DE3426912C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Reaktors zum Vergasen von festem, körnigem Brennstoff unter
einem Druck von 1 bis 50 bar, wobei man dem Brennstoff, der
im Reaktor ein Festbett bildet, das sich langsam nach unten
bewegt, als Vergasungsmittel Sauerstoff und Kohlendioxid zu
führt, die unverbrennlichen mineralischen Bestandteile des
Brennstoffs unter dem Festbett als flüssige Schlacke durch
eine Schlackenabflußöffnung abfließen läßt, den Schlackenab
fluß durch einen mit gasförmigem Brennstoff betriebenen
Brenner reguliert, dessen Verbrennungsgase in die Abfluß
öffnung gerichtet sind, und das Produktgas über dem Festbett
abzieht, entstaubt und kühlt.
Verfahren dieser Art und die dafür geeigneten Reaktoren sind
bekannt und z. B. in den britischen Patentschriften 10 98 552
und 15 12 677 sowie in der deutschen Offenlegungsschrift
27 38 932 und in dem dazu korrespondierenden US-Patent
41 80 387 beschrieben. Die bekannten Verfahren erzeugen ein
Produktgas, das reich an Wasserstoff und Kohlenmonoxid ist
und beispielsweise zu Synthesegas weiterverarbeitet werden
kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Produktgas zu
erzeugen, das reich an Kohlenmonoxid und möglichst arm an
Wasserstoff ist. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß
man als festen Brennstoff Koks einsetzt, die
Vergasungsmittel weitgehend frei von Wasserdampf hält, dem
Brenner Sauerstoff und entstaubtes, gekühltes Produktgas als
Brennstoff zuführt und ein Produktgas abzieht, das nach
Kühlung auf Temperaturen von 120 bis 200°C zu mindestens
85 Vol.-%, trocken gerechnet, aus Kohlenmonoxid besteht.
Da man beim Verfahren der Erfindung Koks als Brennstoff
verwendet, führt man der Vergasung nur geringe Mengen an
Wasserstoff zu, die durch die Vergasung mit Sauerstoff zum
größten Teil in Wasser umgewandelt werden. Der
Wasserstoffgehalt des eingesetzten Kokses liegt zumeist bei
höchstens 5 Gew.-% und vorzugsweise bei höchstens 1 Gew.-%.
Der zu vergasende Koks kann verschiedener Herkunft sein, nur
als Beispiele seien hier genannt der aus Kohle erzeugte
Hochtemperatur-Koks oder auch Petrolkoks. Der zu verga
sende Koks weist zweckmäßigerweise Korngrößen im Bereich von
3-60 mm auf.
Dadurch, daß man dem Brenner für die Regulierung des
Schlackenabflusses Produktgas als Brennstoff zuführt,
enthalten die Verbrennungsgase nur ganz geringe Mengen an
Wasserstoff und Wasserdampf. Diese Verbrennungsgase treten
durch die Schlackenabflußöffnung in den Reaktor ein
und nehmen an der Vergasung teil. Die Verbrennungsgase des
Brenners haben Temperaturen im Bereich von 1400 bis 2000°C,
sie dienen nicht nur dazu, den Abfluß der Schlacke durch die
Abflußöffnung infolge des Gasdrucks zu regulieren, sondern
sie müssen auch ein Erstarren der Schlacke im Bereich der
Abflußöffnung vermeiden. Um die Temperatur der
Verbrennungsgase einstellen zu können, empfiehlt es sich,
dem dem Brenner zugeführten gasförmigen Brennstoff
Kohlendioxid dosiert zuzumischen.
Mit Hilfe der erläuterten Maßnahmen ist es möglich, ein Produkt
gas zu erzeugen, das nach Entstaubung in einem Zyklon und Kühlung
in einem Abhitzekessel zu mindestens 85 Vol.-%, trocken gerechnet,
aus Kohlenmonoxid besteht.
Eine Ausgestaltungsmöglichkeit des Verfahrens wird mit Hilfe der
Zeichnung erläutert.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Vergasungs
reaktor mit den zugehörigen Aggregaten.
Im Vergasungsreaktor 1 wird körniger Koks im Festbett 2 vergast.
Der Koks kommt aus einer Schleuse 3 und fließt bei periodisch ge
öffnetem Ventil 4 in den Reaktor 1. Die Schleuse 3 wird durch das
geöffnete Ventil 5 mit Koks gefüllt. Zum Spülen der Schleuse 3
kann Kohlendioxid aus der Leitung 6 in die Schleuse 3 gedrückt
werden.
