DE3312584A1 - Quenchkammer-tauchrohr-einrichtung sowie verfahren zum abkuehlen eines heissen synthesegases - Google Patents

Quenchkammer-tauchrohr-einrichtung sowie verfahren zum abkuehlen eines heissen synthesegases

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Description

Müller, Schupfner & Gauger ' Karlstraße 5
Patentanwälte 2110 Buchholz/Nordheide
T-OOA 83 DE S/KB D 77,539-F CGS
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
2000 WESTCHESTER AVENUE WHITE PLAINS, N. Y. 10650
U. S. A.
Quenchkammer-Tauchrohr- Einrichtung sowie Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases
Müller, Schupfner & Sauger -- · Texä'co Development Corp. Patentanwälte jjtf T-OOA 83 DE S/KB
4 D 77,539-F CGS
Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung sowie Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Kühleinrichtung sowie ein Kühlverfahren, und zwar zum Abkühlen eines heißen Gases, das Teilchen enthält, deren Abkühlung über eine unerwünschte viskos-klebrige Phase verläuft.
Dem Fachmann ist bekannt, daß die zufriedenstellende Abkühlung heißer Gase, die typischerweise Temperaturen von ca. 648 C oder mehr aufweisen, schwierig ist; dies gilt insbesondere dann, wenn diese Gase Asche- und Kohle-Teilchen enthalten. Bei solchen Gasen handelt es sich um ein Synthesegas, das durch unvollständige Verbrennung eines festen Kohlenstoffeinsatzes erzeugt wird. Die hauptsächlich erwünschten Gasphasenkomponenten eines solchen Gemischs sind insbes.Kohlenmonoxid und Wasserstoff; weitere Gasphasenkomponenten wie Stickstoff, Kohlendioxid und Inertgase können vorhanden sein. Das so erzeugte Synthesegas enthält normalerweise nichtgasförmige Bestandteile einschließlich Asche, die vorwiegend anorganischer Natur ist und Kohle, die vorweigend organischer Natur ist und Kohlenstoff enthält.
Diese nichtgasförmigen Komponenten werden im Synthesegas mitgeführt oder sind darin dispergiert, und zwar als
feste oder nahezu feste Teilchen, die typischerweise eine Teilchengröße im Bereich von 1-10 000 jam aufweisen. Die störenden Ascheanteile haben typischerweise eine Teilchengröße von weniger als 10-50 μτα.. Bei der Temperatur, bei der das Synthesegas erzeugt wird, die normalerweise im Bereich von ca. 982-1926 0C liegt, befinden sich einige der Äschekomponenten typischerweise über ihrem Schmelzpunkt, und tatsächlich kann die Asche aus einem Gemisch fester und geschmolzener Fraktionen bestehen. Die Kohlekomponente ist ebenfalls durch ihre viskose, nahezu flüssige halbgeschmolzene Natur gekennzeichnet.
Das Vorhandensein dieser Teilchen, deren Abkühlung auf eine niedrigere Temperatur von typischerweise ca. 148-271 °c über eine unerwünschte viskose, klebrige Phase verläuft ., bringt Probleme mit sich. Während die Teilchen durch die verschiedenen Leitungen und Kühlvorrichtungen geschickt werden, haften sie an den Oberflächen, mit denen sie in Kontakt kommen, und blockieren schließlich die Durchgänge durch die Kühlvorrichtung, so daß diese ausfällt. Ein Verstopfen der verschiedenen Durchgänge, durch die das Gas strömen soll, bringt schwerwiegende Probleme mit sich, die von steigendem Druckabfall bis zur vollständigen Blockierung der Einrichtung reichen; im letzteren Fall besteht die Gefahr einer Beschädigung der Einrichtung aufgrund eines unerwünschten Temperatur- und Druckanstiegs. Selbst unter günstigsten Bedingungen ist
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es dann erforderlich, die Einrichtung abzuschalten, um die Ablagerungen der viskosen und klebrigen Feststoffe zu entfernen.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Verfahrens bzw. einer neuen Einrichtung zum Abkühlen von heißem Synthesegas, das Asche- und Kohle-Teilchen enthält, deren Abkühlung durch einen Zwischentemperaturbereich über eine unerwünschte viskos-klebrige Phase verläuft.
Die Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert. Die Quenchkammer-Einrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Tauchrohr mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche, einer Achse sowie einem Einlaß- und einem Auslaßende, durch einen an die Innenumfangsfläche des Tauchrohrs an dessen Einlaßende angrenzenden Quenchring mit einem Flüssigkeitseinlaß, durch einen ersten Flüssigkeitsauslaß am Quenchring, durch den ein Flüssigkeitsfilm entlang der Innenumfangsfläche des Tauchrohrs und zum Auslaßende desselben gerichtet wird, durch eine Sprühvorrichtung im Tauchrohr, die einen Flüssigkeitsstrom von der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs weg richtet, und durch eine Quenchkammer, die das Tauchrohr umgibt und um dieses eine geschlossene Kammer definiert, mit
einem Auslaß für gekühltes Gas angrenzend an das Einlaß ende des Tauchrohrs und mit einem Kühlflüssigkeits-Auslaß in der Quenchkammer angrenzend an das Auslaßende des Tauchrohrs, wobei dem Einlaßende des Tauchrohrs zugeführtes Einsatzgas mit Flüssig keit aus dem ersten Flüssigkeitsauslaß und der Sprühvorrichtung kontaktierbar ist , während das Einsatzgas längs der Achse des Tauchrohrs und anschließend in Kühlflüssigkeit strömt, die in der Quenchkammer enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem Tauchrohr liegt, und wobei das das Tauchrohr verlassende Einsatzgas durch den Ringkanal zwischen der Außenseite der Außenum- fangsflache des Tauchrohrs und der Innenseite der Innenumfangsfläche der Quenchkammer und dann durch den
Auslaß für gekühltes Gas der Quenchkammer strömt.
