DE3312584C2

DE3312584C2 -

Info

Publication number: DE3312584C2
Application number: DE3312584A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pleasantville N.Y. Us Koog
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1993-08-05
Also published as: JPH0454717B2; US4466808A; ZA831189B; CA1206407A; IT8320515A0; FR2524976A1; FR2524976B1; JPS58208386A; IT1194196B; DE3312584A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases.

Es ist bekannt, Kohle oder Koks zu vergasen. Bei der Vergasung erfolgt eine unvollständige Verbrennung, und es entsteht ein Synthesegas, dessen hauptsächlich erwünschte Gasphasenbestandteile insbesondere Kohlenmonoxyd und Wasserstoff sind; weitere Gasphasenbestandteile wie Stickstoff, Kohlendioxyd und Inertgase können vorhanden sein. Das so erzeugte Synthesegas enthält zunächst noch nichtgasförmige Bestandteile einschließlich Asche, die vorwiegend organischer Natur sind.

Diese nichtgasförmigen, störenden Bestandteile werden im Synthesegas zunächst mitgeführt oder sind darin dispergiert, und zwar als feste oder nahezu feste Teilchen, die typischerweise eine Teilchengröße im Bereich von 1-10 000, vorwiegend 10-50 µm aufweisen. Da Synthesegas normalerweise im Bereich von ca. 982-1926°C gebildet wird, befinden sich einige der Aschekomponenten noch über ihrem Schmelzpunkt. Die Asche besteht in diesem Stadium aus einem Gemisch fester und geschmolzener Fraktionen. Der Kohlebestandteil ist von viskoser, nahezu flüssiger, halbgeschmolzener Natur.

Das Vorhandensein dieser Teilchen, deren Abkühlung auf eine niedrige Temperatur von 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 günstigen Bedingungen ist es dann erforderlich, die Einrichtung abzuschalten, um die Ablagerungen der viskosen und klebrigen Feststoffe zu entfernen.

Aus der US-PS 42 18 423 ist eine Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung bekannt, die ein Tauchrohr mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche aufweist. Das Tauchrohr hat ein oberes Einlaßende und ein unteres Auslaßende und befindet sich in einer Quenchkammer. Es gibt einen Einlaß für zu kühlendes Gas innerhalb des oberen Tauchrohr-Einlaßendes und einen Auslaß für gekühltes Gas im Bereich dieses oberen Endes an der Wand der Quenchkammer. Das zu kühlende Gas tritt von oben in das Tauchrohr ein, durchströmt es in einem abwärts gerichteten Strom, der in ein Kühlflüssigkeitsbad eintritt. Das Gas strömt im Kühlflüssigkeitsbad um das untere Auslaßende des Tauchrohres herum nach außen in den Ringraum zwischen Tauchrohraußenwand und Quenchkammerinnenwand, um durch den Auslaß in der Quenchkammer nach außen abgeführt zu werden. Innerhalb des Tauchrohres, in dessen oberem Einlaßbereich, befindet sich ein Quenchring, der von Kühlwasser durchströmt wird, das diesen durch Öffnungen verläßt, die abwärts und auf die Innenwand des Tauchrohres gerichtet sind. Es bildet sich damit an der Tauchrohrinnenwand ein abwärts fließender Kühlwasserfilm aus, der in Richtung auf das untere Auslaßende zum Kühlflüssigkeitsbad strömt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Abkühlen von heißem Synthesegas, das Asche- und Kohleteilchen enthält, zu schaffen, die eine Ablagerung viskos-klebriger Feststoffe vermeidet.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst bei einer Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Mit der Kombination des an der Tauchrohrinnenwand herabfließenden Kühlwasserfilmes mit in den Innenraum des Tauchrohres gerichteten Kühlflüssigkeitsströmen wird ein sehr hoher Grad der Verwirbelung des Kühlwassers in der ersten Kontaktierungszone im Tauchrohr erreicht. Das ganze Gasvolumen wird im Inneren des Tauchrohres mit dem strömenden und wirbelnden Kühlwasser benetzt. Außerdem wird eine kombinierte Kühlung durch Dünnschichtverdampfung und Sprühkühlung erreicht. Hierdurch wird es erstmals möglich, das abwärts strömende Synthesegas von einer hohen Anfangstemperatur innerhalb kürzester Zeit den klebrig-viskosen Bereich von ca. 537-1093°C durchlaufen zu lassen, so daß Ablagerungen klebriger Feststoffe vermieden werden. Der innige Kontakt der Sprühflüssigkeit und des abwärts strömenden Synthesegases gewährleistet in der ersten Kontaktierungszone eine stärkere Wärme- und Massenübertragung mit daraus resultierender Abkühlung des Synthesegases, als dies der Fall wäre, wenn die gleiche Gesamtmenge an Kühlflüssigkeit an der Wandung nach unten strömen würde.

