DE2813765A1

DE2813765A1 - Einrichtung zur verhinderung des verklebens oder backens von kohlenwasserstoffhaltigen rohstoffen

Info

Publication number: DE2813765A1
Application number: DE19782813765
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing Grad Behrmann; Christian Dr Ing Koch
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1979-10-04
Also published as: US4233036A; US4300917A; BR7901909A; AU4553079A

Description

KRAFTWEBK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Einrichtung zur Verhinderung des Verklebens oder Backens von kohlenwasserstoffhaltigen Rohstoffen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung des Verklebens oder Backens von kohlenwasserstoffhaltigen Rohstoffen, wie öl oder Kohle, bei der Hydrierung oder hydrierenden Vergasung in einem Reaktionsbehälter, in dem ein Durchlauf des Rohstoffes mit zunehmender Aufwärmung auf über 700° K erfolgt.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der DE-AS 2 609 320 beschrieben. Hier wird zur Kohlevergasung in einem Reaktionsbehälter die Kohle im G-egenstrom zu heißem Wasserstoff bis auf über 700° K erwärmt und dabei teilweise vergast.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verkleben oder Backen von Kohle oder Öl in einem derartigen Reaktionsbehälter bei der Wasserstoffvergasung zu ver-

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hindern, ohne daß durch Sauerstoffzusatz eine Teilverbrennung des verwendeten Rohstoffes stattfindet.

Auf diese Weise läßt sich ohne Verwendung eines Wirbelbettes das Verkleben oder Backen der Rohstoffteilchen verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Reaktionsbehälter in der Temperaturzone von etwa 600° K bis 700° K eine intermittierend zu betreibende Heizeinrichtung vorgesehen ist und daß die Heizeinrichtung so ausgelegt ist, daß die Oberflächentemperatur der Heizmittel über 1000° K liegt, so daß eine schnelle Aufwärmung der Oberflächen der im Reaktionsbehälter befindlichen Rohstoffteile allein durch Kontakt mit dem Heizmittel ohne Verbrennungsreaktion auf über 700° K erfolgt.

Die Heizeinrichtung kann beispielsweise aus einem beheizten Röhrenwärmetauscher oder aus Dampfeinspritzdüsen für Dampf über 1000° K bestehen.

Ausführungebeispiele hierzu werden an Hand der Figuren 1 und 2 erläutert.

In Figur 1 ist schematisch eine Kohlevergasungseinrichtung dargestellt, wie sie auch in der erwähnten DE-AS 2 609 320 beschrieben ist. Die Kohle wird über einen Kohlenbrecher 1 und ein Förderband 2 in einen Vortrookner 3 gefördert, in dem sie über eine Dampfleitung 4 für Niederdruckdampf beheizt wird. Über eine Feststoffschleuse 5 gelangt die so vorgetrocknete Kohle in eine Druckkammer 6, in die über eine Dampfleitung 7 Prozeßdampf mit einem Druck von etwa 60 bar

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eingespeist wird.

Dieser Prozeßdampf kann wie der Niederdruckdampf der Dampfleitung 4 einem Kraftwerk mit Druckwasserreaktor entnommen werden. Aus der Druckkammer 6 wird die mit Wasserdampf gesättigte Kohle über eine Feststoffschleuse 8 in einen Entspannungsbehälter 9 eingegeben. Der plötzliche Druckabfall bewirkt ein schnelles Ausdampfen des in der Kohle enthaltenen Dampfes, wodurch die Kohleteilchen aufgerissen werden und deren Oberfläche sich erheblich vergrößert.

In dem Entspannungsbehälter 9 wird die Kohle aus einer Kohlendioxidleitung 10 über einen Verdichter 11 mit Kohlendioxid behandelt. Sie gelangt über eine weitere Feststoffschleuse 12 sowie über ein Förderband 13 in den Reaktionsbehälter 14 zur hydrierenden Vergasung der flüchtigen Bestandteile.

Der Reaktionsbehälter 14 ist über eine Feststoffschleuse 15 von einem Reaktionsbehälter 16 zur Wasserdampfvergasung der aus dem Reaktionsbehälter 14 ausgeschleusten Kohle getrennt. In den unteren Teil des Reaktionsbehälters 14 mündet eine Wasserstoffleitung 17, über die in einem Wärmetauscher 18 erhitztes, wasserstoffhaltiges Hydriergas in den Reaktionsbehälter 14 einströmt. Aus einer Dampfleitung 19 wird Prozeßdampf mit einem Druck von etwa 60 bar über einen Wärmetauscher 20 zur weiteren Erhitzung einerseits über eine Dampf-Sauerstoffleitung 21 in den Reaktionsbehälter 16 und andererseits über eine Dampfleitung 22 in zwei übereinander angeordnete Düsenreihen und von da aus in den Reaktionsbehälter 14 eingespeist. Das gewonnene Produktgas verläßt den Reaktionsbehälter 14 durch die Gasleitung 25.

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Die Düsenreihen 23 und 24 sind erfindungsgemäß in einer Temperaturzone des Reaktionsbehälters 14 angeordnet, in dem sich bei der hydrierenden Festbettvergasung Temperaturen im Bereich von 600 bis 700° K einstellen. Der im Wärmetauscher 20 überhitzte Dampf aus der Dampfleitung 19 kann nun - gesteuert über ein Ventil 26 - in die Dampfleitung 22 über die Düsenreihen 23 und 24 in den Reaktionsbehälter 14 eingespeist werden. Diese Einspeisung wird immer dann vorgenommen, wenn die Gefahr des Verklebens oder Backens der Kohleteilchen gegeben ist. Hierdurch wird die Oberflächenschicht der Kohleteilchen kurzzeitig auf über 700° K erwärmt und damit die Backneigung aufgehoben.

Der aus den Düsenreihen 23 und 24 austretende Wasserdampf wird zusammen mit dem Produktgas über die Gasleitung 25 abgezogen. Zur vollständigen Ausnutzung der Kohle wird dem unteren Teil des Reaktionsbehälters 16 über eine Sauerstoffleitung 27 noch Sauerstoff zugeführt. Ein Teil des Sauerstoffes wird aus der Sauerstoffleitung 27 abgezweigt und gelangt über ein Ventil 28 mit in die Dampf- und Sauerstoffleitung 21. Die verbleibende Asche verläßt den Reaktionsbehälter 16 über eine Feststoffechleuse 29 und wird auf einem Förderband 30 abtransportiert. Das aus dem Reaktionsbehälter über die Gasleitung 31 austretende Gasgemisch, bestehend aus Wasserdampf, Kohlenoxiden, Wasserstoff, Methan, dient als Heizmittel für die Wärmetauscher 18 und 20 und wird in bekannter Weise in den übrigen nicht dargestellten Anlagenteilen aufbereitet.

Figur 2 zeigt schematisch eine ähnliche Anordnung am Beispiel der Aufarbeitung von Ruckstandsöl. In einem

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Reaktionsbehälter 32 wird über eine Ölleitung 33 beispielsweise hoch erhitztes Rückstandsöl (700° K) fein verteilt eingesprüht. Außerdem mündet in den Reaktionsbehälter 32 eine Wasserstoffleitung 34. Über diese Leitung wird dem Reaktionsbehälter 32 ein Teil des benötigten Wasserstoffes mit einer Temperatur von etwa 1000° K zugeführt. Im Teil 35 des Reaktionsbehälters vermischt sich der Wasserstoff mit dem zugeführten Rückstandsöl und strömt dann in Wärmetauecherrohre 36, die den mittleren Teil des Reaktionsbehälters 32 bilden. Die Wärmetauscherrohre sind zwischen zwei Lochplatten 37 und 38 angeordnet. In der Mitte der Wärmetauscherrohre 36 befindet sich eine mit einer öffnung versehene Trennwand 39 zur Führung des Heizgases. Zur Beheizung der Wärmetauscherrohre dient eine Brennkammer 40. Die die Brennkammer verlassenden heißen Gase werden in den mit Wärmetauscherrohren versehenen Teil des Reaktionsbehälters 32 über eine Gasleitung 41 eingespeist. Sie gelangen durch die öffnung in der Trennwand 39 in Richtung der Pfeile 42 zu einer Abgasleitung 43· Im Gegensatz zu üblichen Wärmetauschern werden also die Wärmetauscherrohre 36 im Gleich strom beheizt, d. h. das kälteste Gemisch aus öl und Wasserstoff, das den Teil 35 des Reaktionsbehälters 32 verläßt, kommt zuerst mit den am stärksten beheizten Enden der Wärmetauscherrohre 36 in Berührung. Hierdurch wird erreicht, daß auch die zu Anfang intensive Kühlung die Oberflächentemperatur der Wärmetauscherrohre 36 nicht unter 1000° K absinken läßt, so daß ein Verkleben oder Backen von ölteilchen untereinander und an den Wärmetauscherrohren vermieden ist.

Wenn das Öl-Wasserstoffgemisch die Lochplatte 38 erreicht hat, wird über eine Wasserstoffleitung 44 die

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zur Wasserstoffvergasung notwendige zusätzliche Menge Wasserstoff in den Teil 45 des Reaktionsbehälters 32 eingespeist. Durch das Überstehen der Wärmetauscherrohre ist eine gleichmäßige Mischung des erhitzten Öldampf-Wasserstoffgemisches mit dem sekundären Wasserstoff möglich. Dem Reaktionsbehälter 32 ist ein Zyklon 46 nachgeschaltet, der zwei Ausgänge, einen Ausgang für den Koks und die untersten Rückstände und einen Ausgang 48 für die entstandenen Gase und die kondensierbaren Kohlenwasserstoffe besitzt.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Verhinderung des Verklebens oder Backens von kohlenwasserstoffhaltigen Rohstoffen, wie öl oder Kohle, bei der Hydrierung oder hydrierenden Vergasung in einem Reaktionsbehälter, in dem ein Durchlauf des Rohstoffes mit zunehmender Aufwärmung auf über 700° K erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reaktionsbehälter (H, 32) in der Temperaturzone von etwa 600° K bis 700° K eine intermittierend zu betreibende Heizeinrichtung (23, 24} 36) vorgesehen ist und daß die Heizeinrichtung so ausgelegt ist, daß die Oberflächentemperatur der Heizmittel über 1000° K liegt, so daß eine schnelle Aufwärmung der Oberflächen der im Reaktionsbehälter befindlichen Rohstoffteile allein durch Kontakt mit dem Heizmittel ohne Verbrennungsreaktion auf über 700 K erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Heizeinrichtung eine in Düsenreihen (23. 24) mündende Dampfleitung (22) zur Zuführung von überhitztem Wasserdampf vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizeinrichtung Wärmetauscherrohre 36 dienen, die im Gleichstrom zu den Rohstoffen über eine Gasleitung 41 für Heizgas beheizt sind.

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