Eine weitere Ausführungsform der Quenchkammer-Einrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein insbes.langgestrecktes Tauchrohr mit einer Innen- und einer Außenumfangsflache, einer Achse sowie einem Einlaß- und einem Auslaßende, durch einen an die Innenumfangsfläche des Tauchrohrs an dessen Einlaßende angrenzenden Quenchring mit einem Kühlflüssigkeitseinlaß, durch einen ersten Flüssigkeitsauslaß am Quenchring, aus dem ein Flüssigkeitsfilm entlang der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs und zum Auslaßende desselben gerichtet wird, durch einen
zweiten Flüssigkeitsauslaß am Quenchring, der einen Flüssigkeitsstrom von der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs weg richtet, und durch eine Quenchkammer, die das lange Tauchrohr unter Bildung einer dieses umgebenden geschlossenen Kammer umgibt und angrenzend an das Einlaßende des langen Tauchrohrs einen Auslaß für gekühltes Gas sowie angrenzend an das Auslaßende des langen Tauchrohrs einen Kühlflüssigkeits-Auslaß aufweist, wobei dem Einlaßende des langen Tauchrohrs zugeführtes Einsatzgas mit Flüssigkeit aus dem ersten Flüssigkeitsauslaß und der Sprühvorrichtung kontaktierbar ist ,während das Einsatzgas entlang der Achse des langen Tauchrohrs und anschließend in Kühlflüssigkeit' strömt, die in der Quenchkammer enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem langen Tauchrohr liegt, und wobei das aus dem Tauchrohr austretende Einsatzgas durch die Passage zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs und der Innenseite der Innenumfangsfläche der Quenchkammer und von dort zum Auslaß für gekühltes Gas der Quenchkammer strömt.
Das heiße Einsatz-Synthesegas, das gemäß der Erfindung behandelt wird, kann ein durch Kohlevergasung gewonnenes Synthesegas sein. Bei dem typischen Kohlevergasungsprozeß wird die Einsatzkohle, die typischerweise zu einer Teilchengröße von 20-500 pn, bevorzugt von
30-300 jum, ζ. B. 200 jum, feinvermahlen wurde, mit einem wäßrigen Medium, typischerweise Wasser, zu einer Aufschlämmung verarbeitet, die 40-80 Gew.-%, bevorzugt 50-75 Gew.-%, z. B. 60 Gew.-%, Feststoffe enthält. Diese wäßrige Aufschlämmung wird dann einem Verbrennungsraum zugeführt, in dem sie mit sauerstoffhaltigem Gas, in der Regel Luft, kontaktiert wird, um eine unvollständige Verbrennung zu erreichen. Das Sauerstoff-/Kohlenstoff-Atomverhältnis im System kann 0,7-1,2:1, z. B. 0,90:1, sein. Typischerweise erfolgt die Umsetzung bei 982-1926 0C, z. B. bei 1371 0C, und einem Druck von 8 bis 104 bar, bevorzugt von 35 bis 84 bar, z. B. 63 bar.
Unter diesen charakteristischen Betriebsbedingungen enthält das Synthesegas üblicherweise (auf Trockenbasis) 35-55 Vol.-%, z. B. 50 Vol.-% Kohlenmonoxid, 30-45 Vol.-%, z. B. 38 Vol.-% Wasserstoff, 10-20 Vol.-%, z. B. 12 Vol.-% Kohlendioxid, 0,3 Vol.-%, z. B. 0,8 Vol.-% Hydrogensulfid, 0,4-0,8 Vol.-%, z. B. 0,6 Vol.-% Stickstoff sowie Methan in einer Menge von weniger als ca. 0,1 Vol.-%.
In Abhängigkeit von der Güte und Zusammensetzung der Einsatzkohle kann die Kohle Asche in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-% oder mehr enthalten. Diese Asche ist dann im Produkt-Synthesegas
enthalten. Normalerweise haben die Aschebestandteile (charakteristisch anorganische Oxide, Silikate usw.) einen Schmelzpunkt von 982 0C oder höher; wenn sie durch einen Zwischentemperaturbereich abgekühlt werden, sind sie normalerweise viskos und klebrig. Dieser viskosklebrige Bereich kann von unterhalb des theoretischen Schmelzpunkts bis oberhalb des Schmelzpunkts verlaufen. Er liegt normalerweise zwischen 537 und 1093 0C, bevorzugt zwischen 593 und 760 0C.
Das Produkt-Synthesegas kann ferner eine als Kohleteilchen bezeichnete organische Komponente enthalten. Diese Komponente, die hauptsächlich Kohlenstoff und hochsiedende Kohlenwasserstoffe umfaßt, für die Asphalte und Teere typisch sind, kann bei den Temperaturen, die das Synthesegas während der Abkühlung durchläuft, ebenfalls viskos und klebrig sein.
Soweit der Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung betroffen ist, können diese Asche- und Kohle- Teilchen gemeinsam im Hinblick darauf betrachtet werden, daß sie die unerwünschte Eigenschaft aufweisen, daß im Verlauf der Abkühlung des Gases, in dem sie enthalten sind, über einen Temperaturbereich zwischen demjenigen, bei dem das Synthesegas erzeugt wird, und demjenigen, auf den es vor der weiteren Verarbeitung abgekühlt wird, die Asche- und Kohle-Teilchen unerwünschte viskose und
klebrige Zustände annehmen. Dieser Temperaturbereich kann je nach der Einsatzkohle und der Aufbereitung, der sie vor der Vergasung unterzogen wird, veränderlich sein. Normalerweise hat dieser Temperaturbereich jedoch seine |5 Obergrenze bei 760-1093 0C. Die Untergrenze des unerwünschten Bereichs kann bei 537-593 0C liegen.
Das Abwasser aus der Reaktion, bei der Kohle unter Erzeugung von Synthesegas vergast wird, hat eine Temperatur von 982-1926 0C, bevorzugt von 1093-1537 0C, z. B. 1371 0C, bei einem Druck von 8 bis 1OA bar, bevorzugt 35 bis 84 bar, z. B. 63 bar.
Die Einrichtung, die zur Durchführung des angegebenen Prozesses verwendbar ist, kann einen Gaserzeuger aufweisen, wie er allgemein in den folgenden Patentschriften angegeben ist: US-PS'en 2 818 326, 2 896 927, 3 998 609, 4 218 423.
