DE679961C - Verfahren zum Erzeugen eines Wassergases bestimmter Zusammensetzung, insbesondere von Synthesegas, aus festen Brennstoffen - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen eines Wassergases bestimmter Zusammensetzung, insbesondere von Synthesegas, aus festen Brennstoffen

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DE679961C DEB169487D DEB0169487D DE679961C DE 679961 C DE679961 C DE 679961C DE B169487 D DEB169487 D DE B169487D DE B0169487 D DEB0169487 D DE B0169487D DE 679961 C DE679961 C DE 679961C
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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
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

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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

  • Verfahren zum Erzeugen eines Wassergases bestimmter Zusammensetzung, insbesondere von Synthesegas, aus festen Brennstoffen Die Erfindung betrifft die Erzeugung eines Wassergases, insbesondere eines Synthesegases, mit bestimmtem Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenbxyd und möglichst geringem Gehalt ,an Kohlensäure, Stickstoff, Methan und schweren Kohlenwasserstoffeen ; aus. festen Brennstoffen in einer von außen beheizten, stetig arbeitenden :senkrechten Kammer, in der die Gase im Gleichstrom mit dem sich bildenden glühenden. Koks wandern, während von unten her Wasserdampf eingeführt wird.
  • Bei der Verwendung solcher Gleichstromkammern hängt der Kohlendurchsatz, wie ohne weiteres ersichtlich, stark vom Teergehalt der verwendeten Kohle ab. Bei Verwendugg einer Kohle von 8 0% Teergehalt liegt beispielsweise der Kohlendurchsatz ,gegenüber der Verwendung ,einer Kohle von i 4 Teergehalt um 640;o höher. Um daher ein möglichst kohlenwasserstoffarmes Gas zu erzeugen, mußte der Weg zum Spalten sehr lang sein, die Kammer also eine erhebliche Höhe erhalten, wenn man eine Durchsatzverminderung nicht im: Kauf nehmen will. Bei höherem mit höherer Gasentwicklung gelangen nämlich die Gase in kürzerer Zeit zum Gasabgang als umgekehrt. Es ist klar, daß auch die Beheizung sehr kräftig sein muß, um bei dem bisher angewandten Verfahren die Zersetzung der Kohlenwasserstoffe zu erreichen. Um den Zersetzungsvorgang zu vereinfachen, die Kammerhöhe zu verringern oder den Durchsatz zu erhöhen, also die Kammer weitgehend bezüglich ihrer Zerlegungsarbeit zu entlasten, werden daher erfindungsgemäß die im Oberteil der Kammer ,entstehenden Schwelgase und Teerdämpfe nicht gezwungen, die Spaltzone zu durchströmen, sondern: sie werden im Oberteil der Kammer durch einen zweiten, am Kammerkopf befindlichen Gasabgang ;getrennt abgezogen, während das im unteren Teil der Kammer erzeugte Gas zum Teil nach Aufheizung unterhalb der Schwelzone wieder eingeleitet wird. Durch die richtige Einstellung der Drucke muß dann dafür gesorgt werden, daß :das eingeführte Gasnach unten zieht und nicht seinen Weg nach oben in die Schwelzone findet.
  • Der Abzug minderwertiger Gase und Dämpfe, z. B. Wasserdampf und Kohlensäure, am Kammerkopf beim Gleichstromverfahren ist für die Herstellung von Heizgas bereits bekannt. Hierdurch wird jedoch lediglich eine Entlastung der Kammer von Ballastgasen erreicht, weil Teerbestandteile nur in unwesentlicher Menge abgezogen werden und der Durchsatz nicht vergrößert wird.
  • Ein anderes, nicht nach dem Gleichstromprinzip arbeitendes Verfahren zur Herstellung eines Mischgases schwelt getrennt den Tieftemperaturteer paus der Kohle ab und fügt das aus dem Teer durch Spaltung erhaltene Gas dem Schwelgas und dem aus dem Halbkoks in üblicher Weise gewonnenen Wassergas hinzu. Abgesehen davon, tiaß es sich dabei um einen unterbrochenen Betrieb mit seinen bekannten Nachteilen handelt, entfällt hierbei der Vorteil des Gleichstromverfahrens, die Spaltung der Hauptmenge der Entgasungsbestandteile innerhalb des Gaserzeugers durchzuführen, so äaß hochbeheizte Spalträume notwendig sind, um die Zerlegung der Ent,gasungserzeugnisse vorzunehmen. Auch entfällt hierbei der Vorteil. des Gleichstromverfahrens der unvollständigen Vergasung des Brennstoffes, um von der Eigenschaft der Asche unabhängig zu werden.
  • Die aus dem Kammerkopf abgezogenen Schwelgase und Teerdämpfe werden also in einer üblichen Kondensations- und Entteerungsanliage vom Teer und gegebenenfalls auch vom Benzin befreit.