Hierbei ist vorgesehen, daß die Sprühvorrichtung einen Flüssigkeitsauslaß am Quenchring aufweist, der den Flüssigkeitsstrom als Spray zur Achse des langen Tauchrohrs richtet. Mit einer derartigen Sprühvorrichtung wird der ganze Innenraum des Tauchrohres besonders gut erfaßt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Tauchrohr wenigstens einen zusätzlichen Sprüheinlaß zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende aufweist, so daß dem Einsatzgas auf seinem Weg durch das Tauchrohr Kühlflüssigkeit zuführbar ist. Damit wird ein weiterer Kühlflüssigkeitsring geschaffen, der die Verwirbelung verbessert. Der Flüssigkeitsspiegel des Kühlflüssigkeitsbades wird auf einer solchen Höhe gehalten, daß 10-80%, z. B. 50%, der ersten Kontaktierungszone in das Bad eintaucht. Bei den in der Praxis auftretenden hohen Temperaturen und hohen Gasgeschwindigkeiten ist während des Betriebs kein feststellbarer Flüssigkeitsspiegel erkennbar, sondern nur eine stark bewegte Flüssigkeitsmasse.

Die heißen Gase sowie die abgekühlten Asche- und Kohleteilchen treten aus dem unteren Ende des Tauchrohres mit einer Temperatur von ca. 482-537°C aus, strömen durch die Kühlflüssigkeit und unter dem unteren gezahnten Rand des Tauchrohres durch. Asche- und Kohleteilchen fallen durch die Kühlflüssigkeit, wo sie festgehalten und gesammelt werden. Die Teilchen können als Quenchrückstände mit der Kühlflüssigkeit abgezogen werden.

Das Gemisch aus Kühlflüssigkeit und Synthesegas strömt nach dem Verlassen des Tauchrohres durch eine ringförmige zweite Kühlzone zwischen Tauchrohr und Quenchrohr aufwärts. Durch die starke Bewegung in dieser zweiten Kühlzone wird die Ablagerung von Teilchen an irgendeiner der kontaktierten Flächen minimiert. Das gekühlte Gas verläßt diese ringförmige zweite Kühlzone mit einer Temperatur von ca. 148-271°C, bevorzugt von ca. 176-260°C, z. B. von ca. 232°C.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das lange Tauchrohr von einem langen Saugrohr mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche umgeben ist, dessen Auslaßende nahe dem Einlaßende des langen Tauchrohrs und dessen Einlaßende nahe dem Auslaßende des langen Tauchrohrs angeordnet ist, wobei das Einlaßende des Saugrohrs in einem Abstand endet, der weiter vom Einlaßende des Tauchrohrs als das Auslaßende des Tauchrohrs entfernt ist und so ein Ringkanal zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs und der Innenseite der Innenumfangsfläche des Saugrohrs entsteht. Durch diese gewundene Führung des abgekühlten ausströmenden Gases werden der Kühlweg verlängert und die Gasgeschwindigkeit verringert. Die mitgeführte Kühlflüssigkeit kann so leichter abgetrennt werden. Die gewundene Führung wird noch dadurch verbessert, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Mehrzahl Leitelemente im Ringkanal zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs und der Innenseite der Innenumfangsfläche des Saugrohrs angeordnet sind. Die mit dem gekühlten Gas mitgeführte Kühlflüssigkeit gelangt in die Kühlflüssigkeit in dem unteren Teil der Quenchkammer und kann von dort abgezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases, das Asche und Holzkohle umfassende Teilchen enthält, die bei Abkühlung durch einen viskos-klebrigen Zwischentemperaturbereich eine unerwünschte viskos-klebrige Phase passieren, wobei das heiße Synthesegas mit der hohen Anfangstemperatur abwärts geleitet wird durch die erste Kontaktierzone, in der das Synthesegas unter Abkühlung mit der in Form eines Films an den Wandungen abwärts geleiteten Kühlflüssigkeit in Kontakt tritt, ist dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kühlflüssigkeit in das Teilchen enthaltende und abwärts strömende Synthesegas unter Abkühlung der Teilchen auf eine Temperatur unterhalb des Zwischentemperaturbereiches von ca. 537-1093°C eingesprüht wird. Dabei stellt sich der ganz unerwartete Effekt ein, daß durch den Einsatz dieses als Spray wirkenden Kühlflüssigkeitsnebels das abwärtsströmende Gas derart abgekühlt wird, daß die Asche- und Holzkohleanteile den für die viskos-klebrige Phase bedeutsamen Temperaturbereich von ca. 537-1093°C nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung 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 Synthesegas, das das als erste Kontaktierungszone wirkende Tauchrohr verläßt, enthalten sind, eine Temperatur unterhalb derjenigen (ca. 1000°C), bei der Viskosität und Klebrigkeit auftreten; dadurch wird eine Verstopfung von abstromseitig 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°C, bevorzugt um ca. 426-648°C, z. B. um ca. 593°C, fallen. Es ist zu beachten, daß dies ein wesentlich größerer Wert ist, als er nur mit dem Fallfilm ohne Sprühnebel zu erzielen wäre.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich erreichen, 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°C, z. B. um ca. 593°C, größer ist, als wenn die gesamte Kühlflüssigkeit nur als Film oder Dünnschicht zugeführt wird.

