DE4318444C2 - Verfahren zur Hochtemperatur-Konvertierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hochtemperatur-Konvertierung durch Umsetzung von CO, das Bestandteil eines in einem Vergaser erzeugten Wasserstoff und CO enthaltenen rohen Synthesegasgemisches ist, mit Wasserdampf in Abwesenheit eines Katalysators in einem Temperaturbereich von 700 bis 900°C und anschließender Abküh­ lung des Gasgemisches.

Unter Konvertierungsgleichgewicht versteht man die Gleichgewichtsreaktion zwischen Kohlenmonoxid und Wasserdampf auf der einen Seite und Kohlendioxid und Wasserstoff auf der anderen Seite. Die Reaktion in Richtung Kohlendioxid und Wasserstoff ist schwach exotherm.

CO + H₂O ⇄ CO₂ + H₂ - 41,0 kJ

Die Gleichgewichtsreaktion wird technisch hauptsächlich zur Erzeugung von Wasserstoff durch Umsetzung von im Synthesegas enthaltenen Kohlenmonoxid mit Wasserdampf genutzt.

Durch die Konvertierungsreaktion kann auch ein für die Weiterverarbeitung von Synthese­ gas beispielsweise zu Methanol erforderliches CO/H₂-Verhältnis eingestellt werden.

Man unterscheidet zwischen der Hochtemperatur-Konvertierung bei ca. 280 bis 350°C, bei der man mit einem Eisen-/Chromoxyd-Katalysator arbeitet, der relativ unempfindlich gegen Schwefelwasserstoff in Synthesegas ist und der später entwickelten Tieftemperatur-Kon­ vertierung bei ca. 180 bis 260°C.

Bei dieser Temperatur läßt sich das Konvertierungsgleichgewicht zu H₂ und CO₂ bis auf einen Restgehalt von ca. 0,2 bis 0,4 Volumen-% CO verschieben, im Unterschied zu 4 bis 6 Volumen-% bei der Hochtemperatur-Konvertierung.

Die Tieftemperatur-Konvertierung erfolgt in Gegenwart Kupfer enthaltender Katalysatoren. Dies sind im allgemeinen CuO/ZnO/Cr₂O₃-Gemische, die sehr empfindlich gegen Schwe­ felwasserstoff sind.

Die Tieftemperatur-Konvertierung wurde technisch erst möglich, nachdem es gelungen war, Schwefelwasserstoff bis auf Spuren aus dem Synthesegas zu entfernen. Dies gelingt durch Überleiten des Synthesegases über ZnO-Betten unter Bildung von ZnS.

Häufig wird in modernen Anlagen die Tieftemperatur-Konvertierung hinter eine Hochtempe­ ratur-Konvertierung geschaltet, wobei in letzterer ein Teil des Schwefelwasserstoffs an den Eisen-/Chromoxyd-Katalysator gebunden wird. Anschließend gelangt das Gas nach Durch­ strömen von ZnO-Türmen zur Tieftemperatur-Konvertierung.

Da die katalytische Konvertierung technisch und wirtschaftlich aufwendig ist, hat sich die Fachwelt darum bemüht, die gewünschte Wasserstoffmenge ohne katalytische Konvertie­ rung zu erzeugen.

Beispielhaft sei die europäische Patentanmeldung EP 0 167 101 A2 genannt, gemäß der der Reaktionsraum eines sogenannten Steamreformers zur Umsetzung von Methan mit Was­ serdampf, eine Membran aus Palladium aufweist, durch welche bei 500 bis 1000°C Was­ serstoff kontinuierlich abgezogen wird, so daß aus dem erzeugten Synthesegas gemäß

CH₄ + H₂O ⇄ 3H₂ + CO

das Gleichgewicht fortlaufend zum Wasserstoff verschoben wird. Nach dieser Patentan­ meldung läßt sich die eingesetzte Methanmenge durch die Wasserstoffabtrennung von 8,9 auf 1,1 Volumen-% vermindern, wobei jedoch die CO-Menge von 7,5 auf 8,3 Volumen-% geringfügig ansteigt.

