DE2916199A1

DE2916199A1 - METHOD FOR GASIFYING A SOLID, CARBONATED FUEL

Info

Publication number: DE2916199A1
Application number: DE19792916199
Authority: DE
Inventors: William Bernard Crouch; Warren Gleason Schlinger; Robert Joseph Stellaccio
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1979-04-21
Publication date: 1980-01-24
Also published as: NO791105L; AU521279B2; JPS597754B2; GB2025453A; ZA791139B; AU4518679A; FR2430974B1; JPS5513773A; CA1154255A; GB2025453B; FR2430974A1

Description

Patentanwalt ·Ο* Buchholz, den 1. März 1979Patent attorney · Ο * Buchholz, March 1, 1979

Dr. Gerhard SchupfnerDr. Gerhard Schupfner

Kirchenstraße 8Kirchenstrasse 8

2110 Buchholz/Nordheide T 79 006 DE2110 Buchholz / Nordheide T 79 006 DE

(D # 76,293)(D # 76.293)

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATIONTEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

2000 Westchester Avenue White Plains, N.Y. 106502000 Westchester Avenue White Plains, N.Y. 10650

V. St. A.V. St. A.

VERFAHREN ZUR VERGASUNG EINES FESTEN, KOHLENSTOFFHALTIGEN BRENNSTOFFSPROCESS FOR GASIFICATION OF A SOLID, CARBONIC FUEL

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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Teiloxidationsvergasung fester Brennstoffe und betrifft ein Verfahren zur Vergasung eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs unter Rückgewinnung von nicht vergastem Brennstoff, bei dem der feste Brennstoff in Anwesenheit von H₃O unter einem Überdruck von wenigstens 7 bar einer Teiloxidation unterworfen wird, ein aus CO und H- bestehendes und Teilchen von nicht umgewandeltem festem Brennstoff enthaltendes Gas erzeugt, dieses Produktgas mit Wasser abgekühlt und eine Suspension aus Teilchen von nicht umgewandeltem, festem Brennstoff in dem Wasser gebildet wird. Das Verfahren ist insbesondere gerichtet auf die Rückgewinnung von nicht vergastem, festem Brennstoff aus den Teiloxidationsprodukten und die Rückführung dieses rückgewonnenen, festen Brennstoffs zur Vergasungszone, in welcher dieser Brennstoff zusammen mit frisch zugeführtem, festem Brennstoff erneut einer Teiloxidation unterworfen wird.The invention is in the field of partial oxidation gasification of solid fuels and relates to a method for gasifying a solid carbonaceous fuel with recovery of non-gasified fuel, in which the solid fuel is _{subjected to partial oxidation in the presence of H 3} O under an excess pressure of at least 7 bar, a gas consisting of CO and H- and containing particles of unconverted solid fuel is generated, this product gas is cooled with water and a suspension of particles of unconverted solid fuel is formed in the water. The method is particularly directed to the recovery of non-gasified, solid fuel from the partial oxidation products and the return of this recovered, solid fuel to the gasification zone, in which this fuel is again subjected to a partial oxidation together with freshly supplied solid fuel.

Bei der Vergasung fester Brennstoffe wie z.B. Kohle oder Koks werden diese in einer Vergasungszone einer Teiloxidation mit Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder mit praktisch reinem Sauerstoff unterworfen, wobei ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff und kleinere Mengen von CO~ und CH., sowie im Falle eines schwefelhaltigen Brennstoffs auch H₃S und COS enthaltendes Produktgas erzeugt wird. Da jedoch die in die Vergasungszone eingeführte Sauerstoffmenge nicht zur vollständigen Verbrennung des im festen Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffs ausreicht, durchläuft ein Teil des festen Brennstoffs die Vergasungszone, ohne in dieser zu Kohlenstoffoxid umgesetzt zu werden. Wenn ein flüssiger Kohlenwasserstoff der Teiloxidation unterworfen wird, erscheint der nicht umgesetzte Kohlenstoff im Produktgas in Form feiner Rußteilchen, wohingegen bei festen Brennstoffen der nicht umgewandelte Kohlenstoff als feste Brennstoffteilchen erscheint. In Abhängigkeit von dem jeweils zugeführten festen Brennstoff enthalten die Verbrennungsprodukte außerdem auch noch unterschiedliche Mengen von Asche. Selbstverständlich besteht nur ein sehrWhen gasifying solid fuels such as coal or coke, they are subjected to partial oxidation in a gasification zone with air, air enriched with oxygen or with practically pure oxygen, with carbon monoxide and hydrogen and smaller amounts of CO ~ and CH. , and in the case of a sulfur-containing fuel _{, product gas containing H 3} S and COS is also generated. However, since the amount of oxygen introduced into the gasification zone is not sufficient for complete combustion of the carbon contained in the solid fuel, part of the solid fuel passes through the gasification zone without being converted into carbon oxide in it. When a liquid hydrocarbon is subjected to partial oxidation, the unreacted carbon appears in the product gas as fine soot particles, whereas with solid fuels the unconverted carbon appears as solid fuel particles. Depending on the solid fuel supplied, the combustion products also contain different amounts of ash. Of course, there is only one very

