DE3240384A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergasen von rueckstaenden aus der hydrierenden verfluessigung von kohle in einem wirbelbett- oder flugstromvergaser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergasen von rueckstaenden aus der hydrierenden verfluessigung von kohle in einem wirbelbett- oder flugstromvergaser

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DE3240384A1 DE19823240384 DE3240384A DE3240384A1 DE 3240384 A1 DE3240384 A1 DE 3240384A1 DE 19823240384 DE19823240384 DE 19823240384 DE 3240384 A DE3240384 A DE 3240384A DE 3240384 A1 DE3240384 A1 DE 3240384A1
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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Rückständen aus der hydrierenden Verflüssigung von Kohle in einem Wirbelbett- oder Flugstromvergaser
Die Rückstände aus der hydrierenden Verflüssigung von Kohle sind/ obwohl sie Aschegehalte zwischen 10 und 70% aufweisen, im allgemeinen sehr kohlenstoffreich und daher für eine weitere Verwendung gut geeignet. Sie liegen üblicherweise bei Raumtemperatur in fester Form vor und sind in Aussehen und Erscheinungsform vergleichbar mit den üblichen Bitumenbrocken, die zum Strassenbau und zum Dachdecken verwendet werden. Bisher konnten diese Rückstände jedoch in grösserem Umfang nicht verwendet werden, abgesehen von einigen speziellen Einzelfällen, die jedoch nicht ausreichen, um die insgesamt anfallenden Rückstandsmengen einer sinnvollen Nutzung zuzuführen. Die sich aufgrund des Kohlenstoffgehaltes der Rückstände an sich anbietende Möglichkeit der Vergasung begegnete ebenfalls Schwierigkeiten, die insbesondere darauf zurückzuführen sind, dass in den üblichen Vergasern normalerweise Temperaturen von mehr als 800° C vorhanden sind. Es ist ausserordentlich schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, bei derartigen Temperaturen die Rückstände in die Vergasungsapparatur einzubringen. Dies liegt im wesentlichen daran, dass die Hydrierrückstände einen Erweichungspunkt im Bereich zwischen bis 200° C aufweisen; bei Temperaturen oberhalb 350° C setzt be-
reits die Verkokung ein. Diese Temperaturen liegen so niedrig, dass sie das Einführen von Hydrierrückständen in einen Vergaser ausserordentlich erschweren, da in unmittelbarer Umgebung des Vergasers zwangsläufig Temperaturen herrschen, die zur Erweichung der Hydrierrückstände führen, bevor diese den eigentlichen Vergaser erreichen. Dies hat zur Folge, dass die Zuführungsleitungen, Düsen und sonstige damit in Zusammenhang stehenden Einrichtungen verklebt und verstopft werden.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Eintragen von Hydrierrückständen in einen Vergaser so durchzuführen, dass die vorerwähnten Schwierigkeiten vermieden werden. Trotz des niedrigen Erweichungspunktes der Hydrierrückstände soll es möglich sein, diese in einen Vergaser so einzuführen, dass die erforderlichen Zuführungsleitungen und zugehörige Einrichtungen betriebsbereit bleiben. Die dazu verwendeten Mittel sollen einfach und wenig störanfällig sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die feingemahlenen Rückstände mi-t Hilfe eines Fördergases durch eine Kühlstrecke hindurch in den Vergaser gefördert werden. Mit der Feinmahlung der Rückstände erhält man zugleich eine Korngrösse, die sich für die Vergasung in Vergasungsreaktoren der erwähnten Art besonders eignet. Ausserdem können die feingemahlenen Rückstände in Vorratsbehältern der üblichen Art ohne Schwierigkeiten und besonderen Aufwand über längere Zeiträume und in ausreichenden Mengen gelagert werden. Die Förderung mit Hilfe eines Fördergases aus dem Vorratsbehälter heraus hat neben der Transport-
wirkung gleichzeitig auch den Vorteil einer gewissen, wenn auch begrenzten Kühlwirkung. Beim Durchströmen der Kühlstrecke sorgt das Fördergas für eins gute Durchwirbelung der Rückstände bis in unmittelbarer Nähe der Einspeisung in den Vergasungsreaktor, wodurch gewährleistet ist, dass die Kühlung entlang der Kühlstrecke im wesentlichen alle Rückstandsteilchen gleichmässig erfasst, so dass Anbackungen und Verklebungen der Rohrleitungen vermieden werden. Für Förderung und Vergasung hat sich das Aufmahlen der Rückstände auf Korngrössen unterhalb von 2 mm als besonders geeignet erwiesen.
