DE2828457A1 - Eintragen von kohle in eine kohlevergasungsanlage - Google Patents
Eintragen von kohle in eine kohlevergasungsanlageInfo
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Description
NEUE PATENTANMELDUNG P 28 23 ^?7·3
__ Ο
Eintragen von Kohle in eine Kohlevergasungsanlage V-- ' ' 7
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintragen einer Kohle-FlüssigkeitssTispension in einen Reaktor einer Kohlevergasungsanlage
.
Der Reaktor einer Kohlevergasungsanlage wird vorzugsweise mit Überdruck betrieben.
Zur Erzeugung des Überdruckes und zu seiner Aufrechterhai tung werden am Eintrag- und Austragende des Reaktors
Schleusen eingesetzt. Dabei machen bestimmte Schleusen am Eintragende, z. B. Pumpen, Schnecken, zumeist die Verwendung
einer Flüssigkeit als Trägermittel für die Kohle erforderlich. D.h., Pumpen und dgl. Vorrichtungen benötigen
ein pumpfähiges Gemisch, dessen Flüssigkeitsanteil relativ groß ist.
Als Flüssigkeit dient vorzugsweise Wasser, das zugleich zur
Erzeugung eines CD und H2 enthaltenden Gases herangezogen
wird.
Das geschieht durch Zusammenbringen der pumpfähigen Suspension aus kohlenstoffhaltigem Feststoff und Wasser mit Sauerstoff in
einem geeigneten Reaktionsraum.
Die Verwendung von Wasser hat den Nachteil einer ungünstigen Energiebilanz, da ein Überschuß an Wasser verdampft werden
muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wirtschaftlichkeit
der Kohlevergasung zu verbessern. Dabei geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die Wirtschaftlichkeit durch
Änderung des Kohleeintrages zu verbessern.
"2" 909882/0413
Das wird dadurch erreicht, daß der Kohle-Flüssigkeitssuspension
ein Gas beigemengt wird. Das Gas hat vor allem in feiner Verteilung in der Kohle-Flüssigkeitssuspension eine für das Förderverhalten
sehr vorteilhafte Wirkung durch Verringerung der Viskosität und wirkt darüber hinaus positiv auf die Zerstäubung
der Suspension am Austritt aus dem Brenner in den Reaktor. Das Gas wird wahlweise durch Düsen in den Fördergang der Kohle-Flüssigkeitssuspension
geblasen und/oder der Kohleflüssigkeitssuspension mit einem flüssigen Gasträger beigemengt. Desgleichen
kann Gas mit einem festen Gasträger beigemengt werden. Das Flüssigkeilsgas verdampft im Fördergang der Kohle-Flüssigkeitssuspension.
Der feste Gasträger zerfällt in der Kohleflüssigkeitssuspension
bzw. reagiert mit ihr, so daß Gas freigesetzt wird.
Als der Kohle-Flüssigkeitssuspension beizumengendes Gas findet vorzugsweise Kohlendioxid Verwendung, das aus dem im Reaktor
entstandenen Rohgas ausgewaschen oder ausgefällt wird. Vor der Beimengung wird das ausgewaschene Kohlendioxid in Ammoniakwasser
gelöst bzw. zu Ammoniurakarbonat umgewandelt. Das salzbeladene
und gelöstes Kohlendioxid enthaltende Ammoniakwasser kann mit festem Brennstoff einer Naßioahlung zugeführt oder mit trockenem,
gemahlenem, festem Brennstoff vermischt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
In einen Reaktor 1 einer Kohlevergasungsanlage wird von oben eine Kohle-Flüssigkeitsstispension eingebracht. Das geschieht
mit Hilfe einer Pumpe 2. Zusammen mit der Kohle-Flüssigkeitssuspension
gelangt Sauerstoff durch eine Zuleitung 3 in den Reaktor i. In dem Reaktor 1 herrscht eine Betriebstemperatur
von ca. 1.400 C bei einem Betriebsdruck von 30 bar.
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Die Flüssigkeitsphase der Kohle-Flüssigkeitssuspension besteht im Ausführungsbeispiel aus Wasser, sie kann aber auch eine
andere Konsistenz haben, insbesondere aus Öl oder einem Ölrückstand oder dergleichen bestehen. Das Wasser der Kohle-Flüssigkeitssuspension
verdampft unter der Einwirkung der in dein Reaktor herrschenden Wärme. Es reagiert die Kohle mit dem
Sauerstoff und dem entstandenen Wasserdampf. Die Reaktion ergibt ein Synthesegas mit hohem Anteil an Kohlenmonoxyd
und freiem Wasserstoff. Dieses Synthesegas ist ein wichtiger Cheinierohstof f.