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kleiner Teil der nicht umgesetzten Feststoffteilchen aus reiner Asche oder reinem Kohlenstoff.small part of the unreacted solid particles from pure ash or pure carbon.

Zur Abkühlung der aus der Gaserzeugungszone austretenden heißen Teiloxidationsprodukte und Abscheidung der von dem Gasstrom mitgeführten Aschenteilchen und nicht umgesetzten festen Brennstoffs wird das heiße Gas in einer Löschzone in Berührung mit einem Löschmedium wie z.B. Wasser gebracht, wodurch das Gas abgekühlt wird und die mitgeführten Feststoffteilchen an das Löschmedium abgegeben werden. Größere, dichtere Aschen- oder Schlackenteilchen niedrigen Kohlenstoffgehalts neigen dabei dazu, sich am Boden der Löschzone abzusetzen und lassen sich damit ausscheiden. Die kleineren Teilchen geringerer Dichte bilden jedoch eine Suspension in dem Löschmedium. Zur Einstellung der Feststoffkonzentration im Löschmedium wird ein Teil desselben kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen abgezogen und durch frisches Löschmedium ersetzt. Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen ist jedoch wünschenswert, das Löschwasser wiederzuverwenden und nicht verbrannten Brennstoff rückzugewinnen.To cool the hot partial oxidation products emerging from the gas generation zone and to separate the from the Gas stream entrained ash particles and unreacted solid fuel is the hot gas in an extinguishing zone in Brought into contact with an extinguishing medium such as water, whereby the gas is cooled and the solid particles carried along released to the extinguishing medium. Larger, denser, low carbon ash or slag particles tend to settle on the floor of the extinguishing zone and can thus be eliminated. The smaller ones However, particles of lower density form a suspension in the extinguishing medium. For setting the solids concentration In the extinguishing medium, part of it is withdrawn continuously or at certain time intervals and replaced by fresh extinguishing medium replaced. For economic and ecological reasons, however, it is desirable to reuse the extinguishing water and recover unburned fuel.

Wenn der Beschickungsstrom zur Gaserzeugungsζone wie oben erwähnt aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff besteht, erscheint der nicht umgesetzte Kohlenstoff in Form feiner Rußteilchen mikroskopischer Größe, wohingegen bei Einspeisung eines festen Brennstoffs in die Gaserzeugungszone der nicht umgesetzte Kohlenstoff aus diskreten Teilchen des festen Brennstoffs besteht. Der bei der Vergasung des flüssigen Kohlenwasserstoffs anfallende Ruß läßt sich aus der Suspension im Löschwasser durch Zugabe eines flüssigen Kohlenwasserstoffs gewinnen, wie im einzelnen in der US-PS 2 992 906 (Erteilungstag 18. 7. 1971, Erfinder F. E. Guptill, Jr.) und in der US-PS 3 917 569 (Erteilungstag 4. 11. 1975, Erfinder G. N. Richter, W. L. Slater, E. T. Child und J. C. Ahlborn) beschrieben ist.If the feed stream to the gas generating zone is as above mentioned consists of a liquid hydrocarbon, the unreacted carbon appears in the form of fine soot particles microscopic size, whereas when a solid fuel is fed into the gas generation zone, it is not converted carbon consists of discrete particles of the solid fuel. The one in the gasification of the liquid The soot produced by hydrocarbons can be removed from the suspension in the extinguishing water by adding a liquid hydrocarbon win, as detailed in US Pat. No. 2,992,906 (issue date July 18, 1971, inventor F. E. Guptill, Jr.) and in US Pat. No. 3,917,569 (date of issue November 4, 1975, inventors G. N. Richter, W. L. Slater, E. T. Child and J. C. Ahlborn) is described.

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Unglücklicherweise haben die nicht umgesetzten Teilchen eines festen Brennstoffs nicht die Affinität für flüssigen Kohlenstoff wie die bei der Teiloxidation eines flüssigen Kohlenstoffs anfallenden Rußteilchen, so daß die zur Rußgewinnung angewendeten Abscheide- oder Trennverfahren ungeeignet sind für die Rückgewinnung nicht umgesetzter, fester Brennstoffteilchen aus dem Löschwasser.Unfortunately, the unreacted solid fuel particles do not have the affinity for liquid ones Carbon like the soot particles obtained in the partial oxidation of a liquid carbon, so that they are used for soot extraction The separation or separation processes used are unsuitable for the recovery of unreacted, solid Fuel particles from the extinguishing water.