Gemäß der Erfindung wird das Asche und Holzkohle enthaltende heiße Synthesegas abwärts durch eine erste Kontaktierungszone geschickt. Das oberste Ende der ersten Kontaktierungszone kann durch den unteren Austrittsteil der Reaktionskammer des Gaserzeugers gebildet sein. Die erste Kontaktierungszone ist allgemein durch eine aufrechte, bevorzugt vertikale ümfangs- bzw. Außenwand gebildet; und der Querschnitt der durch die Wand gebilde-
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ten Zone ist bei der bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen zylindrisch. Das Auslaß- bzw. Unterende der ersten Kontaktierungszone kann als unterstes Ende der bevorzugt zylindrischen Wand der ersten Kontaktierungszone bezeichnet werden.
Die erste Kontaktierungszone ist bevorzugt durch ein vertikal verlaufendes zylindrisches Tauchrohr begrenzt/ dessen Achse mit dem Verbrennungsraum auf einer Linie liegt.
Am obersten Ende der ersten Kontaktierungszone oder des Tauchrohrs ist ein Quenchring angeordnet, durch den Kühlflüssigkeit, die normalerweise aus Wasser besteht, in die erste Kontaktierungszone eintritt. Aus dem Quenchring tritt ein erster Kuhlflussigkeitsstrom aus, der gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Innenfläche des Tauchrohrs gerichtet ist, an der die Flüssigkeit einen bevorzugt kontinuierlichen abwärtsfließenden Film von Kühlflüssigkeit bildet. Die Eintrittstemperatur der Kühlflüssigkeit kann ca. 37-260 0C, bevorzugt ca.
148-248 0C, z. B. ca. 232 0C, betragen. Die Kühlflüssigkeit wird dem fallenden Film an der Tauchrohrwandung in einer Menge von 0,45-3,15 kg, bevorzugt 1,35-2,25 kg, z. B. 1,80 kg/h für jeweils 26,87 Nm3 (i.N.) des in die erste Kontaktierungszone einströmenden Gases zugeführt.
Während der fallende Kühlflüssigkeitsfilm das abwärts strömende heiße Synthesegas kontaktiert, kann die Gastemperatur um ca. 93-260 0C, bevorzugt um ca. 148-204
C, z. B. um ca. 176 0C, fallen, und zwar nur infolge des Kontakts mit dem fallenden Flüssigkeitsfilm, während dieser die erste Kontaktierungszone durchsetzt.
Gemäß dem angegebenen Prozeß wird in die erste Kontaktierungszone bevorzugt an deren oberstem Ende ferner ein Kühlflüssigkeits-Sprühnebel eingeleitet. Dieser Sprühnebei wird bevorzugt senkrecht zu der Innenfläche des Tauchrohrs (also in Richtung zur Tauchrohrachse) eingeleitet. Der innige Kontakt der Sprühflüssigkeit und des abwärtsströmenden Synthesegases, während letzteres die erste Kontaktierungszone durchsetzt, gewährleistet eine stärkere Wärme- und Massenübertragung mit daraus resultierender Abkühlung des Synthesegases, als dies der Fall wäre, wenn die gleiche Gesamtmenge an Kühlflüssigkeit als Film an der Wandung nach unten strömen würde.
Dabei stellt sich der ganz unerwartete Effekt ein, daß durch den Einsatz dieses Kühlflüssigkeitssprays das abwärtsströmende Gas derart abgekühlt werden kann, daß die Asche- und Holzkohleanteile den für die viskos-klebrige Phase bedeutsamen Temperaturbereich von ca. 537-1093 0C innerhalb einer Zeit von weniger als ca. 10 s, normalerweise 1-5 s, z. B. 3 s, durchlaufen. Somit
haben die Asche und die Holzkohle, die in dem die erste Kontaktierungszone verlassenden Synthesegas enthalten sind, eine Temperatur unterhalb derjenigen (.ca* 1000 0C), bei der Viskosität und Klebrigkeit auftreten; dadurch wird eine Verstopfung von abstrom befindlichen Bereichen minimiert.
Die in die erste Kontaktierungszone gesprühte Flüssigkeitsmenge liegt bei etwa 20-50 Gew.-%, bevorzugt 25-40 Gew.-%, z. B. 30 Gew.-%, der dieser Zone insgesamt zugeführten Menge. Wegen des hohen Kontaktierungsgrads zwischen Gas und Flüssigkeit kann die Gastemperatur während des Durchgangs durch diese Zone um ca. 315-704 0C, bevorzugt um ca. 426-648 0C, z. B. um ca. 593 0C, fallen. Es ist zu beachten, daß dies ein wesentlich größerer Wert ist, als er nur mit dem Fallfilm ohne Sprühnebel zu erzielen wäre.
Es ist ein spezielles Merkmal der Erfindung, daß dann, wenn die gleiche Gesamtmenge an Kühlflüssigkeit in die erste Kontaktierungszone als Film und als Sprühnebel eintritt, der Temperaturabfall durch die Zone um ca. 426-648 0C, z. B. um ca. 593 °C, größer ist, als wenn die gesamte Kühlflüssigkeit nur als Film oder Dünnschicht zugeführt wird.
Das ünterende der ersten Kontaktierungszone taucht in ein Flüssigkeitsbad ein, das durch die aufgefangene Kühlflüs-
sigkeit gebildet ist. Der Flüssigkeitsspiegel wird bei Betrachtung als stehendes Bad typischerweise auf einer solchen Höhe gehalten, daß 10-80 %, ζ. B. 50 % der ersten Kontaktierungszone eintaucht. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß bei den in der Praxis auftretenden hohen Temperaturen und hohen Gasgeschwindigkeiten selbstverständlich während des Betriebs kein feststellbarer Flüssigkeitsspiegel erkennbar ist, sondern eine stark bewegte Flüssigkeitsmasse.
