DE3242206C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein
Verfahren unter Benutzung dieser Vorrichtung zur Erzeugung
von Synthesegas bestehend aus einem Vergasungsabschnitt
mit einer Zuführungseinrichtung für einen ersten
Kohlenwasserstoffeinsatz und einer Abführungseinrichtung
für ein erstes Synthesegas, sowie einem Reformierungs-
oder Spaltabschnitt mit einer Zuführungseinrichtung für
einen zweiten Kohlenwasserstoffeinsatz und einer
Abführungseinrichtung für ein zweites Synthesegas, wobei
der Reformierungs- oder Spaltabschnitt einen Strömungsweg
für das erste Synthesegas aufweist, der in
wärmeübertragender Verbindung mit dem Reformierungs- oder
Spaltabschnitt steht.
Zur Synthesegaserzeugung sind zwei grundlegende Verfahren
üblich, nämlich entweder partielle Oxidation oder die Dampf
reformierung. Bei beiden Verfahren werden Kohlenwasser
stoffe zu Synthesegasen umgesetzt, die als wesentliche Be
standteile H2 und CO enthalten.
Die partielle Oxidation wird insbesondere zur Vergasung
von Kohle oder hochsiedenden flüssigen Einsätzen, wie z. B.
Rückstandsölen oder Schwerölen, durchgeführt. Das Verfah
ren arbeitet ohne Katalysator unter Zugabe von Sauerstoff
und gegebenenfalls Wasserdampf oder Wasser (als Temperatur
moderator) zu dem Einsatzstoff. Die Reaktionstemperaturen
der exotherm ablaufenden Reaktion liegen etwa zwischen 1000
und 1700°C. Die bei der Reaktion entstehende Abwärme wird
an Wasserdampf abgegeben. Das Synthesegas aus der partiellen
Oxidation enthält relativ viel CO und wenig H2 - typische
Werte für die Vergasung mit reinem Sauerstoff sind etwa 5
bis 40% H2 und 40% bis 60% CO - so daß für viele Zwecke der
Wasserstoffanteil zu niedrig liegt. Es ist dann eine CO-Kon
vertierung gemäß der Reaktion CO + H2O → H2 + CO2 erforder
lich, um das H2/CO-Verhältnis zu verbessern.
Im Gegensatz dazu wird insbesondere bei Vorhandensein leich
ter Einsatzstoffe, wie z. B. Erdgas, LPG (Liquid Petroleum
Gas) oder Naphtha eine Dampfreformierung angewendet. Bei
der Dampfreformierung handelt es sich um ein katalytisches
Verfahren, das in Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt
wird, beispielsweise CH4 + H2O → CO + 3 H2. Die Dampfrefor
mierung läuft bei Temperaturen von etwa 750 bis 1000°C ab.
Das Synthesegas aus der Dampfreformierung hat einen relativ
hohen Wasserstoffgehalt, insbesondere bei leichten Einsatz
stoffen. Der Wasserstoffanteil beträgt etwa 60 bis 80% H2 bei
ca. 8 bis 20% CO. Für eine Reihe von Synthesen, wie z. B.
die Methanolsynthese, ist der CO-Anteil zu gering.
Aus der DE-OS 15 67 709 ist ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas bekannt, bei dem
die Verfahrensschritte der Dampfreformierung und der
partiellen Oxidation thermodynamisch miteinander gekoppelt
sind.
Dort wird in einer Vergasungszone in einem ersten
Verfahrensschritt ein erster Kohlenwasserstoffeinsatz
unter Druck und Bildung eines ersten Synthesegases
partiell oxidiert und in einer Reformierungszone in einem
zweiten Verfahrensschritt ein zweiter
Kohlenwasserstoffeinsatz unter Druck und Bildung eines
zweiten Synthesegases dampfreformiert. Die im ersten
Verfahrensschritt freiwerdende Reaktionswärme wird auf den
zweiten Verfahrensschritt übertragen, indem die
Vergasungszone über eine Zuleitung mit der
Reformierungszone verbunden ist, und das in der partiellen
Oxidation gebildete Synthesegas in den Raum um die
katalysatorgefüllten Rohre der Dampfreformierung geleitet
wird. Es erfolgt also eine gleichzeitige Durchführung
zweier Verfahrensschritte, nämlich einer Dampfreformierung
und einer partiellen Oxidation. Hierbei laufen die beiden
Verfahren, die bisher nur alternativ durchgeführt wurden,
gemeinsam ab.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zur Durchführung
vorgenannten Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen,
sowie ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung von
Synthesegas zu entwickeln, bei dem das Produktgas eine für
eine nachfolgende Synthese besonders geeignete
Zusammensetzung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Vergasungs- und der Reformierungs- oder Spaltabschnitt in
einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Die Unterbringung in einem gemeinsamen Gehäuse hat den
Vorteil, daß der Platzbedarf für die beiden Abschnitte
sehr gering ist. Als weiterer wesentlicher Vorteil ist
anzuführen, daß ein gemeinsamer Behälter mit
wesentlich weniger Materialaufwand herzustellen ist als
zwei getrennte Behälter, insbesondere da wegen der bei
der partiellen Oxidation und der Reformierung oder Spaltung
auftretenden Temperaturen und Drücke große Behälterwand
stärken erforderlich sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist der Vergasungsabschnitt oberhalb des Refor
mierungs- oder Spaltabschnittes angeordnet. Die Abführungs
einrichtung für das erste Synthesegas mündet bei dieser
Ausführungsform von oben in den Reformierungs- oder Spalt
abschnitt.