Mit dem Synthesegas fällt gleichzeitig Schlacke an, die sich überwiegend in einem Wasserbad im Fuß des Reaktors 1 sammelt
und mit Hilfe einer Schleuse 4 unter Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes von JO bar an die Uingebungsluft ausgetragen
vird.
Die Schleuse 4 besteht aus einem Behälter mit jeweils einem Ventil am Eintrag- und Austragende. Bei geöffnetem Eintragende
sammelt sich in dem Behälter der Schleuse 4 Schlacke, die durch das Wasserbad im Fuß des Reaktors 1 absinkt.
Nach Erreichen eines bestimmten Füllungsgrades in dem Behälter wird das Ventil am Eintragende geschlossen und das andere
Ventil geöffnet, so daß die Schlacke ohne Beeinträchtigung des Reaktorbetriebes aus dem Behälter der Schleuse 4 abgefördert
werden kann. Danach wird das Ventil am Austragende wieder geschlossen, die Schleuse 4 mit Wasser gefüllt und das
Ventil am Eintragende geöffnet.
Ein anderer Teil der im Reaktor 1 anfallenden Schlacke, der flugfähige Schlackenteil, wird mit dem Synthesegas aus dem
Reaktor 1 ausgetragen. Dabei hat das Synthesegas wahlweise durch ein in den Reaktor 1 integriertes Abhitzesystem bereits
eine Kühlung erfahren. Nach dem Austritt aus dem Reaktor 1 erfolgt ggf. eine weitere Kühlung in einem nicht dargestellten
Abhitzekessel, bevor das Rohgas in eine Kohlendioxydwäsche
eintritt.
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Die Kohlendioxidwäsche 5 besteht aus zwei Druckbehältern
6 und 7» die durch Leitungen 8 und 9 miteinander verbunden sind. In der Leitung 8 befindet sich eine Pumpe 10 und in
der Leitung 9 eine Drossel 11. Die Leitung 8 mündet an jedem Ende im Behälterfuß, während die Leitung 9 an dem dem
Behälter 6 zugewandtem Ende unterhalb des Badspiegels eines Wasserbades 12 in den Behälter 6 mündet.
Das andere Ende der Leitung 9 mündet oberhalb des Badspiegels eines Wasserbades 13 in den Behälter 7·
Das Wasserbad 13 steht unter dem gleichen bzw. einem geringfügig
niedrigeren Druck wie der Innenraum des Reaktors 1.
Infolge dieses Druckes löst sich ein wesentlicher Teil des im Rohgas enthaltenen Kohlendioxids im Wasser. Das
so mit Kohlendioxyd angereicherte Wasser dringt infolge eines großen Druckgefälles zwischen den beiden Behältern
6 und 7 durch die Leitung 9 und die Drossel 11 in den Behälter
7. Dabei wird der Wasserdruck mit Hilfe der Drossel auf ein gewünschtes Maß, den Druck im Behälter 7, reduziert.
Während und nach dem Druckabfall perlt das im Wasser enthaltende Kohlendioxyd aus.
Das sich im Druckbehälter 7 sammelnde Wasser wird mit Hilfe
der Pumpe 10 abgezogen und durch die Leitung 8 dem Druckbehälter 6 zurückgeführt.
Damit das durch das Wasserbad 12 im Behälter 6 strömende Rohgas nicht in die Leitung 9 tritt, muß der Badspiegel
des Wasserbades 12 oberhalb der Einmündung der Leitung 9 in den Druckbehälter 6 stehen. Das wird durch eine Regelung
der Drossel 11 und/oder der Pumpe 10 erreicht. Die notwendige Verstellung der Drossel 11 und/oder der Pumpe 10
bewirkt ein nicht dargestellter Schwimmer im Druckbehälter 6, der über ein Hebelgestänge und/oder eine Hydraulikanlage mit
der Drossel 11 und/oder der Pumpe 10 verbunden ist.
Ein Wasserverlust wird aus einer Speiseleitung 14 über einen automatisch oder in Abständen von Hand betätigten Schieber
ausgeglichen.
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Zusammen mit dem Kohlendioxyd aus dem Rohgas ausgewaschene Schlacke wird in einem nicht dargestellten, in die Leitung
geschalteten Eindicker gesammelt und abgeführt.
Anstelle von Wasser kann die Kohlendioxydwäsche 5 auch mit Alkohol oder Aminlösungen betrieben werden. Der Alkoholbetrieb
erfordert eine Betriebstemperatur τοη ca. 50° C.
Ferner kann ein sogenanntes Ausfällen an die Stelle der Kohlendioxydwäsche treten. Beim Ausfällen wird gezielt nur
das Kohlendioxyd aus dem Rohgas entfernt, während bei der üblichen Kohlendioxydwäsche zumeist auch ein unerwünschtes
Auswaschen anderer Bestandteile auftritt. Zum Ausfällen des Kohlendioxyds dient dann eine Base im Behälter 6.