Die heißen Gase sowie die abgekühlten Asche- und Kohleteilchen treten aus dem Unterende der ersten Kontaktierungszone typischerweise mit einer Temperatur von ca. 482-537 0C aus, strömen durch die Kühlflüssigkeit und unter dem unteren, typischerweise gezahnten Rand des Tauchrohrs durch. Äsche-und Kohleteilchen fallen durch die Kühlflüssigkeit , wo sie festgehalten und gesammelt werden, und können aus einem unteren Teil der Kühlflüssigkeit abgezogen werden.
Die aus dem Unterende der ersten Kontaktierungszone bzw. des Tauchrohrs austretenden Gase werden bevorzugt zusammen mit Kühlflüssigkeit aufwärts durch einen Ringkanal zum Gasauslaß der Quenchkammer geführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ringkanal durch den Außenmantel des Tauchrohrs, das die erste Kühlzone bildet, und den Innenmantel eines Saugrohrs, das das
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Tauchrohr umhüllt oder umschließt und einen größeren Radius als das Tauchrohr hat, gebildet. Bevorzugt verläuft das Saugrohr in der Quenchkammer abwärts bis zu einem Pegel, der unter demjenigen liegt, an dem das ünterende des Tauchrohrs endet.
Während das Gemisch aus Kühlflüssigkeit und Synthesegas aufwärts durch die ringförmige zweite Kühlzone strömt, bewirkt der Zweiphasenstrom eine wirksame Wärmeübertragung vom Heißgas zur Kühlflüssigkeit; durch die starke Bewegung in dieser zweiten Kühlzone wird die Ablagerung von Teilchen an irgendeiner der kontaktierten Flächen minimiert. Typischerweise verläßt das gekühlte Gas diese ringförmige zweite Kühlzone mit einer Temperatur von ca. 148-271 °c, bevorzugt von ca. 176-260 0C, z. B. von ca. 232 0C.
Es ist ein Merkmal der bevorzugten Ausbildung der Erfindung, daß das abgekühlte ausströmende Gas und die Kühlflüssigkeit (aufgrund der Geschwindigkeitsdruckhöhe des Stroms) in Kontakt mit einem Teil, typischerweise der Unterseite, des Quenchrings geführt werden, durch den die einströmende Kühlflüssigkeit in das System gelangt.
Während das abgekühlte Gas aus der zweiten Kühlzone austritt, wird seine Geschwindigkeit bevorzugt verringert, und es wird auf einer gewundenen Bahn geführt, so
- tf-
daß mitgeführte Kühlflüssigkeit leichter abgetrennt werden kann; diese wird der Kühlflüssigkeit im unteren Teil der Quenchkammer wieder zugeführt. Das abgekühlte Gas kann bevorzugt aus dem oberen Teil der Quenchkammer mit einer Temperatur von ca. 148-271 0C, bevorzugt von ca. 176-260 °C, z. B. von ca. 232 0C, abgezogen werden.
Kühlflüssigkeit kann als Quenchruckstand aus dem unteren Teil der Quenchkammer abgezogen werden; die abgezogene Kühlflüssigkeit enthält die verfestigten Asche- und Kohleteilchen in Form kleiner Teilchen. Erwunschtenfalls kann der Kühlflüssigkeit im unteren Teil der Quenchkammer weitere Kühlflüssigkeit zugeführt werden.
Es ist ersichtlich, daß die innerhalb der Grenzen der Quenchkammer durchgeführte Abkühlung in mehrfacher Hinsicht wirksam ist: (i) sie bewirkt eine Abkühlung des Gases unter solchen Bedingungen, daß die Asche und Holzkohle schnell den viskos-klebrigen Temperaturbereich durchläuft; (ii) sie erlaubt das Abziehen dieser Peststoffe aus dem Gas; (iii) sie resultiert in einer Abkühlung des Gases mit hohem Wirkungsgrad; und (iv) sie erlaubt eine wirksame innere Kühlung der Einrichtung durch entsprechendes Richten des Verlaufs der Mehrzahl Ströme.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 · einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Gaserzeuger, dem eine Quenchkammer und ein Tauchrohr zugeordnet sind;
Fig. 2 einen detaillierten schematischen Vertikalschnitt, der Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels des Quenchrings von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt in Vertikalrichtung, der ein anderes Ausführungsbeispiel
eines Generators mit zugeordneter Quenchkammer und Tauchrohr zeigt;
Fig. 4 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Tauchrohr, das an seinem Außenmantel eine Mehrzahl Leitelemente trägt; und
Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Tauchrohr mit Sprühvorrichtung zur Einleitung
von Kühlflüssigkeitsspray in das Innere des Tauchrohrs.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
Beispiel I
Hierbei ist ein Reaktor 11 mit einer feuerfesten Auskleidung 12 und einem Einlaß 13 vorgesehen. Die Reaktionskammer 15 weist einen Austrittsteil 14 mit einem engen Durchlaß 16 und einer erweiterten öffnung 17 auf. Die öffnung 17 steht mit einer ersten Kontaktierungszone innerhalb eines Tauchrohrs 21 in Verbindung. Das unterste Ende des Tauchrohrs 21, das mit Zähnen bzw. Zacken 23 ausgebildet ist, taucht in ein Kühlflüssigkeitsbad 22. Die Quenchkammer 19 weist bevorzugt an einem oberen Abschnitt eine Gasaustrittsleitung 20 auf.
Unter dem Boden 25 des oberen Teils des Reaktors 11 ist ein Quenchring 24 befestigt. Dieser Quenchring, der im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, weist z. B. eine Oberfläche 26 auf, die bevorzugt an dem unteren Teil des Bodens 25 anliegt. Eine untere Fläche 27 des Quenchrings liegt bevorzugt an dem obersten Ende des Tauchrohrs 21 an. Die Innenfläche 28 des Quenchrings kann gemeinsam mit dem Rand der Öffnung 17 enden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Quenchring 24 durch eine Innenwandung 29 unterteilt, die ihn in eine Dünnschicht- bzw. Filmkammer 30 und eine Sprühkammer 31 mit Eintrittsdüsen 32 bzw. 33 unterteilt.
