DE2821413C2

DE2821413C2 -

Info

Publication number: DE2821413C2
Application number: DE19782821413
Authority: DE
Inventors: Peter L. Weston Conn. Us Paull; Rodney Northridge Calif. Us Mcgann
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1987-05-21
Also published as: DE2821413A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung H₂ und CO enthaltender Gase durch Teiloxydation eines Brennstoffes, der Kohlenstoff und Wasserstoff ent hält, mit einem freien Sauerstoff aufweisenden Gas, ge gebenenfalls nach Vorerhitzung des Brennstoffes, in der Reaktionszone eines nicht katalytischen Freiflußgasgene rators, bei einer Temperatur von etwa 815 bis 1930°C und einem Druck von etwa 1 bis 245 bar, wobei die Eigenwärme des vom Generator abgeführten Abgasstroms durch indirek ten Wärmeaustausch in Dampf überführt wird.

Bei der Teiloxydation muß das Abgas, das den Gasgenera tor mit der Temperatur von etwa 815 bis 1930°C verläßt, unter die Gleichgewichtstemperatur für die gewünschte Gaszu sammensetzung abgekühlt werden. Nach dem Stand der Technik wird dieses durchgeführt, indem man den Abgasstrom entweder in Wasser abschreckt, oder in einem Gaskühler abkühlt, wodurch man gesättigten Dampf erzeugt. Beide Varianten zur Abkühlung des Gases führen zu einem starken Anstieg der Entropie und zur Herabsetzung des thermischen Wir kungsgrades.

Die Erzeugung gesättigten, jedoch nicht überhitzten Damp fes bei der Herstellung von Synthesegas ist in der US-PS 35 28 930 offenbart.

Gemäß der US-PS 38 68 817 wird das vom Gasgenerator abge führte Synthesegas direkt einem Wärmeaustauschbereich zu geführt, in dem durch indirekten Wärmeaustausch Wasser in gesättigten Dampf überführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas mit verbessertem ther mischen Wirkungsgrad bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Abgasstrom stufenweise durch einen ersten und einen zweiten Wärmeaustauschbereich führt, wobei man die in dem zweiten Bereich abgeführte Eigenwärme zur Ver dampfung eines Wasserstroms durch indirekten Wärmeaus tausch verwendet, während man die in dem ersten Bereich abgeführte Eigenwärme zur Überhitzung mindestens eines Teils des Dampfes ausnutzt.

Mindestens ein Teil des gemäß der Erfindung erzeugten überhitzten Dampfes kann kontinuierlich zum Gasgenerator im Kreislauf als Träger für den Brennstoff oder als Tem peraturmoderator geführt werden. Gegebenenfalls kann min destens ein Teil des überhitzten Dampfes kontinuierlich einer Dampfturbine als Arbeitsmedium zugeführt werden, zur Erzeugung mechanischer Arbeit oder elektrischer Ener gie. Die hohe Dampfüberhitzungstemperatur führt zu einem höheren Umsetzungswirkungsgrad.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im ersten Wärmeaustauschbereich ein Röhrenwärmeaustauscher einge setzt und ein Teil des Dampfes kontinuierlich in den Ab gasstrom durch Öffnungen in den Wänden des Wärmeaustau schers eingeleitet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind drei Wärmeaustauschbereiche vorgesehen.

In dem ersten Wärmeaustauscher nimmt ein kontinuierlicher Strom eines Wärmeübergangsmediums einen Teil der Eigen wärme des heißen Abgasstromes, der den Gasgenerator ver läßt, auf. Das aufgeheizte Wärmeübergangsmedium wird dann kontinuierlich einem dritten Wärmeaustauschbereich (der als Überhitzer wirkt) zugeführt, der im Wärmeaustausch mit einem kontinuierlichen Dampfstrom steht. Der Dampf strom wurde zuvor in einem Wärmeaustauscher durch den Wärmeaustausch zwischen Wasser und dem Abgasstrom, der den ersten Wärmeaustauscher verläßt, erzeugt.

Ein kontinuierlicher Strom überhitzten Dampfes kann aus dem Überhitzter zur Verwendung in dem Verfahren oder zu anderen Zwecken abgeführt werden. Vorteilhafterweise ist der Druck des überhitzten Dampfes höher als derjenige, der in dem Gasgenerator vorliegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des Dampfes oder des Wärmeübergangsmediums kon tinuierlich in den Abgasstrom in dem ersten Wärmeaus tauschbereich eingeleitet. Gemäß einer Ausbildung dieser Ausführungsform wird das heiße Abgas von dem Gasgenera tor direkt durch einen ersten Wärmeaustauschbereich mit einem Röhrenwärmeaustauscher hindurchgeführt, wo ein in direkter Wärmeaustausch mit einem kontinuierlichen Dampf strom erfolgt, der einen höheren Druck besitzt als das Abgas, wodurch der Dampf in einen kontinuierlichen Strom überhitzten Dampfes übergeführt wird, während gleichzei tig die Temperatur des Abgases sich vermindert. Ein Teil des Dampfes wird kontinuierlich in das Abgas durch Öffnungen in den Wänden der Rohre eingeleitet, wodurch eine Schutzschicht von Dampf zwischen der Oberfläche der Rohre und dem Abgasstrom, der den ersten Wärmetauschbereich durchläuft, gebildet wird.

Vorteilhafterweise besitzt der gemäß der Erfindung erzeugte Dampf einen höheren Druck als der Druck des Abgases. Dem entsprechend durchströmt der Dampf die Öffnungen in den Wan dungen der Rohre ohne weitere Kompression.

Gemäß einer anderen Ausführung dieser Ausbildungsform wird das den Gasgenerator verlassende Abgas ggf. durch eine Fest stoffabtrennzone bei im wesentlichen der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck wie in dem Generator direkt durch einen ersten Wärmetauschbereich mit einem Röhrenwärmeaustauscher geführt, im Wärmeaustausch mit einem kontinuierlichen Strom gasförmigen Wärmeübergangsmediums, wodurch der heiße Abgas strom abgekühlt und gleichzeitig das gasförmige Wärmeüber gangsmedium erhitzt wird. Ein Teil des gasförmigen Wärmeüber gangsmediums wird kontinuierlich in den Abgasstrom durch Öffnungen in den Wandungen der Röhren und ggf. der Rohr verzweiger der Wärmeaustauscher eingeleitet, wodurch eine Schutzschicht oder ein Vorhang gasförmigen Wärmeübertragungs mediums zwischen der Oberfläche der Rohre und ggf. Rohrver zweiger und dem Abgasstrom aufgebaut wird. Das erhitzte, gas förmige Wärmeübertragungsmedium, das den ersten Wärmeaus tauschbereich verläßt, wird in einen dritten Wärmeaustausch bereich eingeleitet, unter indirektem Wärmeaustausch mit dem Dampf, der den zweiten Wärmeaustauschbereich verläßt, wodurch das gasförmige Wärmeübertragungsmedium abgekühlt und ein Strom überhitzten Dampfes erzeugt wird. Die Mischung des Abgases und des eingeleiteten Teils des gasförmigen Wärme übertragungsmediums aus dem ersten Wärmeaustauschbereich wird gereinigt, wodurch ein Rohrproduktabgas erzeugt wird. Ein Teil des rohen, sauberen Produktabgases wird als Aus gleich mit dem gekühlten Wärmeübertragungsmedium, das den dritten Wärmeaustauschbereich verläßt, vermischt, worauf die gasförmige Mischung in den ersten Wärmeaustauschbereich als gasförmiges Wärmeübertragungsmedium eingeleitet wird.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nach folgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen die

Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen von Fließbildern bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein kontinuierlicher Strom heißen Abgases bei im wesentlichen der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck, wie in der Reaktionszone, verläßt durch eine axiale Austrittsöffnung den Gasgenerator und wird dann direkt einem ersten Wärmeaustausch bereich zugeführt. Gegebenenfalls kann sich eine Feststofftrenn zone (in den Zeichnungen nicht dargestellt) zwischen der Aus trittsöffnung des Gasgenerators und dem ersten Wärmeaustausch bereich befinden. Die Feststofftrennzone kann aus einem Frei stromabscheider bestehen, wie beispielsweise einer Schlacken kammer, die in die Leitung vor dem ersten Wärmetauscher ge schaltet ist. Hierdurch kann zumindest ein Teil irgendwelchen Feststoffmaterials, wie beispielsweise feinkörnige Kohle, Asche, Schlacken, Auskleidungsmaterial und Mischungen hiervon, das in dem heißen Abgasstrom eingeschlossen ist, oder das den Gasgenerator verläßt, wie beispielsweise Schlacke, Asche, Teile von Auskleidungsmaterial, aus dem Abgasstrom abge trennt und mit geringem oder gas keinem Druckverlust in der Leitung zurückgewonnen werden. Eine typische verwendbare Schlackenkammer ist in Fig. 1 der US-PS 35 28 930 dargestellt.

