DE2945508C2 - Verfahren zum Vergasen von Kohlen bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Vergasen von Kohlen bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen von Kohlen bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien unter Verwendung der Vergasungsmittel Sauerstoff und/oder Luft mit Beimischungen von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid in einem Vergasungsbehälter unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur.
Bei derartigen Verfahren besteht das Problem der Einschleusung der Kohlen bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien in den unter Druck stehenden Vergasungsbehälter sowie des Ausschleusens der Vergasungsrückstände, also der flüssigen Schlacke aus dem unter Druck &o stehenden Vergasungsbehälter.
Aus der DE-PS 3 07 134 ist eine Gaserzeugungsanlage bekannt, bei der der Brennstoff in mehreren hintereinander schaltbaren Kammern behandelt wird. Der Brennstoff wird drucklos in die Vergasungsbehälter eingefüllt. Der Vergasungsprozeß selbst läuft aber auch drucklos ab.
In der Literaturstelle »Ullmanns-Encyklopädie der technischen Chemie«, Band 14, 4. Auflage, 1977, Seiten 383 bis 386, 361, 362, 370 wird die autotherme Vergasung stückiger Kohle unter Druck beschrieben. Derartige Druckvergasungsreaktoren haben einen beschränkten Wirkungsgrad. Sie sind nur für die Vergasung von Stückkohle einsetzbar und nur bei solchen Temperaturen, bei denen die Asche nicht flüssig wird. Zudem bringt die Einschleusung der Kohle und die Ausschleusung der Asche erhebliche Probleme mit sich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, welches unter Vermeidung der zuvor genannten Ein- und Ausschleusung-Probleme auf einfache Weise ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kohle bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien drucklos in den Vergasungsbehälter eingefüllt, der Vergasungsbehälter dann mittels der Vergasungsmittel unter Vergasungsdruck gesetzt und während der anschließenden Vergasung die Vergasungsgase über eine Sammelleitung aus dem Vergasungsbehälter abgeleitet werden, und daß die Vergasungsrückstände aus dem drucklosen Vergasungsbehälter abgelassen werden.
Die Erfindung beruht also auf dem Prinzip des diskontinuierlichen Füllung und Entleerung eines oder mehrerer -selbstständiger Vergasungsbehälter im jeweils drucklosen Zustand, während der Vergasungsprozeß selbst unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgeführt wird. Zunächst werden also die zu vergasenden Materialien in den beispielsweise als Druckbehälter ausgemauerten Vergasungsbehälter in drucklosem Zustand eingefüllt, der Vergasungsbehälter dann mit der Vergasungsgas-Sammelleitung fest verbunden, mit Hilfe der Vergasungsmittel auf den erforderlichen Vergasungsdruck gebracht und erst dann die jeweiligen Absperrarmaturen zu der Vergasungsgas-Sammelleitung geöffnet und die Vergasung vorgenommen. Nachdem der Kohlenstoff vergast ist, wird der Vergasungsbehälter von der Vergasungsmittel-Zuführungsleitung und der Vergasunsg^gas-Sammelleitung wieder getrennt, entspannt und die noch flüssigen Vergasungsrückstände an einer Schlackesammelstelle abgegossen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können, um ein quasi kontinuierliches Verfahren auszuführen, statt einem auch mehrere V-jrgasungsbehälter eingesetzt werden. Die Vergasungsmittel Sauerstoff, Luft, Wasserdampf und CO2 werden auf die in dem jeweiligen Vergasungsbehälter befindlichen zu vergasenden Materialien auf- bzw. in diese eingeblasen. Die in die Vergasungsbehälter einzufüllende Kohlenstoffmenge bestimmt jeweils die benötigte Vergasungsmittelmenge, wobei Druckbedingungen und Gleichgewichtstemperaturen berücksichtigt werden. Die Druckbedingungen können frei gewählt werden, je nach dem zu erzeugenden Gas, die Vergasungstemperaturen werden vorzugsweise über 1200°C gehalten, um Teer- und Phenolabscheidungen zu vermeiden.
Um die Absperrarmaturen der Vergasungs-Sammelleitung zu schonen, wird das Vergasungsgas vor dem Einleiten in die Vergasungsgas-Sammelleitung vorzugsweise gekühlt.