Die Filmkammer 30 weist eine Austrittsdüse 34 auf, die als Serie von Löchern oder Mundstücken um den Rand des Quenchrings 24 ausgebildet und unmittelbar angrenzend an die Innenfläche des Tauchrohrs 21 positioniert ist. Die durch den Durchlaß bzw. die Düse 34 gerichtete Flüssigkeit strömt in eine Richtung, die im wesentlichen parallel zur Achse des Tauchrohrs 21 verläuft, und bildet einen dünnen Kühlflüssigkeits-Fallfilm, der längs der Innenfläche des Tauchrohrs 21 nach unten strömt.
Die Sprühkammer 31 weist eine Austrittsdüse 35 auf, die in Form einer Serie von Löchern oder Mundstücken um den Rand des Quenchrings 24, jedoch näher an der Achse des Tauchrohrs 21 als die Fallfilm-Austrittsdüsenlöcher 34, angeordnet ist. Die durch die schematisch gezeigten Sprühdüsenlöcher 35 gerichtete Flüssigkeit strömt in eine
Richtung, die bevorzugt eine erhebliche Komponente in Richtung zur Achse des Tauchrohrs 21 aufweist; bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sprühdüsen in einem Kreis am Quenchring um die Achse des Tauchrohrs, auf das sie zeigen, positioniert.
Bei der Ausführung des angegebenen Verfahrens unter Verwendung der Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 wird eine Aufschlämmung, enthaltend 100 Gewichtsteile Kohle (je Zeiteinheit) und 60 Gewichtsteile Wasser, durch den Einlaß 13 eingeführt. Die Kohle wurde zu einer mittleren
P · »ft »η α * λ
Teilchengröße von 200 pm vermählen. Ferner werden durch den Einlaß 13 90 Gewichtsteile Sauerstoff eingeleitet. Durch die Verbrennung in der Reaktionskammer 15 wird die Temperatur auf ca. 1371 0C erhöht. Produkt-Synthesegas, das durch den Austrittsteil 14 der Reaktionskammer 15, den Durchlaß 16 und den erweiterten Abschnitt 17 ausströmt, kann folgende gasförmigen Bestandteile aufweisen:
38,6 Trockenbasis 38
Naßbasis 30,5 (Vol.-%) 12
Komponente (Vol.-%) 9,6 48,5 -
CO 20 1
H2 0,8 0,5
co2 0,4 <0,1
H2O < 0,08
H2S
N2
CH.
Dieses Synthesegas kann ferner ca. 2,26 kg Feststoffe (Asche-
3
und Kohleteilchen ) pro 26,87 Nm Trockengas enthalten.
Das in einer Menge von 235 Gewichtsteilen aus der erweiterten öffnung 17 austretende Produkt-Synthesegas tritt in die erste Kontaktierungszone 18 ein, in der es mit
einer Kühlflüssigkeit, die in der Regel Wasser ist, in Kontakt gebracht wird. Ein erster Teil der Kühlflüssigkeit gelangt durch die Leitung 32 in die Filmkammer 30 und von dort durch die Austrittsdüse 34 auf die Innenseite der Innenfläche des Tauchrohrs 21, wo sie einen Kühlflüssigkeits-Fallfilm bildet, der die Innenfläche des Tauchrohrs bedeckt.
Ferner tritt in den Quenchring 24 durch die Leitung 33 und die Sprühkammer 31 ein zweiter Teil der Kühlflüssigkeit ein. Dieser Flüssigkeitsanteil gelangt durch die Sprühleitung oder -düse 35 in die erste Kontakt ierungs-1· zone 18. Die Sprühdüse 35 ist nach unten und bevorzugt zur Hauptachse des Tauchrohrs gerichtet.
Bei der durch die Einlaßleitung 34 eintretenden Kühlflüssigkeit handelt es sich um 60 Gew.-% der eingeleiteten Gesamtflüssigkeitsmenge, und bei der durch die Sprühdüse 35 eintretenden Kühlflüssigkeit handelt es sich um 40 Gew.-% der gesamten eingeleiteten Flüssigkeitsmenge.
Der hohe Verwirbelungsgrad in der ersten Kontaktierungszone sowie die kombinierte Kühlung durch Dünnschichtverdampfung und durch Sprühkühlung genügt, um eine Abkühlung des abwärts strömenden Synthesegases von seiner Anfangstemperatur von ca. 1371 0C auf eine Temperatur am Auslaß des Tauchrohrs bzw. der ersten Kühlzone zu erzie-
i, die unter ca. 760 0C, typischerweise bei ca. 482-537 0C liegt. Der durch die in der ersten Kühlzone erfolgende hochwirksame Abkühlung erzielte spezielle Effekt besteht darin, daß die Asche- und Kohlebestandteile des Synthesegases ausreichend schnell abgekühlt werden, so daß sie den klebrig-viskosen Bereich (von ca. 593-760 °c) in weniger als 3 s durchlaufen und somit bei Erreichen des untersten Endes des Tauchrohrs in fester Form vorliegen.
Ein Steuersystem, bei dem die gleiche Gesamtmenge an Kühlflüssigkeit (unter im übrigen vergleichbaren Bedingungen, jedoch ohne Einsatz von Sprühdüsen 35) durch die Düse 34 geschickt wurde und als Fallfilm vorhanden war, kühlt Asche-und Kohleteilchenweder so schnell noch auf eine so niedrige Temperatur ab, und infolgedessen sind Asche- und Kohleteilchenam Unterende des Tauchrohrs im klebrigviskosen Zustand vorhanden. Dies ist insofern unerwünscht, als diese Teilchen an Metalloberflächen haften und zu Ablagerungen führen, die die Einrichtung in solchem Ausmaß verstopfen, daß eine häufige Abschaltung erforderlich ist.
Das den unteren Teil der ersten Kontaktierungszone verlassende Synthesegas wird durch eine Flüssigkeitsmasse 22 geleitet. Es ist offensichtlich, daß die Masse nicht bewegungslos ist und keinen wohlausgebildeten Flüssig-
keitsspiegel aufweist (dies ist nur eine statische Darstellung), sondern daß sie sich in einem bewegten Zustand befindet, während das Synthesegas das Kühlbad durchströmt, fällt ein erheblicher Anteil (typischerweise bis zu 95 %) der Asche- und Kohleteilchen aus dem Gas, und zwar am oder nahe dem unteren Ende der ersten Kontaktierungszone.