  • Es ist ferner bekannt, aufgeheizte Gasteilströme zur Entgasung zu verwenden, im vorliegenden Fall wird jedoch noch mehr erreicht. Ein großer Teil des nötigen Wärmeaufwandes dient nicht ,allein zum Entgasen des Brennstoffes, sondern auch zum Aufspalten der Entgasungsstoffe in permanente Gase und darüber hinaus zum Spalten des Methans und seiner Homologen. Dies soll vor allem der eingeführte Gasstrom bewirken, um gleicherweise wie durch den Abzug der Schwelgase und Teerdämpfe im Oberteil eine Entlastung der Außenbeheizung und der Kammerheizfläche herbeizuführen.
  • Die Erfindung läßt sich bei Brennstoffen niederen Teergehaltes anwenden, da jauch hierbei eine noch beträchtliche burchsatzsteigerung erzielt wird. Die Verwendungteerreicher Kohle in dem Gleichstromofen zur Synthesegasherstellung wird durch die Erfindung überhaupt erst wirtschaftlich möglich, weil ohne Kammerentlastung der Durchsatz bei Brennstoffen höheren Teergehaltes zu stark zurückgeht.
  • Als Beispiel der .erfolgreichen Steigerung des Durchsatzes sei eine Kohle mit 8 0/0 Schwelteer bei 170/0 WWassergehalt angeführt. Diese Kohle zeigt bei einer Schwelgasabsaugung von 21o Nm3/t Kohle und einem Abzug von i % Teer eine Durchsatzsteigerung von 33%.
  • Die ,getrennte Entfernung der Teerbestandteile aus dem Oberteil der Kammer hat nicht nur den Vorteil, die Spaltung innerhalb der Kammer zu vereinfachen und zu erleichtern, sondern auch eine wirtschaftliche Bedeutung. Da die Wärmeeinheit im Teer auch bei ,geringem Teerpreis wesentlich höher bezahlt wird als im Gas, ist es wirtschaftlich von großem Einfluß, daß der Teer getrennt gewonnen und verwertet wird, statt ihn unter Aufwand beträchtlicher Wärme und unter Erschwerung des gesamten Betriebes in Gas zu verwandeln.
  • Durch die Einführung eines nveiten Gasabganges bildet sich zwischen beiden eine neutrale Druckzone, die innerhalb oder kurz unterhalb der Schwelzone liegen muß. Die Einstellung dieser neutralen Zone erreicht man durch das Einhalten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem oberen und unteren Gasabgang. Da die neutrale Zone in den meisten Fällen im Oberteil der Kammer liegen wird, ist auch die Absaugung des oberen Gasabganges bei höherem Druck durchzuführen, was auch der Absicht entspricht, die im Oberteil abgesaugte Gas- und Dampfmenge im Vergleich mit dem Haupterzeugnis möglichst gering zu halten.
  • Die Maßnahme, den Brennstoff nur unvollständig- -zu vergasen, so daß ein Koksanteil übri,gbleibt, der in Generatoren vergast zur Unterfeuerung der Anlage Verwendung findet, ist für das Gleichstromverfahren von Wichtigkeit. Der Aschenschmelzpunkt als maximale Beheizungstemperaturgrenze spielt daher im vorliegenden Verfahren keine Rolle. Verfahren zur Gaserzeugung in äscheaustragenden Generatoren stehen dem vorliegenden Verfahren also nicht entgegen. Der Koksanfall gibt jedoch die Möglichkeit, die Zusammensetzung des erzeugten Gases, insbesondere das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenoxyd, einzustellen.
  • Die bereits bekannte Schwelgasabsaugung aus Aufsätzen von Wassergasgeneratoren hat gegenüber dem beschriebenen Verfahren Nachteile, da der Vorgang unterbrochen geleitet wird und deshalb eine stetige genaue Zusammensetzung des Synthesegases nicht erreicht werden kann. Das beispielsweise zur Fischer-Synthese erforderliche Verhältnis von Wasserstoff :Kohlenoxyd kann nicht ohne weiteres von im Gegenstrom erfolgendem Wassergasverfahren geliefert werden, da im Wassergasgenerator nur Koks zur Verfügung steht, der bis zur Asche vergast wird. Die eigentliche Spaltzone, die einen wesentlichen Bestandteil ,des vorliegenden Verfahrens. bildet, fehlt bei diesem bekannten Verfahren.