Bei der Vergasung flüssiger Brennstoffe erscheint der nicht zu Kohlenstoffoxid umgesetzte Kohlenstoff aus dem Beschickungsstrom in Form mikroskopisch kleiner Rußteilchen im Produktgas . Beim Löschen des die mitgeführten Rußteilchen enthaltenden Produktgases in z.B. Wasser werden die Rußteilchen vom Löschwasser aufgenommen, das sich dabei erhitzt und zugleich das Produktgas abkühlt. Die Abscheidung der Rußteilchen aus dem Löschwasser erfolgt üblicherweise dadurch, daß das Wasser mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff niedrigen Molekulargewichts wie z.B. Naphtha in Berührung gebracht wird, welcher die Rußteilchen aufnimmt, so daß eine Rußsuspension in Naphtha und abgeklärtes Wasser zurückbleiben. Das suspendierte Rußteilchen enthaltende Naphtha kann dann dem flüssigen Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom zum Gasgenerator unter Ausbildung eines Gemische aus flüssigem Kohlenwasserstoff und suspendierten Rußteilchen zugesetzt werden. Dieses Gemisch wird erhitzt, um das Naphtha abzudestillieren, das dann erneut zur Abscheidung weiterer Rußteilchen aus dem Löschwasser eingesetzt wird, während die Suspension aus Rußteilchen in dem Schweröl-Beschickungsstrom zur Vergasungszone der Teiiverbrennung unterworfen wird.When gasifying liquid fuels, the carbon from the feed stream that has not been converted to carbon oxide appears in the form of microscopic soot particles in the product gas . When the product gas containing the entrained soot particles is extinguished in, for example, water, the soot particles become absorbed by the extinguishing water, which heats up and at the same time cools the product gas. The separation of the soot particles from the extinguishing water usually takes place in that the water is low with a liquid hydrocarbon Molecular weight such as naphtha, which picks up the carbon black particles, so that a carbon black suspension remain in naphtha and clarified water. The naphtha containing suspended carbon black particles can then be used liquid hydrocarbon feed stream to the gas generator forming a mixture of liquid hydrocarbon and added to suspended carbon black particles. This mixture is heated to distill off the naphtha that is then used again to separate more soot particles from the extinguishing water, while the suspension of soot particles is subjected to partial combustion in the heavy oil feed stream to the gasification zone.

Der bei der Umsetzung von flüssigem Kohlenwasserstoff gebildete Ruß weist ganz andere Eigenschaften auf als die bei Zufuhr eines festen Brennstoffs zur Vergasungszone im Produktgasstrom erscheinenden Teilchen aus nicht umgesetztem Brennstoff. So weisen beispielsweise die Rußteilchen ausThe soot formed during the conversion of liquid hydrocarbons has completely different properties than those of Feeding a solid fuel to the gasification zone in the product gas stream appearing particles of unreacted Fuel. For example, show the soot particles

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der Vergasung eines flüssigen Brennstoffs im allgemeinen eine spezifische Oberfläche von mehr als 100 m²/g und in vielen Fällen von mehr als 200 m²/g auf, wohingegen nicht umgesetzte Brennstoffteilchen aus der Vergasung eines festen Brennstoffs im allgemeinen eine spezifische Oberfläche von weniger als 50 m²/g aufweisen.the gasification of a liquid fuel generally has a specific surface area of more than 100 m ² / g and in many cases more than 200 m ² / g, whereas unreacted fuel particles from the gasification of a solid fuel generally have a specific surface area of less than 50 m ² / g.