Das Synthesegas, das nunmehr eine Temperatur von ca. 537 0C und einen Druck von 67 bar hat, wird zusammen mit Kühlwasser durch eine ringförmige zweite Kühlzone 36 aufwärts geführt. Während das Synthesegas als vermischter Dampf-Flüssigkeits-Strom in der Zone 36 nach oben strömt, erfolgt eine Kühlwasserverdampfung unter Kühlung des Gases. Typischerweise beträgt die Temperatur am Auslaß der zweiten Kontaktierungszone ca. 204-260 °c.
Während das aufwärtsströmende Gemisch aus Gas und verdampfendem Wasser nach oben strömt und die zweite Kontaktierungszone verläßt, wird es durch die Geschwindigkeitsdruckhöhe gegen einen Teil des Quenchrings gerichtet; dies resultiert in einer Kühlwirkung, die es erlaubt, daß der Quenchring auf einer erwünschten niedrigen Temperatur, die an seiner Unterseite gemessen wird, gehalten wird.
Feststoffteilchen von Asche und Kohle können durch die Leitung 37 abgezogen werden, und weitere Kühlflüssig-
keit kann erwünschtenfalls durch eine Leitung (nicht gezeigt) der Kühlflüssigkeit zugeführt werden.
Die Temperatur des abgekühlten Synthesegases in der Gasausiaßleitung 37 liegt typischerweise bei ca. 232 0Cy und der Gehalt an unerwünschten Feststoffen liegt typischerweise unter 5 % der Gesamtfeststoffmenge in dem den Verbrennungsraum verlassenden Gas.
Beispiel II
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1, wobei nur der untere Kühlteil im einzelnen dargestellt ist. Diese Ausführungsfprm kann bevorzugt eingesetzt werden, wenn Menge oder Art des Gases oder der im Gas enthaltenen Teilchen eine zusätzliche oder intensivere Abkühlung des Gases erforderlich machen.
Nach Fig. 3 umfaßt die Kühleinrichtung ein Saugrohr 38, das hier die zweite Kühlzone umgrenzt. Durch die Konstruktion einer zweiten Kühlzone mit breiterem oder engerem Querschnitt (und durch die Möglichkeit, stärkeren oder geringeren Kontakt mit Kühlflüssigkeit durch Verstellen der Ruhehöhe der Oberfläche des Quenchflüssigkeitsbads vorzusehen) können Kühlzeiten erwünschter Dauer erzielt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird der das oberste Ende der zweiten Kühlzone 36 verlassende Wirbelstrom in Kontakt mit der Unterseite des Quenchrings 24 und von dort nach außen und unten zum Auslaß 20 gerichtet. Während des Strömens unter dem Leitorgan 39 kann durch Fliehkraft Wasser in flüssiger Form aus dem austretenden Gasstrom abgezogen werden.
Beispiel III
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist im oberen Drittel des Ringkanals 36 von Fig. 2 eine Mehrzahl Leitbleche 49 vorgesehen, die an dem Tauchrohr 21 befestigt sind und die dem aufsteigenden Gas-Flüssigkeits-Strom eine Umfangsgeschwindigkeitskomponente verleihen, wodurch die Flüssigkeit mit den darin enthaltenen Feststoffen Fliehkräften unterworfen wird. Es ist offensichtlich, daß diese Leitbleche im entsprechenden Abschnitt der Innenumfangsfläche des Tauchrohrs angeordnet sein können; und die Leitbleche können sich hinreichend weit in den Durchlaß erstrecken, um die erwünschte Fliehkraft zur Einwirkung zu bringen. Diese Leitbleche unterstützen die Wärmeübertragung und die Nutzung der Fliehkraft unter Vereinigung der Flüssigkeit, so daß das aus dem oberen Teil der zweiten Kühlzone austretende Gas in höherem Maße von Flüssigkeit und Feststoffen befreit ist.
Λ I· J. *
Λ Ψ * '
Beispiel IV
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Teils der Einrichtung nach Fig. 3. Dabei trägt das Tauchrohr 21 eine Mehrzahl von zusätzlichen Sprüheinlässen oder -ringen 40. Diese Ringe können entweder zusätzlich zu den Sprühdüsen nach den Fig. 1 und 2 oder anstelle derselben vorgesehen sein. In Fig. 5 ist jeder Ring an der Außenfläche des Tauchrohrs 21 befestigt und nimmt Sprühflüssigkeit durch eine Mehrzahl öffnungen 41 auf, die die Wandung des Tauchrohrs 21 durchsetzen. Kühlflüssigkeit wird durch Leitungen 42, 43 und 44 eingelassen.
Leerseite

Claims (14)

Patentansprüche
1. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung, gekennzeichnet durch ein Tauchrohr (21) mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche, einer Achse sowie einem Einlaß- und einem Auslaßende;
einen an die Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) an dessen Einlaßende angrenzenden Quenchring (24) mit Flüssigkeitseinlaß (32, 33); einen ersten Flüssigkeitsauslaß (34) am Quenchring (24), durch den ein Flüssigkeitsfilm entlang der innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) und zum Auslaßende desselben hingeleitet wird; eine Sprühvorrichtung im Tauchrohr {21), die einen Flüssigkeitsstrom von der Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) weg richtet; und eine Quenchkammer (19), die das Tauchrohr (21) umgibt und um dieses eine geschlossene Kammer definiert, mit einem Auslaß (20) für gekühltes Gas angrenzend an das Einlaßende des Tauchrohrs
(21) und mit einem Kühlflüssigkeits-Auslaß
(37) in der Quenchkammer (19) angrenzend an das Auslaßende des Tauchrohrs (21); wobei dem Einlaßende des Tauchrohrs (21) zugeführtes Einsatzgas mit Flüssigkeit aus dem ersten
Flüssigkeitsauslaß (34) und der Sprühvorrichtung kontaktier bar ist, während das Einsatzgas längs der Achse des Tauchrohrs (21) und anschließend in eine
Flüssigkeit strömt, die in der Quenchkammer
(19) enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem Tauchrohr (21) liegt, und wobei das das Tauchrohr (21) verlassende Einsatzgas durch den Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der Außenum- fangsfläche des Tauchrohrs (21) und der
Innenseite der Innenumfangsfläche der Quenchkammer.