Das Verfahren ist nur mit einem relativ reinen Einsatzmaterial wie Methan möglich. Wirt­ schaftlich aufwendig ist der Einsatz einer Edelmetallmembran.

In der DE-AS 12 46 689 wird ein Verfahren zum Konvertieren heißer, einen Gaserzeuger verlassender kohlenmonoxidhaltiger Gase offenbart, bei dem die entsprechend abgekühl­ ten Gase in einen Konverter eingeleitet werden, der mit einem Wärmeaustauscher zu einer Einheit zusammengefaßt ist und dort bei Temperaturen, die bis zur für eine ausreichende Umsetzungsgeschwindigkeit minimalen Temperatur abfallen, katalytisch mit Wasserdampf umgesetzt werden, wobei die nicht entschwefelten Ausgangsgase mit etwa 1000°C in den Konvertierungskatalysator eintreten.

Aufgabenstellung der DE-AS 11 41 984 ist es, ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Wärme und des Wasserdampfes aus den aus dem Konvertierungsreaktor austretenden Gasen zu entwickeln, bei dem der Wärme- und Feuchtigkeitsbedarf der Frischgase prak­ tisch vollständig aus dem Wärmeinhalt und Wasserdampfgehalt der konvertierten Gase gedeckt werden kann. Dies erfolgt dadurch, daß der Druck der vorgewärmten und an Was­ serdampf gesättigten Frischgase durch Kompression derart bemessen wird, daß der Druck bei der Konvertierung der Frischgase und beim Kühlen der Reaktionsgase etwa 1,5mal so groß ist wie Sättigung und Erwärmung der Frischgase. Die Konvertierung erfolgt bei einer Temperatur von 400-600°C.

Die US 37 23 345 offenbart die Vergasung von Kohlenwasserstoffen wie Raffineriegas oder Vakuumrückstand aus der Mineralölverarbeitung bei 1.093-1.649°C und einem Druck von 1-3 Atmosphären.

Kennzeichnend ist, daß der erzeugte Gasstrom bei gleichen Bedingungen wie in der Ver­ gasung zusammen mit zusätzlichem Wasser in eine leere, nicht katalytische Konvertie­ rungszone eingeleitet wird und bei mindestens 815°C, bevorzugt 926-1.537°C, umgesetzt wird.

Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume A12, beschreibt auf den Seiten 242 und 243 unter "Quench Conversion" die nicht-katalytische Rohgaskonvertierung.

Das Rohgas wird in einem Beispiel aus 1 kg Asphalt erzeugt und unter Zusatz von 0,4 kg H₂O bei ca. 1.570°C konvertiert. Das Konvertierungsgleichgewicht wird bei 1.250°C einge­ stellt. Es wird ein Verhältnis von H₂/CO von 1,25 erhalten.

In der DE-AS 15 67 613 wird ein Verfahren zur zweistufigen Konvertierung kohlenmono­ xidhaltiger Gasgemische offenbart, wobei das ggf. vorentschwefelte Rohgas nach dem Durchgang durch die erste Konvertierungsstufe einer Zwischenreinigung unterworfen wird, anschließend wird Wasser eingespritzt und der entstehende Dampf der zweiten Konver­ tierungsstufe zugeführt, wobei die erste Konvertierungsstufe bei einer Temperatur von 350- 550°C und die zweite Konvertierungsstufe bei einer Temperatur von 180-260°C arbeitet und wobei als Zwischenreinigung eine Heißentschwefelung vorgesehen ist.

Nach der DD-101 694 erfolgt die Konvertierung in Reaktoren, in denen sich auf, in oder hinter einer Wand ein Konvertierungskatalysator befindet, der für das zu konvertierende Gas zugänglich ist.

Da das Rohgas nicht durch das Katalysatorbett fließt, sondern nur an dem Katalysator ent­ langstreicht, muß das Rohgas nicht von Rußteilchen vollständig befreit werden.