Vorteilhaft ist die Kühlstrecke als Wasserkühlung ausgeführt. Der Einlauf des Kühlwassers befindet sich zweckmässig in der Nähe des Vergasungsreaktors, während der Auslauf am davon abgekehrten Ende der Kühlstrecke angebracht sein sollte. Vorteilhaft umgibt die Kühlstrecke die Zuführungsleitung für die Rückstände auf deren ganzem Umfang und reicht wenigstens bis in die Nähe der Aussenwand des Reaktors, wenn nicht gar durch dessen Isoliermantel hindurch, und zwar wenigstens bis an die Innenwand desselben. Durch diese Ausgestaltung der Kühlstrecke ist gewährleistet, dass die Erweichungstemperatur der Rückstände vor deren Eintreten in deren Bereich, wo dies nicht mehr schädlich ist, nicht überschritten wird und die Kühlung der Rückstände einigermassen gleichmässig gleichmässig erfolgt. Auf diese Weise ist ohne grossen Aufwand erreichbar, dass die Zuführungsleitungen'nicht verkleben und zugesetzt werden. Ein wesentlichen Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass die Kühlvorrichtung ohne Schwierigkeiten nachträglich an bereits vorhandenen Vergasungseinrichtungen angebracht
BAD ORIGINAL
werden kann.
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann es vorteilhaft sein, die Rückstände nicht allein, sondern vielmehr zusammen mit anderen üblichen kohlenstoffhaltigen Substanzen, z. B. Steinoder Braunkohle zu vergasen. Dabei kann so vorgegangen werden r dass die Zufuhr der Rückstände und der Kohle alternativ erfolgt. Es ist aber auch möglich, die Rückstände und die anderen zu vergasenden Substanzen gleichzeitig zuzuführen. Eine gemeinsame Zuführung erscheint nicht zweckmässig1, da im allgemeinen Steinkohle und Braunkohle ohne Kühlung in den Reaktor eingeführt werden können.Im übrigen kann durch die Einstellung des Verhältnisses zwischen Hydrierrückstand einerseits und den anderen zu vergasenden Produkten andererseits auch eine Regelung des Vergasungsverfahrens im Hinblick auf das erzeugte Produktgas erfolgen.
Es hat sich als besonders zweckmässig erwiesen, die Vergasung der Rückstände in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser (HTW) durchzuführen. Es ist aber auch möglich, die Rückstände in einem Hydrierenden-Kohle-Vergaser (HKV) zu vergasen. Insbesondere beim Hochtemperatur-Winkler-Vergaser wird ein hoher Vergasungsgrad erreicht, so dass im wesentlichen nur noch die Asche als Rückstand verbleibt, die ohne Schwierigkeiten ausgetragen werden kann. Diese Verfahren sind auch bezüglich der Einbindung von Schwefel besonders günstig, der in den Rückständen enthalten ist. Es konnte in diesem Zusammenhang beobachtet werden, dass der Schwefel chemisch in die basische Asche eingebunden und das Produktgas nahezu schwefelfrei war.
-S-
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann als Fördergas Stickstoff (N2) oder Kohlendioxid (CO2) oder Luft verwendet werden/ wobei diese Gase ggf. mit an der Vergäsungsreaktkon teilnehmen, soweit sie dazu, wie beispielsweise Kohlendioxid und Luft, von ihrer chemischen Beschaffenheit her geeignet sind. Die Menge des benötigten Fördergases ist im Vergleich zu den Gasdurchsätzen im Wirbelbett gering und Wirkt sich auf die Vorgänge im Vergasungsreaktor nicht störend aus. Jedenfalls kann sie mit einfachen Mitteln so feinfühlig dosiert werden, dass zum einen der Förderstrom aufrechterhalten und zum anderen unerwünschte Einflüsse auf die Vorgänge im Vergasungsreaktor mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Bei entsprechender Auslegung und Anordnung der Eintragstelle, z. B. Neigung gegenüber der Horizontalen und/oder tangentiales Einblasen, kann eine sofortige Durchmischung der eingetragenen Hydrierrückstände mit dem im Vergaser vorhandenen Reaktionsgut erreicht werden.
Als sehr einfach und wenig störanfällig hat sich eine Ausführung herausgestellt, bei welcher die Kühlstrecke als Wasserkühlung ausgebildet ist. Durch letztere ist eine sehr einfache Regelung der Temperatur im Inneren der Kühlstrecke möglich, solange das Wasser unterhalb der Verdampfungstemperatur gehalten wird. Daneben bietet eine Wasserkühle die bekannten Vorteile grosser Betriebssicherheit bei einfacher Handhabung.