(19) und dann durch den Auslaß (20) der Quenchkammer für gekühltes Gas strömt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein langgestrecktes Tauchrohr (21) mit einer Innen- und einer
Außenumfangsfläche, einer Achse sowie einem Einlaß-
und einem Auslaßende;
einen an die Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) an dessen Einlaßende angrenzenden Quenchring (24) mit einem Kühlflüssigkeitseinlaß (32, 33); einen ersten Flüssigkeitsauslaß (34) am Quenchring (24), aus dem ein Flüssigkeitsfilm entlang der
Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und zum
Auslaßende desselben gerichtet wird; einen zweiten Flüssigkeitsauslaß (35) am Quenchring (24), der einen Flüssigkeitsstrom von der Innenüm-
fangsflache des langen Tauchrohrs (21) weg richtet; und
eine Quenchkammer (19), die das lange Tauchrohr (21) unter Bildung einer dieses umgebenden geschlossenen Kammer umgibt und angrenzend an das Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) einen Auslaß (20) für gekühltes Gas sowie angrenzend an das Auslaßende des langen Tauchrohrs (21) einen Kühlflüssigkeits-Auslaß (37) aufweist;
wobei dem Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) zugeführtes Einsatzgas mit Flüssigkeit aus dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsauslaß (34,35) kontaktierbar ist, während das Einsatzgas entlang der Achse des langen Tauchrohrs (21) und anschließend in eine Flüssigkeit strömt, die in der Quenchkammer
(19) enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem langen Tauchrohr (21) liegt, und wobei das aus dem Tauchrohr (21) austretende Einsatzgas durch den Kanal (36) zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und der Innenseite der Innenumfangsflache der Quenchkammer (19) und von dort zum Auslaß (20) für gekühltes Gas der Quenchkammer (19) strömt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Flüssigkeitsauslaß (35) den Flüssig-
keitsstrom als Spray zur Achse des langen Tauchrohrs (21) richtet.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tauohrohr (21) wenigstens einen zusätzlichen Sprüheinlaß zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende aufweist, so daß dem Einsatzgas auf seinem Weg durch das Tauchrohr (21) Kühlflüssigkeit zuführbar ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein langes Tauchrohr (21) mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche, einer Achse sowie einem Einlaß- und einem Auslaßende;
einen an die Innenumfangsfläche am Einlaßende des Tauchrohrs (21) angrenzenden Quenchring (24) mit einem Kühlflüssigkeitseinlaß (32, 33); einen ersten Flüssigkeitsauslaß (34) am Quenchring (24), der einen Flüssigkeitsfilm entlang der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und zum Auslaßende desselben richtet;
einen zweiten Flüssigkeitsauslaß (35) am Quenchring (24), der einen Flüssigkeitsstrom von der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) weg richtet; ein langes Saugrohr (38) mit einer Innen- und einer Außenumfangsflache, das das lange Tauchrohr (21)
umgibt, ein Auslaßende nahe dem Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) und ein Einlaßende nahe dem Auslaßende des langen Tauchrohrs (21) aufweist, wobei das
Einlaßende des Saugrohrs (38) in einem Abstand endet, der weiter vom Einlaßende des Tauchrohrs (21) als das Auslaßende des Tauchrohrs (21) entfernt ist;
einen Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der
Außenumfangsflache des langen Tauchrohrs (21) und der Innenseite der Innenumfangsflache des Saugrohrs (38); und
eine Quenchkammer (19), die das lange Saugrohr (38)
unter Bildung einer geschlossenen Kammer um dieses
umgibt und nahe dem Einlaßende des Tauchrohrs (21)
einen Auslaß (20) für gekühltes Gas sowie nahe dem
Auslaßende des Tauchrohrs (21) einen Kühlflüssigkeits-Auslaß (37) aufweist ;
wobei dem Einlaßende des langen Tauchrohrs (21)
zugeführtes Einsatzgas mit Flüssigkeit aus dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsauslaß (34, 35) in
Kontakt bringbar ist, während das Einsatzgas entlang
der Achse des langen Tauchrohrs (21) und anschließend in eine Flüssigkeit strömt, die in der Quenchkammer enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem langen Tauchrohr (21) sowie dem langen Saugrohr
(38) liegt, und wobei das das Tauchrohr (21) verlassende Einsatzgas den Ringkanal (36) zwischen der
Außenseite der Außenumfangsfläche des Tauchrohrs (21)
und der Innenseite der Innenumfangsfläche des Saugrohrs (38) durchströmt und dann zum Auslaß (20) für gekühltes Gas der Quenchkammer strömt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl Leitelemente (49), die im Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und der Innenseite der Innenumfangsfläche des Saugrohrs (38) angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein vertikal' angeordnetes langes Tauchrohr (21) mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche, einer Vertikalachse sowie einem oberen Einlaßende und einem unteren Auslaßende;
einen an die Innenumfangsfläche am oberen Einlaßende des Tauchrohrs (21) angrenzenden Quenchring (24), der einen Flüssigkeitseinlaß (32, 33) aufweist; einen ersten Flüssigkeitsauslaß (34) am Quenchring (24), der einen Flüssigkeitsfilm abwärts entlang der Innenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und zum unteren Auslaßende desselben richtet; einen zweiten Flüssigkeitsauslaß (35) am Quenchring (24), der einen Flüssigkeitsstrom von der Innenum-
"" β e ι?