Die Eingangstemperaturen in dem oder den Konvertierungsreaktor(en) liegen bei 210 - 450°C.

Die GB 922 259 betrifft einen Reaktor zur Umsetzung von gasförmigen Einsatzmaterialien, indem der Katalysator in mehreren von einander getrennten Schichten angeordnet ist. Nach Durchlaufen einer Katalysatorschicht wird das Gas aus dem Reaktor herausgeleitet, gewaschen und auf die nächste Katalysatorschicht geleitet. Auf diese Weise wird das sich jeweils in einer Katalysatorschicht einstellende Gleichgewicht zugunsten der gewünschten Produkte verschoben.

Nach wie vor besteht die Aufgabenstellung, das Konvertierungsgleichgewicht zur Umwand­ lung von Synthesegas in ein Gasgemisch mit höherem Wasserstoffanteil in einem wirt­ schaftlichen, technisch durchführbaren Verfahren zu verschieben, ohne daß Katalysatoren erforderlich sind. Hierbei ist vor allem von Bedeutung, eine genügend schnelle Gleichge­ wichtseinstellung herbeizuführen, ohne daß durch Anwendung hoher Temperaturen eine Verschiebung zu einem Gasgemisch stattfindet, das einen zu hohen Anteil an CO und Wasserdampf enthält.

Der Anmelderin ist es nunmehr gelungen, den Stand der Technik in bisher unerreichter Weise, durch ein Verfahren zur Hochtemperatur-Konvertierung zu verbessern durch Um­ setzung von CO, das Bestandteil eines in einem Vergaser durch Abfallvergasung erzeugten Wasserstoff und CO enthaltenen, rohen Synthesegasgemisches ist, mit Wasserdampf, bei einer Verweilzeit zur Einstellung des Konvertierungsgleichgewichts von 0,1-5 Sekunden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe des in den Vergaser eingesetzten Wassers und des in die Konvertierung eingesetzten Quenchwassers bei 10-300 kg, bevorzugt bei 20- 200 kg pro kg in den Vergaser eingesetzte Trockensubstanz über der stöchiometrischen Wassermenge liegt, die zur Vergasung des in der Trockensubstanz vorhandenen Kohlen­ stoffs benötigt wird, daß die Konvertierung in Abwesenheit eines Katalysators im Tempera­ turbereich von 700-900°C erfolgt und anschließend eine Abkühlung des Gasgemisches auf 0-250°C, bevorzugt auf 25-200°C und besonders bevorzugt auf 25-150°C erfolgt.

Erfindungsgemäß kann Synthesegas aus jedem beliebigen Vergaser eingesetzt werden.

Beispielhaft seien genannt: Die technisch in zahlreichen Anlagen eingesetzten Shell-Verga­ ser und Texaco-Vergaser zur Vergasung schwerer Öle, der Wirbelschicht-Vergaser, in dem üblicherweise fein verteilte Feststoffe, wie z. B. Braunkohle, vergast werden, der Lurgi-Fest­ bettvergaser zur Kohlevergasung, der Koppers-Totzek-Vergaser zur Umsetzung fein verteil­ ter Kohle, der Flugstromvergaser, bei dem fein verteilte Feststoffe, wie z. B. Braunkohle mittels eines Trägergases in den Vergasungsreaktor eingeführt werden oder Vergaser die nach Steamreforming-Technologie arbeiten.

Auch Abfallmaterialien können in Vergasungsreaktoren zu Synthesegas umgewandelt werden.

So lassen sich beispielsweise getrocknete Klärschlämme im Flugstromvergaser umsetzen. Auch im Wirbelschichtvergaser können fein verteilte feste Abfälle wie z. B. Reifengummi vergast werden. Bei Einsatz flüssiger Abfälle ist ein inertes Wirbelbett z. B. aus Sand erfor­ derlich.