Es erweist sich als zweckmäßig, wenn der Reformierungs-
oder Spaltabschnitt Rohre zur Führung des zweiten Kohlen
wasserstoffeinsatzes aufweist und die Abführungseinrich
tung für das erste Synthesegas in den Außenraum um die
Rohre mündet, wie dies aus der DE-OS 15 67 709 bekannt ist.
Zur Erzeugung von Synthesegas unter Benutzung der Vorrichtung
wird erfindungsgemäß im Vergasungsabschnitt ein erster Kohle- oder
Kohlenwasserstoffeinsatz unter Druck und Bildung eines er
sten Synthesegases partiell oxidiert und im Reformierungs- oder
Spaltabschnitt ein zweiter Kohlenwasserstoffeinsatz
unter Druck und Bildung eines zweiten Synthesegases dampf
reformiert wird, wobei im ersten Verfahrensschritt frei
werdende Reaktionswärme auf den zweiten Verfahrensschritt
übertragen wird.
Als Produkt werden zwei Synthesegase gewonnen,
die aufgrund der in der Einleitung aufgezeigten Charakteri
stiken von partieller Oxidation und Dampfreformierung ver
schiedene Verhältnisse von H2 zu CO aufweisen. Insgesamt
betrachtet, weist die Summe der Produktgasströme einen
Anteil an H2 und CO auf, der durch einfache Veränderung der
Verhältnisse der Gasmengen der beiden Synthesegase variier
bar ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich durch die
thermodynamische Koppelung der beiden Verfahrensschritte.
Wie einleitend ausgeführt wurde, war es bis zur DE-OS 15 67 709 üblich, die
Abwärme bei der partiellen Oxidation an Dampf abzugeben.
Dabei konnte die Abwärme nur auf einem relativ niedrigen
Temperaturniveau in der Größenordnung von 300 bis 350°C
genutzt werden. Nun ist es mög
lich, die Abwärme unmittelbar dem endothermen Prozeß der
Dampfreformierung zuzuführen und sie dadurch auf einem
wesentlich höheren Temperaturniveau zu verwerten. Ver
glichen mit der üblichen Vergasung ergibt sich beim erfin
dungsgemäßen Verfahren ein sehr viel geringerer Entropie
verlust.
Gemäß dem Erfindungsgegen
stand wird die Reaktionswärme des ersten Synthesegases
durch Wärmeübertragung dem zweiten Kohlenwasserstoffein
satz zugeführt. Ein Wärmeträgermedium ist bei dieser Ver
fahrensweise nicht erforderlich.
Es erweist sich als zweckmäßig, wenn in weiterer Ausge
staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der zweite Koh
lenwasserstoffeinsatz durch die Wärmeübertragung auf minde
stens 750-1000°C erhitzt wird. Vorzugsweise wird der zwei
te Kohlenwasserstoffeinsatz auf circa 850°C erhitzt. Die
Obergrenze ist durch die Reaktionstemperatur bei der partiel
len Oxidation gegeben.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der erste Kohlenwasserstoffeinsatz in festem
und flüssigem Zustand zugeführt. Vorzugsweise wird staubför
mige oder feingemahlene Kohle mit einem hochsiedenden Öl
als Einsatz gemischt.
Im Gegensatz dazu wird gemäß einer Ausgestaltung des Erfin
dungsgegenstandes der zweite Kohlenwasserstoffeinsatz in
gasförmigem Zustand zugeführt, wobei es besonders zweckmäßig
ist, wenn im zweiten Verfahrensschritt Erdgas, Naphtha oder
C2- bis C4-Kohlenwasserstoffgemische (LPG) dampfreformiert
werden.