Als Vergasungsmittel führt man dem Festbett 2 ein Gemisch aus
Kohlendioxid und Sauerstoff durch mehrere Vergasungsmitteldüsen
7, 8 zu. Das Volumenverhältnis CO₂ : O₂ im Vergasungsmittel
gemisch liegt üblicherweise im Bereich von 0,6 bis 2 und vorzugs
weise im Bereich von 0,7 bis 1,3. Die durch den Sauerstoff be
wirkte partielle Verbrennung des Kokses liefert die Energie für
die endothermen Vergasungsreaktionen. Das CO-reiche Produktgas
verläßt den Reaktor durch die Produktableitung 10, es wird in
einem Zyklon 11 entstaubt und in einem Abhitzekessel 14 auf Tem
peraturen im Bereich von 120 bis 200°C indirekt gekühlt. Die im
Zyklon 11 abgeschiedenen Feststoffe werden in den Reaktor 1 zu
rückgeführt, wobei man sie zweckmäßigerweise durch die Leitung 12
einer oder mehreren Vergasungsmitteldüsen 8 zuführt. In der Lei
tung 15 wird im Abhitzekessel 14 gebildetes Kondensat abgezogen.
Das Produktgas verläßt den Abhitzekessel in der Leitung 16. Einen
Teilstrom des Produktgases der Leitung 16 führt man in der Lei
tung 17 durch das Gebläse 17a zu einem Brenner 18, dessen Ver
brennungsgase auf die am unteren Ende des Reaktors 1 befindliche
Schlackenabflußöffnung 19 gerichtet sind. Durch die Öffnung 19
fließt die flüssige Schlacke, die sich im Schlackesumpf 20 sam
melt, kontinuierlich oder periodisch ab, wobei der Schlackenab
fluß durch den mit Hilfe des Brenners 18 erzeugten Gasdruck der
Verbrennungsgase reguliert wird. Abweichend von der schematischen
Darstellung der Zeichnung kann sich der Brenner 18 auch innerhalb
der Schlackenkammer 23 befinden, und die Verbrennungsgase können
aus die Abflußöffnung 19 ringförmig umgebenden Brennerdüsen aus
treten. Einzelheiten der Schlackenabflußöffnung 19 und eines ge
eigneten Brenners 18 sind der GB-PS 15 12 677 zu entnehmen.
Dem Brenner 18 wird durch die Leitung 21 Sauerstoff zugeführt. Um
die Temperatur der Verbrennungsgase im gewünschten Bereich, der
bei Temperaturen von etwa 1400 bis 2000°C liegt, zu halten, gibt
man dem Produktgas der Leitung 17 durch die Leitung 22 in dosier
ter Menge Kohlendioxid zu. Das Kohlendioxid dient als Moderator,
der die Temperatur der Verbrennungsgase des Brenners 18 absenkt.
Die durch die Abflußöffnung 19 nach unten abfließende Schlacke
gelangt in die Schlackenkammer 23, in der sich ein Wasserbad 24
befindet. Über das periodisch geöffnete Ventil 25 der Kammer 23
gelangt das Gemisch aus Schlacke und Wasser in einen Behälter 30
und wird von diesem über das geöffnete Ventil 31 periodisch aus
geschleust.
Da über die Vergasungsmitteldüsen 7 und 8 praktisch kein Wasser
stoff und kein Wasserdampf in die Vergasung gelangen und da auch
das durch den Brenner 18 erzeugte Verbrennungsgas, das durch die
Öffnung 19 und den Schlackensumpf 20 in das Festbett 2 strömt,
keinen nennenswerten H₂- und H₂O-Gehalt aufweist, hängt der
Stickstoff- und Wassergehalt im Produktgas der Leitung 10
nur noch von der Zusammensetzung des vergasten Kokses ab. Bei
geeigneter Wahl dieses Kokses ist es ohne weiteres möglich, ein
Produktgas zu erzeugen, das, trocken gerechnet, zu mindestens
90 Vol.-% aus Kohlenmonoxid besteht.
In einer Verfahrensführung, wie sie in der Zeichnung dargestellt
ist, werden pro Stunde 2400 kg Koks (wasser- und aschefrei ge
rechnet) vergast. Der Koks bestitzt Korngrößen im Bereich von
3 bis 60 mm. Als Flußmittel zum Einstellen des Schlackeschmelzpunk
tes werden dem Koks 150 kg/h Kalkstein zugemischt. Die Vergasung
erfolgt in einem bekannten Reaktor 1, der von British Gas
Corporation und Lurgi entwickelt wurde, der Druck im Reaktor be
trägt 5 bar.
