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Verfahren zur katalytischen Behandlung von Entgasungsprodukten fester
Brennstoffe jeder Art Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen
Behandlung von Gasen und Dämpfen, die aus der Entgasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe
in nach dem Gleichstromverfahren betriebenen senkrechten Retorten oder Kammern stammen.
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Es ist bekannt, nach dem Gleichstromverfahren Brennstoffe zu ent-
und vergasen. Die erzeugten Gase und Dämpfe wandern dabei während ihrer Entgasung
im gleichen Sinne wie die Kohle in der Retorte oder Kammer kontinuierlich nach unten
und werden an einer Stelle, an der sie die gewünschte Zersetzung über dein glühenden
Koks erreicht haben, zusammen mit im Unterteil erzeugtem Wassergas abgesaugt. Es
ist weiter bekannt, aus der pyrogenen Zersetzung kohlenstoffhaltiger Materialien
gewonnene Gase oder Gase und Dämpfe über geeigneten Katalysatoren in flüssige Brennstoffe,
insbesondere Motortreibstoffe, oder in hochwertige methanreiche Gase umzuwandeln.
Eine unmittelbare Hintereinanderschaltung beider Verfahren war bisher aus dem Grunde
nicht möglich, weil die aus dein Gaserzeuger entweichenden Gase noch Schwefelwasserstoff
enthielten, der den oder die für die Synthese bzw. Hydrierung vorgesehenen Katalysatoren
vergifteten. Es wurde gefunden, daß die Apparatur zur katalytischen Behandlung der
erzeugten Gase in unmittelbarer Folge an die nach dem Gleichstromverfahren arbeitende
Retorte oder Kammer angeschlossen werden kann, wenn man an der Retorte oder Kammer
einen zweiten Gasabgang vorsieht. Durch den ersten Gasabgang werden die Schwelgase
und -dämpfe bzw. ihre Zersetzungsprodukte abgezogen, während aus dem zweiten, etwas
darunter angeordneten Gasabgang das im Unterteil der Kammer erzeugte Wassergas gesondert
abgeführt wird. Durch geeignete Regulierung des Druckes in den "\.bsaugeleitungen
ist es möglich, die Trennung der beiden Gasströme ohne Einbau einer Trennschleuse
zu erreichen.
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Die Erfinderin hat festgestellt, daß der primär in der Schwelzone
entstehende Schwefelwasserstoff zwar beim Überleiten über den erzeugten Schivvelkoks
zunächst restlos gebunden wird, so daß an einer bestimmten Stelle der Kammer die
Gase schwefelfrei sind. Wenn aber der mit Schwefel beladene Koks bei der weiteren
Abwä rtswanderung in der Kammer zu Wassergas umgesetzt wird, so tritt aus einem
Teil des Schwefels, soweit er nicht an basische Bestandteile der Asche gebunden
ist, eine Rückbildung von Schwefelwasserstoff
ein. Wird nun in
der üblichen Weise das Gas aus der Kammer abgesaugt. so mischt sich das aus dem
Schwelgas und den Teerdämpfen entstandene Gas an der Absaugestelle mit dem von unten
aufsteigenden V6'assergas, und es resultiert ein Gas, das wegen seines Schwefelgehaltes
nicht unmittelbar katalytisch weiterverarbeitet -werden kann; sofern man auf eine
längere Lebensdauer der Katalysatoren Wert legt.
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Gemäß der Erfindung lassen sich diese Schwierigkeiten dadurch vermeiden,
daß man das schwefelwasserstoffhaltige Wassergas von dem katalvtiscli weiterzubehandelnden
schwefelfreien Gas fernhält.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, besonders
aschereiche Brennstoffe, deren Asche basischer Natur ist, zu verarbeiten, weil dadurch
der Gasschwefel zu einem erheblichen Teil an die in außerordentlich feiner Verteilung
in dem Koks vorliegende Asche gebunden wird und auch bei der Wassergaserzeugung
nicht wieder als Schwefelwasserstoff frei wird.
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Beim Arbeiten gemäß der Erfindung enthalten die zur katalytischen
Behandlung konimenden Gase und Dämpfe meist eine für die Hydrierung hinreichende.
Menge Wasserstoff. Sollte der vorhandene Wasserstoff nicht ausreichen, so kann das
getrennt gewonnene Wassergas nach geeigneter Entschwefelung zugesetzt werden. Das
hat den Vorteil, daß nur ein Teil der gesamten Produktion entschwefelt werden muß,
was sich vorteilhaft in ]<leinen Reinigeranlagen und niedrigen Betriebskosten
ausdrückt, und daß die in dem Entgasungsgefäß durch Krackung entstandenen Kolilenwasserstoffe
hydriert werden, solange sich die Bruchstücke noch in einem außerordentlich reaktionsfähigen
Zustand befinden. Würde man erst eine Entschwefelung dieser Gase und Dämpfe vornehmen
müssen, ehe man sie der katalytischen Weiterbehandlung unterwirft, so wären Polyinerisationen
unvermeidlich, und die Ausbeute an leichtsiedenden Isohlenwasserstoften ist geringer.