Ein Teil der Eigenwärme des nicht abgekühlten Abgasstromes, der den Gasgenerator oder den Feststoffabscheider verläßt, wird in einem ersten Wärmetauschbereich zurückgewonnen. Diese Wärme wird eingesetzt, um den Dampf, der an anderer Stelle in dem Verfahren gewonnen wird, in überhitzten Dampf zu überführen, bei einem Druck oberhalb des Gasgenerator druckes. Wie in Fig. 1 und 3 der Zeichnungen dargestellt ist, wird der durch die Leitungen 39 und 42 strömende überhitzte Dampf in dem Wärmetauscher 16 durch den Wärmeaustausch zwischen dem Abgasstrom aus dem Gasgene rator und dem Dampf erzeugt. In Fig. 2 und 4 wird der durch die Leitung 39 strömende überhitzte Dampf in dem Wärmetauscher 55 durch den Wärmeaustausch zwischen einem Wärmeübertragungsmedium und Dampf erzeugt. Das Wärmeübertra gungsmedium wurde vorher in dem Wärmetauscher 16 durch den Wärmeaustausch mit dem Abgasstrom aus dem Gasgenerator erhitzt.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 strömt der heiße Abgasstrom aus dem Generator und in kontaktlosem Wärmeaustausch an einem Dampfstrom vorbei, der unmittelbar im Anschluß hieran in einem Seitenwärmeaustauschbereich erzeugt wurde. Der Be griff "kontaktlos" bedeutet, daß keine Vermischung zwischen den beiden Gasströmen eintritt. Vorzugsweise laufen die beiden Ströme in entgegengesetzte Richtungen, d. h. im Gegenstrom. Sie können jedoch auch in der gleichen Richtung verlaufen, d. h. im Gleichstrom. In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Röhren wärmeaustauscher 16 dargestellt, in welchen Dampf eintritt, aus welchem überhitzter Dampf aus der Behälterseite austritt, während das heiße Abgas Röhren oder Mehrfachspiralen durch läuft. Diese Anordnung der Ströme kann umgekehrt werden, wobei das heiße Abgas aus der Behälterseite austreten kann. Im Grunde kann jeder Wärmeaustauscher, der die hohen Temperaturen und Drucke der Medien auszuhalten vermag, Einsatz finden. Wärme beständige Metalle und Kermaik können als Konstruktions materialien eingesetzt werden.

Der in überhitzten Dampf umzusetzende Dampfstrom tritt in den ersten Wärmetauscher bei einer Temperatur von 150 bis 375°C ein und einen Druck, der im Bereich von etwa 3,9 bis 255 bar liegt. Der überhitzte Dampf verläßt den ersten Wärmetauscher bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 600°C und einem Druck im Bereich von 3,9 bis 255 bar. Vorteilhaft steht der überhitzte Dampf unter einem Druck, der größer ist als der Druck in der Reaktionszone des Gasgenerators. Die hohe Dampfüberhitzungstemperatur führt zu einem hohen Umsetzungs wirkungsgrad, wenn der überhitzte Dampf als Arbeitsmedium in eine Expansionsturbine zur Erzeugung mechanischer Kraft oder elektrischer Energie eingesetzt wird. Der heiße Abgas strom aus dem Gasgenerator oder dem Feststoffabscheider tritt mit im wesentlichen der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck wie in der Reaktionszone in dem ersten Wärmetauscher, bei einer Temperatur im Bereich von etwa 815 bis 1930°C und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 245 bar ein, wie z. B. bei einem Druck von 3,4 bis 245 bar.

Der teilweise abgekühlte Abgasstrom kann den ersten Wärme austauschbereich bei einer Temperatur im Bereich von etwa 315 bis 1430°C und einem Druck im Bereich von etwa 3,4 bis 245 bar verlassen und tritt in einen zweiten Wärmeaustausch bereich, wie z. B. den Gaskühler 23, ohne wesentliche Ver minderung der Temperatur und des Druckes, ein, wo er in kontaktlosem Wärmeaustausch an dem Speisekesselwasser vorbei geführt wird.

Der Rohabgasstrom verläßt den zweiten Wärmeaustauschbereich bei einer Temperatur im Bereich von etwa 160 bis 370°C und einem Druck, der im wesentlichen der gleiche ist wie in der Reaktionszone des Gasgenerators, vermindert um den üblichen Druckabfall in den Leitungen, irgendwelchen Feststoffab scheidern sowie dem ersten und zweiten Wärmeaustauschbereich, d. h. der Gesamtdruckverlust kann etwa 2 bar oder weniger be tragen. Der Rohabgasstrom kann die folgenden Bestandteile um fassen (in MOL-%) H₂ 70 bis 10, CO 15 bis 57, CO₂ 0 bis 5, H₂O 0 bis 20, N₂ 0 bis 75, Ar 0 bis 1,0, CH₄ 0 bis 25, H₂S 0 bis 2,0 und COS 0 bis 0,1. Nicht in Reaktion getretene, fein körnige Kohle (auf der Gewichtsbasis der Kohle in der Beschickung) kann etwa 0 bis 20 Gew.-% ausmachen. Gegebenenfalls kann der Rohabgasstrom, der den zweiten Wärmeaustauschbereich verläßt, herkömmlichen, nachgeschalteten Klär- und Reinigungszonen zuge führt werden, in welchen unerwünschte Bestandteile entfernt werden.

Das Kesselspeisewasser tritt in den zweiten Wärmetauschbereich mit einer Temperatur im Bereich von etwa der Umgebungstemperatur bis 360°C ein und verläßt die Zone als gesättigter oder unge sättigter Dampf bei einer Temperatur von etwa 150 bis 375°C und einem Druck von 4,4 bis 255 bar. Vorteilhaft kann der unge sättigte oder gesättigte Dampf bei einem Druck hergestellt werden, der größer ist als der Druck innerhalb der Gaszone des Gasgenerators. Obwohl in dem zweiten Wärmetauscher 23 vorzugs weise ein Gegenstrom erzeugt wird, wie dies Fig. 1 zeigt, kann auch der Wärmetauscher im Gleichstrom gefahren werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann darüber hinaus der Dampf strom in Röhren erzeugt werden, während der Abgasstrom durch den Behälter geleitet wird.

Von etwa 0 bis 100 Gew.-% des in dem zweiten Wärmetauscherbe reich erzeugten Dampfes wird in dem ersten Wärmeaustauscher bereich übergeleitet, um überhitzten Dampf zu erzeugen, mit einem Druck, der höher ist als der Druck in dem Gasgenerator. Gegebenenfalls kann ein Teil des Dampfes irgendwo an anderer Stelle im Verfahren eingesetzt oder nach außen abgeführt werden. Überhitzter, gesättigter oder ungesättigter Dampf, der in dem laufenden Verfahren hergestellt wurde, kann benutzt werden, um Hitze zur Verfügung zu stellen. So kann beispielsweise der Dampf eingesetzt werden, um die Beschickungsströme zu dem Gasgenerator aufzuheizen. Auf diese Weise kann kohlenwasser stoffhaltiger Brennstoff vorerhitzt werden, bis auf eine Temperatur von etwa 430°C, die jedoch unterhalb der Krack temperatur liegt, unter Verwendung mindestens eines Teils des durch das gegenwärtige Verfahren erzeugten Dampfes. Er kann außerdem in den Gasgenerator als Temperaturdämpfer einge setzt werden.

Mindestens ein Teil des im Laufe des Verfahrens erzeugten überhitzten Dampfes kann in den Teiloxydationsgasgenerator eingeführt werden, wo er reagieren und dadurch zur Menge des Wasserstoffes in dem Abgasstrom beitragen kann. Darüber hinaus wird der thermische Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert. Kondensationsprobleme, die sich ergeben können, wenn Dampf und Brennstoff miteinander vermischt werden, können verhindert werden, indem man überhitzten Dampf verwendet. Vorteilhaft setzt man einen Teil des überhitzten Dampfes als Arbeits medium in einem Turbokompressor ein, um die Luftbeschickung für eine Lufttrennungseinheit zu komprimieren, zur Erzeugung im wesentlichen reinen Sauerstoffes (95 Mol-% oder höher). Mindestens ein Teil dieses Sauerstoffes kann in den Gasgene rator als Oxydationsmittel eingeführt werden. Der überhitzte Dampf kann außerdem als Arbeitsmedium in einem turboelektrischen Generator eingesetzt werden. Wenn man mit überhitztem Dampf einer sehr hohen Temperatur beginnt und die Wärme in Elektri zität umsetzt, führt dies zu einem hohen Umsetzungswirkungs grad.

Der erste und der zweite Wärmeaustauschbereich sind in den Zeichnungen als zwei getrennte Wärmetauscher 16 und 23 darge stellt, die miteinander verbunden sind. Die Vorteile dieses Schemas sind die Vereinfachung des Aufbaues und die Ver minderung der Größe eines jeden Wärmeaustauschers, wodurch die Anlagekosten verringert werden. Wärmeaustauscher mit her kömmlichen Aufbau können montiert werden. Die Systemabschalt zeiten können vermindert werden, wenn eine der Einheiten zur Überholung oder Reparatur ausgetauscht werden muß.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der erste und der zweite Wärmeaustauschbereich in einem gemeinsamen Behälter untergebracht sein.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt. Der heiße Abgasstrom aus dem Gasge nerator oder ggf. aus dem Freistromabscheider für Feststoffe und/oder Schlacke besitzt im wesentlichen die gleiche Tempe ratur und den gleichen Druck, wie sie in der Reaktionszone vor liegen, und tritt in den ersten Wärmetauscher 16, wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Zeichnungen, ein. Der Abgas strom wird jedoch in kontaktlosem Wärmeaustausch an einem re lativ kalten Wärmeübertragungsmedium vorbeigeführt, welches hierdurch auf eine Temperatur im Bereich von etwa 985 bis 1540°C erhitzt wird. Gleichzeitig wird der Abgasstrom abge kühlt und verläßt den ersten Wärmeaustauschbereich mit einer Temperatur im Bereich von etwa 315 bis 1430°C und einem Druck im Bereich von etwa 2,6 bis 250 bar, worauf er direkt in den zweiten Wärmeaustauschbereich, d. h. den Gaskühler 23 mit im wesentlichen der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck eintritt, wie er den Wärmetauscher 16 verläßt. In dem Gaskühler 23 wird der Abgasstrom in kontaktlosem Wärmetausch an dem Kesselspeisewasser vorbeigeführt. Das Kesselspeise wasser tritt mit einer Temperatur, die im Bereich von der Umgebungstemperatur bis 360°C liegt, ein und entweicht als gesättigter oder ungesättigter Dampf mit einer Temperatur von etwa 150 bis 375°C und einem Druck von etwa 4,4 bis 255 bar. Vorteilhaft kann der gesättigte oder ungesättigte Dampf bei einem Druck erzeugt werden, der größer ist als der Druck in der Reaktionszone des Gasgenerators. Der Abgasstrom verläßt den Gaskühler 23 bei einer Temperatur im Bereich von etwa 160 bis 370°C und einem Druck, der in etwa der gleiche ist wie in der Reaktionszone des Gasgenerators, vermindert um den üblichen Druckabfall in den Leitungen und Behältern.