Die bei Vergasung eines festen Brennstoffs im Produktgas erscheinenden Teilchen weisen nicht die Affinität für flüssigen Kohlenwasserstoff auf wie die sich aus der Vergasung eines flüssigen Brennstoffs ergebenden Rußteilchen. Folglich sind die Gewinnungsverfahren für Rußteilchen aus Löschwasser nicht wirksam für die Gewinnung von nicht umgesetzten, festen Brennstoffteilchen aus dem Löschwasser. Aus diesem Grunde wird nicht vergaster, fester Brennstoff aus dem Löschwasser durch Abkühlen desselben und Absetzenlassen der Feststoffe in offenen Becken gewonnen. Für dieses Verfahren werden große und kostspielige Wärmetauscher benötigt, um die Wärmeenergie des Löschwassers auszunutzen. Außerdem wird sämtliches Löschwasser einem Dampfstripping unterworfen, um unerwünschte, schädliche Gase vor Abgabe an die freie Atmosphäre auszuscheiden. Hinzu kommt, daß das Löschwassser vor Rückführung in die Löschzone erneut unter Druck gesetzt werden muß.Those appearing in the product gas when a solid fuel is gasified Particles do not have the affinity for liquid hydrocarbons that result from gasification soot particles yielding a liquid fuel. Consequently, the methods of extracting soot particles from extinguishing water are not effective for the recovery of unreacted solid fuel particles from the extinguishing water. For this reason solid fuel is not gasified from the extinguishing water by cooling it down and allowing the solids to settle won in open pools. For this process, large and expensive heat exchangers are required to transfer the thermal energy of the extinguishing water. In addition, all extinguishing water is subjected to steam stripping in order to avoid undesired, to remove harmful gases before releasing them into the atmosphere. In addition, the extinguishing water comes before Return to the quenching zone must be pressurized again.

Durch die Erfindung soll nunmehr ein verbessertes Verfahren zur Vergasung vom eingangs genannten Typ geschaffen werden, welches die Rückgewinnung von nicht umgesetztem, festem Brennstoff aus dem Löschwasser ohne die normalerweise bei Synthesegasverfahren zu diesem Zweck benötigten Wärmetauscheranlagen bei nur äußerst geringem Anfall von schädliche Gase enthaltendem, aufzubereitendem Wasser und unter Ausnutzung der Energie des aus der Löschzone austretenden Löschwassers gestattet.The invention is now intended to provide an improved method for gasification of the type mentioned at the outset, which is the recovery of unreacted, solid fuel from the extinguishing water without the normally involved Synthesis gas processes for this purpose require heat exchanger systems with only extremely low levels of harmful gases containing water to be treated and under utilization the energy of the extinguishing water emerging from the extinguishing zone.

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Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus der Löschzone einer unter einem überdruck von nicht weniger als etwa 5,2 bar gehaltenen Absetzzone zugeführt und die Suspension in dieser unter Ausbildung eines oberen, geklärten Bereichs und eines unteren, stärker konzentrierten und abgesetzte, nicht umgewandelte Feststoffteilchen enthaltenden Bereichs absetzen gelassen und wenigstens ein Teil der abgesetzten Feststoffteilchen zur Teiloxidationszone rückgeführt wird. Die Absetzzone wird dabei insbesondere auf einer Temperatur gehalten, welche im wesentlichen der Temperatur in der Löschzone entspricht.The proposed method to solve the problem is characterized according to the invention in that the Suspension from the quenching zone is fed to a settling zone kept under an overpressure of not less than about 5.2 bar and the suspension in this with the formation of an upper, clarified area and a lower, more concentrated area and settled, unconverted particulate-containing area allowed to settle and at least part of the settled solid particles is returned to the partial oxidation zone. The settling zone is thereby in particular kept at a temperature which essentially corresponds to the temperature in the quenching zone.

Das Ausgangsmaterial bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein beliebiger, fester, kohlenwasserstoffhaltiger oder kohlenstoffhaltiger Brennstoff mit aschenbildenden Bestandteilen sein, so z.B. Kohle, Moorkohle, Braunkohle, Petrolkoks, organische Abfallstoffe und dgl.The starting material in the process according to the invention can be any solid, hydrocarbonaceous or carbonaceous fuel with ash-forming constituents such as coal, bog coal, lignite, petroleum coke, organic waste and the like.

Der feste Brennstoff wird auf eine Teilchengröße zerkleinert, die unter 6,3 mm liegt, und vorzugsweise so fein zermahlen, daß wenigstens 95 % des Brennstoffs von einem Sieb mit der Siebnummer 14 nach der U.S. Siebserie mit der lichten Maschenweite von 1,41 mm durchgelassen werden. Dieser zerkleinerte Brennstoff wird in die Gaserzeugungszone eingeführt und in dieser einer Teiloxidation mit Gas wie z.B. Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder praktisch reinem Sauerstoff, d.h. Sauerstoff von einem Reinheitsgrad von wenigstens etwa 95 %, unterworfen. Der fein zerkleinerte Brennstoff kann dabei in die Teiloxidations- oder Gaserzeugungszone in Form einer Aufschlämmung in einer Flüssigkeit wie z.B. Wasser oder öl oder in Form einer Suspension in einem gas- oder dampfförmigen Medium wie z.B. Dampf, Kohlendioxid oder Gemischen derselben eingeleitet werden. In der Gaserzeugung sz one wird der feste Brennstoff bei einer Temperatur zwischen etwa 870 und 1930 ⁰C und vorzugsweise zwischen 980The solid fuel is comminuted to a particle size below 6.3 mm, and preferably ground so finely that at least 95% of the fuel is allowed to pass through a sieve with sieve number 14 according to the US sieve series with a mesh size of 1.41 mm will. This comminuted fuel is introduced into the gas generation zone and is subjected in this to partial oxidation with gas such as, for example, air, air enriched with oxygen or practically pure oxygen, ie oxygen of a purity of at least about 95%. The finely comminuted fuel can be introduced into the partial oxidation or gas generation zone in the form of a slurry in a liquid such as water or oil or in the form of a suspension in a gaseous or vaporous medium such as steam, carbon dioxide or mixtures thereof. In the gas generation sz one, the solid fuel is at a temperature between approximately 870 and 1930 ⁰ C and preferably between 980

