DE3714915A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von synthesegas - Google Patents
Verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von synthesegasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Her
stellung von Synthesegas durch teilweise Verbrennung eines
feinzerteilten festen Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffs
mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in einem Reaktor, bei
welchem flüssige Schlacke, die während der teilweisen Ver
brennung gebildet wird, über einen Auslaß im Boden des Re
aktors entfernt und unter Schwerkraft über eine Schlacken
abgabeeinrichtung in ein Wasserbad oder ein Schlacken
abkühl- oder Schlackenabschreckgefäß geführt wird, wo sie
durch Abkühlen oder Abschrecken verfestigt wird.
Die teilweise Verbrennung von feinzerteiltem, festem,
Kohlenstoff enthaltenden Brennstoff mit im wesentlichen
reinem Sauerstoff als Sauerstoff enthaltendes Gas führt zu
einem Synthesegas, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid
und Wasserstoff besteht. Wenn das Sauerstoff enthaltende
Gas Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft ist, ent
hält das gebildete Synthesegas selbstverständlich auch eine
beträchtliche Menge an Stickstoff. Unter feinzerteiltem,
festem, Kohlenstoff enthaltendem Brennstoff ist allgemein
Kohle, wie Steinkohle, oder ein anderer fester Brennstoff
zu verstehen, wie beispielsweise Braunkohle, Torf, Holz,
Koks, Ruß usw., jedoch können auch Gemische aus Flüssigkeit
oder Gas und teilchenförmigen festen Brennstoffen verwen
det werden.
Vorteilhaft wird auch ein Moderator oder Dämpfungs-
bzw. Bremsmittel in den Reaktor eingeführt. Der Zweck des
Moderators besteht darin, einen Brems- oder Dämpfungseffekt
auf die Temperatur im Reaktor auszuüben. Dies wird gewähr
leistet durch endotherme Reaktion zwischen dem Moderator und
den Reaktionsteilnehmern und/oder den Produkten der Synthe
segasherstellung. Zweckentsprechende Moderatoren sind Dampf
und Kohlendioxid.
Die Vergasung wird vorteilhaft bei einer Temperatur
im Bereich von 1200 bis 1700°C und bei einem Druck im Be
reich von 1 bis 200 bar ausgeführt.
Der Reaktor, in welchem Synthesegas hergestellt wird,
kann irgendeine zweckentsprechende Gestalt haben.
Die Zufuhr von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff
enthaltendem Brennstoff und Sauerstoff enthaltendem Gas zum
Reaktor kann in irgendeiner Weise erfolgen, die für den be
absichtigten Zweck geeignet ist, und sie wird nicht im ein
zelnen beschrieben.
Bei der teilweisen Verbrennung gebildete flüssige
Schlacke tropft nach unten und wird über den Auslaß abge
zogen, der im Reaktorboden angeordnet ist.
Um die Schlacke aus dem Vergasungsprozeß zu ent
fernen, ist es bereits bekannt, ein Abschreckwasserbad
oder Abkühlwasserbad bzw. ein Schlackenabschreckgefäß oder
ein Schlackenabkühlgefäß vorzusehen, welches unter dem
Reaktor angeordnet und mit diesem auf irgendeine Weise ver
bunden ist, die für den gewünschten Zweck geeignet ist, wo
bei in dem Wasserbad bzw. in dem Schlackenabkühlgefäß die
als Folge ihrer Schwerkraft sich nach unten bewegende Schlac
ke aufgefangen oder abgkühlt bzw. abgeschreckt wird und
Schlackenkörner oder Schlackenagglomerationen bildet. Nach
einer solchen Granulation wird die Schlacke aus dem Wasser
bad oder dem Schlackenabkühlgefäß periodisch oder kontinuier
lich entfernt mittels üblicher Anordnungen.
Dies kann beispielsweise ausgeführt werden mittels
eines Sperrtrichters, aus welchem verfestigte Schlacke par
tienweise aus dem Vergasungssystem ausgeschwemmt oder aus
gewaschen wird.
Während des Auswaschkreislaufes ist der Sperrtrich
ter von dem Vergasungssystem isoliert bzw. getrennt, und
zwar durch Schließen von einem oder mehreren Ventilen in
der Verbindungsleitung zwischen dem Schlackenabkühlgefäß
und dem Sperrtrichter.
Jedoch sammelt sich die Schlacke, die in der Zwi
schenzeit bei dem Prozeß der teilweisen Verbrennung er
zeugt wird, in dem Schlackenabkühlgefäß oberhalb dieser
Ventile an, wo sie das Bestreben zeigt, an dem engen Spalt
gerade über den genannten Ventilen Brücken zu bilden.
Es hat sich jedoch als sehr schwierig gezeigt zu
erreichen, daß die Schlacke in den Sperrtrichter fällt,
nachdem der Sperrtrichter erneut mit dem Vergasungssystem
verbunden worden ist.