Zweckmässigerweise ist der Vorratsbehälter für die Rückstände an seinem Ausgang mit einem Absperrorgan versehen, so dass die Rückstände auf einfache Art und Weise d^m Vergasungsvorgang im Vergasungsreaktor in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufnahmefähigkeit desselben und sonstiger zu berücksichtigender Gegebenheiten zugeführt werden können.
In der Zeichnung ist im Schema ein Vergasungsreaktor mit zugehörigen Einrichtungen dargestellt.
Der Vergasungsreaktor weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1 auf, welches in Richtung der Pfeile 2 und 3, also in Richtung seiner Längsachse, von Vergasungsmittel von unten nach oben durchströmt wird. Im Falle eines HTW-Reaktors wird es sich dabei im wesentlichen um sauerstoffhaltige Gase, Dampf und Kohlendioxid, im Falle eines HKV-Reaktors überwiegend um Wasserstoff handeln. Im Inneren des Vergasers 1 findet die Vergasung der kohlenstoffhaltigen Materialien innerhalb einer Wirbelschicht 4 und eines nachgeschalteten Nachreaktionsraumes statt.
In den Vergaser 1 tritt seitlich eine Zuführungsleitung 5 für die Hydrierrückstände 6 ein. Letztere werden in einem Vorratsbehälter 7 in feingemahler Form gespeichert und über ein Absperrorgan 8 in die Zuführungsleitung 5 eingespeist. Von ihrem freien Ende.her wird die Zuführungsleitung 5 durch ein Fördergas in Richtung des Pfeiles 9 beaufschlagt, welches die Rückstände unterhalb der Aufgabestelle des Absperrorganes 8 erfasst und durch eine Kühlstrecke 10 hindurch in den Vergasungsreaktor 1 fördert. Die Kühl-
strecke 10 reicht bis in unmittelbare Nähe des Vergasers 1 und weist zwei Anschlüsse 11 und 12 auf/ über die das Kühlwasser zu- bzw. abgeleitet wird. Sie umgibt die Zuführungsleitung 5 allseitig/die ihrerseits auch noch ein Absperr- und Drosselorgan (nicht dargestellt) für das Fördergas 9 aufweist. Im Verhältnis zum Durchmesser der Zuführungsleitung beträgt die Länge der Kühlstrecke mindestens das 5-, höchstens das 20-fache/ vorzugsweise das 10-fache. Es ist besonders vorteilhaft, den Anschluss 11 für das Kühlwasser in der Nähe des Gehäuses des Reaktors 1 anzuordnen/ während der Anschluss· 12 für den Rücklauf des Kühlwassers an der dem Reaktor abgekehrten Seite vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, dass die in der Zuführungsleitung 5 geförderten Rückstände 6 gleichmässig und nicht zu stark erwärmt werden. Der Kühlwasserdurchsatz richtet sich· nach dem Volumen der Kühlstrecke sowie nach der Temperatur des Reaktors 1 und der Menge der geförderten Rückstände 6. Die Kühlwasserzufuhr und Temperaturhaltung werden über übliche Organe geregelt.
AO
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Claims (10)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vergasung von Rückständen aus der hydrierenden Verflüssigung von Kohle in einem Wirbelbett- oder Flugstromvergaser, dadurch gekennzeichnet, dass die feingemahlenen Rückstände (6) mit Hilfe eines Fördergases (9) aus einem Vorratsbehälter (7) heraus durch eine Kühlstrecke (10) hindurch in den Vergaser (1) gefördert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstände (6) auf Korngrössen £2 m feingemahlen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Ausgang (12) der Kühlstrecke (10) ^z 100° C beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr (8) der Rückstände (6) abschaltbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstände (6) zusammen mit anderen Kohlenstoffträgem, z. B. Steinkohle oder Braunkohle vergast werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelbettvergasung in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser (HTW) oder einem Hydrierenden-Kohle-Vergaser (HKV) erfolgt.
BAD ORIGINAL '
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass als Fördergas Stickstoff (N2) oder Kohlendioxid (CO2) oder Luft verwendet werden, die ggf. an der Vergasungsreaktion mit teilnehmen.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstrecke (10) unmittelbar am Vergasungsreaktor (1) endet bzw. wenigstens über die Dicke von dessen Isolierschicht in diesen hineinreicht und die Zuführungsleitung (5) für die Rückstände (6) allseitig umgibt.
9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstrecke (10) mit einer Wasserkühlung versehen ist.
10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (7) an seinem Ausgang ein Absperrorgan (8) aufweist.
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