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und 1760 ⁰C einer Teiloxidation unterworfen. Der in der Gaserzeugungszone herrschende Druck kann dabei zwischen etwa 7 und 211 bar und vorzugsweise zwischen etwa 10,5 und 176 bar betragen. Der Sauerstoff wird in die Vergasungszone in einer solchen Menge zugeführt, daß ein Sauerstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis zwischen etwa 0,7 und 1,6, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2 besteht. Bei Einführen des festen Brennstoffs in die Vergasungszone in Form einer Wasseraufschlämmung sollte diese weniger als etwa 50 Gew.-% Wasser enthalten, da ein höherer Wasseranteil den thermischen Wirkungsgrad der Reaktion beeinträchtigt.and 1760 ⁰ C subjected to partial oxidation. The pressure prevailing in the gas generation zone can be between approximately 7 and 211 bar and preferably between approximately 10.5 and 176 bar. The oxygen is fed into the gasification zone in such an amount that there is an oxygen-carbon atomic ratio between about 0.7 and 1.6, preferably between 0.8 and 1.2. If the solid fuel is introduced into the gasification zone in the form of a water slurry, it should contain less than about 50% by weight of water, since a higher proportion of water affects the thermal efficiency of the reaction.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform treten mitgeführte Teilchen von nicht umgesetztem Brennstoff enthaltende heiße Produktgase nach unten durch einen unteren Auslaß am Boden der Vergasungskammer aus und werden innerhalb der Löschkammer unterhalb der Oberfläche des in dieser enthaltenen Wassers abgegeben. Größere Teilchen, die zum größten Teil aus kohlenstoffreier Asche bestehen und z.B. weniger als 2,0 Gew.-% ausmachen, setzen sich unter Schwerkrafteinwirkung im unteren Teil der Löschkammer ab, aus dem sie von Zeit zu Zeit über einen Schleusentrichter abgeführt werden. Die feineren Teilchen aus nicht umgesetztem, festem Brennstoff verbleiben im Löschwasser in Suspension, was wenigstens teilweise durch die Bewegung aufgrund der unterhalb der Wasseroberfläche austretenden heißen Gase bedingt ist.According to a preferred embodiment, entrained particles of unreacted fuel occur hot product gases exit downward through a lower outlet at the bottom of the gasification chamber and are within the Extinguishing chamber released below the surface of the water it contains. Larger particles leading to the largest Part consisting of carbon-free ash and making up less than 2.0% by weight, for example, settle under the action of gravity in the lower part of the extinguishing chamber, from which they are removed from time to time via a lock funnel. the finer particles of unreacted, solid fuel remain in suspension in the extinguishing water, which is at least partially is caused by the movement due to the hot gases escaping below the surface of the water.

Zur Abscheidung der Feststoffteilchen aus dem Löschwasser wird die Suspension aus der Löschkammer in eine Absetzzone übergeführt, in welcher die Suspension praktisch frei von Agitation sich absetzen gelassen wird, so daß ein abgeklärter oberer Bereich und ein stärker konzentrierter unterer Bereich entstehen. Dieses Absetzenlassen erfolgt unter erhöhten Temperaturen und Drücken. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird die Absetzzone auf im wesent-To separate the solid particles from the extinguishing water the suspension is transferred from the extinguishing chamber into a settling zone in which the suspension is practically free of Agitation is allowed to settle, so that a cleared upper area and a more concentrated lower area develop. This settling takes place under elevated temperatures and pressures. According to a preferred one Embodiment, the settling zone is essentially

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lichen dem gleichen Druck und der gleichen Temperatur wie die Löschzone gehalten. Gute Ergebnisse lassen sich jedoch erzielen, wenn das Absetzenlassen bei einer Temperatur zwischen etwa 38 ⁰C und 374 ⁰C und unter einem Druck zwischen etwa 3,5 und 246 bar, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 93 und 353 ⁰C und unter einem Druck zwischen 7 und 176 bar erfolgt.the same pressure and temperature as the extinguishing zone. However, good results can be achieved if the sedimentation is carried out at a temperature between approximately 38 ^° C. and 374 ^° C. and under a pressure between approximately 3.5 and 246 bar, preferably at a temperature between 93 and 353 ^° C. and under a pressure between 7 and 176 bar.