Die Vergasung zahlreicher Abfälle wie Klärschlamm, halogenierte Lösungsmittel und andere wurde von Texaco Inc. im Pilotmaßstab untersucht (siehe zum Beispiel Präsentation am 15.01.1991 vor der New Yorker Water Pollution Control Association). Auch der in der Deutschen Patentanmeldung DE 41 23 740 A1 beschriebene Zyklonvergaser kann erfindungs­ gemäß eingesetzt werden.

Sehr gut geeignet ist ferner der Einsatz des sogenannten Thermo-Select-Vergasers. Nach diesem Verfahren (siehe z. B. Deutsche Patentschrift DE 41 30 416 C1) werden aus Abfällen und Abfallgemischen zunächst die flüssigen Anteile in einer Schwelzone entfernt und anschließend das Feststoffkonglomerat in einem Schlackenbad vergast.

Nach dem Stand der Technik wird das rohe Synthesegas üblicherweise zunächst abgekühlt. Anschließend wird es einer Gasreinigung zugeführt. Erst nach erfolgter Reinigung gelangt das Gasgemisch in die katalytische Konvertierung.

Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik wird erfindungsgemäß das rohe Synthesegas direkt dem Konvertierungsreaktor, in dem die Konvertierung in Abwesenheit eines Katalysators erfolgt, zugeführt. Alternativ kann jedoch zwischen Vergaser und Konvertie­ rungsreaktor ein indirekter Wärmetauscher, bevorzugt zur Dampferzeugung, geschaltet sein.

Der Konvertierungsreaktor ist so ausgelegt, daß angepaßt an die Auslegung des Vergasers die erfindungsgemäßen Verweilzeiten von 0,1 bis 5 Sekunden eingestellt werden können.

Der Konvertierungsreaktor besitzt eine Zone bzw. einen Bereich, in den das rohe Synthesegas eingeführt und konvertiert wird und besitzt wenigstens einen Synthesegaseingang in dieser Zone, er kann jedoch auch mehrere Eingänge aufweisen, die an unterschiedlichen Stellen der Konvertierungszone angeordnet sind. Ferner besitzt der Konvertierungsbereich wenigstens eine Wasser- bzw. Dampfzuführung, die so ausgebildet ist, daß das Wasser fein verteilt eingedüst werden kann. Die Wasser- bzw. Dampfzuführungen befinden sich bevorzugt im Bereich der Synthesegaszuführung, können jedoch auch über den Konvertierungsbereich verteilt sein.

Die Gesamtmenge des in den Vergaser und in den Konvertierungsreaktor eingesetzten Wassers liegt um 1 bis 350 kg bevorzugt 10 bis 300 kg und besonders bevorzugt um 20-200 kg pro kg in den Vergaser eingesetzter Trockensubstanz über der stöchiometrischen Wassermenge, die zur Vergasung des in der Trockensubstanz vorhandenen Kohlenstoffs benötigt wird.

Gasgemisch und Dampf bzw. eingedüstes Wasser strömen im Gleichstrom. Dies kann von oben nach unten oder auch von unten nach oben erfolgen, bevorzugt jedoch von oben nach unten.

Der Konvertierungsreaktor besitzt eine zweite Zone, in der das Gasgemisch abgekühlt werden kann. Die Abkühlung erfolgt durch Zuführung von Wasser oder auch Niedertemperaturdampf in diese Zone durch eine oder mehrere Zuführungen, wobei das Wasser bevorzugt eingedüst wird.

Das Gasgemisch wird erfindungsgemäß auf 0 bis 250°C, bevorzugt 25 bis 200 °C und bevorzugt auf 25 bis 150°C abgekühlt.

Der Konvertierungsreaktor ist bevorzugt sehr einfach konstruiert und kann beispielsweise als einfaches Rohr ausgebildet sein. Er kann jedoch auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungen besitzen. Auf die bekannten homogenen Gasphasenreaktoren braucht daher nicht näher eingegangen zu werden.

Der Konvertierungsreaktor kann indirekte Wärmetauscher im Konvertierungsbereich als auch im Abkühlbereich aufweisen.