Durch Reaktion des Kohlendioxyds mit der Base entsteht ein Salz, das aus dem Behälter 6 abgezogen und dann mit Wasser
und Wärme beaufschlagt wird, so daß freies Kohlendioxyd entsteht.
Das eich im Behälter 7 oberhalb des Wasserbades 13 sammelnde
Kohlendioxyd dringt durch eine Leitung 16 mit zwischengeschalteteni
Rückschlagventil 17 in einen Behälter 18. In dem Behälter 18 befindet sich konzentriertes Ammoniakwasser.
Beim Durchströmen des Behälters 18 und des Amiaoniakwassers wird ein wesentlicher Teil des Kohlendioxyds in dem Aimuoniakwasser
gelöst bzw. zu Amiaoniunikarbonat umgewandelt. Das verbleibende
Kohlendioxyd tritt durch eine Leitung 19 aus. Das gelöstes Kohlendioxyd enthaltende und salzbelandene
Ammoniakwasser wird mittels einer Pumpe 20 am Fuß des Behälters 18 abgezogen und dem Kohleneintrag 21 zugeführt.
Die abgezogene Ammoniakwassermenge wird über eine Speiseleitung 22 und ein zwischengeschaltetes Ventil 23 mit Hilfe
einer Pumpe 24 fortlaufend ersetzt.
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Die zusammen mit den salzbeladenen and Kohlendioxyd in gelöster
Form enthaltenden Ammoniakwasser in den Kohleneintrag
gelangenden Kohlen werden in einer Mühle 25 nass gemahlen. Das Ammoniakwasser kann aber auch nach trockener
Mahlung der Kohle hinter der Mühle 25 zugeführt werden. In der Förderleitung zum Reaktor 1 wird das Kohlendioxyd
durch Erwärmen der Kohle-Flüssigkeitssuspendon wieder
frei. Das Ammoniumcarbonat zerfällt nach der Beimengung kleiner Mengen Phosphorsäure. Die dazu notwendige Dosierung
erfolgt aus einer Zuleitung 26. Zum Dosieren ist eine Dosierpumpe in die Zuleitung 26 geschaltet. Dabei kann es sich
sowohl um eine kontinuierlich über ein geeignetes Steuerventil fördernde Pumpe als auch um eine intermittierend
einspritzende Pumpe handeln.
Das in der Förderleitung freiwerdende Kohlendioxyd entsteht in vielen kleinen Bläschen, die das Fließverhalten der Kohle-Flüssigkeitssuspension
erheblich verbessern.
Die kleinen Bläschen haben eine geringere Aufstiegsgeschwindigkeit
als große Blasen und halten das durch die Beimengung von Gas entstandene Dreistoffgemisch weitgehend
stabil.
Zusätzlich zur Beimengung flüssiger oder fester Gasträger kann mit Hilfe geeigneter Düsen zwischen der Mühle 25 und
dem Reaktor 1 bzw. der Pumpe 2 und dem Reaktor 1 Gas durch eine Vielzahl kleiner Düsen an der Unterseite der Förderleitung
eingeblasen werden. Als Gas findet dabei vorzugsweise wieder ausgewaschenes oder ausgefälltes Kohlendioxyd
Verwendung.
Durch Anordnung der Düsen in mindestens einem Drittel des Umfangsbereiches an der Unterseite der Förderleitung und
durch eine gleichmäßige Düsenverteilung ist ein optimales Eindringen von Gas in die Kohle-Flüssigkeitssuspension
gewährleistet.
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Im einfachsten Fall bestehen die Düsen aus Bohrungen in der
Förderleitung und wird die zu den Düsen führende Rohrleitung durch eine geeignete Ummantelung der Förderleitung gebildet.
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zum Eintragen einer Kohle-Flüssigkeitssuspension in einen Reaktor einer Kohlevergasungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension ein Gas beigemengt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verteilung kleiner Gasbläschen in der Kohle-Flüssigkeissuspension.5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Beimengung von Flüssigkeitsgas.4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch die Beimengung fester Gasträger.5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch aus dem Rohgas ausgewaschenes oder ausgefälltes Kohlendioxid.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewaschene Kohlendioxid in Ammonikwasser gelöst und/oder zu Ammoniujnkarbonat umgewandelt wird.7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß fester Brennstoff mit salzbeladeneni und gelöstes Kohlendioxid enthaltendem Ammoniakwasser einer Naßmahlung zugeführt oder das Ammoniakwasser lait trockenem, gemahlenem, festem Brennstoff vermischt wird.8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumkarbonat während und/oder nach der Beimengung des Ammoniakwassers zur Kohle-Flüssigkeitssuspension mit Wärme und/oder einer Säure beaufschlag wird.9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Phosphorsäure. 90988 2/0413
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