Die Verweilzeit in der Absetzzone hängt natürlich von der Größe der nicht umgesetzten Brennstoffteilchen ab, welche ihrerseits wiederum teilweise davon abhängig ist, wie fein der zugeführte Brennstoff zerkleinert worden war. Normalerweise beträgt die Verwexlzeit mehr als 3 Minuten, wobei eine Zeitspanne von 5 Minuten bis zu 3 0 Minuten bevorzugt ist.The residence time in the settling zone depends of course on the size of the unreacted fuel particles, which in turn, in turn, depends in part on how finely the fuel fed in was comminuted. Normally the dwell time is more than 3 minutes, a period of time from 5 minutes to 30 minutes being preferred.

Die konzentrierte Suspension im unteren Bereich der Absetzzone, welche bis zu 50 Gew.-% Feststoffe enthalten kann, wird am Boden der Absetzzone abgeführt. Bei Einführen des festen Brennstoffs in Form einer Wasseraufschlämmung in den Gasgenerator kann die konzentrierte Suspension unmittelbar zur Mischzone zugeführt werden, in welcher die Aufschlämmung aus frischem Brennstoff und Wasser hergestellt wird. Wenn dem Gasgenerator ein in einem flüssigen Kohlenwasserstoff suspendierter fester Brennstoff zugeführt wird, kann der abgesetzte Brennstoff zunächst von dem Wasser getrennt und dann mit frischem, festem Brennstoff-Beschickungsmaterial vermischt werden. Das vom oberen Ende der Absetzzone abgezogene, geklärte Wasser kann zur Herstellung einer beschickungsseitigen Aufschlämmung verwendet oder zur Löschzone rückgeleitet werden.The concentrated suspension in the lower part of the settling zone, which can contain up to 50% by weight solids is discharged at the bottom of the settling zone. When introducing the solid fuel in the form of a water slurry into the Gas generator, the concentrated suspension can be fed directly to the mixing zone in which the slurry is made from fresh fuel and water. When the gas generator is in a liquid hydrocarbon suspended solid fuel is supplied, the settled fuel can first be separated from the water and then mixed with fresh, solid fuel feed will. The clarified water withdrawn from the upper end of the settling zone can be used to produce a feed-side Slurry used or returned to the quenching zone.

Da die Trennung unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck erfolgt, ist die Absetzzeit wesentlich verkürzt gegenüber der Absetzzeit, welche bei bekannten Verfahren für das Absetzen suspendierter fester Brennstoffe in offenen Becken benötigt ϊ/ird. Da die Trennung im heißen Zustand erfolgt,Since the separation takes place under increased temperature and pressure, the settling time is significantly shorter than the settling time, which in known methods for settling suspended solid fuels in open basins required ϊ / ird. Since the separation takes place in the hot state,

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braucht die Suspension nicht vermittels großer und kostspieliger Wärmetauscher wie bei bekannten Verfahren abgekühlt zu werden. Außerdem bleiben gelöste Gase im System zurück, so daß nur eine geringere Menge an saurem Niederdruckgas aufbereitet zu werden braucht.does not need the suspension by means of large and expensive Heat exchanger to be cooled as in known methods. In addition, dissolved gases remain in the system back, so that only a smaller amount of acidic low-pressure gas needs to be treated.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im nachstehenden anhand lediglich zur Veranschaulichung dienender Beispiele erläutert.The method according to the invention is based on the following only explained for illustrative purposes.

Example I.

Dieses Beispiel betrifft ein herkömmliches Verfahren, bei dem die suspendierten Feststoffe sich unter üblichen Bedingungen absetzen gelassen werden.This example relates to a conventional process in which the suspended solids are dissolved under conventional conditions be allowed to settle.

