DE3032212C2 - Verfahren zur Herstellung von H↓2↓- und CO-haltigen Gasen durch Vergasung von Koks - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von H↓2↓- und CO-haltigen Gasen durch Vergasung von Koks

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Description

Kohlen, ein Koks erzeugt wird, der bezüglich der Festigkeit nicht ganz den Ansprüchen des Hochofens genügt, aber eine gewisse Festigkeit bereits besitzt.
Es hat sich für das neue Verfahren als zweckmäßig erwiesen, den Wasserdampf mit einer Temperatur von mindestens 4000C zur ersten der Teilvergasungsstufe aufzugeben. Auf diese Weise wird die Wassergasproduktion wesentlich begünstigt, so daß bis 4% des eingesetzten Kokses bereits in dieser ersten Teilvergasungsstufe vergast werden können. Neben der Abkühlung des Kokses aufgrund der Wassergasreaktion kann der Koks zusätzlich durch den im Überschuß zugesetzten Wasserdampf bis auf eine Temperatur von 500" C abgekühlt werden. Die Abkühlung auf diese Temperatur bietet vor allem den Vorteil, daß der Eintrag des Kokses in die nachgeschaltete Druckvergasung sehr viel unproblematischer zu gestalten ist als bei Temperaturen um 10000C.
Erfindungsgemäß kann das Gas aus der ersten Vergasungsstufe mit einer Temperatur von 600 bis 8500C abgezogen und nach einer Kühlung und Vorreinigung zur Weiterverwendung komprimiert werden. Es besieht ausschließlich aus H2 und CO.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die erste Teilvergasung vorzugsweise unter einem Druck von 100 bis 1000 mm WS durchgeführt wird. In diesen Druckbereichen läßt sich die Abdichtung an den Eintrags- und Austragsstellen relativ einfach und kostengünstig gestalten.
Die gleichmäßige Beschickung des Druckvergasers mit heißem Koks kann vorteilhaft über ein Druck-System mit mindestens vier parallel geschalteten Schleusenkammern erfolgen, von denen gleichzeitig
— eine 1. Schleuse mit heißem Koks gefüllt wird,
— eine 2. bereits mit heißem Koks gefüllte Schleuse bespannt, d. h. auf Vergaserdruck gebracht wird,
— eine 3. Schleuse den heißen Koks in den Vergaser abgibt und
— eine 4. Schleuse entspannt wird.
Dabei werden die Schleusenkammern nur so groß ausgebildet, daß bei dem Einfüllen ihres Inhalts in die Druckvergasungskammer dort keine größeren Schwankungen der Drücke und Temperaturen auftreten können. Zudem wird durch die Anordnung von vier Druckschleusenkammern ein nahezu kontinuierliches Beschikken möglich.
Natürlich kann es in bestimmten Fällen auch sinnvoll sein, weniger als vier Schleusenkammern zu verwenden, wenn ein diskontinuierliches Betrieb in Kauf genommen werden kann.
Eine besonders übersichtliche und zweckmäßige Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch zu erreichen, daß das Bespannungsgas für die Schleusen dem vorgereinigten Gas aus der ersten Vergasungsstufe nach der Komprimierung entnommen wird. Außerdem kann man das Entspannungsgas aus den Schleusen dem Gas aus der ersten Vergasungsstufe zuleiten oder direkt in diese Teilvergasungsstufe zurückgeben.
Auf diese Weise ist durch eine einfache Umschaltung der zugehörigen Ventile der Druckausgleich an den Schleusenkammern zu erreichen.
! Je nach Verwendungsart des Gases wird ebenfalls vorgesehen, das H2 zu CO Verhältnis des erzeugten Gases durch Zugabe von Kokereigas zu verändern. Das H2/CO Verhältnis des Kokereigases liegt mit ca. 10/1 um ein Vielfaches höher als das H2/CO Verhältnis des im Vergaser erzeugten Rohgases. Als günstig hat es sich ebenfalls erwiesen, den bei der Abkühlung der Schlacke in der Quenchzone des Druckvergasers entstehenden Wasserdampf bei der Vergasung mit zu verwenden. Dadurch kann die Menge des von außen zur Vergasung zugegebenen Vergasungsmittels gesenkt werden. Die Vergasung des bei der Kammerverkokung mit 900—10000C anfallenden heißen Kokses hat gegenüber anderen Vergasungsverfahren im Festbettreaktor folgende Vorteile:
ίο a) Hoher thermischer Wirkungsgrad, da das Einsaizprodiikt schon mit Vergasungstemperatur zur Verfügung gestellt und eingesetzt wird.
b) Das produzierte Rohgas ist frei von schweren Kohlenwasserstoffen (Teer, Öl, Naphthalin und Ruß), selbst bei niedrigen Vergasungstemperaturen und -Drücken.