Die erzeugten Vergasungsgase enthalten Kohlenstaub- und Aschebeimengungen. Die Kohlestaubbeimengungen können bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch beseitigt werden, daß die Vergasungsgase nach dem Ableiten aus dem Vergasungsbehälter einer Nachvergasung in einem
Vergasungsreaktor mittels Druckluft bzw. Sauerstoff unterworfen werden.
Sollten die erzeugten Vergasungsgase in einem kombinierten Gas-Dampfturbinen-Prozeß verwendet werden, dann kann eine weitere Filterung nach der Vorentschwefelung vorgenommen wcden. Wird das Vergasungsgas für eine Syntheseanlage verwendet, dann wird nach der Vorreinigung auf etwa 450° C gekühlt und eine Hydrierung der organischen Schwefelanteile bei dieser Temperatur vorgenommen. Falls erforderlich, kann auch eine Konvertierung des Kohlenoxids eingeschaltet werden.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit mindestens einem Vergasungsbehälter, einer Vergasungsmittel-Zuführungsleitung und einer Vergasungsgas-Sammelleitung zeichnet sich dadurch aus, daß sie durch mehrere Anschlußstellen der Vergasungsmittel-Zuführungs- und Vergasungsgas-Sammelleitung für den wahlweisen Anschluß mindestens eines, gegebenenfalls transportablen, vorher drucklos mit Kohle bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien füllbaren Versorgungsbehälters als selbständige Einheit gekennzeichnet ist.
Zwischen Absperrarmaturen der Vergasunsgsgas-Sammelleitung und dem Vergasungsbehälter ist vorzugsweise ein Druckgaskühler angeordnet, damit die Absperrarmaturen in einem gut beherrschbaren Temperaturbereich liegen. Die Druckgaskühler werden durch mitgerissene Schlacketeile verunreinigt. Nach jedem Vergasungsakt kann daher vor dem Anschluß eines neuen Vergasungsbehälters eine automatische Reinigung der Kühlflächen erfolgen.
Für die Nachvergasung der Vergasungsgase ist in die Vergasungsgas-Sammelleitung ein Nachvergasungsreaktor eingeschaltet.
Die in der Anlage enthaltenen Gaskühler, die Gase mit einer Temperatur von über 350°C führen, sind zweckmäßigerweise als Hochdruckdampfkessel ausgebildet. Eine so ausgestaltete Anlage ist dampfautark und kann Oberschußdampf von etwa 100 bar abgeben.
Sowohl die Kohlenfüll- als auch die Schlackenentleerungsstellen können selbsttätig betrieben und mit Staubund Geruchsschutzeinrichtungen versehen sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellter Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigt
Fig. la einen bei der Erfindung verwendeten Vergasungsbehälter in der Kohlenfüllstellung, und
Fig. 1 b die Vergasungsanlage nach der Erfindung mit Vergasungsgas-Sammelleitung, Vergasungsmittel-Zuführungsleitung und zwei angeschlossenen Vergasungsbehältern.
Die zu vergasende Kohle wird gemäß Fig. la in einen bereitstehenden ausgemauerten Druckvergasungsbehälter 1 in abgemessener Menge eingefüllt Der so gefüllte Vergasungsbehälter 1 wird dann an die Anschlußstelle 2 gefahren und dort fest mit einer Vergasungsgas-Sammelleitung 3 verbunden. Dann wird der angeschlossene Vergasungsbehälter 1 mit Dampf bzw. Druckgas auf den gleichen Drück wie die
ίο Vergasungsgas-Sammelleitung 3 gebracht und dann die Absperrschieber 4 geöffnet. Durch ein gekühltes Rohr 5 wird so lange Drucksauerstoff oder Luft in die in dem Vergasungsbehälter 1 befindliche Kohle eingeblasen, bis die Kohle vollständig vergast ist. Die erzeugten Vergasungsgase werden in zwischen den Behälter und die Absperrschieber 4 eingeschaltete Druckgaskühler 6 so weit abgekühlt, daß die Absperrschieber 4 nicht nachteilig thermisch beansprucht werden. Da die Vergasungsgase noch Kohlenstaub und Asche enthalten, werden sie in einen Nachvergasungsreaktor 7 geführt, in welchem eine Nachvergasung mittels Drucksauerstoff und/oder Druckluft erfolgt. Die Ascheteile können in einem weiter nachgeschalteten Heißreiniger 8 abgeschieden werden. Der Heißreiniger 8 wird mit gekörntem Kalk 10 von oben beschickt, der unten aus dem Heißreiniger 8 bei 11 wieder abgezogen wird. Die wandernde Kalkschicht wird auf etwa 7000C gehalten. Dadurch findet neben der Filterung gleichzeitig eine Vorentschwefelung statt. Überschußwärme kann mittels eines Kühlers 9 abgeführt werden. Von dem Vergasungsgas mitgeführter Feinstaub wird in Feinfiltern ^abgeschieden.