Gleichzeitig mit dem Wärmeaustausch in den Wärmetauschern 16 und 23 wird ein kontinuierlicher Strom überhitzten Dampfes bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 600°C und einem Druck im Bereich von 4,4 bis 255 bar in einem dritten Wärmeaustauschbereich, d. h. dem Wärmtauscher 55 durch kontakt losen Wärmeaustausch zwischen einem kontinuierlichen Dampf strom von dem vorerwähnten zweiten Wärmeaustauschbereich 23 und einem kontinuierlichen Strom des Wärmeübertragungsmediums von dem ersten Wärmeaustauschbereich 16 erzeugt. Vorteilhaft wird der überhitzte Dampf mit einem Druck erzeugt, der größer ist als der Druck in der Reaktionszone des Gasgenerators. Das Wärmeübertragungsmedium tritt in den Wärmetauscher 55 von dem Wärmetauscher 60 bei einer Temperatur im Bereich von etwa 985 bis 1540°C ein, verläßt den Wärmetauscher 55 bei einer Temperatur im Bereich von etwa 455 bis 1205°C und wird bei im wesentlichen der gleichen Temperatur im Kreislauf dem Wärmetauscher 16 zugeführt, wo es in kontaktlosem Wärmeaus tausch an dem Abgasstrom aus dem Gasgenerator, wie oben be schrieben, vorbeigeleitet wird. Hierdurch kann die Eigenwärme des Abgasstromes von dem Gasgenerator verwendet werden, um überhitzten Dampf in einer vergleichsweise sauberen Um gebung zu erzeugen.

Ein Teil des Rohabgasstromes kann als Wärmeübertragungsmedium Verwendung finden. Gegebenenfalls kann mindestens ein Teil des Rohabgasstromes mit herkömmlichen Mitteln geklärt und ge reinigt werden, um unerwünschte Bestandteile zu entfernen. Mindestens ein Teil diese Produktgases kann als Wärmeüber tragungsmedium eingesetzt werden. Beispielsweise können Mischungen von H₂ + CO mit der folgenden Zusammensetzung (in Mol.-%) erzeugt werden: H₂ 10 bis 48, CO 15 bis 48 und den Rest N₂ + Ar. Außerdem kann im wesentlichen reiner H₂ (z. B. 98 Mol.-% oder mehr) als Wärmeübertragungsmedium aus dem Abgas mittels bekannter Gasklärungs- und Reinigungstechniken hergestellt werden, einschließlich der katalytischen Wasser gaskonvertierung.

Das zwischen den Wärmetauschern 16 und 55 im Kreislauf ge führte Wärmeübergangsmedium kann sich entweder in gasförmigem oder in flüssigem Zustand befinden, wobei es sich um H₂O, Helium, Stickstoff, Argon, Wasserstoff oder eine Mischung mit einem Gehalt an H₂ + CO handeln kann. Andererseits kann das Wärmeübertragungsmedium Natrium, Kalium, Quecksilber oder Schwefel in gasförmigen oder flüssigem Zustand sein, so daß das Wärmeübertragungsmedium komprimiert oder gepumpt werden kann, in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Temperatur und des Druckes sowie der Phase des Wärmeüber tragungsmediums. Eine Abkühlung dieser Wärmeübertragungs medien unter ihrem Verfestigungspunkt ist dementsprechend zu vermeiden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Wärmeübertragungs medium seine Aggregatzustand während der Wärmeübertragung än dern. So kann beispielsweise in dem Wärmtauscher 16 ein Wärmeübertragungsmittel, das sich in einer flüssigen Phase be findet, in die Dampfphase umgesetzt werden. Dann kann in dem Wärmetauscher 55 das Wärmeübertragungsmedium zurück in den flüssigen Aggregatzustand kondensiert werden, worauf es in den Wärmetauscher 16 gepumpt wird.

Herkömmliche Röhrenwärmetauscher können eingesetzt werden. Wie oben beschrieben, können die beiden getrennten Ströme im Wärmeaustausch miteinander in der gleichen oder der entgegen gesetzten Richtung aneinander vorbeigeführt werden, wobei jeder Strom durch die Röhren geführt werden kann, während sich der jeweils andere auf der Behälterseite befindet. Durch eine hin längliche Isolierung der Leitungen, des Gasgenerators 1 und der Wärmetauscher 16, 23 und 55 kann der Temperaturabfall zwischen den einzelnen Bauteilen sehr gering gehalten werden, d. h. geringer als 5°C. Hitzebeständige Metalle und feuerfeste Auskleidungen werden als Konstruktionsmaterialien eingesetzt.

In Fig. 3 der Zeichnungen ist ein erster Röhrenwärmeaustauscher 16 A dargestellt, der eine Anzahl von Röhren oder Spiralen be sitzt. Wahlweise können die Verteiler innerhalb oder außerhalb des Behälters angeordnet sein. Die Röhren und ggf. die Vertei ler sind mit Öffnungen in den Wänden versehen, durch welche mindestens ein Teil, d. h. etwa 1 bis 50 Vol.-% oder besonders bevorzugt, 3 bis 25 Vol.-% des Dampfes, der durch den Mantel strömt, von der Außenseite der Rohre zur Innenseite ge führt wird, während gleichzeitig der verbleibende Dampf auf der Behälterseite überhitzt wird. Nachdem der Dampf in die Röhren oder Verzweiger eingedrungen ist, vermischt er sich mit dem Abgasstrom, der direkt die Rohre von dem Gasgenerator bei einem etwa geringerem Druck, d. h. etwa 0,34 bis 3,4 bar weniger durchströmt. Vor dem Mischen bildet jedoch der ver gleichsweise kühle zugeführte Dampf eine kontinuierlich fließende Schutzschicht oder einen Vorhang zwischen der Innenfläche der Röhren und dem Abgasstrom, der hindurchge führt wird, bei einer Temperatur im Bereich von etwa 815 bis 1930°C. In einer ähnlichen Weise kann eine kontinuierlich fließende Schutzschicht oder ein Dampfvorhang die Oberflächen der Verteiler abdecken, die normalerweise in Kontakt mit dem heißen Abgasstrom ständen. Hierdurch wird die Oberfläche und ggf. der Verteiler gekühlt und gegen korrodierende Gasan griffe geschützt, wie auch vor dem Absetzen von Asche, Schlacke und Ruß.

Andererseits kann der Röhrenwärmeaustauscher 16 A so geschaltet sein, daß der heiße Abgasstrom von dem Gasgenerator die Be hälterseite durchläuft, während der Dampf durch die Röhren und Verteiler geführt wird. Zumindest ein Teil des Dampfes, d. h. 1 bis 50 Vol.-%, stärker bevorzugt 3 bis 35 Vol.-% können von der Innenseite der Röhren und ggf. Verteiler zur Außen seite geführt werden. Der durchtretende Dampf sorgt für eine Schutzschicht zwischen der Außenseite der Röhren und ggf. Ver teiler sowie dem Abgasstrom aus dem Gasgenerator. Der ver bleibende Dampf, der durch die Röhren geführt wird, wird überhitzt.

Gegebenenfalls sind in den abwärtigen Enden der Röhren und ggf. dem abwärtigen Verteiler keine Löcher oder eine geringere Anzahl von Löchern vorgesehen, da die Temperatur des Abgas stromes an diesem Punkt durch den Wärmeübergang soweit ver mindert worden ist, daß sie unterhalb des Punktes liegt, an welchem die Korrosion mit H₂S in dem Abgasstrom eintritt. Aus dem gleichen Grund sind hochwertige Materialien nur am oberen, (heißen) Ende der Röhren erforderlich. Die Öffnungen in den Wandungen der Röhren und ggf. Verteiler besitzen einen kleinen Durchmesser im Bereich von etwa 0,025 bis 1,6 mm. Die Löcher sind um den Umfang der Röhen angeordnet und ihre Anzahl ist so groß, daß eine Schutzströmung um den gesamten Umfang der Röhren herum auszutreten vermag. Zwei unähnliche Metalle können durch eine festsitzende Gleitverbindung mit einander verbunden werden, um thermische Expansionen und Ableitungen auszugleichen. Beispielsweise können längsge richtete Abstandsvorsprünge auf dem positiven Ende der Gleit verbindung vorgesehen sein und einen Spalt bilden, der einen durchtretenden Strom ermöglicht, wenn die Verbindung montiert ist. Hitzebeständiges poröses Material, einschließlich Metall und Keramik kann ebenfalls als Baumaterial verwendet werden.