c) Es kann stückiger Koks mit geringen Festigkeiten und höherem Schwefelgehalt verarbeitet werden, das bedeutet, daß auch schwach backende und preisgünstige Kokskohlen in die Kokerei eingesetzt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der schematischen Darstellung, beispielsweise näher erläjtert
In der Figur ist mit 1 der Heißkokskübel bezeichnet, dessen Inhalt entweder direkt in eine Vergasungseinrichtung gegeben werden kann oder wie in diesem Fall in der Figur dargestellt, in eine von zwei tder mehreren Heißkoksvorkammern 2/3. Zur Abgabe des heißen Kokses an diese Vorkammern kann der Heißkokskübel 1 auf einer Bühne hin- und hergefahren und auf die entsprechende Vorkammer 2/3 abgesenkt werden. Nach dem Füllvorgang wird die Vorkammer oben ver-
schlossen und nach öffnen der unteren Verschlußeinrichtung 4 oder 5 rutscht der heiße Koks in den ersten, den Teilvergasungsbehälter 6, der so groß ist, daß er ein bis drei Füllungen der Vorkammern aufnehmen k,yin. Der heiße Koks wird in dem Teilvergasungsbehälter, unter Zugabe von heißem Wasserdampf über den AnschluL 7 im wesentlichen durch Wasserg?sreaktion auf 500—8000C abgekühlt. Das entstehende Gas wird mit einer Temperatur von 600—8500C über Leitung 8 abgezogen und der Kühlung und Vorreinigung 9 zugeleitet und kann — soweit nicht benötigt — über Leitung 10 abgeführt werden. Aus dem Teilvergasungsbehälter 6, der nur unter einem leichten Überdruck von einigen hundert mm WS gehalten werden muß, wird der vorgekühlte Koks über ein Druck-Dosier-System 11 bis 13 in den eigentlichen Druckvergaser 14 gefüllt. Von dem Druck-Dosier-System ist in der Figur nur jeweils eine von vier der oberen und unteren Verschlußeinrichtungen 11, 53 und der eigentlichen Schleusenkammern 12 dargestellt Ebenso hat jede der vier Schleusenkammern 12 einen Anschluß nAt Ventil 18 zu den Leitungen 19 bzw. 8 zur Ableitung des Entspannungsgases und einen Anschluß mit Ventil 23 zur Leitung 22 bzw. zum Druckspeicher 21, über die das Bespannungsgas zugeführt wird. Als Bespannungsgas dient das in der ersten, der Xeilvergasungsstufe 6 gewonnene Gas nach Durchlaufen der Kühlung und Reinigung 9 und der Kömpfimiefung 20. Das Überschußgas aus der ersten Stufe 6 kann auch aus dem Druckspeicher 21 über Leitung 22 und Ventil 24 der Druckreinigung 26 des über Leitung 25 aus dem Druckvergaser 14 abgezogenen Gases zugeführt werden und gemeinsam mit diesem über Leitung 27 aus dem System entfernt werden. Im unteren Bereich des Druckvergasers 14 wird über den Anschluß 15 das not-
wendige Vergasungsmittel Sauerstoff bzw. Luft und/
oder Dampf und/oder CO2 zugegeben. Bevor die Reste
der Vergasung über ein Schleusensystem am Sumpf 17
abgezogen werden, wird über den Anschluß 16 Quenchwasser zur Kühlung der heißen Schlacke aufgegeben.
Hierzu It Blatt Zeichnungen
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65

Claims (3)

30 32 2ί2 Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von H2- und CO-haltigen Gasen durch Vergasung von aus der Kammerverkokung stammendem Koks, wobei der 900 bis 11000C heiße Koks nach der Verkokung Vergasungsstufen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Koks in einer ersten Vergasungsstufe mit Wasserdampf bis auf 500 bis 800° C teilvergast und anschließend in einer zweiten Stufe in einem Druckvergaser unter einem Druck vGn 5 bis 100 bar, vorzugsweise 5 bis 60 bar, durch Festbettvergasung unter Zugabe von Sauerstoff und/ oder Luft und Wasserdampf und/oder CO2 vergast wird und das Gas aus der ersten Vergasungsstufe nach einer Kühlung und Vorreinigung komprimiert und der Druckreinigung für das Gas aus dem Druckvergaser zugeführt wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung in der ersten Vergasungsstufe unter einem Druck von 100 bis 1000 mmWS durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bespannungsgas für die Schleusen des Druckvergasti-s dem Gas aus der ersten Vergasungsstufe nach der Komprimierung entnommen wird und das Entspannungsgas aus den Schleusen dem Gas der ersten Vergasungsstufe zugeleitet wird.
IC-
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25
30
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von H2- und CO-hahigen Gasen durch Vergasung von aus der Kammerverkokung stammendem Koks gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Koksvergasung kann man je nach der Verwendungsart des Gases in den verschiedenen Industriezweigen entweder ein Schwachgas bzw. Generatorgas oder ein Wassergas bzw. Synthesegas erzeugen. Das Schwach- bzw. Generatorgas wird mit Luft als Vergasungsmittel hergestellt und enthält CO, H2, geringe Mengen CO2 und ca. 45 bis 65% N2, während das Wassergas durch Vergasung mit Dampf gewonnen wird und etwa zu 40% aus CO und 50% aus H2 besteht.