Es ist von Vorteil, wenn die Zuführung der Kohlenwasserstoff
einsätze des Wassers, des Dampfes und des Sauerstoffes von
einem Prozeßrechner gesteuert werden, damit die Übertragung
der Reaktionswärme sicher erfolgt und ständig überwacht
wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht nur zur Erzeu
gung zweier Synthesegase geeignet. Es erweist sich ebenso
als geeignet, wenn neben dem ersten Synthesegas ein nieder
molekulares Olefin, insbesondere Ethylen oder Propylen
und/oder Aromate, erzeugt werden sollen. In diesem speziellen
Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im
zweiten Verfahrensschritt der zweite Kohlenwasserstoffein
satz anstelle einer Dampfreformierung einer drucklosen
Spaltreaktion unterzogen. Anstelle des zweiten Synthesegases
wird hierbei ein Spaltgas erzeugt.
Ebenso wie die Dampfreformierung ist auch die Spaltung von
Kohlenwasserstoffen ein stark endothermer Vorgang. Durch
die Koppelung der Spaltung eines Kohlenwasserstoffeinsatzes
mit der partiellen Oxidation eines anderen Kohlenwasserstoff
einsatzes wird die Prozeßabwärme der partiellen Oxidation
unmittelbar an die Spaltreaktion abgegeben, so daß die Spal
tung ohne oder mit lediglich geringem Einsatz von Fremdener
gie betrieben werden kann.
Es ist prinzipiell auch möglich, die partielle Oxidation
mit jeder beliebigen endothermen Reaktion zu koppeln, die
auf einem ähnlichen Temperaturniveau wie die partielle Oxi
dation abläuft.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung
werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungs
beispiels näher erläutert.
Hierbei zeigen die Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung zur
Erzeugung von Synthesegas gemäß der Erfindung im Längs-
und im Querschnitt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf,
welches einen oberen Vergasungsabschnitt 2 und einen un
teren Reformierungsabschnitt 3 enthält. Der Vergasungsab
schnitt 2 weist einen Durchmesser von 2 bis 3 m und eine
Länge von 5 bis 10 m auf. Er besitzt an seinem oberen
Ende eine Zuführungseinrichtung 4 für einen ersten Kohlen
wasserstoffeinsatz und an seinem unteren Ende eine Abfüh
rungseinrichtung 5 für in dem Vergasungsabschnitt 2 ge
bildetes Synthesegas. Die Abführungseinrichtung 5 mündet
unmittelbar in den Reformierungsabschnitt 3. Dieser Abschnitt
weist einen Durchmesser von 4 bis 5 m und eine Länge von 20
bis 40 m auf. In der Gehäusewand des Reformierungsabschnittes
3 sind eine Zuführungseinrichtung 6 für einen zweiten
Kohlenwasserstoffeinsatz und eine Abführungseinrichtung 7
für eine zweites Synthesegas vorgesehen. Zu- und Abführungseinrichtung
6 und 7 sind durch Rohre 8 miteinander verbunden,
die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Reformierungsabschnittes
3 erstrecken. Die Rohre 8 sind mit einer
Schüttung aus einem Katalysatormaterial gefüllt.
In der gezeigten Darstellung sind die Rohre 8 haarnadelförmig
gebogen und über den Umfang des Reformierungsabschnittes
3 verteilt angeordnet, wobei sich die Zu- und Abführungseinrichtungen
6 und 7 nebeneinander am oberen Ende des Reformierungsabschnittes
3 befinden. Die Rohre sind gefint
(Finbleche 24 und 25) und zusammengeschweißt. Es ist jedoch
ebensogut möglich, daß die Rohre geradlinig ausgebildet sind,
wobei sich dann die Zu- und Abführungseinrichtungen am oberen
bzw. unteren Ende des Reformierungsabschnittes 3 befinden.
Es ist prinzipiell auch denkbar, daß die Rohre schraubenförmig
verlaufen. Bei Bedarf sind zusätzliche Dampfrohre
23 zur Wärmeabführung zwischen den Rohren 8 vorgesehen. Im
gezeigten Beispiel münden die Enden der Rohre 8 in Ringsammler,
die mit der Zu- bzw. Abführungseinrichtung 6, 7 in
Verbindung stehen.
In unmittelbarer Nähe der Gehäusewand befinden sich gefinte,
zusammengeschweißte Kühlrohre 9 zur Führung von Kesselspeisewasser,
die beispielweise schraubenförmig verlaufen.