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Arbeitet man im wesentlichen statt auf flüssige Brennstoffe auf heizkräftiges
Gas, so wendet man an sich bekannte Katalysatoren an, die die in dem verarbeiteten
Gas - enthaltene Kohlensäure und das Kohlenoxyd ganz oder teilweise in Methan überführen.
Auch in diesem halle ist es besonders vorteilhaft, nach (lein Verfahren gemäß der
Erfindung zu arbeiten, weil zur Kohlensätirereduktion meist Kontaktstoffe verwendet
werden, die gegen Schwefel empfindlich sind. Man erzielt so ein an Inerten armes
Gas, das so hochwertig ist, daß es von der geringen, dann noch vorhandenen Kohlensäure
nicht mehr befreit zu werden braucht. Beispiel Verarbeitet wird ein hessisches Braunkohlenbrikett
folgender Zusammensetzung: Wasser 15 0/", Asche 6,3 0/", flüchtiger Schwefel in
der Kohle 4 kg/t.
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Schwelanalyse Schwelkoks . . . . . . . . . . . 50,5 0%, Schwelteer
. . . . . . . . . . . . . 6,9o/0, Schwelwasser . . . . . . . . . . 8,01/" urspr.
Wasser , , . . . . . 15,004,
Schwelgas u. Verlust ... 19,6 0/".
Schwelgasausbeute: 117,5 nin3/t.
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Schwelgaszusammensetzung H.S . . . . . . . . . . . . . 1,2 0/0, Co
? . . . . . . . . . . . . . 5-2,3 %, Cri Hm . . . . . . . . . . . 3,20/0, CO . .
. . . . . . . . . . . . 13,8 0/0, H2 . . . . . . . . : . . . . . 6,4 0/0, C H4 .
. . . . . . . . . . . . 19,5 0/0, N2 . . . . . . . . . . . . . . . 3,61/0.
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Zusammensetzung der Asche in der ursprünglichen Kohle: Si 02 . . .
. . . . . . . . . . . 29,7 %, A1203 . . . . . . . . . . . . 23,5 0/0, Fe203 . .
. . . . . . . . . . 1,7 %, Fe 0 . . . . . . ." . . . . . . 4, i 0/0, Ca0
.... . . . . . . . . . 33,704, ,o s03 ...... . . . . . . . . 213%,
Alkalioxyd . . . . . . . . 4,2 0/0. Die Entgasung erfolgt in einem nach dem Gleichstromprinzip
arbeitenden Vertikalofen, der in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellt
ist. Die Braunkohle wird durch den Trichter B auf dem oberen Flur A des Retortenhauses
zugeführt und tritt in die Retorte durch die gasdichte Schleuse C ein. Bei dem bisherigen
Arbeitsverfahren wurden die im Oberteil D der Retorte erzeugten Produkte gemeinsam
mit dem im unterteil 1: erzeugten Wassergas durch die allein vorhandene Leitung
F abgeführt. Erfindungsgemäß wird nun der Gasabgang F durch den Gasabgang G ergänzt,
so daß es möglich ist, die im Ober- und im Unterteil der Kammer entstehenden Gase
und Dämpfe getrennt zti gewinnen. Hocherhitzter oder überhitzter Wasserdampf tritt
bei H in die Kammer ein, bildet Wassergas und kühlt dabei gleichzeitig den Koks
so, daß beim Austragen eine Selbstentzündung vermieden wird. Koks und Asche werden
durch die Schleuse I in den Bunker K ausgetragen.
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Arbeitet man nur mit dem Gasabgang F, so wurden sss nm' Gast Kohle
erzeugt, die einen Schwefelwasserstoffgehalt voll 0,30q.0/"
besaßen.
Das entspricht einem Schwefelgehalt der ursprünglichen Kohle von 3,9 kg/t Kohle.
Es ist also praktisch der gesamte Schwefel der Kohle im erzeugten Gas enthalten.
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Erfindungsgemäß werden aus dem Gasabgang F 473 nm3 Gast Kohle mit
o01., höchstens nur mit Spuren von Schwefelwasserstoff, und aus dem Gasabgang G
415 nm3 Gast Kohle mit o,6501, Schwefelwasserstoff gewonnen. Im Wassergas findet
sich der gesamte flüchtige Schwefel der Kohle als Schwefelwasserstoff wieder: Die
Erklärung dafür liegt in der Zusammensetzung der Asche des Brennstoffs, die oben
angegeben ist. Nimmt man an, daß die Bindung des Schwefels vorwiegend durch den
Kalk erfolgt, so entsprechen den 2,3 °b, S Q, der ursprünglichen Asche 1,61/,
Ca0. Verfügbar bleiben demnach noch 32,1 04 Ca 0, die 18,3 %
Schwefel
zu binden vermögen. Bezogen auf obige Kohle mit 6,3 % Asche könnten 1,15 °/o Schwefel
in der Kohle aufgenommen werden. Vorhanden sind jedoch nur 0,41/,. Durch die vorübergehende
quantitative Bindung des Schwefels aus dem Gas werden somit l@s des vorhandenen
CaO in Anspruch genommen.
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Die katalytische Weiterbehandlung der aus dem Gasabgang F abgezogenen
Produkte kann beispielsweise nach den Verfahren der französischen Patenschriften
474 588 oder 355 325 erfolgen.