Der Konvertierungsreaktor kann direkt hinter dem Vergaser angeordnet sein. Zwischen Vergaser und Konvertierungsreaktor kann jedoch auch ein indirekter Wärmetauscher ange­ ordnet sein.

Erfindungsgemäß kann die Abkühlzone auch durch Einbau indirekter Wärmetauscher zur Dampferzeugung genutzt werden. Im Konvertierungsreaktor erfolgt die Einstellung des Konvertierungsgleichgewichts bei einer Temperatur von 700 bis 900°C. Die Einstellung der Temperatur und des Gleichgewichts erfolgen durch Zusatz von Wasser und/oder Dampf im Bereich der Konvertierungszone, in dem auch das rohe Synthesegas zugeführt wird.

Die Temperatur kann ferner durch indirekten Wärmetausch vor dem Konvertierungsreaktor, wie oben beschrieben, oder im Reaktor durch entsprechende Einbauten erfolgen sowie durch die Kombination von indirektem Wärmetausch und Quenchen. Bei geringem Was­ sergehalt im Vergaser wird bevorzugt im Konvertierungsreaktor im Hochtemperaturbereich gequencht. Das Quenchen im Hochtemperaturbereich ist erfindungsgemäß als bevorzugte Abkühlungsmaßnahme anzusehen, jedoch auch kombiniert mit indirekter Kühlung. Die aus­ schließlich indirekte Kühlung ist grundsätzlich ebenfalls möglich.

Die Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß der Temperaturbereich von 700 bis 900°C besonders geeignet ist, da hier das Konvertierungsgleichgewicht relativ stark zu Wasserstoff und Kohlendioxid verschoben ist und sich ausreichend schnell, auch ohne Ge­ genwart von Katalysatoren einstellt.

Bei hohen Temperaturen stellt sich zwar das Gleichgewicht schneller ein, es ist jedoch stär­ ker zu Kohlenmonoxid und Wasserdampf verschoben, während sich bei tiefer Temperatur das Konvertierungsgleichgewicht nur relativ langsam einstellt. Die Verweilzeiten zur Einstel­ lung des Konvertierungsgleichgewichts liegen erfindungsgemäß bei 0,1 bis 5 Sekunden, wobei bei hohen Temperaturen die Verweilzeit kurz und bei niederen Temperaturen lang gewählt wird.

Die Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß durch Wasser- bzw. Dampfzusatz in bestimmter Menge in den Vergasungsreaktor oder in den Konvertierungsreaktor oder in beide bei den erfindungsgemäßen Temperaturen eine schnelle Gleichgewichtseinstellung erfolgt, so daß ohne Katalysator problemlos H₂/CO-Verhältnisse ≧ 2 eingestellt werden können.

Anschließend gelangt das Gasgemisch in den Reaktorbereich, in dem es durch Zuführung von Wasser abgekühlt wird. Die Abkühlung erfolgt auf eine Temperatur von 0 bis 250°C, bevorzugt von 25 bis 200°C und besonders bevorzugt von 25 bis 150°C.

Obgleich die Abkühlung bevorzugt mit Wasser erfolgt, kann auch Niederdruckdampf teilweise mit dem Wasser eingesetzt werden. Auch eine zusätzliche indirekte Kühlung ist erfindungsgemäß möglich.

Wird in der Konvertierungszone ein bestimmtes Verhältnis von H₂ zu CO eingestellt, das sich nicht mehr in Richtung eines höheren Wasserstoffanteils verschieben soll, wie z. B. für die Methanolsynthese, so wird die Abkühlung in der Abkühlungszone bevorzugt so schnell herbeigeführt, daß das Konvertierungsgleichgewicht einfriert, d. h. das Gasgemisch wird abgeschreckt.

Mit Hilfe der folgenden Versuche wird die Erfindung näher erläutert. Bei den Versuchen wurde in den Vergaser ein Kohlenstoff enthaltendes Material eingesetzt, dessen Zusammensetzung in Tabelle 1 dargestellt ist.