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 durchlaufen;
(ii) sie erlaubt das Abziehen dieser Feststoffe 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 zeigt

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 18 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 24, 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 24 liegt bevorzugt an dem obersten Ende des Tauchrohrs 21 an. Die Innenfläche 28 des Quenchrings 24 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 Sprühvorrichtung 50 mit einem Flüssigkeitsauslaß 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 den schematisch gezeigten Flüssigkeitsauslaß 35 z. B. in Form von Sprühdüsenlöchern 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 Teilchengröße von 200 µm vermahlen. Ferner werden durch den Einlaß 13 90 Gewichtsteile Sauerstoff eingeleitet. Durch die Verbrennung in der Reaktionskammer 15 wird die Temperatur auf ca. 1371°C 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:

Dieses Synthesegas kann ferner ca. 2,26 kg Feststoffe (Asche- und Kohleteilchen) pro 26,87 Nm³ 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 über den Flüssigkeitsauslaß 35 in die erste Kontaktierungszone 18. Die am Flüssigkeitsauslaß 35 angeordnete Sprühdüse 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°C auf eine Temperatur am Auslaß des Tauchrohrs bzw. der ersten Kühlzone zu erzielen, die unter ca. 760°C, typischerweise bei ca. 482-537°C 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 am Flüssigkeitsauslaß 35 angeordneten Sprühdüsen durch die Düse 34 geschickt wurde und als Fallfilm vorhanden war, kühlt Asche- und Kohleteilchen weder so schnell noch auf eine so niedrige Temperatur ab, und infolgedessen sind Asche- und Kohleteilchen am Unterende des Tauchrohrs im klebrig-viskosen 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 Flüssigkeitsspiegel 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°C 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 Kühlflüssigkeit kann erwünschtenfalls durch eine Leitung (nicht gezeigt) der Kühlflüssigkeit zugeführt werden.

Die Temperatur des abgekühlten Synthesegases in der Gasauslaßleitung 37 liegt typischerweise bei ca. 232°C, 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 Ausführungsform 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.

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.

Claims

1. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung mit einem Tauchrohr (21), das eine Innen- und eine Außenumfangsfläche, eine Achse, sowie ein Einlaß- und ein Auslaßende aufweist, mit einer 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), und einem an die Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) an dessen Einlaßende angrenzenden Quenchring (24) mit Flüssigkeitseinlaß (32, 33), einem Flüssigkeitsauslaß (34) am Quenchring (24), durch den ein Flüssigkeitsfilm entlang der Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) und zum Auslaßende desselben hingeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Sprühvorrichtung (50) im Tauchrohr (21), die einen Flüssigkeitsstrom von der Innenumfangsfläche des Tauchrohrs (21) weg richtet.

2. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (50) einen Flüssigkeitsauslaß (35) am Quenchring (24) aufweist, der den Flüssigkeitsstrom als Spray zur Achse des langen Tauchrohrs (21) richtet.

3. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (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.

4. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lange Tauchrohr (21) von einem langen Saugrohr (38) mit einer Innen- und einer Außenumfangsfläche umgeben ist, dessen Auslaßende nahe dem Einlaßende des langen Tauchrohrs (21) und dessen Einlaßende nahe dem Auslaßende des langen Tauchrohrs (21) angeordnet ist, 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 und so ein Ringkanal (36) zwischen der Außenseite der Außenumfangsfläche des langen Tauchrohrs (21) und der Innenseite der Innenumfangsfläche des Saugrohrs (38) entsteht.

5. Quenchkammer-Tauchrohr-Einrichtung nach Anspruch 4, 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.

6. Verfahren zum Abkühlen eines heißen Synthesegases, das Asche und Holzkohle umfassende Teilchen enthält, die bei Abkühlung durch einen viskos-klebrigen Zwischentemperaturbereich eine unerwünschte viskos-klebrige Phase passieren, wobei das heiße Synthesegas mit der hohen Anfangstemperatur abwärts geleitet wird durch eine erste Kontaktierungszone (18), in der das Synthesegas unter Abkühlung mit der in Form eines Films an den Wandungen abwärts geleiteten Kühlflüssigkeit in Kontakt tritt, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kühlflüssigkeit in das Teilchen enthaltende und abwärts strömende Synthesegas unter Abkühlung der Teilchen auf eine Temperatur unterhalb des Zwischentemperaturbereichs von ca. 537-1093°C eingesprüht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen innerhalb von 1 bis 5 Sekunden unter die viskos-klebrige Temperatur von 537 bis 1093°C während der Abkühlung des Synthesegases abgekühlt werden.