Der Zustrom zur Vergasungszone besteht aus einer Petrolkoksaufschlämmung, in welcher der Petrolkoks so fein zerkleinert ist, daß 94 % desselben von einem Sieb mit der Siebnummer 40 nach der U.S. Siebserie mit einer lichten Maschenweite von 0,42 mm durchgelassen werden. Das Aufschlämmungsmedium ist kalifornisches reduziertes Roherdöl (California Reduced Crude Oil), wobei der Koks 49,93 Gew.-% der Aufschlämmung ausmacht. Die Aufschlämmung wird einem packungsfreien Gasgenerator mit einem Fassungsvermögen von 60,8 dm³ in einem Durchsatz von 192,5 kg/h zusammen mit 134,5 m³/h Sauerstoff und 109,2 kg/h Dampf zugeführt. Damit ergibt sich ein Sauerstoff-Kohlenstoff -Atomverhältnis von 0,808. Die Temperatur in der Vergasungszone wird auf 1309 ⁰C, und der Druck auf 57 bar überdruck gehalten.The inflow to the gasification zone consists of a petroleum coke slurry in which the petroleum coke is so finely comminuted that 94% of it is allowed to pass through a sieve number 40 according to the US sieve series with a mesh size of 0.42 mm. The slurry medium is California Reduced Crude Oil, with the coke making up 49.93% by weight of the slurry. The slurry is fed to a packing-free gas generator with a capacity of 60.8 dm ³ at a throughput of 192.5 kg / h together with 134.5 m ³ / h of oxygen and 109.2 kg / h of steam. This results in an oxygen-carbon atomic ratio of 0.808. The temperature in the gasification zone is kept at 1309 ^° C. and the pressure at 57 bar overpressure.

Das suspendierte Feststoffe enthaltende Löschwasser wird abgezogen, durch Wärmeaustausch abgekühlt und in einem offenen Behälter absetzen gelassen. Nach einer Verweilzeit von 3,1 Stunden zeigt eine Analyse des aus dem oberen Bereich des Absetzbehälters entnommenen geklärten Wassers einen Feststoff gehalt von 0,005 Gew.-%.The extinguishing water containing suspended solids is withdrawn, cooled by heat exchange and allowed to settle in an open container. After a residence time of 3.1 Hours, an analysis of the clarified water removed from the top of the settling tank shows a solid content of 0.005% by weight.

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Der Feststoffgehalt der vom Boden des Absetzbehälters entnommenen konzentrierten Suspension beträgt 37 Gew.-%.The solids content of the concentrated suspension removed from the bottom of the settling tank is 37% by weight.

Dieses Beispiel veranschaulicht somit die Ergebnisse bei Absetzenlassen in bekannter Weise bei einer Temperatur von 37,8 ⁰C und unter atmosphärischem Druck.Thus, this example illustrates the results in settling in a known manner at a temperature of 37.8 ⁰ C and under atmospheric pressure.

Example II

Dieses Beispiel veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.This example illustrates an embodiment of the invention Procedure.

Der Vergasungsschritt entspricht hierbei dem von Beispiel Der Beschickungsstrom zum Vergasungsbehälter besteht in diesem Falle aus einer Petrolkoksaufschlämmung, die entsprechend Beispiel I zerkleinert ist und aus 47,7 Gew.-% Koks in reduziertem kalifornischem Roherdöl besteht. Die Durchsatzmengen betragen 160 m³/h Sauerstoff, 194,6 kg/h Aufschlämmung und 201,7 kg/h Dampf, womit sich ein Sauerstoff-Kohlenstoff-Atomverhältnis von 0,943 ergibt. Die Vergasungstemperatur beträgt 1247 ⁰C, und der Überdruck 57 bar.The gasification step corresponds to that of Example. The feed stream to the gasification vessel in this case consists of a petroleum coke slurry which is comminuted according to Example I and consists of 47.7% by weight of coke in reduced Californian crude oil. The throughput rates are 160 m ³ / h oxygen, 194.6 kg / h slurry and 201.7 kg / h steam, resulting in an oxygen-carbon atomic ratio of 0.943. The gasification temperature is 1247 ^° C. and the overpressure is 57 bar.

Das suspendierten, nicht umgesetzten, festen Brennstoff enthaltende Löschwasser wird mit einer Temperatur von 210 ⁰C einem kontinuierlich arbeitenden Absetzbehälter zugeführt und in diesem unter einem Druck von 56,2 bar gehalten. Nach einer Verweilzeit von 12 Minuten zeigt die Analyse des vom oberen Bereich des Absetzbehälters entnommenen abgeklärten Wassers einen Feststoffgehalt von weniger als 0,001 Gew.-% Feststoffe. Der Feststoffgehalt der van Boden des Absetzbehälters abgezogenen konzentrierten Suspension beträgt 40,1 Gew.-%.The suspended, unreacted, solid fuel-containing extinguishing water is ^{fed at a temperature of 210 °} C. to a continuously operating settling tank and kept in this under a pressure of 56.2 bar. After a residence time of 12 minutes, analysis of the clarified water removed from the top of the settling tank shows a solids content of less than 0.001% by weight solids. The solids content of the concentrated suspension drawn off from the bottom of the settling tank is 40.1% by weight.