C
57,8
H	7,2
N	7,5
O	19,5
Asche	8,0

Das Material wurde vor Einsatz in den Vergaser mit Wasser gemischt, so daß die prozentuale Wassermenge bezogen auf das Gesamtgewicht von Trockensubstanz + Wasser bei 3, 30 und 50 Gew.-% lag, entsprechend einer Gesamtmenge von Wasser pro 100 kg Trockensubstanz von 3,1 kg, 43 kg und 100 kg. Pro 100 kg Kohlenstoff enthaltendem Material wurden 95,7 kg Sauerstoff (+ 0,94 kg Stickstoff) eingesetzt.

Das rohe Gasgemisch gelangte mit 1350°C in den Konvertierungsreaktor. Bei einem Druck von 1,5 bar wurde die Temperatur des Gasgemischs auf 900°C, 800°C und 700°C durch indirekte Kühlung gesenkt.

Hierbei wurden die in den Tabellen 2 bis 4 wiedergegebenen Ergebnisse erhalten, die sich auf 100 kg Einsatz an Kohlenstoff enthaltendem Material beziehen.

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Die Tabellen zeigen, daß mit zunehmendem Wasseranteil im Einsatzprodukt, entsprechend der zunehmenden exothermen Umsetzung bei Senkung der Temperatur von 900°C auf 700°C die Wasserstoffmenge zunimmt und die CO- Menge und H₂O-Menge abnehmen (Wärmetönung bei 900°C und 50 Gew.-% H₂O: -291 MJ; Wärmetönung bei 700°C und 50 Gew.-% H₂O: -424 MJ).

In den Tabellen 5 bis 7 sind Ergebnisse wiedergegeben, die durch zumindest teilweises Quenchen mit Wasser bzw. mit Wasserdampf erhalten wurden.

Zusätzlich zu den im Einsatzprodukt in dem Vergaser vorhandenen Wasser wurden durch Quenchen weitere 54,05 kg H₂O bzw. im Falle von 3 Gew.-% H₂O im Vergasereinsatzprodukt 144 kg H₂O zugegeben.

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Die Tabellen 5 bis 7 zeigen, daß durch weitere Zugabe von Wasser in Mengen von 54,04 kg bzw. 144 kg pro kg Kohlenstoff enthaltendem Einsatzmaterial in den Vergaser bei Senkung der Temperatur von 900°C auf 700°C durch Quenchen das Verhältnis von erzeugtem Wasserstoff zu Kohlenmonoxid im Konvertierungsgas weiter deutlich gesteigert werden kann.

Das Konvertierungsgasgemisch wurde nach Einstellung des Gleichgewichts bei einer Verweilzeit von 0,1 bis 5 Sekunden durch Eindüsen von Wasser abgekühlt.

Tabelle 8 gibt wieder, welches Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid sich nach Entfernen von CO₂ und H₂O bei 25°C eingestellt hat. Tabelle 8 entspricht den Tabellen 2 bis 4.

Tabelle 8

In Tabelle 9 ist die Gleichgewichtseinstellung bei den zusätzlichen, durch Quenchen zugegebenen H₂O-Mengen dargestellt.

Tabelle 9

Die Ergebnisse zeigen, daß durch Zusatz von 144 kg H₂O als Quenchwasser + ca. 3 kg H₂O im Einsatzprodukt bei 700°C ein Verhältnis von H₂/CO von 2,84 und bei Zusatz von 54,05 kg H₂O als Quenchwasser zu 100 kg H₂O im Einsatzprodukt sogar ein Verhältnis von H₂/CO von 2,93 bei 700°C erhalten werden kann.

Das im wesentlichen H₂ und CO enthaltende Gasgemisch kann nunmehr verschiedenen Weiterverarbeitungen zugeführt werden, wie z. B. der Methanolsynthese oder der Oxosynthese. Der Weiterverarbeitung entsprechend kann eine Gasreinigung erfolgen. Vor der Konvertierung ist die Gasreinigung nicht erforderlich.