Der zu überhitzende Dampfstrom tritt in den ersten Wärme tauscher bei einer Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 375°C und einem Druck im Bereich von etwa 4,4 bis 255 bar ein. Der überhitzte Dampf verläßt den ersten Wärmetauscher mit einer Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 600°C und einem Druck im Bereich von etwa 3,9 bis 451 bar. Vorteilhaft kann der über hitzte Dampf bei einem Druck erzeugt werden, der größer ist als der Druck in der Reaktionszone des Gasgenerators. Dem entsprechend strömt der Dampf durch die Öffnungen in der Wandung der Wärmetauscherröhren ohne Kompression.

Während des Durchlaufes durch den ersten Wärmetauschbereich liegt der Wassergehalt des Abgasstromes erhöht im Bereich von etwa 1 bis 50, beispielsweise etwa 3 bis 25 Mol.-% H₂O. Vor teilhafterweise ist, wenn der Abgasstrom, der den ersten Wärmetauscherbereich verläßt, einer Wassergaskonvertierung unterworfen wird, es erstrebenswert, hinreichend Dampf in den Abgasstrom in den ersten Wärmetauscherbereich zu führen, damit das Mol-%-Verhältnis H₂O/CO der gasförmigen Mischung im Be reich von 0,5 bis 8 liegt.

Um den Dampf für die Überhitzung in dem ersten Wärmeaustausch bereich zu erzeugen, wird der teilweise abgekühlte Abgasstrom, der den ersten Wärmeaustauschbereich verläßt, beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von etwa 315 bis 1430°C und einem Druck im Bereich von etwa 2,9 bis 245 bar einem zweiten Wärmeaustauschbereich, nämlich dem Gaskühler 23 zuge führt, ohne wesentliche Verminderung der Temperatur und des Druckes, wo er einem kontaktlosen Wärmeaustausch mit dem Kesselspeisewasser ausgesetzt wird. Die Temperatur- und Druck zustände in dem zweiten Wärmeaustauschbereich fallen im allge meinen in den gleichen Temperatur- und Druckbereich wie bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellt. Der heiße Abgasstrom von dem Gasge nerator bzw. ggf. von dem Feststoff- und/oder Schlackenab scheider tritt in den Wärmetauscher 16 A ein, bei welchem es sich um einen Röhrenwärmeaustauscher handelt, dessen Aufbau demjenigen ähnlich ist der zuvor im Zusammenhang mit dem Wärmeaustauscher 16 A in Fig. 3 beschrieben wurde. Statt Dampf wird jedoch mindestens ein Teil des gasförmigen Wärmeüber tragungsmediums von der Innenseite der Röhren oder ggf. des Ver teilers nach der Außenseite oder umgekehrt geführt und mit dem heißen Umgebungsgasstrom, der den Wärmetauscher 16 A durch läuft, vermischt. Dabei wird eine verhältnismäßig kühle, kontinuierlich fließende Schutzschicht oder ein Vorhang von Wärme übertragungsmedium zwischen den Oberflächen der Röhren und ggf. der Verteiler und dem Umgebungsabgasstrom von dem Gasgenerator erzeugt. Der nicht übergeleitete Teil des gasförmigen Wärme übertragungsmediums wird auf eine Temperatur im Bereich von etwa 700 bis 1540°C in dem Wärmetauscher 16 A erhitzt und hierauf in einen dritten Wärmetauscher 55 eingeführt, wo es mit Dampf in indirekte Wärmeübertragung gebracht wird, wodurch der überhitzte Dampf erzeugt wird.

Gleichzeitig wird der Abgasstrom, der den ersten Wärmetausch bereich 16 A durchläuft, abgekühlt und verläßt mit einer Temperatur im Bereich von 315 bis 1430°C und einem Druck im Bereich von etwa 2,9 bis 245 bar die Wärmeaustauschzone.

Der gekühlte Abgasstrom, der den ersten Wärmeaustauschbereich verläßt, kann durch herkömmliche Verfahren gereinigt werden, um unerwünschte eingeschlossene Feststoffe, wie beispiels weise teilchenförmige Kohle und Asche zu entfernen, wobei ggf. der Gasstrom gereinigt werden kann, indem man saure Gase, wie z. B. CO₂, H₂S und COS entfernt. Mindestens ein Teil, d. h. 1 bis 50 Vol.-% und stärker bevorzugt 3 bis 25 Vol.-% des sauberen und ggf. gereinigten Abgasstromes bei einer Tempe ratur im Bereich von 35 bis 170°C wird mit dem gekühlten Wärme übertragungsmedium, das den dritten Wärmeaustauschbereich ver läßt, im Kreislauf geführt und mit diesem vermischt, um den Teil des sauberen Abgasstromes auszugleichen, der durch den Wärmetauscher 16 A in den Abgasstrom der Umgebung übergeht, welcher den ersten Wärmeaustauschbereich durchläuft. Die Gasmischung wird dann bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 1315°C bzw. 315 bis 760°C durch den Wärmetauscher 16 A als Wärmeübertragungsmedium geführt, wie dies bereits be schrieben worden ist.

Die Betriebsbedingungen in dem zweiten Wärmeaustauschbereich und die Temperatur und der Druck des Kesselspeisewassers sowie des erzeugten Dampfes liegen im wesentlichen in den gleichen Bereichen wie bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung.

Gleichzeitig mit dem in den Austauschern 16 A und 23 ablaufenden Wärmeübertragung wird ein kontinuierlicher Strom überhitzten Dampfes bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 600°C und einem Druck um Bereich von etwa 4,4 bis 255 bar in einem dritten Wärmeaustauschbereich, nämlich dem Austauscher 55 durch einen kontaktlosen Wärmeübergang zwischen einem kontinuierlichen Dampfstrom von dem zweiten Wärmeaustauschbereich 23 und einem kontinuierlichen Strom von Wärmeübertragungsmedium aus dem ersten Wärmeaustauschbereich 16 A erzeugt. Vorteilhafterweise besitzt der überhitzte Dampf einen Druck, der höher ist als der Druck in der Reaktionszone des Gasgenerators. Das Wärmeübertragungsmedium tritt von dem Wärmetauscher 16 A in den Wärmetauscher 55, beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 425 bis 1540°C und stärker bevorzugt 425 bis 985°C ein und verläßt den Wärmetauscher 55 bei einer Temperatur von beispielsweise 250 bis 1370°C und stärker bevorzugt 310 bis 815°C, worauf es mit dem in Kreislauf geführten Ausgleichs teil des Produktabgasstromes bei einer Temperatur von 35 bis 370°C und einem Druck oberhalb des Rohrabgasstromes vermischt und anschließend in den Wärmetauscher 16 A eingeführt wird, wo er in einem konktaktlosen Wärmeaustausch mit dem Abgasstrom von dem Gasgenerator gebracht wird, wie dies oben beschrieben worden ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll auf die Zeichnungen im Detail Bezug genommen werden, die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen erläutern. Alle Leitungen und Ausrüstungsgegenstände sind vorzugsweise isoliert, um die Wärmeverluste gering zu halten. In den Zeichnungen tragen gleiche Teile der Vorrichtung gleiche Bezugsziffern.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist ein nicht katalytischer Frei fluß-Teiloxydationsgasgenerator 1 dargestellt, der mit einem hitzebeständigen Material 2 ausgekleidet ist und eine auf wärtsgerichtete, axial ausgerichtete und mit einem Flansch versehene Einlaßöffnung 3, eine abwärtsgerichtete, axial ausge richtete und mit einem Flansch versehene Auslaßöffnung 4 sowie eine offene Reaktionszone 5 aufweist. Ein Ringbrenner 6 mit einem Mitteldurchlaß 7 ist axial auf den Gasgenerator 1 aus gerichtet und in der Einlaßöffnung 3 gehalten. Der Mittel durchlaß 7 besitzt einen Einlaß 8 sowie einen konvergierende, konusförmige Düse 9 an der Spitze des Brenners. Der Brenner 6 besitzt außerdem einen konzentrischen, koaxialen Ringdurch laß 10 mit einem Einlaß 11 und einer konischen Auslaßöffnung 12 .

Brenner mit einem anderen Aufbau können ebenfalls Verwendung finden.

An die Auslaßöffnung 4 ist der Einlaß 15 eines Hochtemperatur röhrenwärmetauschers 16 mit herkömmlichem Aufbau angeflanscht, der im Inneren Röhren oder Mehrfachspiralen 17, ein Gehäuse 20 sowie eine abwärtsgerichteten und mit einem Flansch ver sehenen Auslaß 21 besitzt. Wahlweise kann ein Freifluß- Feststoffabscheider (in den Zeichnungen nicht dargestellt), der keinen oder nur einen geringen Druckabfall hervorruft, in der Leitung zwischen dem Auslaß 4 des Gasgenerators und dem Einlaß 15 des Wärmetauschers 16 angeordnet sein. An den Auslaß 21 des Wärmetauschers 16 ist ein Einlaß 22 eines Röhren gaskühlers 23 herkömmlichen Aufbaues angeflanscht, der innen liegende Röhren 24, eine Gehäuse 25 sowie einen abwärtsgerichteten und mit einem Flansch versehenen Auslaß 26 besitzt.

Ein kontinuierlicher, flüssiger oder dampfförmiger Brennstoff strom oder ein pumpbarer Schlamm eines festen Brennstoffes können, wie oben beschrieben, über die Leitung 30 in das System hineingeführt werden, wobei ggf. ein kontinuierlicher Strom überhitzten Dampfes über die Leitung 31, oder ein Strom gesättigten Dampfes über die Leitung 53 in einem Mischer (nicht dargestellt) beigemischt wird. Die Beschickungsmischung wird dann über die Leitung 35, den Einlaß 11, den ringförmigen Durchlaß 10 und die Auslaßöffnungen 12 des Brenners 6 in die Reaktionszone 5 des Teiloxydationsgasgenerators 1 eingeführt.

