DE619638C - Anlage zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd - Google Patents

Anlage zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd

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DE619638C
DE619638C DEA66894D DEA0066894D DE619638C DE 619638 C DE619638 C DE 619638C DE A66894 D DEA66894 D DE A66894D DE A0066894 D DEA0066894 D DE A0066894D DE 619638 C DE619638 C DE 619638C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J1/00Production of fuel gases by carburetting air or other gases without pyrolysis
    • C10J1/207Carburetting by pyrolysis of solid carbonaceous material in a fuel bed

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Description

  • Anlage zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen, Wasserdampf und Brennstoffstaub in hocherhitztem Zustand als einheitlicher scharfer Strahl stetig in einen Reaktionsraum eingeführt und bei seinem Eintritt in den Reaktionsraum mit Luft oder Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft zur Reaktion gebracht wird. Hierdurch wird die Herstellung eines Gasgemisches von dauernd gleichbleibender Zusammensetzung ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens bei Zuführung von Sauerstoff in das zu konvertierende Gasgemisch, deren wesentliche Merkmale darin bestehen, daß die im Synthesegaserzeuger frei werdenden Wärmemengen weitgehendst zur Herstellung der zur Durchführung . des Verfahrens benötigten Grundstoffe ausgenutzt werden.
  • Die Anlage nach, der Erfindung ist so beschaffen, daß die Kraftmaschine zur Erzeugung des für die Konvertierung benötigten Sauerstoffes durch hochgespannten und überhitzten Wasserdampf angetrieben wird, der durch die fühlbare Wärme der konvertierten Gase erzeugt wird, und daß der aus der Kraftmaschine austretende entspannte und gesättigte Wasserdampf nach nochmaliger Überhitzung durch die fühlbare Wärme der konvertierten Gase in das zu konvertierende Gasgemisch eingeleitet wird. Das Synthesegasgemisch verläßt den Synthesegaserzeuger mit einer sehr hohen Temperatur von beispielsweise iooo° C. Nach der Erfindung wird ein erheblicher Teil dieser Wärmemenge für das Verfahren selbst ausgenutzt und dadurch zurückgewonnen, daß mittels der Wärme des abziehenden Synthesegasgemisches nicht nur der in der Vergasungs- bzw. Konvertierungsanlage erforderliche Wasserdampf, sondern auch der zur Durchführung des Verfahrens benötigte Sauerstoff erzeugt wird. Durch die Wärme des Synthesegasgemisches wird in einem anschließenden Dampfkessel ein hochgespannter Sattdampf erzeugt, der zunächst in einem Überhitzer, wiederum durch die Wärme des Synthesegasgemisches, überhitzt wird. Der überhitzte und hochgespannte Dampf dient zum Antrieb einer Gegendruck dampfmaschine, die ihrerseits zur Erzeugung des im Synthesegaserzeuger benötigten Sauer- Stoffes dient. In der Gegendruckdampfmaschine verliert der Dampf einen Teil seines Wärmegehaltes und. seiner Energie; so daß er als nicht oder wenig überhitzter N iederdruckdampf die Dampfmaschine verläßt. Zur Verwendung in der Vergasiuzgs- bzw. Konvertierungsanlage ist es erforderlich, diesen Dampf erneut zu überhitzen, was. wieder durch die fühlbare Wärme des Synthesegasgemisches in einem Überhitzer erfolgt.
  • Es ist bekannt, bei einer Gaserzeugungsanlage durch die Wärme der erzeugten Gase in einem Abhitzekessel hochgespannten-Wasserdampf zu erzeugen, den Wasserdampf zur Arbeitsleistung in einer Maschine auszunutzen, den aus der Maschine austretenden niedriggespannten und gesättigten Dampf zu überhitzen und ihn in den Gaserzeuger zurückzuführen. Demgegenüber handelt es sich beim Gegenstand der Erfindung nicht einfach darum, Wasserdampf zu erzeugen und zu überhitzen, sondern es wird in der Anlage ein vollkommener Gleichgewichtszustand geschaffen, und die einzelnen Bestandteile der Anlage werden so aufeinander abgestimmt, daß die ausgenutzte Wärmemenge der Abgase ausreicht, um den Sauerstoff zu erzeugen, der zur Durchführung des Konvertierungsverfahrens erforderlich ist.
  • Der zur Dampferzeugung dienende Dampfkessel wird zweckmäßig auf dem Wege des Gasgemisches vom Synthesegaserzeuger zur Entstaubungsanlage unmittelbar hinter dem Synthesegaserzeuger .angeordnet, so daß bei kürzestem Wege der Gase geringste Wärmeverluste entstehen. Die überhitzerschlangen zur zweimaligen Überhitzung des Wasserdampfes mittels der fühlbaren Wärme des Gasgemisches werden nach der Erfindung in den Abzugsweg des Gasgemisches im Synthesegaserzeltger selbst eingebaut, so daß das Gasgemisch unmittelbar mit seiner größten Wärme mit den Überhitzerschlangen in Berührung kommt.
  • In der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, wobei die die einzelnen Aggregate der Anlage miteinander verbindenden Rohrleitungen durch einfache mit Pfeilen versehene. Linien gekennzeichnet sind.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Vergasungs- bzw. Konvertierungsanlage ein außenbeheizter, stetig betriebener Wassergaserzeuger, und zwar ein Rundzellengenerator i, wiedergegeben, dessen Umsetzungszellen 2 von den Heizräumen 3. her von außen beheizt werden. Der Wasserdampf gelangt durch die Leitung 4. und die Abzweigleitungen 5 in den Generator, während die Zuführung, beispielsweise von Brennstoffstaub, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, auf irgendeine zweckmäßige Weise erfolgt. Aus der Mitte des Rundzellengenerators führt eine Rohrleitung 6 in den benachbarten Nachvergasungsraum 7 bzw. Synthesegaserzeuger 9, in den das Gemisch durch eine nach unten gerichtete Öffnung 8 eintritt. Der Nachvergasungsraum 7 verjüngt sich nach unten in einen Aschenfang io, der durch eine Öffnung ii entleert werden kann. In seinem oberen Teil 12, der mit dem Raum 7 durch eine Anzahl ringförmig angeordneter Öffnungen in Verbindung steht, sind zwei Gruppen von Überhitzerschlangen 13 und 14 angeordnet, in die die Leitungen 15 und 16 einmünden bzw. von denen die Leitungen 17 und 4 abgehen.
  • Von dem oberen Raum 12 des Synthesegaserzeugers 9 zweigt eine Rohrleitung 18 ab, die in den anschließenden Dampferzeuger i9 oben einmündet. .Der Dampferzeuger besteht aus einem oberen Ausgleichbehälter 2o mit Wasserzulauf 21, einem unteren Behälter 22, dein Abfallrohr 23 und den Steigerohrbündeln 24. Das Abfallrohr 23 ist in Abständen mit tellerartigen Platten 25 besetzt, auf denen sich Asche ansammelt, während die sonst verbleibende Asche aus einem Aschensammelraum 26 abgezogen werden kann. Der Ausgleichbehälter 2o ist durch die Leitung 15 mit den überhitzerschlangen 13 verbunden. Aus dem Dampferzeuger 19 zweigt unten eine Leitung 27 ab, die zu einer Entstaubungsanlage 28 führt. Die Entstaubungsanlage 28 ist mit einem Exhaustor 29 verbunden.
  • Die Leitung 17, die aus den Überhitzerschlangen 13 austritt, mündet an ihrem anderen Ende in die Gegendruckdampfmaschine 3o, aus der wiederum die Leitung 16 zu den Überhitzerschlangen 14 führt. Die Dampfmaschine 30 gehört zu der Sauerstofferzeugungsanlage 31, von der eine Leitung 32 zentral in den Nachvergasungsraum 7 mittels des Rohres 33 einmündet.
  • Der Betrieb der Anlage gestaltet sich nun folgendermaßen Die Vergasungs- bzw. Konvertierungsanlage i wird mit einem Gemisch von beispielsweise Kohlenstaub und Wasserdampf beschickt, und zwar mit solchen Mengen im Verhältnis zur Größe der Anlage und zur Beheizung, daß sowohl ein Kohlenstaub- als auch ein Wasserdampfüberschuß vorhanden ist. Bei der Reaktion entstehen Wasserstoff, Kohlenoxyd, Kohlensäure, Methan, Kohlenstaub und Asche. Das Gemisch aus diesen Stoffen zusammen mit dem Überschuß an Kohlenstaub und Wasserdampf gelangt nun durch die Leitung 6 und die Öffnung 8 in den Nachvergasungsraum 7 des Synthesegaserzeugers 9, in den gleichzeitig durch das Rohr 33 Sauerstoff eingeführt wird. Durch die Verbrennung des Sauerstoffes mit dem Wassergas bzw. mit dem Kohlenstoff des Kohlenstaubes entstehen sehr hohe Temperaturen von beispielsweise 1500', so daß eine sehr intensive Wassergasreaktion einsetzt. Der zunächst nach unten gerichtete Gasstrom wird im unteren Teil des Nachvergasungsraumes 7 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 jedoch sofort einsetzende wärmeverbrauchende Wassergasreaktion nimmt die Gastemperatur rasch ab, so daß in dem. aufwärts gerichteten Teil des Gasstromes wesentlich niedrigere Temperaturen vorhanden sind- Hierdurch wird erreicht, daß die an der Stelle der höchsten Temperatur vorhandenen, voraussichtlich flüssigen Aschenteilchen mit keinem Teil der Wandungen in Berührung kommen, während in dem aufsteigenden Teil des Gasstromes, der mit den Wänden des Nachvergasungsraumes in Berührung kommt, die Aschenteilchen wieder fest und staubförmig geworden sind. Hierdurch wird ein Ansintern des Staubes an den Wänden des Nachvergasungsraumes verhindert. Bei den hohen im Innern des Nachvergasungsraumes herrschenden Temperaturen geht eine Umwandlung der Gasgemischbestandteile