Obgleich erfindungsgemäß das H₂/CO-Verhältnis auch ohne Katalysator überraschend genau eingestellt werden kann, kann insbesondere bei vergleichsweise kleinen Methanolanlagen, die speziell einem Abfallvergaser zugeordnet sind, auf ein exaktes H₂/CO-Verhältnis von 2 : 1 verzichtet werden. Überschüssiges CO kann bei nicht stöchiometrischen Verhältnis zur Dampf- oder Stromerzeugung genutzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet weitere wichtige Vorteile, so ist dadurch, daß das durch Vergasung erzeugte Gasgemisch nicht vor der Konvertierung abgekühlt, gereinigt und wieder aufgeheizt werden muß, eine erhebliche Energieeinsparung möglich. Der Konvertierungsreaktor kann sehr einfach konstruiert sein, z. B. nur als Rohr mit Wasserdüsen ausgebildet sein. Der vergleichsweise hohe Wasseranteil führt zu einer besseren Feinstaubabscheidung sowie zur besseren Entfernung von HCl, HF, H₂S, NH₃ oder Metalldämpfen, da sich mit Hilfe der Staubkörnchen als Kristallisationskeime leicht H₂O-Tröpfchen bilden, die eine Waschwirkung entfalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Hilfe der Figur zusätzlich erläutert.

Die Figur stellt beispielhaft und vereinfacht die Kombination von Vergaser und Konvertierungsreaktor dar.

1 stellt den Vergaser dar, in den über 2 und 3 Wasser/Dampf bzw. zu vergasendes Kohlenstoff enthaltendes Material zugeführt werden. Über 4 gelangt das Syntheserohgas in den Konvertierungsreaktor 6, der aus einer Konvertierungszone 7 und einer Kühlzone 11 besteht. In Zuführung 4 kann ein indirekter Wärmetauscher 5 angeordnet sein. In 7 kann über 9 Quenchwasser bzw. Dampf eingeleitet werden. In 7 können indirekte Wärmetauscher 8 und 10 angeordnet sein. 11 ist die Abkühlzone des Konvertierungsreaktors, in die über 13 Wasser bzw. Niederdruckdampf zugeführt werden kann, wobei das Wasser vorzugsweise eingedüst wird. Auch 11 kann mit indirekter Kühlung 12 ausgestattet sein. Über 14 wird das abgekühlte Synthesegasgemisch aus dem Konvertierungsreaktor entnommen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Hochtemperatur-Konvertierung durch Umsetzung von CO, das Bestand­ teil eines in einem Vergaser durch Abfallvergasung erzeugten, Wasserstoff und CO enthaltenden, rohen Synthesegasgemisches ist, mit Wasserdampf, bei einer Verweilzeit zur Einstellung des Konvertierungsgleichgewichts von 0,1-5 Sekunden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Summe des in den Vergaser eingesetzten Wassers und des in die Konvertierung eingesetzten Quenchwassers bei 10-300 kg pro kg in den Vergaser eingesetzte Trockensubstanz über der stöchiometrischen Wassermenge liegt, die zur Vergasung des in der Trockensubstanz vorhandenen Koh­ lenstoffs benötigt wird, daß die Konvertierung in Abwesenheit eines Katalysators im Temperaturbereich von 700-900°C erfolgt und anschließend eine Abkühlung des Gasgemisches auf 0-250°C, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvertierungstempera­ tur durch Quenchen und indirekten Wärmetausch eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Konvertierung Wasser und/oder Wasserdampf eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des konvertierten Gases durch Quenchen mit Wasser erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlzone durch eingebaute indirekte Wärmetauscher zur Dampferzeugung ge­ nutzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Synthesegas aus einem Schlackenbadvergaser eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Synthesegas aus einem Zyklonvergaser eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegas aus dem Thermo-Select-Vergaser eingesetzt wird.