Selbst Wasserstrahldüsen für Rührzwecke haben sich
als nicht erfolgreich erwiesen. Es ist daher ein Zweck der
Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen
zum Herstellen von Synthesegas durch teilweise Verbrennung
von feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltenden Brenn
stoff, bei welchem die flüssige Schlacke, die während der
teilweisen Verbrennung gebildet ist, in sehr wirksamer
Weise aus dem Schlackenabkühlgefäß bequem entfernt werden
kann.
Es ist ein anderer Zweck der Erfindung, einen
schnellen Leistungstest der Ventile zwischen dem Schlacken
abkühlgefäß und dem Sperrtrichter zu schaffen.
Die Erfindung schafft daher ein Verfahren für die
Herstellung von Synthesegas durch teilweise Verbrennung von
feinzerteiltem, festem, Kohlenstoff enthaltendem Brennstoff
mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in einem Reaktor, bei
welchem während der teilweisen Verbrennung gebildete flüs
sige Schlacke in ein Wasserbad oder in ein Schlackenabkühl
gefäß fällt, wo sie sich verfestigt und von welchem sie
unter Schwerkraft in einen Sperrtrichter fällt, aus welchem
die verfestigte Schlacke partienweise aus dem Vergasungs
system ausgeschwemmt oder ausgewaschen wird, wobei der
Sperrtrichter und das Schlackenabkühlgefäß über ein oder
mehrere Ventile verbunden sind. Gemäß der Erfindung umfaßt
dieses Verfahren die Schritte des Erzeugens und Aufrecht
erhaltens einer permanenten Gasblase oder eines permanenten
Gaskopfes in dem Sperrtrichter, wobei der Druck der Gasblase
niedriger ist als der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß, so
daß ein anfängliches Abwärtsfließen von Wasser und Schlacke
während des Öffnens der Ventile zwischen dem Sperrtrichter
und dem Schlackenabkühlgefäß hervorgerufen wird.
Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zum
Durchführung des obigen Verfahrens, umfassend ein Schlacken
abkühlgefäß, welches über ein oder mehrere Ventile mit einem
Sperrtrichter verbunden ist, der an seinem Boden mit einem
Auslaß versehen ist, sowie ein oder mehrere Ventile.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine
Einrichtung zum Erzeugen und Aufrechterhalten einer perma
nenten Gasblase oder eines permanenten Gaskopfes in dem
Sperrtrichter.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Er
findung kann die Gasblase in dem Sperrtrichter erzeugt
werden dadurch, daß ein Rohr einer gewissen Länge in das
Oberende des Sperrtrichters nach unten gerichtet einge
setzt wird.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
besteht die Gasblase aus einem inerten Gas, beispielsweise
aus Stickstoff.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen
Figur der Zeichnung beispielsweise erläutert, in der eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Diese Figur ist eine Querschnittsansicht eines
Schlackenabkühlgefäßes 1, welches mit einem Auslaß 2 ver
sehen ist. Das Schlackenabkühlgefäß oder Schlackenabschreck
gefäß 1 ist ein Teil einer Vergasungsanlage, und es ist
unter einem Reaktor bzw. einer Vergasungszone angeordnet,
in welchem bzw. in welcher teilweise Verbrennung durchge
führt wird, und es ist mit dem Reaktor bzw. dieser Zone
in irgendeiner für den gewünschten Zweck geeigneten Weise
verbunden.
Die Vergasungszone ist aus Gründen der Klarheit
nicht dargestellt. Der Auslaß 2 des Schlackenabkühlgefäßes
1 ist mittels irgendeiner zweckentsprechenden Verbindungs
leitung 3 mit einem Sperrtrichter 4 verbunden, der unter
dem Schlackenabkühlgefäß 1 angeordnet ist. In der Leitung
3 sind ein oder mehrere Ventile 3 a vorgesehen.
In dem Sperrtrichter 4 wird eine permanente Gas
blase bzw. ein permanenter Gaskopf 5 aufrechterhalten
mit einem Druck, der niedriger als der Druck in dem
Schlackenabkühlgefäß 1 ist. Die Gasblase kann beispiels
weise aus einem inerten Gas wie Stickstoff bestehen.
Die Gasblase kann dadurch hervorgerufen werden,
daß ein Rohr 6 einer gewissen Länge in das Oberende des
Sperrtrichters 4 nach unten eingesetzt wird. Der Sperr
trichter 4 ist an seinem Boden mit einem Auslaß 7 ver
sehen sowie einem oder mehreren Ventilen 7 a zum Abgeben
der verfestigten Schlacke aus der Vergasungsanlage wäh
rend eines Ausschwemm- bzw. Auswaschkreislaufes. Die
Schlacke kann an irgendeine für den gewünschten Zweck ge
eignete Einrichtung abgegeben werden (aus Gründen der
Klarheit nicht dargestellt).
Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfin
dung ist wie folgt: Die flüssige Schlacke, die in der
Vergasungsanlage während der teilweisen Verbrennung ge
bildet wird, fällt in das Wasserbad oder in das Schlac
kenabkühlgefäß 1, wo sie sich verfestigt.
Von dem Schlackenabkühlgefäß 1 fällt sie unter
der Schwerkraft in den Sperrtrichter 4, aus welchem die
verfestigte Schlacke partienweise aus der Vergasungs
anlage herausgeschwemmt oder herausgewaschen wird. Es ist
für den Fachmann des hier in Rede stehenden Gebietes er
sichtlich, daß zu entsprechenden Zeitpunkten die Ventile
3 a und 7 a geöffnet bzw. geschlossen werden.
Während des Ausschwemm- bzw. Auswaschkreislaufes
ist der Sperrtrichter 4 von der Vergasungsanlage getrennt,
da die Ventile 3 a zwischen dem Schlackenabkühlgefäß 1 und
dem Sperrtrichter 4 geschlossen sind, wohingegen die Ven
tile 7 a am Auslaß des Sperrtrichters 4 geöffnet sind. Dem
gemäß sammelt sich Schlacke, die in der Zwischenzeit er
zeugt wird, in dem Schlackenabkühlgefäß 1 oberhalb der
Ventile 3 a an und sie hat das Bestreben, an dem engen Raum
gerade über diesen Ventilen 3 a eine Brücke oder Brücken zu
bilden (dieser Raum ist als Brückenbildungsbereich A sche
matisch dargestellt).
Gemäß der Erfindung bewirkt nach dem erneuten Ver
binden des Sperrtrichters 4 mit der Vergasungsanlage durch
Schließen der Ventile 7 a und Öffnen der Ventile 3 a, die
Gasblase in dem Sperrtrichter 4, deren Druck niedriger als
der Druck in dem Schlackenabkühlgefäß 1 ist, ein anfängli
ches Abwärtsfließen von Wasser und Schlacke, so daß im Be
reich A vorhandene Brücken entfernt werden.
Es ist zu bemerken, daß die Gasblase auch einen
schnellen Leistungstest der Ventile ermöglicht. Wenn das
Volumen der Gasblase sich mit der Zeit ändert, ist dies
eine Anzeige dafür, daß die Ventile leck sind.
Es ist weiter zu bemerken, daß der Druck der Gas
blase in dem Sperrtrichter 4 höher sein kann als der Druck
der Abgabeeinrichtung auf der Außenseite des Sperrtrichters
4. Auf diese Weise wird das Entleeren des Sperrtrichters 4
erleichtert und die Möglichkeit einer Brückenbildung am Aus
laß 7 des Sperrtrichters 4 ist verringert.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderun
gen möglich.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch
teilweise Verbrennung von feinzerteiltem festem, Kohlen
stoff enthaltenden Brennstoff mit einem Sauerstoff enthalten
den Gas in einem Reaktor, bei welchem während der teilweisen
Verbrennung gebildete flüssige Schlacke in ein Wasserbad oder
in ein Schlackenabkühlgefäß fällt, wo sie sich verfestigt und
von welchem sie unter der Schwerkraft in einen Sperrtrichter
fällt, aus welchem die verfestigte Schlacke partienweise aus
der Vergasungsanlage ausgeschwemmt oder ausgewaschen wird,
wobei der Sperrtrichter und das Schlackenabkühlgefäß über ein
oder mehrere Ventile verbunden sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Sperrtrichter eine permanente
Gasblase oder ein permanenter Gaskopf erzeugt und aufrechter
halten wird, deren bzw. dessen Druck niedriger ist als der
Druck in dem Schlackenabkühlgefäß, so daß während des Öffnens
der Ventile zwischen dem Sperrtrichter und dem Schlackenab
kühlgefäß ein anfängliches Abwärtsfließen von Wasser und
Schlacke hervorgerufen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasblase dadurch erzeugt wird, daß ein Rohr einer ge
wissen Länge in das Oberende des Sperrtrichters eingesetzt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gasblase aus einem inerten Gas besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein Schlackenabkühlge
fäß (1), welches über ein oder mehrere Ventile (3 a) mit einem
Sperrtrichter (4) verbunden ist, der an seinem Boden mit einem
Auslaß (7) versehen ist und ein oder mehrere Ventile (7, 7 a)
aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen
und Aufrechterhalten einer permanenten Gasblase oder eines
permanenten Gaskopfes in dem Sperrtrichter (4).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
ein Rohr (6) gewisser Länge, welches in das Oberende des Sperr
trichters (4) eingesetzt ist.
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