Gleichzeitig wird ein kontinuierlicher Strom eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases, wie oben beschrieben, über die Leitung 34 durch die Mittelöffnung 7 und die Düse 9 des Brenners 6 in die Reaktionszone 5 des Gasgenerators 1 als Zumischung mit dem Brennstoff und dem Dampf eingeleitet.

Der kontinuierliche Strom des Abgases, das den Teiloxydations gasgenerator über den Auslaß 4 verläßt, strömt durch den Wärmetauscher 16 in kontaktfreiem, indirektem Wärmeübergang mit einem Gegenstrom von Dampf, der in dem Gaskühler 23 er zeugt worden ist. Es wird z. B. der Dampf, der auf der Gehäuse seite 20 des Wärmetauschers 16 (ebenfalls Überhitzer 16 genannt) nach oben strömt, in überhitzten Dampf umgewandelt, der über den Auslaß 38, die Leitung 39, das Ventil 41 und die Leitung 31 nach außen strömt, worauf er mit dem kohlenwasserstoffhaltigen Brenn stoff aus der Leitung 30 in der Leitung 33 vermischt wird. Ge gebenenfalls kann der Strom überhitzten Dampfes aus dem Über hitzer 16 über die Leitung 42, das Ventil 43 und die Leitung 44 abgezogen und in eine Dampfturbine als Arbeitsmedium geführt werden.

Der teilweise gekühlte Abgasstrom verläßt den Überhitzer 16 durch den Auslaß 21 und tritt durch den Einlaß 22 in den Gas kühler oder Abhitzekessel 23 ein. Bei Durchlauf durch den Gas kühler 23 tritt der Abgasstrom in kontaktfreien, indirekten Wärmeübergang mit dem im Gegenstrom geführten Kesselspeise wasser. Das Kesselspeisewasser wird dabei erhitzt und in Dampf umgesetzt, wobei zumindest ein Teil der verbleibenden Eigen wärme des Abgasstromes absorbiert wird. Somit tritt das Kessel speisewasser aus der Leitung 45 durch den Einlaß 46 in den Wärmetauscher 23 ein. Es wird entlang des Gehäuses 25 nach oben geführt und verläßt den Tauscher durch den Auslaß 47 und die Leitung 48 als Dampf. Der Dampf tritt in den Überhitzer 16 durch den Einlaß 49 ein und wird in überhitzten Dampf umgesetzt, wie dies oben beschrieben worden ist. Gegebenenfalls wird ein Teil des Dampfes über den Auslaß 50, die Leitung 51, das Ventil 52 und die Leitung 53 aus dem Gaskühler abgezogen. Dieser Dampf kann irgendwo in dem System Verwendung finden.

Der gekühlte Abgasstrom verläßt den Gaskühler 23 über den Bodenauslaß 26 und die Leitung 54 und kann einer herkömm lichen, nachgeschalteten Gasreinigungsanlage zugeführt werden.

Die in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellte Vorrichtung ist ähnlich der vorangehend beschriebenen, mit der Ausnahme eines zusätzlichen Röhrenwärmeaustauschers 55, mit einem ge flanschten Bodeneinlaß 56, einem geflanschten oberen Auslaß 57, inneren Röhren oder Spiralen 58, Gehäusewandungen 59 und einem Seitenauslaß 60. Aus der Leitung 61 führt ein Zirkulator 62, d. h. eine Pumpe, ein Kompressor oder ein Ge bläse das gasförmige oder flüssige Wärmeübertragungsmedium durch die Leitung 63, den Einlaß 64, entlang der Gehäuse wandung 20 in dem Wärmetauscher 16, den Auslaß 25, die Leitung 66 und den Einlaß 67 des Wärmetauschers 55 (der auch Überhitzer 55 genannt wird) im Kreislauf. Das heiße Wärmeübertragungsmedium wird dann entlang der Behälterwandung 59 durch die Boden öffnung 60 für die Kreislaufführung zum Wärmetauscher 16 und zur Wiedererhitzung geführt.

Der Betrieb der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist ähnlich wie bei der vorangehend in Fig. 1 beschriebenen Form. Der wesentliche Unterschied liegt darin, daß ein Wärmeüber tragungsmedium eingesetzt wird, welches zwischen den Wärme tauschern 16 und 55 im Kreislauf geführt wird. In dem Wärme tauscher 16 wird der Strom des Wärmeübertragungsmediums er hitzt, indem ein Teil der Eigenwärme des Abgasstromes, der direkt aus dem Gasgenerator 1 oder unmittelbar von einem Feststoff- und Schlackenabscheider (in den Zeichnungen nicht dargestellt) absorbiert wird. Wie oben beschrieben, wird der Wärmeübertragungsmittelstrom in den Wärmetauscher 16 an der Behälterwandung 20 nach oben geführt und steht in kontaktlosem, indirektem Wärmeaustausch mit dem abströmenden, kontinuierlichen Strom heißen Abgases aus dem Gasgenerator 1 in den Röhren 17.

Die dann in den Wärmetauscher 55 abgegebene Eigenwärmemenge des Wärmeübertragungsmittelstromes, der kontinuierlich an der Behälterwand 59 abströmt, ist hinreichend groß, um den kon tinuierlichen Dampfstrom, der in kontaktfreiem, indirektem Wärmeaustausch durchströmt, in überhitzten Dampf zu verwandeln. Der Dampf ist zuvor in dem Abgaskessel 23, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, erzeugt worden. Zumindest ein Teil des in dem Gaskühler erzeugten Dampfes wird in den Überhitzer 55 durch den Auslaß 47, die Leitung 48 und den angeflanschten Einlaß 56 eingeführt. Gegebenenfalls kann überhitzter Dampf über die Leitung 39 oder Dampf aus der Leitung 53 in den Gasgenerator 1 als Temperaturdämpfer und als Transportmittel für den Brennstoff eingeleitet werden. Vorzugsweise wird der Abgasstrom durch die Röhren in den Wärmetauschern 16 und 23 ge führt, die in Reihe aneinander angeschlossen sind.

Bei der in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellten Vorrichtung ist die Anordnung von Gasgenerator 1, Überhitzer und Gaskühler 23 im wesentlichen die gleichen wie in Fig. 1, wobei jedoch der Wärmetauscher (Überhitzer) 16 A einen etwas anderen Aufbau besitzt, wobei es sich um einen Röhrenhochtemperatur-Wärmeaus tauscher 16 A handelt, dessen innere Röhren oder Vielfachspiralen 17 an einem oberen Verteiler 18 und einem unteren Verteiler 19 angeschlossen sind, während er außerdem eine Seitenwand 20 sowie einen mit einem Flansch versehenen unteren Auslaß 21 be sitzt.

Der kontinuierliche Abgasstrom, der den Teiloxydationsgenerator über den Auslaß 4 verläßt, wird durch den Wärmetauscher 16 A mit einem Dampfstrom, der in dem Gaskühler 23 erzeugt wurde, im Gegenstrom geführt. Zusätzlicher Dampf von einer anderen Quelle kann durch die Leitungen 27, 28, 29, 32 und 49 zuge führt werden. Zumindest ein Teil des entlang des Behälters 20 des Wärmetauschers 16 A (ebenfalls Überhitzer 16 A) nach oben geführten Dampfes wird durch die Löcher 33 in den Wandungen der Röhren 17 und des oberen Verteilers 18 geführt und dann mit dem heißen Abgasstrom aus dem Gasgenerator vermischt. Der verbleibende Dampf wird in überhitzten Dampf umgesetzt, welcher über den Auslaß 38, die Leitungen 79 und 39, das Ventil 41 sowie die Leitung 31 abgeführt und mit dem kohlen wasserstoffhaltigen Brennstoff aus der Leitung 30 in der Leitung 35 vermischt. Gegebenenfalls kann ein überhitzter Dampfstrom aus dem Überhitzer 16 A über die Leitung 42, das Ventil 43, die Leitung 44 abgezogen und in eine Dampfturbine 70 als Arbeitsmedium eingeführt werden, welche er durch die Leitung 71 verläßt. Die Dampfturbine 70 treibt einen Luft kompressor 72 und ggf. einen elektrischen Generator 73 an. Die Luft tritt in den Kompressor 70 über die Leitung 74 ein und verläßt ihn über die Leitung 75. In der Lufttrennungs zone 76 wird die komprimierte Luft in über die Leitung 77 abge zogenen Stickstoff und über die Leitung 78 abgezogenen Sauer stoff getrennt. Gegebenenfalls kann überhitzter Dampf aus den Überhitzer 16 A durch den Auslaß 38, die Leitungen 79 und 80, das Ventil 81 sowie die Leitung 82 abgezogen werden.

Der teilweise gekühlte Abgasstrom mit dem beigemischten Strom verläßt den Überhitzer 16 A durch den Auslaß 21 und tritt in den Abwärmekessel 23 über den Einlaß 22 ein. Beim Durchgang durch den Gaskühler 23 steht die Mischung aus Abgasstrom und beigemischtem Strom in kontaktlosem, indirektem Wärmeaustausch mit dem im Gegenstrom geführten Kesselspeisewasser. Das Kessel speisewasser wird dabei erhitzt und in Dampf umgesetzt, in dem zumindest ein Teil der verbleibenden Eigenwärme der Mischung des Abgasstromes und des Beimischungsstromes ab sorbiert wird. Somit tritt das Kesselspeisewasser aus der Leitung 45 über die Leitung 46 in den Wärmetauscher 23 ein. Es strömt entlang der Gehäusewandung 25 aufwärts und verläßt den Wärmetauscher durch die Öffnung 47 und die Leitung 48 als Dampf. Der Dampf tritt über die Leitung 32 und den Einlaß 49 in den Überhitzer 16 A ein und wird in überhitzten Dampf umge setzt, wie dies oben beschrieben wurde. Gegebenenfalls kann ein Teil des Dampfes aus dem Gaskühler über den Auslaß 50, die Leitung 51, das Ventil 52 und die Leitung 53 abgezogen werden. Dieser Dampf kann irgendwo in dem System eingesetzt werden.