  • Es ist ferner bekannt, bei außenbeheizten, zur Kokserzeugung dienernde. Öfen den zu verkokenden Brennstoff thermisch vorzubehandeln und zu entteeren, so daß im @eigentlichen Koksofen lediglich die Hochtemperaturentgasung vor sich geht. Bei diesem im Gegenstrom arbeitenden Verfahren wird kein Wasserdampf eingeführt, es bietet somit nicht die Möglichkeit, Synthesegas zu erzeugen. Die Übertragung des Gedankens, die Schwelung außerhalb der eigentlichen Kammer, also in Vorschwelkammern durchzuführen, auf die Erzeugung von Gasen bestimmter Zusammensetzung, insbesondere Synthesegas mittels Wasserdampf, stellt eine beträchtliche Bereicherung der Technik dar. Die Vorschwelkammer des bekannten Verfahrens bewirkt zwar eine ,gewisse Verkleinerung der eigentlichen Verkokungskammer, ,aber der Wärmeaufwand für die Behandlung des Ausgangsbrennstoffes insgesamt wird durch die Vorschwelung nicht verringert, sondern lediglich örtlich getrennt. Eine Verringerung d-er Heizflächen insgesamt oder eine Durchsatz-Steigerung tritt aus diesem Grunde nicht ein. Im vorliegenden Falle bedeutet jedoch die Entziehung der Schwelgase und Teerdämpfe aus dem Kammeroberteil nicht nur .eine Entlastung der Kammer, sondern hat eine Verringerung des gesamten Wärmeaufwandes zur Folge, weil an zur Zerlegung der kohlenwasserstoffreichen Schwelprodukte erforderlicher Spaltwärme eingespart, dafür jedoch wertvoller Teer gewonnen wird.
  • Der Grund dafür, daß bei einem Abzug von bereits i % Teer der Brennstoffdurchsatz bis zu 33 % gesteigert werden kann, ist @darln zu suchen, daß den im Gleichstrom mitgeführten Entgasungsprodukten, die weitgehend aufgespalten werden müssen, eine entsprechend große Wärmemenge zugeführt werden muß, zu deren Übertragung in derselben Kammer große Zeiträume ,erforderlich oder eine ungewöhnliche Vergrößerung der oberem. Kammerheizfläche oder des ganzen Ofens die Folge sein muß.
  • In der beiliegenden Zeichnung ist ein Längsschnitt einer stetig arbeitenden Vertikalkammer i zur Herstellung von Synthesegas dargestellt. 2 ist die Kohlenzuführung über eine Schleuse 3. 4. ist der Austrag am unteren Ende der Kammer für den nicht vergasten Koksanteil. Bei 5 wird der Wasserdampf eingeführt. Oberhalb der Einführungsstelle befindet sich bei 6 die Wassergaszone. Unterhalb der Wasserdampfeinführun,gist die Kokskühlzone 7. Im Oberteil der Kammer befindet sich bei 8 die Trockenzone, bei 9 die Schwelzone, bei io liegt die neutrale Druckzone, unterhalb io bei i i die Hochtemperaturentgasungs- und Spaltzone. Das entstehende fertige Gas wird bei 12a und 12b in Gasabgängen, die durch die Schürzen 13a und 13b gebildet werden, abgezogen und durch die Rohrleitung !q. der Verwendungsstelle zugeführt. Zur Erleichterung des Betriebes werden durch die am Kammerkopf befindlichen Gasabgänge 15a und 15v die Schivel,gase und Schweldämpfe durch die Leitung 16 der Kammer entnommen und in der schematisch dargestellten Teerreinigung 17 von Teer befreit. Das ,gereinigte Gas dient dann. zur äußeren Beheizung der Kammer neben dem durch Koksvergasung hergestellten Generatorgas.
  • Zur Innenbeheizung zweigt man bei 18 aus der Leitung !q. einen Teil des entstandenen Gases ab, kühlt es in einem Wärmeaustauscher 19, damit es durch das Gebläse 2o abgesaugt werden kann. Von hier aus wird es in dem genannten Wärmeaustauscher 19 im Quer-oder Gegenstrom wieder angewärmt und gelangt in den Relcuperator 21, in dem .es die gewünschte Temperatur ,erhält. Über die Leitung 22 leitet man es nunmehr in die Kammer i ein; damit es erst unterhalb der Schwelzone in die Kammerfüllung eintritt, sind zwei Schürzen 23a und 231, angeordnet, Hinter denen das Gas bei 2¢a und 24b in,die Kammer eintritt und bei 25a und 25U in den Koks eingeführt -wird. Das Umwälzgas nimmt dann seinen Weg über die Zonen i o, i i und von dort über die Gasabgänge 12a und 12b zusammen mit dem übrigen erzeugten Gas. Die zur Beheizung des Rekuperators .erforderlichen Gas- und Luftzuführungen sind bei 26 und 27 schematisch ,angedeutet. Die Abführung der Rauchgase erfolgt bei 28.

Claims (1)

  1. YA1'I:N'l'ANSPitUClf Verfahren zum Erzeugen von Wassergas bestimmter Zusammensetzung, insbesondere von Synthesegas, aus festen Br ennstoffen in von außen beheizten, stetig betriebenen, senkrechten Kammeröfen, in denen die entstehenden Gase im Gleichstrom mit dem sich bildenden glühenden Koks nach unten wandern, während von unten her Wasserdampf eingeführt wird, dadurch ,gekennzeichnet, daß die im oberen Teil der Kammer entstehenden Schwelgase und Teerdämpfe durch einen am Kammerkopf befindlichen Gasabgang getrennt ab=gezogen werden und daß ein Teil des im unteren Teil der Kammer erzeugten Destillationsgases nach Aufheizung unterhalb der Schwelzone wieder in die Kammer eingeleitet wird.
DEB169487D 1935-04-19 1935-04-19 Verfahren zum Erzeugen eines Wassergases bestimmter Zusammensetzung, insbesondere von Synthesegas, aus festen Brennstoffen Expired DE679961C (de)

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