigen Feststoffe verbrannt wird, um die erforderliche Wärme für die endothermen Vergasungsreaktionen und Verkokung zu liefern, die in Zone B auftreten. Neben der Verbrennung eines Teils des kohlenstoffhaltigen Materials werden auch die Kohlenstoffablagerungen auf dem Sand verbrannt.
Während das Fluidisiergas nach aufwärts durch die Zone C wandert, wird es durch den heißen, nach abwärts fließenden Sand auf eine erhöhte Temperatur von 260 bis 816°C erhitzt. Wenn es in die Zone B eintritt, reagiert der Sauerstoff mit der Kohle unter Bildung von CO und CO₂, und die Temperatur des Fluidisiergases und des Wärmeüberträgers steigt rasch auf eine erhöhte Temperatur von 649 bis 1649°C, vorzugsweise von 982 bis 1371°C. Vorzugsweise wird im unteren Teil von Zone B der gesamte Sauerstoff verbraucht, so daß das Gas im wesentlichen nicht die Verbrennung unterstützt, wenn es durch die oberen Teile von Zone B und in die Zone A wandert. In der Zone C wird das Fluidisiergas, in der es durch Berührung mit dem nach abwärts fließenden Wärmeüberträger auf eine geringere Temperatur von unterhalb 649°C, vorzugsweise von 93 bis 427°C, abgekühlt. Das Fluidisiergas ist, wenn es aus dem oberen Teil der oberen Zone durch Leitung 6 abgezogen wird, z. B. ein brennbares Produktgas, das H₂, CO, CO₂ und gasförmige leichte Kohlenwasserstoff enthält. Die leichten Kohlenwasserstoffe umfassen im allgemeinen Methan, Ethan und Propan. Geringe Mengen höhersiedender Kohlenwasserstoffe können ebenfalls in dem ausfließenden Strom vorhanden sein. Der ausfließende Strom enthält darüber hinaus mitgeschleppte feinteilige Feststoffe, die die Asche der Kohle enthalten.
Wenn die Kohle der Verkokung, den endothermen Vergasungsreaktionen und den exothermen Verbrennungsreaktionen unterworfen wird, verringert sich die Teilchengröße der Kohle bis zu einem Punkt, an dem die restlichen verbleibenden Feststoffe, üblicherweise als Asche bezeichnet, mit dem Fluidisiergas nach aufwärts durch den Schacht mitgeschleppt werden. Die Asche und irgendwelche anderen feinteilchen Feststoffe werden mit Hilfe üblicher Einrichtungen, z. B. mit einer Cyclon-Trennvorrichtung, die innerhalb oder außerhalb des Schachtes angebracht ist, aus dem gasförmigen Produkt abgetrennt.
Während sich der Sand nach abwärts durch die Zone A bewegt, werden die schwereren Kohlenwasserstoffe, die ursprünglich in Zone B verdampft wurden, nach aufwärts mitgeschleppt und gecrackt, wobei niedriger siedende Kohlenwasserstoffe erzeugt werden. Wenn dieses Cracken eintritt, wird Kohlenstoff auf dem nach abwärts fließenden Sand abgelagert. Dieser Kohlenstoff reagiert dann endotherm mit dem Wasserdampf in der Vergasungszone unter Bildung weiterer leichter Kohlenwasserstoffe, oder er wird verbrannt, wobei weitere Wärme für das Verfahren geliefert wird.
Vorzugsweise wird das Verfahren im Wärmegleichgewicht gehalten, so daß die für die endothermen Reaktionen erforderliche Wärme durch die exothermen Reaktionen geliefert wird. Wenn jedoch überschüssige Wärme erzeugt wird, kann die Wärme aus dem Verfahren abgeleitet werden, indem man in Zone A Kühlschlangen als Wärmetauscher einsetzt, die zur Herstellung von Wasserdampf verwendet werden können, der in anderen Verfahren gebraucht werden kann. Kühlschlangen als Wärmetauscher in Zone C können auch zur Herstellung des für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Wasserdampfes verwendet werden.
Das Ausmaß, in dem die Verkokung, die endotherme Vergasung und die Verbrennung in Zone B voneinander getrennt werden, hängt von vielen untereinander abhängigen Faktoren ab. In erster Linie hängt das Ausmaß der Trennung dieser drei Verfahren jedoch ab von drei Faktoren:

1. der Geschwindigkeit des insgesamt nach abwärts fließenden Wärmeüberträgers durch die Zone,
2. der Länge der Zone B und
3. der Menge an Sauerstoff, die in dem Fluidisiergas vorhanden ist, im Verhältnis zu der Menge an Kohle, die in den Schacht eingeführt wird.