Die gekühlte Abgasstrommischung und der Beimischungsstrom ver lassen den Gaskühler 23 über den Bodenauslaß 26 sowie die Leitung 54 und können herkömmlichen Gasreinigungsanlagen und ggf. einer nachgeschalteten Abscheidezone zugeführt werden. Das gesichtete und ggf. gereinigte Produktgas kann als Synthese gas, reduziertes Gas oder Brenngas, in Abhängigkeit seiner Zusammensetzung Verwendung finden. Beispielsweise kann sauberes Produktgas in die Brennkammer einer (nicht darge stellten) Gasturbine eingeleitet werden. Die gasförmigen Verbrennungsprodukte werden einer Expansionsturbine als Arbeitsmedium zugeführt. Die Turbine kann einen Turbokom pressor oder einen turboelektrischen Generator antreiben. Der Turbokompressor kann eingesetzt werden, um die im System benötigte Luft zu komprimieren. Der elektrische Generator kann die elektrische Energie für die Verwendung im Bereich des Verfahrens zur Verfügung stellen. Das in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellte Verfahren ist demjenigen des im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen ähnlich, mit der Aus nahme der Klärungs- und ggf. Reinigungszonen 91.

Ein im Kreislauf geführter Ausgleichsteil des Produktabgas stromes in Leitung 115 wird durch den Gaskompressor 69 auf einen höheren Druck gebracht als derjenige des Rohabgas stromes, welcher den Gasgegerator 1 verläßt. Das kühlere komprimierte Gas wird dann in der Leitung 68 mit dem gas förmigen Wärmeübertragungsmittel vermischt, das den Über hitzer 55 durch den unteren Auslaß 60 und die Leitung 61 ver läßt. Mit Hilfe eines Gaszirkulators 62 wird das gasförmige Wärmeübertragungsmedium durch die Leitung 63, den Einlaß 64 und den unteren Verteiler 13 des Röhrenwärmetauschers 16 A geführt. Das gasförmige Wärmeübertragungsmedium strömt durch eine Vielzahl von Röhren oder Spiralen 17 und tritt dann durch den oberen Verteiler 14 und den Auslaß 65 aus. Während des Aufströmens durch den Wärmetauscher 16 A tritt ein Teil des gasförmigen Wärmeübertragungsmediums durch Löcher oder Schlitze kleinen Durchmessers in den Wänden der Röhren und ggf. der Verteiler aus. Das durchtretende Gas bildet eine Schutzschicht oder einen Vorhang zwischen der Außenfläche der Verteiler und der Röhren und dem Abgasstrom, der durch den Wärmetauscher 16 A innerhalb des Gehäuses 20 nach unten strömt. Das übertretende Gas vermischt sich dann mit dem Abgasstrom, und der teilweise gekühlte Gasstrom tritt durch den Auslaß 21 aus. Das erhitzte gasförmige Wärmeübertragungs mittel strömt aus dem Auslaß 65 durch die Leitung 66, den Einlaß 67 des Wärmetauschers 55 und anschließend durch das Gehäuse 59 abwärts und aus dem Bodenauslaß 60 heraus zur Kreislaufführung zu dem Wärmetauscher 16 A und zur Wiederer hitzung, wie dies oben beschrieben worden ist.

Beim Betrieb der Ausführungsform des Verfahrens, das in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Strom des gasförmigen Wärmeübertragungsmediums in den Röhren 17 des Wärmetauschers 16 A erhitzt. Dann wird innerhalb des Wärmetauschers 55 eine Eigenwärmemenge von dem Wärmeübertragungsmedium, das kontinu ierlich an der Behälterwand 59 vorbeigeführt wird, abgegeben, die ausreichend ist, um den in den Röhren 58 kontinuierlich aufströmenden Dampf kontaktlos durch indirekten Wärmeaustausch zu erhitzen und dabei den überhitzten Dampf zu erzeugen.

Der überhitzte Dampf tritt über den Auslaß 57 durch die Leitung 39 aus, und ein Teil kann über die Leitung 40, das Ventil 41 sowie die Leitungen 106 und 31 abgezogen und in Leitung 35 mit dem durch Leitung 30 tretenden Brennstoff vermischt werden. Die Beschickungsmischung wird dann über den Brenner 6 in den Gas generator 1 eingeführt. Der verbleibende überhitzte Dampf kann durch die Leitung 106, das Ventil 107 sowie die Leitung 108 nach außen abgeführt werden. Gegebenenfalls kann ein Teil des überhitzten Dampfes als Arbeitsmedium in einer Dampfturbine 70 eingesetzt werden, wie dies im Zusammenhang mit dem überhitzten Dampf aus der Leitung 44 in Fig. 3 be schrieben wurde.

Der gesättigte oder ungesättigte Dampf in Leitung 48 wird in dem Gaskühler 23 erzeugt. Zusätzlicher Dampf von irgend einer Stelle des Systems kann durch die Leitung 95, das Ventil 96 und die Leitung 97 zugeführt werden. Zumindest ein Teil des Abgasstromes, der den Gaskühler 23 verläßt, nämlich 1 bis 100 Vol.-%, kann in die Klärungs- und ggf. Reinigungs zone 91 eingeführt werden. Gegebenenfalls kann ein Teil des Gasstromes an den Klärungs- und Reinigungszonen 91 über die Leitung 124, das Ventil 125 und die Leitung 126 vorbeigeleitet werden. Geklärtes und ggf. gereinigtes Produktgas wird in dem Bereich 91 erzeugt, und mindestens ein Teil wird zum Kom pressor 69 als Ausgleich zurückgeführt. Der verbleibende, Teil des Produktgases in Leitung 121 kann beispielsweise als Brennstoff in der Brennkammer einer Gasturbine eingesetzt werden. Das Abgas von der Brennkammer wird einer Expansions turbine als Arbeitsmedium zugeführt. Die Expansionsturbine kann einen Kompressor oder einen elektrischen Generator antreiben, wie dies bereits beschrieben wurde. Andere Verwendungsmöglich keiten für das Produktgas sind oben näher erläutert. Zu mindest ein Teil des Dampfes für den Überhitzer 55 wird in dem Abgaskessel oder Wärmetauscher 23 erzeugt, indem man Kesselspeisewasser aus der Leitung 45 durch den Einlaß 46 und den Behälter 25 führt, wodurch zumindest ein Teil der Eigenwärme, die in der abströmenden Mischung des Abgasstromes und des Beimischungsstromes in den Röhren 24, der durch den Auslaß 26 und die Leitung 54 austritt, verbleibt, absorbiert wird. Zumindest ein Teil des in dem Gaskühler 23 erzeugten Dampfes wird über den Auslaß 47, die Leitungen 98 und 48 so wie den mit einem Flansch versehenen Einlaß 56 dem Überhitzer 55 zugeführt. Gegebenenfalls kann überhitzter Dampf aus der Leitung 39 oder Dampf aus der Leitung 53 als Temperatur dämpfer und als Transportmittel für den kohlenwasserstoff haltigen Brennstoff in den Gasgenerator 1 eingeführt werden. Andererseits kann der Abgasstrom aus dem Generator 1 durch die Röhren der Wärmetauscher 16 und 23 geführt werden, die in Reihe aneinander angeschlossen sind. In diesem Fall tritt das gasförmige Wärmeübertragungsmedium in Leitung 63 durch das Gehäuse des Wärmetauschers 16 A. Ein Teil des Wärmetrans portmediums tritt dann durch die Wände der Röhren und Ver teiler und wird zusammen mit dem in den Röhren abwärtsströmen den Abgasstrom weitergeleitet. Es bildet sich jedoch zunächst eine Schutzschicht aus gasförmigen Wärmeübertragungsmittel auf der Innenfläche der Röhren und der beiden Verteiler. Gegebenenfalls kann lediglich der aufwärtige Verteiler mit den Übertrittslöchern versehen sein.

Der gekühlte Abgasstrom, der durch die Leitung 54 austritt, wird über die Leitung 117, das Ventil 118 sowie die Leitung 119 der Klärungs- und Reinigungszone 91 zugeführt, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. Das geklärte und ggf. gereinigte Gas tritt durch die Leitungen 120 und 121, das Ventil 122 und die Leitung 123 aus. Wenn es sich bei dem Produktgas in Leitung 123 um Brenngas handelt, kann ein Teil in einem Gasbrenner verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen. Andererseits kann ein Teil in die Brennkammer einer (nicht dargestellten) Gasturbine eingeleitet werden. Die Verbrennungs gase strömen durch eine Expansionsturbine zur Erzeugung me chanischer Energie. Das Produktgas kann auch Synthesegas, re duzierendes Gas oder reiner Wasserstoff sein. Zumindest ein Teil des Abgasstromes und des Beimischungsstromes in Leitung 54 kann die Klärungs- und Reinigungszone über die Leitung 124, das Ventil 125 sowie die Leitung 126 umgehen.