Koksanalyse | |
C | |
96,3 Gew.-% | |
H | 0,7 Gew.-% |
O | 0,7 Gew.-% |
N | 1,1 Gew.-% |
S | 1,2 Gew.-% |
100,0 Gew.-% |
Durch die Vergasungsmitteldüsen werden dem Reaktor 1 pro Stunde
1313 Nm³ technisch reiner Sauerstoff und 1110 Nm³ Kohlen
dioxid zugeführt. Auf diese Weise werden pro Stunde 5000 Nm³
Produktgas erzeugt, die den Reaktor durch die Leitung 10 verlas
sen. Nach Staubentfernung im Zyklon 11 und Kühlung im Abhitzekes
sel 14 steht in der Leitung 16 ein Produktgas mit einer
Temperatur von 140°C zur Verfügung. Dieses Produktgas hat,
trocken gerechnet, folgende Zusammensetzung:
CO₂ | |
3,0 Vol.-% | |
CO | 92,5 Vol.-% |
CH₄ | 0,0 Vol.-% |
H₂ | 3,0 Vol.-% |
N₂ | 1,5 Vol.-% |
Durch die Leitung 17 werden pro Stunde 76 Nm³ des Produktgases
zum Brenner 18 geführt, wobei man diesen gasförmigen Brennstoff
durch die Leitung 22 mit pro Stunde 86 Nm³ CO₂ anreichert.
Aus der Leitung 21 erhält der Brenner 18 38 Nm³/s Sauerstoff.
Claims (3)
1. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors zum Vergasen von
festem, körnigem Brennstoff unter einem Druck von 1 bis 50 bar,
wobei man dem Brennstoff, der im Reaktor ein Festbett
bildet, das sich langsam nach unten bewegt, als Vergasungs
mittel Sauerstoff und Kohlendioxid zuführt, die unverbrenn
lichen mineralischen Bestandteile des Brennstoffs unter dem
Festbett als flüssige Schlacke durch eine Schlackenabfluß
öffnung abfließen läßt, den Schlackenabfluß durch einen mit
gasförmigem Brennstoff betriebenen Brenner reguliert, dessen
Verbrennungsgase in die Abflußöffnung gerichtet sind, und das
Produktgas über dem Festbett abzieht, entstaubt und kühlt,
dadurch gekennzeichnet, daß man als festen Brennstoff Koks
einsetzt, die Vergasungsmittel weitgehend frei von Wasser
dampf hält, dem Brenner Sauerstoff und entstaubtes, gekühltes
Produktgas als Brennstoff zuführt und ein Produktgas abzieht,
das nach Kühlung auf Temperaturen von 120 bis 200°C zu min
destens 85 Vol.-%, trocken gerechnet, aus Kohlenmonoxid be
steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
dem dem Brenner als gasförmigen Brennstoff zugeführten Pro
duktgas Kohlendioxid dosiert zumischt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Produktgas nach Entstaubung und Kühlung auf Temperaturen
von 120 bis 200°C und Grobreinigung zu mindestens 90 Vol.-%,
trocken gerechnet, aus Kohlenmonoxid besteht.
Priority Applications (2)
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CN 85104714 CN1013875B (zh) | 1984-07-20 | 1985-06-19 | 固体燃料气反应炉的操作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19843426912 DE3426912A1 (de) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | Verfahren zum betreiben eines reaktors zum vergasen fester brennstoffe |
Publications (2)
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DE3426912C2 true DE3426912C2 (de) | 1992-07-09 |
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ID=6241210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
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DE (1) | DE3426912A1 (de) |
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DE102007062413B3 (de) * | 2007-12-20 | 2009-09-10 | Conera Process Solutions Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von CO2-haltigen Abgasen |
CN109135828A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-04 | 陈荃钰 | 一种co2还原制co气化的方法 |
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DE2738932C2 (de) * | 1977-08-30 | 1986-02-06 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zum kontinuierlichen Schlackeabziehen bei dem Vergasen fester Brennstoffe |
-
1984
- 1984-07-20 DE DE19843426912 patent/DE3426912A1/de active Granted
Also Published As
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Legal Events
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---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BRITISH GAS CORP., LONDON, GB |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: PUERCKHAUER, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 5900 SIEGE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BRITISH GAS PLC, LONDON, GB |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |