DE616466C - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd Zur Herstellung eines Gemisches von Was-Bergas und Stickstoff, wie es z. B. für die Ammoniaksynthese benötigt wird, oder eines Gemisches von Wasserstoff und Kohlenoxyd in einem bestimmten Verhältnis für andere Synthesen gibt es verschiedene bekannte Verfahren. Es kann z. B. in einer normalen Wassergasanlage während der Gaseperiode mit dem Dampf gleichzeitig Luft im richtigen Verhältnis in den Generator eingeblasen werden. Bei diesem Verfahren wird die Leistung gleichzeitig dadurch gesteigert, daß der eingeführte Luftsauerstoff durch Verbrennung mit Kohlenstoff Wärme erzeugt. -Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man in das erzeugte Wassergas Luft in entsprechender Menge einleitet und zur Verbrennung bringt. Es sind auch Gaserzeuger bekannt, bei denen als Vergasungsmittel ein Gemisch von Sauerstoff - und Wasserdampf verwendet wird, so daß ein Wassergas mit höherem. Kohlenoxyd-bzw. Kohlensäuregehalt .entsteht.
• Die genannten Verfahren haben alle den Nachteil, daß man infolge des diskontinuierlichen Betriebes nicht in der Lage ist, ein Wassergas-Stickstoff-Gemisch bzw. Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemisch von gleichbleibender Zusammensetzung zu erzeugen; außerdem entsteht bei den bekannten Verfahren entweder ein Verlust an Gas oder an hochwertigem Vergasungsgut.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bäw. Wasserstoff, Kohlenoxyd und Kohlensäure, bei dem ein Gemisch aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen (Rohwassergas, Doppelgas, Leuchtgas, Erdgas), Wasserdampf und Brennstoffstaub in hocherhitztem Zustand als einheitlicher scharfer Strahl kontinuierlich in einen Reaktionsraum eingeführt und bei seinem Eintritt in den Reaktionsraum mit Luft oder Sauerstoff oder sauersto -ftangereichexter Luft zwecks Reaktion in Berührung gebracht wird. Die Temperatur des eingeführten Gd,s-Dampf-BrennstofFstaub-Gemisches entspricht der:Reaktionstemp.eratur des Wassergases, beträgt also etwa 70o bis iooo° C. Beim Zusammentreffen des hocherhitzten Gemisches mit der Luft oder dem Sauerstoff oder mit der angereicherten Luft gelangt das Gemisch, das, abgesehen vom Wasserdampf, nur aus brennbaren Bestandteilen besteht,- innerhalb des Reaktionsraumes zur Verbrennung, so daß also zunächst ein stark exothermer Prozeß eintritt. Während die Temperatur auf etwa 130o° C ansteigt, entstehen- im ersten Moment Kohlenoxyd, Kohlensäure und Wasserdampf als Verbrennungsprodukte. Durch das Einführen des Gemisches in, Form eines einheitlichen scharfen Strahles und durch das plötzliche Zusammenführen dieses Gemischstrahles mit dem Sauerstoff entsteht eine sehr rasche und intensive Reaktion. Bei der so hervorgerufenen hohen Temperatur werden die im Gase vorhandenen Kohlenwasserstoffe gekrackt oder mit Wasserdampf zu H2, C O und CO2 konvertiert. Gleichzeitig setzt eine heftige Wassergasbildung zwischen denn in Schwebe befindlichen Brennstoffstaub, und dem Wasserdampf und eine Reduktion des Kohlendioxyds zu Kohlenoxyd ein, wodurch eine Vermehrung. des eingeführten Gases erfolgt. Da der Konvertierungs- und der Wassiergasprozeß endotherme Prozesse sind, sinkt die Temperatur wieder. Die exotherme Verbrennung und die endothermen Prozesse spielen sich praktisch nahezu gleichzeitig ab; so daß es nicht ganz zu der theoretischen Temperatursteigerung, die bei etwa 1400 bis 1500° C liegen dürfte, kommt. Die so betriebene Anlage liefert kontinuierlich ein stets gleichbleibendes und in seiner Zusammensetzung genau. bestimmbares Gasgemisch, das zur Weiterverarbeitung für die verschiedenslten Synthesen Verwendung finden kann.
• Vorteilhaft wird das Verfahren so durchgeführt, daß das hocherhitzte Gemisch ans kohlenwasserstoffhaltigem Gas, Wasserdampf und Brennstoffstaub unmittelbar einer kontinuierlich arbeitenden, mit Brennstoffstaub betriebenen Wassergasanlageentnommenwird. Die Wassergasanlage wird in diesem Falle mit Wasserdampf- und Brennstoflüberschuß betrieben, so daß das die Anlage verlassende heiße Gemisch neben Rohwassergas -und Asche noch brennbare Substanzen- in Form von Kohlen- rund Koksstaub und Wasserdampf enthält. Die Luft oder der Sauerstoff bzw. die mit Sauerstoff angereicherte Luft können in üblicher Weise in den Reaktionsraum eingeführt werden.
• Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dient zweckmäßig eine Einrichtung mit in den Reaktionsraum axial und gleichgerichtet einmündenden, Zuführungsrohren zur getrennten Einführung des Gas-Dampf-Staub-Gemisches und der Luft bzw. des Sauerstoffes und mit derart konzentrisch um -die Zuführungsrohre - herum angeordneten Abzugsöffnungen für das fertige Gasgemisch, daß der Gasstrom den Reaktionsraum gegenläufig zum Sinn der Einströmungsöffnung verläßt. Die Abzugsöffnungen wiederum. münden in einen,um die Zuführungsrohre herumführenden ringförmigen Kanal, von dem ein Abzugskanal für das fertige Gemisch abzweigt.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach- der Erfindung in senkrechtem Schnitt wiedergegeben. ., Der mit- einer geeigneten Masse ausgekleidete Reaktionsraum: i., hat eine langgestreckte, nach unten sich verjüngende Form. Durch das den Räum nach oben hin abschließende Gewölbe z tritt in der Mitte das Zuführungsrohr 3 für das .Gas-Dampf-Staub-Gemisch, durch das konzentrisch das engere Rohr ¢ zur Zuführung von Luft bzw. Sauerstoff geführt ist. Um die Zuführungsrohre 3, .a herum ist eine Anzahl von Abzugsöftrungen 5 angeordnet, die in einen ringförmigen Kanal 6 münden, der gleichfalls die Zuführungsrohre 3, q. umgibt. Aus dem ringförmigen Kanal 6 zweigt der Abzugs!-.anal 7 für das fertige Gasgemisch ab. Am unter-en Ende des Reaktionsraumes i befindet sich ein Aschenauslaß 3.
• In. dem abwärts gerichteten Teil des Gasstromes entstehen durch die Verbrennung des Sauerstoffes mit dem Gas. bzw. mit dem Kohlenstoff des Brennstoffstaubes sehr hohe Temperaturen, so daß eine Konvertierung der Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf bzw. Krackung derselben und eine sehr intensive Wassergasreaktion einsetzt. Der Gasstrom wird im unteren Teil des Reaktionsraumes allseitig-nach oben umgelenkt, so daß der innere Gasgemischstrahl von dem in gegenläufiger Richtung sich bewegenden äußeren Strahl vollkommen eingeschlossen ist.
• Die höchsten Temperaturen entstehen unmittelbar an der Eintrittsöffnung in dem nach unten gerichteten Gasstrom. Durch die sofort einsetzende wärmeverbrauchende Wassergasreaktion .nimmt die- Gastemperatur rasch -ab, so daß in dem aufwärts gerichteten Teil des Gasstromes wesentlich niedrigere Temperaturen vorhanden sind. Durch diesen Umstand wird erreicht, daß die an der - Stelle der höchsten Temperatur vorhazidenen, voraussichtlich flüssigen. Aschenteilchen mit keinem Teil der Wände in Berührung kommen, während in dein aufsteigenden. - Teil des Gasstromes, der mit -den Wänden des Reaktionsraumes in Berührung kommt, die Aschenteilchen wieder fest . und staubförmig geworden sind. Hierdurch wird ein Ansintern des Staubes an den Wänden dies Reaktionsraumes verhindert. .Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die im inneren Gasstrom. vorhandenen höchsten Temperaturen nach außen durch den rückkehrenden Gasstrom vor Wärmeverlusten bewahrt werden.
• Naturgemäß kann der Reaktionsraum auch liegend oder derart- angeordnet sein, daß das Gemisch von unten mach oben eintritt und das fertige Gasgemisch von oben nach unten abzieht.
• Es wird noch bemerkt; daß man auch bereits bei der Vergasung fester Brennstoffe in einem mittels Wasserdampf und Luft oder Sauerstoff stetig betriebenen Gaserzeuger mit den Vergasungsmitteln zugleich kohlenwasserstoffhaltige Gase in das Brennstoffbett eingeführt hat. Da sich hierbei aber die Umsetzungen in einem aufgeschichteten: Brennstoffbett vollziehen, ist es im Gegensatz zu dem vorliegenden Verfahren vor allem nicht möglich, das Verhältnis des an der Umsetzung beteiligten Anteiles des festen Brennstoffes zu den übrigen Reaktionsteilnehmern jeweils beliebig und rasch einzustellen und die Wärme entwickelnden und verbrauchenden Vorgänge so zu verlegen, daß die letzteren unmittelbar im Bereich der durch die ersteren entwickelten hohen Temperaturen wirksam werden, ein Umstand, der bei der Durchführung der Vergasung von staubförmigem Brennstoff besonders wichtig ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen (Rohwassergas, Doppelgas, Leuchtgas, Erdgas), Wasserdampf und Brennstoffstaub in hocherhitztem Zustande als einheitlicher scharfer Strahl kontinuierlich in einen Reaktionsraum eingeführt und bei seinem Eintritt in den Reaktionsraum mit Luft oder Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft zur Reaktion gebracht wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das hocherhitzte Gemisch aus kohlenwasserstoffhaltigem Gas, Wasserdampf und Brennstoffstaub unmittelbar einer kontinuierlich arbeitenden, mit Brennstoffstaub betriebenen Wassergasanlage entnommen wird. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und z; gekennzeichnet durch in den Reaktionsraum (i) axial und gleichgerichtet einmündende Zuführungsrohre (3, q.) zur getrennten Einführung des Gas-Dampf-Staub-Gemisches und der Luft bzw. des Sauerstoffes und durch derart konzentrisch um die Zuführungsrohre (3, q.) herum angeordnete Abzugsrohre (5) für das fertige Gasgemisch, daß der Gasstrom den Reaktionsraum (i) gegenläufig zum Sinn der Einströmungsrichtung verlä.ßt. q.. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen um die Zuführungsrohre (3, q.) herumführenden ringförmigen Kanal (6), in den die Abzugsöffnungen (5) münden und von dem ein Abzugskanal (7) für das fertige Gasgemisch abzweigt. BERLIN. GEDRUCiz,t' IN DER teh:IC1ISh@tjCI:EIitl