Höhere Geschwindigkeiten des insgesamt nach abwärts fließenden Wärmeüberträgers vermindern das Ausmaß an Vermischung von oben bis unten in jeder Zone. Hierdurch wird in jeder Zone das Wärmegefälle erhöht und somit der Grad der Trennung von Verkohlung, endothermer Vergasung und Verbrennung erhöht. Je länger die Zone B ist, destomehr wird in gleicher Weise die Vermischung von oben nach unten vermindert und das Wärmegefälle in der Zone erhöht. Wenn der Sauerstoffgehalt des nach aufwärts fließenden Gases zu hoch ist, dann wird die Verbrennung nicht auf den unteren Teil der Zone B beschränkt, sondern fortgesetzt, bis der gesamte Sauerstoff verbraucht ist. Das Ausmaß der Verbrennung wird also grundsätzlich gegeben durch den Sauerstoffgehalt des Fluidisiergases.
Der Grad der Trennung von Verkokung, endothermer Vergasung und exothermer Verbrennung in Zone B kann auch erhöht werden, indem man in Zone B zusätzliche Ablenkplatten zur Verhinderung einer Vermischung einsetzt, wie dies vorstehend für die Trennung der Zone A, B und C beschrieben wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht gegenüber den bekannten Verfahren verschiedene Vorteile, insbesondere:

1. Durch die Einführung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in einer Höhe gut unterhalb der Spitze der Wärmeüberträger-Wirbelschicht zusammen mit der insgesamt nach abwärts gerichteten Bewegung des aufgewirbelten Wärmeüberträgers, wird die Verweilzeit der Feststoffe bedeutend erhöht, so daß die flüchtigen Kohlenwasserstoffe mindestens verdampft werden.
2. Der obere Teil der Wärmeüberträger-Wirbelschicht dient nicht nur als Wärmeübertragungszone, sondern auch zum Cracken der schwereren Kohlenwasserstoffe zu leichteren Kohlenwasserstoffen. Dieses Cracken führt zu Koksablagerungen auf dem Wärmeüberträger, und dieser Koks reagiert, da er mit dem Wärmeüberträger nach abwärts durch den Schacht geführt wird, mit dem nach aufwärts gerichteten Gasstrom unter Bildung weiterer leichter Kohlenwasserstoffe, oder der Koks reagiert mit Sauerstoff und liefert somit weitere Wärme für das Verfahren.
3. Das Verfahren ist sehr einfach, da alle Anforderungen des Verfahrens an die Wärme (Zuführung von Wärme und Ableitung von Wärme) in einem einzigen Schacht durch Ausbalancieren der endothermen und exothermen Reaktionen erfüllt werden können.
4. Das Verfahren ermöglicht einen hohen Durchsatz von Feststoffen in einem Schacht mit verhältnismäßig geringen Ausmaßen, was zu einer wesentlichen Verminderung der Kapitalkosten führt.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen in einem vertikalen, durch Einbauten unterteilten Schacht mit mindestens einer oberen, einer mittleren und einer unteren Zone, wobei oben ein teilchenförmiger, fester Wärmeüberträger wie Sand od. dgl., darunter die kohlenstoffhaltigen Feststoffe und von unten ein Vergasungsmittel in den Schacht eingeführt werden, und oben aus dem Schacht das Produktgas abgezogen wird, wobei das in den Schacht eingeführte Vergasungsmittel eine Geschwindigkeit aufweist, die ausreicht, um den Wärmeüberträger in den drei Zonen in Wirbelzustand zu versetzen, und wobei dieser jedoch insgesamt nach unten fließt, dort bei einer Temperatur unterhalb 649°C abgezogen und nach oben zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die kohlenstoffhaltigen Feststoffe in den oberen Teil der mittleren Zone eingeführt werden, und in der mittleren Zone abwärts fließend unter Aufheizen des Wärmeüberträgers mit dem Vergasungsmittel reagieren, wobei die Größe der kohlenstoffhaltigen Feststoffe derart gewählt ist, daß mindestens 75 Gew.-% davon im Wirbelzustand verbleiben und höchstens 10 Gew.-% mitgeschleppt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeüberträger bei einer Temperatur von 260° bis 371°C in den Schacht eingeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem vertikalen Schacht mit perforierten Zonentrenneinbauten, die den Schacht in mindestens eine obere, eine mittlere und eine untere Zone unterteilen, mit einem Einlaß für einen teilchenförmigen festen Wärmeüberträger oben in den Schacht, mit einem Auslaß für den Wärmeüberträger unten aus dem Schacht, mit einem Einlaß für ein Vergasungsmittel im unteren Teil der unteren Zone, mit einem Abzug für das Produktgas, und mit einem Einlaß für zerkleinerte kohlenstoffhaltige Feststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (5) für die kohlenstoffhaltigen Feststoffe im oberen Teil der mittleren Zone (B) angeordnet ist.