Wassergas wird üblicherweise im Wechselbetrieb erzeugt, d. h. durch abwechselndes »Heißblasen« einer Brennstoffschicht mit Luft und »Gasen bzw. Kaltblasen« mit Wasserdampf. Neben diesem diskontinuierlichen Vergasungsverfahren mit den starken Temperaturschwankungen während des »Kalt- und Heißblasens« und den damit verbundenen Umstellproblemen sind kontinuierlich ablaufende Verfahren bekannt, bei denen Wasserdampf und Luft bzw. Sauerstoff gleichzeitig in die Koksschüttung geleitet werden und ein Mischgas erzeugt wird (vgl. O. Grosskinsky, »Handbuch des Kokereiwesens«. Bd. 1, 1955, Seite 357 ff.). Diesen Verfahren zur Vergasung von Hochtemperaturkoks ist ge· meinsam, daß der zu vergasende. Koks kalt in den Vergaser eingebracht wird und zu seiner erstmaligen Aufheizung auf Betriebstemperatur des Vergasers sehr viel Wärmeenergie benötigt wird. — Auch die trockene Kokskühlung durch Einwirken von Wasserdampf im geschlossenen Kühlturm bzw. das Ersticken des Kokses in einer gasdichten Kammer durch heißes Spritzwasser unter Wassergasbildung (s. 270) ist daraus bekannt. Ein weiteres Verfahren ist z.B. aus der DE-OS 24 08 461 bekannt, wobei der heiße Koks zur erhöhten Ausnutzung des Wärmeinhaltes bei der Synthesegaserzeugung aus der Verkokungskammer über eine Druckschleuse unmittelbar einem Abstichgenerator zugeführt wird. Die Zuführung zum Abstichgenerator erfolgt dabei diskontinuierlich und die Vergasung wird in einer einzigen Stufe durchgeführt. Das Vergasungsmittel wird vorher durch Sättigen mit Wasserdampf hergestellt und vor Aufgabe in den Abstichgenerator durch Wärmetausch mit dem Produktgas auf eine Temperatur von 200 bis 3000C erwärmt
Aus der CH 1 29 822 ist weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung von Brenngas bekannt, bei dem unter einem Entgasungsschacht in zwei Stufen zunächst ein Wassergas erzeugt wird und anschließend unter Luftzugabe aus Koks Generatorgas erzeugt wird. Dabei wird der Entgasungsschacht durch das Generatorgas beheizt. Die beiden Vergasungsstufen stehen zwar in räumlich einem Schacht miteinander in Verbindung, sind jedoch durch eine drucklose Zone voneinander getrennt
Bei den Kohlenvergasungsverfahren ist es zwar bekannt, der eigentlichen Vergasung eine gesonderte Schwelung vorzuschalten, wobei der Schwelschacht auf den eigentlichen Vergasungsreaktor aufgesetzt ist und die Schwelwärme durch einen Teitatrom des heißen Vergasungsgases eingebracht wird (vgl. Ulimann, Bd. 10,1958, S. 388 und S. 427), die Leistung dieser Generatoren mit Schweiaufsatz ist jedoch wegen der gegenüber Hochtefiiperatur-Koks kleineren Standfestigkeit des geschwelten Brennstoffes wesentlich niedriger. Außerdem liegt die Temperatur des Schwelkokses so niedrig, daß eine Wassererzeugung ohne vorherige Aufheizung nicht möglich ist
Aus der DE-PS 5 92 223 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Siarkgas aus bituminösen Brennstoffen oder Entgasungsrückständen (Halbkoks) unter einem Druck von mehreren Atmosphären mittels Sauerstoff oder -angereicherter Luft und so reichlichen Wasserdampfmengen bekannt, daß der Kohlenstoff als Brennstoff vorwiegend in Kohlensäure und Kohlenwasserstoffe übergeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von H2- und CO-haltigen Gasen durch Vergasung von aus der Kammerverkokung stammendem Koks vorzuschlagen, bei dem ein Rohgas mit besonders hohen Anteilen an H2 und CO erzeugt wird.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der heiße Koks in einer ersten Vergasungsstufe mit Wasserdampf bis auf 500 bis 800° C teilvergast und anschließend in einer zweiten Stufe in einem Druckvergaser unter einem Druck von 5 bis 100 bar, vorzugsweise 5 bis 60 bar, durch Festbettvergasung unter Zugabe von Sauerstoff und/oder Luft und Wasserdampf und/oder CO2 vergast wird und das Gas aus der ersten Stufe nach einer Kühlung und Vorreinigung komprimiert und der Druckreinigung für das Gas aus dem Druckvergaser zugeführt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt die übliche Abkühlung bzw. Löschung des aus dem Horizontalkammerverkokungsofen ausgedrückten heißen; Kokses auf die Umgebungstemperatur, so dab die —* zumindest bei der Naßlöschung — bisher an die Umgebung abgegebene Wärmeenergie bei der Vergasung mit verwertet werden kann. Das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem dort zu sehen, wo in den Horizontalkammerverkokungsbatterien aus schwachbackenden Kohlen, z. B. hochflüchtigen
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