fangsfläche weg und zur Achse des langen Tauchrohrs (21) richtet;
ein vertikal angeordnetes langes Saugrohr (38) mit einer Innen- und einer Außenumfangsflache, das das lange Tauchrohr (21) umschließt und ein oberes Auslaßende angrenzend an das Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) sowie ein unteres Einlaßende angrenzend an das Auslaßende des Tauchrohrs (21) aufweist, wobei das untere Einlaßende des Saugrohrs (38) in einem Abstand endet, der weiter vom Einlaßende des Tauchrohrs (21) als das Auslaßende des Tauchrohrs (21) entfernt ist;
einen Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der Außenumfangsflache des langen Tauchrohrs (21) und der Innenseite der Innenumfangsflache des Tauchrohrs (38); und
eine Quenchkammer, die das lange Saugrohr (38) unter Bildung einer geschlossenen Kammer um dieses umgibt, mit einem Auslaß (20) für gekühltes Gas angrenzend an das Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) und einem Kühlflüssigkeits-Auslaß (37) in der Quenchkammer angrenzend an das Auslaßende des langen Tauchrohrs (21);
wobei in das obere Einlaßende des Tauchrohrs (21) 25· eintretendes Einsatzgas mit Flüssigkeit aus dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsauslaß (34, 35) kontaktierbar ist, während das Einsatzgas längs der
Achse des langen Tauchrohrs (21) abwärts und dann in eine Flüssigkeit strömt, die in der Quenchkammer enthalten ist und deren Flüssigkeitsspiegel in dem langen Tauchrohr (21) und dem langen Saugrohr (38) liegt, und wobei das aus dem Tauchrohr (21) austretende Einsatzgas aufwärts durch den Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der Außenumfangsflache des Tauchrohrs (21) und der Innenseite der innenumfangsflache des Saugrohrs (38) und dann zum Auslaß (20) für gekühltes Gas der Quenchkammer strömt.
8. Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases von einer hohen Anfangs- auf eine niedrige Endtemperatur, wobei das heiße Synthesegas Asche- und Kohle-Teilchen enthält, die bei Abkühlung durch einen Zwischentemperaturbereich eine unerwünschte viskose, klebrige Phase bilden, gekennzeichnet durch Leiten von Asche- und Kohle-Teilchen enthaltendem heißen Synthesegas mit der hohen Anfangstemperatur abwärts durch eine erste Kontaktierungszone; Abwärtsleiten von Kühlflüssigkeit in Form eines Films an den Wandungen der ersten Kontaktierungszone und in Kontakt mit dem abwärtsströmenden Synthesegas unter Abkühlung desselben;
Sprühen von Kühlflüssigkeit in das Teilchen enthaltende und abwärtsströmende Synthesegas unter Abküh-
lung der Teilchen auf eine Temperatur unterhalb des Zwischentemperaturbereichs während der Abkühlung des Synthesegases;
Trennen wenigstens eines Teils der gekühlten Teilchen von dem Gas am unteren Ende der ersten Kontaktierungszone;
Auffangen wenigstens eines Teils der Kühlflüssigkeit in am unteren Ende der ersten Kühlzone befindlicher Flüssigkeit;
Abziehen eines abgekühlte Teilchen enthaltenden Anteils aus der Kühlflüssigkeit;
Leiten des die erste Kontaktierungszone verlassenden Synthesegases in Kontakt mit der Kühlflüssigkeit, wodurch wenigstens ein Teil der Kühlflüssigkeit
T5 verdampft und ein Gemisch aus verdampfender Kühlflüssigkeit und Synthesegas gebildet wird; Leiten des Gemischs aus verdampfender Kühlflüssigkeit und Synthesegas durch eine zweite Kühlzone, in der das Synthesegas auf eine erwünschte Austrittstemperatür abgekühlt wird;
Abscheiden des abgekühlten Synthesegases aus der Kühlflüssigkeit; und
Rückgewinnen des abgekühlten Synthesegases.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischentemperatur im Bereich von 482-1083 C-, insbesondere 593 - 76O0C liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das heiße Synthesegas eine hohe Anfangstemperatur von ca. 982-1926 0C hat.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Synthesegas in der ersten Kühlzone auf ca. 426-760 0C abgekühlt wird.
;
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas den viskos-klebrigen Temperaturbereich in weniger als ca. 10 s passiert.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas den viskos-klebrigen Temperaturbereich in 1-5 s passiert.
14. Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases
von einer hohen Ausgangstemperatur von ca. 982-1926 0C auf eine Endtemperatur von ca. 148-271 0C, wobei das heiße Synthesegas Asche und Holzkohle umfassende Teilchen enthält, die bei Abkühlung durch einen viskos-klebrigen Zwischentemperaturbereich von ca. 537-1093 0C eine unerwünschte viskos-klebrige Phase passieren, nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
- 11 -
gekennzeichnet durch Leiten von Asche- und Kohle-Teilchen enthaltendem heißen Synthesegas mit hoher Anfangstemperatur abwärts durch eine erste Kontaktierungszone;
Abwärtsleiten von Kühlflüssigkeit in Form eines Films entlang den Wandungen der ersten Kontaktierungszone und in Kontakt mit dem abwärtsströmenden Synthesegas unter Abkühlung desselben;
Sprühen von Kühlflüssigkeit in das Teilchen enthaltende abwärtsströmende Synthesegas unter Abkühlung der Teilchen innerhalb von ca. 1-5 s unter die viskos-klebrige Temperatur von 537-1093 °C während der Abkühlung des Synthesegases; Abtrennen wenigstens eines Teils der abgekühlten Teilchen von dem Gas am unteren Ende der ersten Kontaktierungszone;
Auffangen der Kühlflüssigkeit in Flüssigkeit am unteren Ende der ersten Kühlzone Abziehen eines abgekühlte Teilchen enthaltenden Kühlflüssigkeitsanteils von der gesammelten Kühlflüssigkeit; ■ .
Leiten des die erste Kontaktierungszone verlassenden Synthesegases in Kontakt mit der Kühlflüssigkeit unter Verdampfung wenigstens eines Teils der Kühlflüssigkeit und Bildung eines Gemischs von verdamp-, fender Kühlflüssigkeit und Synthesegas; Leiten des Gemischs aus verdampfender Kühlflüssigkeit
- 12 -
und Synthesegas durch eine zweite Kühlzone, in der das Synthesegas auf eine erwünschte Temperatur von ca. 148-271 0C abgekühlt wird;
Abscheiden des abgekühlten Synthesegases von der Kühlflüssigkeit; und
Rückgewinnung des abgekühlten Synthesegases.
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