vor sich, als deren Ergebnis ein im wesentlichen nur aus Wasserstoff, Kohlenoxyd und Asche bestehendes Gasgemisch den Nachvergasungsraum durch die um die Offnunng 8 herum angeordneten Abzugsöffnungen und durch den Raun 12 und den anschließenden Kanal 18 verläßt, um in den Wasserdampferzeuger r9 - einzutreten. Hier wird in üblicher Weise das bei 13 eintretende Wasser in Wasserdampf verwandelt. Der Dampferzeuger ist dabei so eingerichtet, daß sich ein Teil der im Gase enthaltenen Asche auf den tellerartigen Platten 25 ansammelt, so daß nach kurzer Zeit das Abfallrohr 23 mit einer Aschenschicht umgeben ist. Durch die auf den Tellern 25 befindlichen kegelförmigen Aschenkörper wird das den Dampferzeuger von oben nach unten durchstreichende Gas nach den Seitenwandungen hin, also zu den Steigerohren 24, gelenkt, so daß eine wirksame Wärmeabgabe vom Gas an den Steigerohrinhalt erfolgt. Hierdurch und durch den Umstand, daß die Aschenschicht das Abfallrohr 23 in gewissem Grade mit einer wärmeisolierenden Schicht umgibt, wird eine sehr günstige Wasser- und Dampfzirkulation innerhalb des Röhrensystems des Dampferzeugers erzielt. Nach Verlassen des Dampferzeugers wird das Gasgemisch zur Staubabscheidung durch die Entstaubungsanl lge 28 und von dort durch den Exhaustor 29 zur Speicher- oder Verwendungsstelle geführt.
  • Der im Dampferzeuger r9 erzeugte Wasserdampf gelangt als Sattdampf von 28 atü durch die Leitung 15 in die Überhitzerschlangen 13, die in dem oberen Raum 12 des Vergasers 9 angeordnet sind. Die Schlangen 13 sind nach Zahl und Größe so bemessen, daß der hindurchstreichende Sattdampf durch die außen vorbeiziehenden heißen Gase, die aus dem Raum 7 mit einer Temperatur von etwa 1000' C austreten, in überhitzten Dampf von 28 atü und 4oo° C umgewandelt wird. Der hochgespannte, überhitzte Dampf dient zum Antrieb der Gegendruckdampfmaschine 30, die er mit einer Spannung von 3 atü und einer Temperatur von etwa 23o° C verläßt, um in die LTberhitzerschlangen 14, die gleichfalls in dem oberen Raum 12 des Synthesegaserzeugers 9 untergebracht sind, zu gelangen. Aus diesen Schlangen tritt der Dampf mit 3 atü und einer Überhitzung von 6oo° C aus und zur Umsetzung in die Vergasungsanlage r ein.
  • Der mittels der Gegendruckdampfmaschine erzeugte Sauerstoff wird durch die Leitung 32 und das Rohr 33 in den Nachvergasungsraum 7 eingeführt.
  • Für das Wesen der Erfindung ist es gleichgültig; welcher Art der in die Vergasungsanlage eingeführte Brennstoff ist. An Stelle von Kohlenstaub lassen sich ebensogut Koksstaub oder auch Koksofengas oder Teer oder ähnliche kohlenstoffhaltige .Brennstoffe verwenden. Soll in dem Endgasgemisch auch Stickstoff zu irgendeinem Zweck enthalten sein, so wird neben dem Sauerstoff auch Luft in den Synthesegaserzeuger 9 eingeführt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patent 616 466 bei Zuführung von Sauerstoff in das zu konvertierende Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine zur Erzeugung des für die Konvertierung benötigten Sauerstoffes durch hochgespannten und überhitzten Wasserdampf angetrieben wird, der durch die fühlbare Wärme der kon- ertierten Gase erzeugt wird, und daß der aus der Kraftmaschine austretende, entspannte und gesättigte Wasserdampf nach nochmaliger Überhitzung durch die fühlbare Wärme der konvertierten Gase in das zu konvertierende Gasgemisch eingeleitet wird.
  2. 2. Anlage nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Wasserdampfes auf dem Wege des Synthesegasgemisches vom Synthesegaserzeuger (7, 9) zur Entstaubungsanlage (28) unmittelbar hinter dem Synthesegaserzeuger ein Dampferzeuger (i9) angeordnet ist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB zur Überhitzung des Wasserdampfes in den Abzugsweg (12) des Synthesegasgemisches im Reaktionsraum (7, 9) Überhitzungsschlangen (13, 14.) eingebaut sind.
DEA66894D 1932-08-17 1932-08-17 Anlage zur Herstellung eines Gasgemisches aus Wassergas und Stickstoff bzw. Wasserstoff und Kohlenoxyd Expired DE619638C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE975085C (de) * 1941-10-17 1961-08-03 Koppers Gmbh Heinrich Gaserzeuger fuer die Vergasung feinkoerniger bzw. staubfoermiger Brennstoffe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE975085C (de) * 1941-10-17 1961-08-03 Koppers Gmbh Heinrich Gaserzeuger fuer die Vergasung feinkoerniger bzw. staubfoermiger Brennstoffe

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