Ein Teil des Produktgases aus Leitung 120 wird als Ausgleich verwendet, um das gasförmige Wärmeübertragungsmedium zu er setzten, das durch die Öffnungen in den Röhren 17 und den Ver teilern 13 und 14 des Wärmetauschers 16 A übergetreten ist. Dieser Ausgleichsstrom ist kühler als das gasförmige Wärme übertragungsmedium in Leitung 61 und wird durch die Leitung 130, das Ventil 131 sowie die Leitung 115 geführt und in dem Kompressor 69 auf einen Druck oberhalb desjenigen des Abgasstromes in dem Behälter 20 des Wärmetauschers 16 A kom primiert. Wie bereits vorher beschrieben, wird das kompri mierte Ausgleichsgas durch Leitung 116, mit dem gasförmigen Wärmeübertragungs medium aus der Leitung 61 vermischt, und die Mischung wird in der Schleife zwischen den Wärmetauschern 16 A und 55 im Kreislauf geführt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die verschiedenen Aus führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutern. Die Verfahren werden kontinuierlich durchgeführt, und die angegebenen Mengen sind auf eine stündliche Basis für alle Ströme und Materialien bezogen. Die Volumina sind bei 0°C und 1 bar Druck angegeben. Bei den Drucken handelt es sich jeweils um den absoluten Druck.

Beispiel I

Die durch das Beispiel I repräsentierte Ausführungsform der Erfindung ist in der bereits vorher beschriebenen Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. 89 896 m³ rohen Synthesegases werden kontinuierlich in einem nicht katalytischen Freiflußgasgene rator durch Teiloxydation eines kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffes (der noch weiter erläutert werden wird) mit Sauerstoff (etwa 99,7 Vol.-% Reinheit) hergestellt. Der kohlenwasserstoffhaltige Brennstoff ist ein pumpbarer Schlamm mit 470,3 kg feinkörniger Kohle, die später durch Reinigung des Synthesegasproduktes wiedergewonnen wird und 26 014 kg re duziertem Rohöl, entsprechend der folgenden Analyse in Gew.-%: C 85, 87, H₂ 11, 10, S 2,06, N₂ 0,78, O₂ 0,16 und Asche 0,04. Weiter besaß das reduzierte Rohöl eine spezifische Dichte von 0,983, eine Verbrennungswärme von 10 185 cal/g wie eine Viskosität von 1170 cSt.

Etwa 13 007 kg überhitzten Dampfes, die in dem Verfahren mit einer Temperatur von 399°C und einem Druck von etwa 40 bar erzeugt wurden, werden mit dem Rohöl vermischt, um eine Be schickungsmischung zu erzeugen, die eine Temperatur von etwa 295°C besaß, die kontinuierlich in den Ringdurchlaß eines Ringbrenners eingeführt und in die Reaktionszone des Gas generators entladen wurde. Etwa 19 937 m³ Sauerstoff mit einer Temperatur von etwa 360°C werden kontinuierlich durch die Mittelöffnung des Brenners zugeführt und mit der Disper sion des überhitzten Dampfes und des Rohöles vermischt.

Die Teiloxydation und verwandte Reaktionen treten in der Frei flußreaktionszone des Gasgenerators auf, und es wird ein kontinuierlicher Abgasstrom rohen Synthesegases bei einer Tem peratur von 1305°C und einem Druck von 27,7 bar erzeugt. Der Abgasstrom des rohen Synthesegases aus dem Gasgenerator durchströmt einen getrennten Wärmetauscher oder Überhitzer, wo es auf eine Temperatur von 1125°C durch den Wärmeaustausch mit einem kontinuierlichen Strom, an einer späteren Stelle im Verfahren, hergestellten, gesättigten Dampfes abgekühlt wird. 65 738 kg gesättigten Dampfes treten in den Überhitzer bei einer Temperatur von 253°C und einem Druck von 40,7 bar ein. Etwa 65 738 kg überhitzten Dampfes verlassen den Überhitzer bei einer Temperatur von 400° und einem Druck von 40 bar. Wie weiter oben beschrieben, wird ein Teil dieses kontinuier lichen Stromes überhitzten Dampfes in den Gasgenerator vor zugsweise als Beimischung zum Rohöl eingeführt. Wahlweise wird ein Teil des überhitzten Dampfes als Arbeitsmedium in einem Turbokompressor beispielsweise eingesetzt, um in einer Luftzerlegungsanlage freien Sauerstoff zu erzeugen, der dem Gasgenerator zugeführt wird.

Der teilweise abgekühlte Strom rohen Synthesegases, der den Überhitzer verläßt, wird dann durch die Röhren eines getrennten herkömmlichen Gaskühlers geführt, und auf eine Temperatur von etwa 270°C durch den Wärmeaustausch mit 65 738 kg Kesselspeise wasser, das in einem kontinuierlichen Strom entlang der Behälterwand geführt wird, abgekühlt. Ein Strom von etwa 65 738 kg des gesättigten Nebenproduktdampfes wird hierdurch erzeugt bei einer Temperatur von etwa 253°C und einem Druck von etwa 40,7 bar. Wie weiter oben beschrieben, wird zumin dest ein Teil dieses gesättigten Dampfes dem Überhitzer zuge führt, um überhitzten Dampf zu erzeugen. Der verbleibende Rest des gesättigten Dampfes kann an anderer Stelle des Ver fahrens eingesetzt werden, wie z. B. zur Vorerhitzung des freien Sauerstoff enthaltenden Gases.

Der kontinuierliche Abstrom rohen Synthesegases, das den Gas kühler nach dem Wärmeaustausch mit dem Kesselspeisewasser ver läßt, besitzt einen Druck, der im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige in der Reaktionszone des Gasgenerators, ver mindert um den üblichen Druckverlust in den Leitungen und Wärmetauschern. Dieser Druck kann geringer sein als etwa 1,3 bar. Die Zusammensetzung des Stromes an rohem Synthese gas, das den Gaskühler verläßt, ist wie folgt: H₂ 41,55%, CO 41,59%, CO₂ 4,61%, H₂O 11,46%, H₂S 0,40%, COS 0,02%, CH₄ 0,31%, N₂ 0,21% und Ar 0,03%. Etwa 474,5 kg nicht umgesetzter feinkörniger Kohle wurden in den Abstrom des rohen Synthesegases eingeschlossen. Feinkörnige Kohle und andere gasförmige Verunreinigungen können aus dem rohen Synthese gas in der nachgeschalteten Klärungs- und Reinigungszone ent fernt werden. Wahlweise kann ein Teil des überhitzten Dampfes mit dem Synthesegasstrom vermischt und dann einer Wassergas konvertierung ausgesetzt werden, um das Kohlenmonoxid in dem Gasstrom in Wasserstoff und Kohlendioxid umzusetzten. Das CO₂ kann dann abgezogen werden, um einen Wasserstoff enthalten den Gasstrom zu erzeugen.

Beispiel II

Die Ausführungsform der Erfindung, die durch Beispiel II re präsentiert wird, ist in Fig. 2 der Zeichnungen, die bereits oben beschrieben worden ist, dargestellt.

Die Arten und Mengen der Materialien, mit welchen der nicht katalytische Freiflußgasgenerator in Beispiel II beschickt wird, sind im wesentlichen die gleichen, wie die im Zusammen hang mit Beispiel I beschriebenen. In einer ähnlichen Weise ist die Zusammensetzung und die Menge an rohen Synthesegas, wie auch die Mengen an gesättigtem Dampf und überhitztem Dampf im wesentlichen gleich denjenigen der Beispiele I und II. Darüber hinaus sind die Betriebstemperaturen und Drucke in dem Gasgenerator und den jeweiligen Wärmetauschern auch für die Materialströme und Produkte im wesentlichen in beiden Bei spielen die gleichen.

In Beispiel II werden 9361 kg Wasserstoff kontinuierlich zwischen dem Wärmetauscher 16 und dem getrennt davon ange ordneten Überhitzer 55 als Wärmeübertragungsmedium im Kreis lauf geführt.

Der kontinuierliche Abstrom rohen Synthesegases aus dem Gas generator bei einer Temperatur von 1305°C und einem Druck von 27,7 bar wird auf eine Temperatur von 1124°C vermindert durch den Wärmeübergang mit den genannten Wärmeübertragungs medium, das in den Wärmetauscher 16 mit einer Temperatur von 455°C eintritt und ihn bei einer Temperatur von 805°C verläßt. Die Temperatur des kontinuierlichen Stromes rohen Synthesegases wird dann weiter auf 271°C durch den Wärmeüber gang mit dem Kesselspeisewasser in dem Gaskühler 23 vermindert. Ein kontinuierlicher Strom gesättigten Dampfes, der in dem Gaskühler 23 mit einer Temperatur von 252°C erzeugt wird, wird dann in einem kontinuierlichen Strom überhitzten Dampfes bei einer Temperatur von 400°C und einem Druck von 40 bar umgesetzt, in einem getrennten Überhitzer 55 durch kontaktlosen Wärmeaustausch mit dem Wärmeübertragungsmedium, das in den Überhitzer 55 mit einer Temperatur von 805°C eintritt und diesen bei einer Temperatur von 455°C verläßt.