Eine Zuführungseinrichtung 10 für Kesselspeisewasser und
eine Abführungseinrichtung 11 für Hochdrucksattdampf steht
mit den Kühlrohren 9 in Verbindung.
Der untere Teil des Reformierungsabschnittes 3 ist mit Wasser
14 gefüllt, für das eine Zuführungseinrichtung 15 und
eine Abführungseinrichtung 16 vorgesehen ist. Dort wird
die Asche bzw. die Schlacke aus dem Vergasungsabschnitt 2
abgeschieden.
Die gefinten, zusammengeschweißten Rohre 8 und 23 im Reformierungsabschnitt
3 bilden zwei Dichthemden 12 und 13, die
mit Abstand zueinander angeordnet sind. Das innere Dichthemd
12 schließt sich dicht an die Abführungseinrichtung
5 an. Es endet oberhalb der Wasseroberfläche 14. Das äußere
Dichthemd 13 läuft zwischen den Rohren 8 und der Gehäusewand.
Es reicht bis unter die Wasseroberfläche hinab
und hört an seiner Oberseite vor dem Gehäuse 1 auf. Durch
die besondere Anordnung der Dichthemden 12, 13 entsteht
ein fortlaufender Strömungsweg durch drei Teilabschnitte
17, 18, 19 des Reformierungsabschnittes. Am Ende des
Strömungsweges sind Abführungseinrichtungen 20 für das
erste Synthesegas aus dem Vergasungsabschnitt vorgesehen.
Mit dem Bezugszeichen 21 sind Rußbläser bezeichnet.
Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Klappen 22, die im geöffneten Zustand eine direkte
Verbindung der Teilabschnitte 17 und 19 unter Umgehung
des Teilabschnittes 18 ermöglichen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Reformierungsabschnitt 3 bis knapp unterhalb
der Rohre 8 mit Wasser gefüllt. Ein erster Kohlenwasserstoffeinsatz,
z. B. Öl mit Kohlestaub, wird zusammen mit
Sauerstoff und Dampf oder Wasser über die Zuführungseinrichtung
4 dem Vergasungsabschnitt 2 zugeführt, wo
das Gemisch bei einem Druck von 30 bis 100 bar und einer
Temperatur von etwa 1000 bis 1400°C eine partielle Oxidation
durchläuft. Bei dieser exothermen Reaktion entsteht ein
erstes Synthesegas, das als wesentliche Bestandteile H₂
(5 bis 40%) und CO (40-60%) sowie als weitere Bestandteile
- je nach Art des Kohlenwasserstoffeinsatzes - CO₂
(5 bis 25%), CH₄ (0,01 bis 3%), N₂ (0 bis 5%), Ar (0 bis
1,5%) und Schwefelverbindungen (0 bis 5%) enthält.
Das heiße Synthesegas wird über die Abführungseinrichtung
5 in den ersten Teilabschnitt 17 des Reformierungsabschnittes
3 geleitet und durchströmt diesen in Pfeilrichtung 13
von oben nach unten. Das Synthesegas wird an der Wasseroberfläche
14 umgelenkt und strömt durch den von dem Dichthemd
12 freigelassenen Durchtrittsquerschnitt in den zweiten
Teilabschnitt 18, den es von unten nach oben durchströmt.
Vom Synthesegas mitgeführte Ruß- und Schlacketeilchen
bleiben im Wasserbad 14 hängen. Das Synthesegas wird
nach Durchströmen des Teilabschnittes 18 erneut umgelenkt
und strömt durch den äußersten Teilabschnitt 19 nach unten,
bevor es über die Abführungseinrichtungen 20 entnommen
wird. Eventuell mitgeführte Rußteilchen werden durch die
Rußbläser 21 daran gehindert, sich an den Rohren 8 anzulagern.
Bei seinem Durchgang durch die Teilabschnitte 17, 18, 19
gibt das Synthesegas einen Großteil seines Wärmeinhalts
an die Rohre 8 ab, durch die der zweite Kohlenwasserstoffeinsatz,
insbesondere Erdgas, LPG (Liquid Petroleum Gas)
oder Naphtha, und Dampf geleitet werden. Der Einsatz wird
durch Wärmetausch mit dem ersten Synthesegas auf eine Temperatur
aufgeheizt, bei der die katalytische endotherme
Umsetzung des Kohlenwasserstoffes mit dem Dampf erfolgt.
Für die Dampfreformierung ist eine Temperatur zwischen
etwa 750 und 1000°C, vorzugsweise etwa 850°C, erforderlich.