Die weitere Gasführung und -behandlung richtet sich nach den jeweiligen Betriebserfordernissen. Die Größe der Vergasungsbehälter 1 richtet sich nach den Kohledurchsatzmengen. Bei einer Ausmauerungsstärke von 350 mm einschließlich eingebauter Kühlrohre la sind Behälteraußendurchmesser von etwa 3 mm mit normalen Wanddicken herstellbar und die Vergasungsbehälter noch transportfähig. Die eingefüllte Schichthöhe sollte etwa das l,5fache des Innendurchmessers betragen. Dies ergibt beispielsweise einen Füllraum, von 14 m3. In einen solchen Behälter können somit etwa 8 t Kohle in der Körnung zwischen 0 und 50 mm eingefüllt
4' werden. Bei einem Asche- und Feuchtegehalt von etwa 12Gew.-% der Rohkohle sind pro Tonne etwa 2200 m3/h (i. N.) Vergasungsgas mit einem Heizwert von etwa 2985 Kcal/m3 Ho = (12 498 I/m3) i. N. zu erzeugen. Für die Reinigung der ,Druckkühler 6, das
'" Anschließen der Vergasungsbehälter 1, das Druckausgleichen und Vergasen ist maximal etwa 1 Stunden anzusetzen. Somit sind je Anschlußstelle an der Vergasungsgas-Sammelleitung etwa 17 000 bis 18 000m3/h (i. N.) Vergasungsgas zu erzeugen. Für
Vl höhere Drücke bzw. kleinere Leitungen können entsprechend kleinere Vergasungsbehälter 1 eingesetzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Vergasen von Kohlen bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien unter Verwendung der Vergasungsmittel Sauerstoff und/oder Luft mit Beimischungen von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid in einem Vergasungsbehälter unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle bzw. kohlenstoffhaltige Materialien drucklos in den Vergasungsbehälter '\o eingefüllt, der Vergasungsbehälter dann mittels der Vergasungsmittel unter Vergasungsdruck gesetzt und während der anschließenden Vergasung die Vergasungsgase über eine Sammelleitung aus dem Vergasungsbehälter abgeleitet werden, und daß die Vergasungsrückstände aus dem drucklosen Vergasungsbehäiter abgelassen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsgase vor dem Einleiten in die Sammelleitung gekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsgase nach dem Ableiten aus dem Vergasungsbehälter einer Nachvergasung in einem Vergasungsreaktor unterworfen werden.
4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit mindestens einem Vergasungsbehälter, einer Vergasungsmittel-Zuführungsleitung und einer Vergasungsgas-Sammelleitung, gekennzeichnet durch mehrere Anschlußstellen (2) der Vergasungsmittel-Zuführungs- und Vergasungs-Sammelleitung (3, 5) für den wahlweisen Anschluß mindestens eines, gegebenenfalls transportablen, vorher drucklos mit Kohle bzw. kohlenstoffhaltigen Materialien füllbaren Versorgungsbehälters (1) als selbständige Einheit.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Absper.armaturen (4) der Vergasungsgas-Sammelleitung (3) und dem Vergasungsbehälter (1) ein Druckgaskühler (6) angeordnet <to ist.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vergasungs-Sammelleitung (3) ein Nachvergasungsreaktor (7) eingeschaltet ist.
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