Beispiel III

Die durch das Beispiel III repräsentierte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3, die bereits vorher beschrieben worden ist, dargestellt. Die Arten und Mengen der Materialien, die dem Gasgenerator zugeführt werden, sind im wesentlichen die gleichen wie die in Beispiel I beschriebenen. In ähn licher Weise sind die Zusammensetzung und die Menge des rohen Synthesegases ebenfalls im wesentlichen die gleichen wie in Beispiel I. Der Abstrom rohen Synthesegases aus dem Gasgene rator strömt durch die Röhren des getrennt angeordneten Wärme tauschers oder Überhitzers 16 A, wo er auf eine Temperatur von 1125°C abgekühlt wird, durch den Wärmeaustausch mit einem kontinuierlichen Strom gesättigten Dampfes, der an späterer Stelle in dem Verfahren hergestellt wurde. 65 738 kg ge sättigten Dampfes treten in das Gehäuse des Überhitzers bei einer Temperatur von 253°C und einem Druck von 40,7 bar ein. Etwa 90% des gesättigten Dampfes verlassen den Wärmetauscher als überhitzter Dampf bei einer Temperatur von 400°C und einem Druck von 40 bar. Wie in Beispiel I beschrieben, wird ein Teil dieses kontinuierlichen Stromes überhitzten Dampfes in den Gasgenerator vorzugsweise als Beimischung zu dem Roh öl eingeführt. Gegebenenfalls wird ein Teil des überhitzten Dampfes als Arbeitsmedium in einem Turbokompressor, z. B. zum Betrieb einer Luftzerlegungsanlage eingesetzt, zur Er zeugung der freien sauerstoffhaltigen Beschickung für den Gasgenerator. Der verbleibende Rest des gesättigten Dampfes, nämlich etwa 6573 kg, der dem Überhitzer zugeführt wird, tritt durch die Öffnungen kleinen Durchmessers in die Röhren und den aufwärtigen Verteiler ein und vermischt sich mit dem durchtretenden heißen rohen Synthesegas. Ein Schutzschild von Dampf kleidet die Innenseite der Rohroberflächen aus und schützt dabei die Röhren vor dem korrodierenden Angriff des rohen Synthesegases. Außerdem setzt sich keine Kohle oder Asche an der Innenseite der Röhrenoberflächen fest.

Der teilweise gekühlte Strom rohen Synthesegases, zusammen mit dem Übergangsstrom, der den Überhitzer verläßt, wird dann durch die Röhren eines getrennt angeordneten, herkömmlichen Gas kühlers geführt und auf eine Temperatur von etwa 271°C abgekühlt durch den Wärmeaustausch mit 65 738 kg Kesselspeisewasser, das in einem kontinuierlichen Strom durch den Behälter geführt wird. Ein Strom von etwa 65 738 kg des gesättigten Nebenprodukt dampfes wird hierdurch erzeugt bei einer Temperatur von etwa 253°C und einem Druck von 40,7 bar. Wie bereits beschrieben, wird dieser gesättigte Dampf dem Überhitzer 16 A zur Umsetzung in überhitzten Dampf zugeführt.

Der kontinuierliche Abstrom rohen Synthesegases, das den Gas kühler nach dem Wärmetausch mit dem Kesselspeisewasser ver läßt, besitzt einen Druck, der im wesentlichen der gleiche ist wie derjenige, der in der Reaktionszone des Gasgenerators vor liegt, vermindert um den üblichen Druckabfall in den Leitungen und Wärmetauschern. Dieser Druckabfall kann geringer als etwa 1,32 bar sein. Die Zusammensetzung des Stromes an rohem Synthesegas, welches den Gaskühler verläßt, ist wie folgt (Mol.-% auf trockener Basis): H₂ 46,95, CO 46,99, CO₂ 5,19, H₂S 0,45, COS 0,02, CH₄ 0,14, N₂ 0,23 und Ar 0,03. Etwa 474,5 kg nicht konvertierter, feinkörniger Kohle ist in dem Abstrom des rohen Synthesegases eingeschlossen. Die fein körnige Kohle und andere gasförmige Verunreinigungen können aus dem rohen Synthesegas in nachgeschalteten Klär- und Reinigungsanlagen ausgeschieden werden. Gegebenenfalls kann ein Teil des überhitzten Dampfes mit dem Synthesegasstrom vermischt und dann einer Wassergaskonvertierung ausgesetzt werden, um das Kohlenmonoxid in dem Gasstrom in Wasserstoff und Kohlendioxid umzusetzen. Das CO₂ kann dann entfernt werden, um einen wasserstoffhaltigen Gasstrom zu erzeugen.

Beispiel IV

Die durch das Beispiel IV repräsentierte Ausführungsform der Erfindung ist in der bereits vorangehend beschriebenen Fig. 4 dargestellt. Die Arten und Mengen der Materialien, die dem nicht katalytischen Freistromgasgenerator in Beispiel IV zuge führt werden, sind im wesentlichen die gleichen wie die im Zusammenhang mit Beispiel I beschriebenen. In ähnlicher Weise sind die Zusammensetzung und die Menge des rohen Synthesegases und die Mengen an gesättigten und überhitztem Dampf im wesent lichen die gleichen wie in Beispiel I. Außerdem sind die Be triebstemperatur und der Druck innerhalb des Gasgenerators und der jeweiligen Wärmetauscher wie auch die entsprechenden Material- und Produktströme im wesentlichen in beiden Bei spielen die gleichen.

In Beispiel IV wurden 9361 kg an einer späteren Stelle des Ver fahrens hergestellten Sauerstoffes kontinuierlich im Kreislauf zwischen dem Wärmetauscher 16 A und einem hiervon getrennt ange ordneten Überhitzer als Wärmeübertragungsmedium geführt.

Der kontinuierliche Abstrom rohen Synthesegases von dem Gene rator mit einer Temperatur von 1305°C und einem Druck von 27,7 bar wird reduziert auf eine Temperatur von 1125°C durch den Wärmeaustausch mit dem Wärmeübertragungsmedium, welches in dem Wärmetauscher 16 A bei einer Temperatur von 455°C eintritt und diesen bei einer Temperatur von 805°C verläßt. Die Tem peratur des kontinuierlichen Stromes rohen Synthesegases mit dem beigemischten Wasserstoff wird dann weiter abgekühlt durch den Wärmeaustausch mit dem Kesselspeisewasser in dem Gaskühler 23. Ein kontinuierlicher Strom gesättigten Dampfes wird in dem Gaskühler 23 erzeugt, der eine Temperatur von 253°C besitzt und anschließend in einen kontinuierlichen Strom überhitzten Dampfes umgesetzt wird, bei einer Tem peratur von 400°C und einem Druck von 40 bar in dem Über hitzer 55 durch den kontaktfreien Wärmeaustausch mit dem Wärmeübertragungsmedium unter Beimischung des ausgleichenden Wasserstoffes, der in den Überhitzer 55 bei einer Temperatur von 805°C eintritt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung H₂ und CO enthaltender Gase durch Teiloxydation eines Brennstoffes, der Kohlen stoff und Wasserstoff enthält, mit einem freien Sauerstoff aufweisenden Gas, gegebenenfalls nach Vorerhitzung des Brennstoffes, in der der Reaktionszone eines nicht katalytischen Freiflußgasgenerators, bei einer Temperatur von etwa 815 bis 1930°C und einem Druck von etwa 1 bis 245 bar, wobei die Eigenwärme des Generators abgeführten Abgasstroms durch indi rekten Wärmeaustausch in Dampf überführt wird, dadurch gekennzeichnet, das man den Abgasstrom stufenweise durch einen ersten und einen zweiten Wärmeaustauschbereich führt, wobei man die in dem zweiten Bereich abgeführte Eigenwärme zur Verdampfung eines Wasserstroms durch indirekten Wärmeaustausch verwendet, während man die in dem er sten Bereich abgeführte Eigenwärme zur Überhitzung mindestens eines Teils des Dampfes ausnutzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Wärmeaustauschbereich ein Röhrenwärme austauscher eingesetzt wird und ein Teil des Dampfes kontinuierlich in den Abgasstrom durch Öffnungen in den Wänden des Wärmeaustauschers eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Dampf aus dem zweiten Wärmeaustauschbe reich in einen dritten Wärmeaustauschbereich überführt, in welchem er durch indirekten Wärmeaustausch überhitzt wird mittels eines Stromes eines Wärmeübertragungs mediums, welches zwischen dem ersten und dem dritten Wärmeaustauschbereich zur Übertragung der Eigenwärme des Abgasstromes aus dem ersten Bereich in den drit ten Bereich im Kreislauf geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Wärmeaustauschbereich ein Röhrenwärme austauscher eingesetzt wird und ein Teil eines gasförmigen Wärme übertragungsmediums kontinuierlich in den Abgasstrom durch Öffnungen in den Wänden des Wärmeaustauschers eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus dem Abgasstrom und dem ein geleiteten Teilstrom des gasförmigen Wärmeübertragungs mediums reinigt, einen Teilstrom des sich ergebenden reinen Produktabgases mit dem gekühlten gasförmigen Übertragungsmedium, das den dritten Wärmeaustausch bereich verläßt, vermischt, und das sich ergebende Gasgemisch dem ersten Wärmeaustauschbereich als gas förmiges Übertragungsmedium zuführt, das einen höheren Druck besitzt als der heiße Abgasstrom.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeübertragungsmedium Wasserstoff einge setzt wird, den man aus dem Produktabgas durch Wär meaustausch, Reinigung und Wassergaskonvertierung erhält.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsmedium den ersten Wärmeaus tauschbereich als Dampf verläßt und in dem dritten Wärmeaustauschbereich zu einer Flüssigkeit konden siert wird, worauf das nunmehr flüssige Wärmeüber tragungsmedium zum ersten Wärmeaustauschbereich im Kreislauf zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Dampf mit einer Temperatur von 150 bis 375°C und einem Druck von 4 bis 255 bar gebildet und daraus überhitzter Dampf mit einer Temperatur von 400 bis 600°C und einem Druck von 4 bis 255 bar gewonnen wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des überhitzten Dampfes in die Reaktionszone des Gasgenerators, eingeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der überhitzte Dampf als Träger der Brennstoff beschickung in den Gasgenerator eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff auf eine Temperatur bis etwa 430°C, die jedoch unterhalb der Crack- Temperatur liegt, unter Verwendung mindestens eines Teils des erzeugten Dampfes vorerhitzt wird.