Durch überleiten der Suspension aus der Löschzone in die Absetzzone ohne Abkühlung und unter praktisch dem Druck inBy transferring the suspension from the quenching zone into the settling zone without cooling and under practically the pressure in

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der Vergasungszone wird wie ersichtlich ein besseres Absetzverhalten mit gegenüber Beispiel I der 15-fachen Absetzgeschwindigkeit erhalten.As can be seen, the gasification zone has better settling behavior obtained with 15 times the settling speed compared to Example I.

Das abgeklärte Wasser wird unter sehr geringer Druckerhöhung wieder zur Löschzone rückgeführt, während die suspendierten Feststoffe nach Trocknung der Mischvorrichtung zugeführt werden, in welcher die Herstellung einer frischen Aufschlämmung erfolgt.The clarified water is returned to the extinguishing zone with a very slight increase in pressure, while the suspended water Solids are fed to the mixing device after drying, in which the preparation of a fresh slurry he follows.

Anstelle der in den beiden Beispielen beschriebenen Vergasung von Koks in einer ölaufschlämmung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren natürlich genau so gut bei der Vergasung von Kohle in ölaufschlämmung, von Kohle in Wasseraufschlämmung oder von Koks in Wasserauf schlämmuiig zum Abscheiden nicht umgewandelter fester Brennstoffteilchen aus dem Löschwasser anwenden. Außerdem ist das Verfahren auch anwendbar bei Suspendierung des zugeführten festen Brennstoffs in einem gas- oder dampfförmigen Medium.Instead of the gasification of coke in an oil slurry described in the two examples, the inventive This process works just as well, of course, at the gasification of coal in oil slurry as coal in water slurry or of coke in water slurry to separate unconverted solid fuel particles from the extinguishing water use. In addition, the method is also applicable to the suspension of the supplied solid fuel in one gaseous or vaporous medium.

Neben der Anwendung auf Vergasungsverfahren, bei denen durch direkte Löschung des Synthesegases Suspensionen entstehen, ist die Erfindung auch auf Verfahren anwendbar, bei denen das heiße Synthesegas durch indirekten Wärmeaustausch teilweise abgekühlt und dann erst in Berührung mit Lösch- oder Waschwasser gebracht wird.In addition to the application to gasification processes in which by direct extinction of the synthesis gas suspensions arise, the invention is also applicable to processes in which the hot synthesis gas is partially cooled by indirect heat exchange and only then in contact with extinguishing or washing water is brought.

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Claims

Patent claims:

1. Process for gasifying a solid, carbonaceous Fuel with recovery of non-gasified fuel, in which the solid fuel in the presence of HLO partial oxidation under an overpressure of at least 7 bar subjected to a substance consisting of CO and H «and containing particles of unconverted liquid fuel Gas is generated, this product gas is cooled by contact with water and a suspension of particles of unconverted, solid fuel in which water is formed, characterized in that, that this suspension is one under an overpressure of not less than about 5.2 bar held settling zone and the suspension in this with the formation of an upper, clarified area and a lower, more concentrated and settled, unconverted solid fuel particle Containing area allowed to settle and at least a portion of the settled fuel particles to the partial oxidation zone is returned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension is kept at a temperature in the range between 38 ⁰ C and 374 ⁰ C.

3. The method according to claim 2, characterized in that the suspension is kept at a temperature in the range between 93 ⁰ C and 3 74 ⁰ C.

4. The method according to any one of claims 1 - 3, characterized in, that the overpressure in the settling zone is kept at a value between 3.5 and 246 bar.

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5. The method according to claim 4, characterized in that the overpressure in the settling zone to a value between 7 and 176 bar is held.

6. The method according to any one of claims 1 - 5, characterized in, that the residence time of the unconverted solid fuel particles in the settling zone is at least 3 minutes is measured.

7. The method according to claim 6, characterized in that the residence time of the unconverted solid fuel particles is set to a period of between 5 and 30 minutes in the settling zone.

8. The method according to any one of claims 1 - 7, characterized in that that the solid fuel is comminuted to a particle size which is such that at least 95% of the fuel can pass through a sieve with a mesh size of 1.41 mm.

9. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that that the solid fuel in the form of a slurry in a liquid hydrocarbon in the Partial oxidation zone is introduced.

10. The method according to any one of claims 1 - 8, characterized in that that the solid fuel is introduced into the partial oxidation zone in the form of a slurry in water will.

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