Der Druck in den Rohren 8 beträgt 10 bis 40 bar. Das bei
der Dampfreformierung entstehende zweite Synthesegas enthält
als wesentliche Bestandteile H₂ (60 bis 80%), CO (8
bis 20%), sowie als weitere Bestandteile CO₂ (bis 18%) und
CH₄ (bis 5%).
Zur Abschirmung des Gehäuses 1 gegen Strahlungshitze wird
in den Kühlrohren 9 Kesselspeisewasser verdampft. Der dabei
gebildete Hochdruck-Sattdampf wird über Abführungseinrichtung
11 entnommen. Die Temperatur der Gehäusewand
wird durch diese Maßnahme auf unter 300°C gehalten.
Die Temperaturführung für die Reformierungsreaktion wird
durch Einstellen der Klappen 22 bewirkt. Je weiter die
Klappen 22 geöffnet sind, um so geringer ist die Menge an
heißem Synthesegas, das in den Teilabschnitten 18 und 19
in Wärmetausch mit dem in den Rohren 8 geführten Fluid
kommt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die bei
der partiellen Oxidation entstehende Abwärme unmittelbar
an eine zweite Reaktion abgegeben, die endotherm abläuft.
Es werden auf wirtschaftliche Weise gleichzeitig zwei
Synthesegase unterschiedlicher Zusammensetzungen, und zwar
insbesondere mit verschiedenen Gehalten an H₂ und CO erzeugt.
Für eine nachfolgende Synthese kann somit ein Gas
mit optimaler Zusammensetzung bereitgestellt werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft im
Rahmen einer Kohleverflüssigung, wo zugleich schwere
Rückstände und leichte Kohlenwasserstoffe anfallen.
Bei einer in der Figur nicht dargestellten Abwandlung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist anstelle des Reformierungsabschnittes
ein Spaltungsreaktor vorgesehen, in dem
ein zweiter Kohlenwasserstoffeinsatz einer Spaltreaktion
unterzogen wird. Die für die Spaltreaktion erforderliche
Wärme wird dem ersten Synthesegas entzogen. Neben dem
ersten Synthesegas werden bei einer derartigen Reaktion
niedermolekulare Olefine wie beispielsweise Ethylen,
Propylen und Aromaten erzeugt.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas bestehend
aus einem Vergasungsabschnitt (2) mit einer
Zuführungseinrichtung (4) für einen ersten Kohlen
wasserstoffeinsatz und einer Abführungseinrichtung
(5) für ein erstes Synthesegas, sowie einem
Reformierungs- oder Spaltabschnitt (3) mit einer
Zuführungseinrichtung (6) für einen zweiten Kohlen
wasserstoffeinsatz und einer Abführungseinrichtung
(7) für ein zweites Synthesegas, wobei der
Reformierungs- oder Spaltabschnitt (3) einen
Strömungsweg (17, 18, 19) für das erste Synthesegas
aufweist, der in wärmeübertragender Verbindung mit
dem Reformierungs- oder Spaltabschnitt (3) steht,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungs- und der
Reformierungs- oder Spaltabschnitt in einem
gemeinsamen Gehäuse (1) untergebracht sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vergasungsabschnitt (2) oberhalb des
Reformierungs- oder Spaltabschnittes (3) angeordnet
ist.
3. Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas unter
Benutzung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß im Vergasungsabschnitt (2)
ein erster Kohle- oder Kohlenwasserstoffeinsatz unter
Druck und Bildung eines ersten Synthesegases partiell
oxidiert und im Reformierungs- oder Spaltabschnitt (3)
ein zweiter Kohlenwasserstoffeinsatz unter Druck und
Bildung eines zweiten Synthesegases dampfreformiert
wird, wobei die Reaktionswärme des ersten
Synthesegases durch Wärmeübertragung dem zweiten
Kohlenwasserstoffeinsatz zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Kohlenwasserstoffeinsatz durch die Wärme
übertragung auf mindestens 750 bis 1000°C erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Kohlenwasserstoffeinsatz
in festem und flüssigem Zustand zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Kohlenwasserstoff
einsatz in gasförmigem Zustand zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anteil an H2 und CO in der
Summe der Produktgasströme durch Veränderung der
Verhältnisse der Gasmengen beider Synthesegase
variiert wird.
8. Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas und
niedermolekularen Olefinen unter Benutzung der
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Kohlenwasserstoff
einsatz an Stelle einer Dampfreformierung einer
drucklosen Spaltreaktion unterzogen wird.
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-
1982
- 1982-11-15 DE DE19823242206 patent/DE3242206A1/de active Granted
Cited By (1)
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