DE700940C

DE700940C - Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas durch Vergasung von Brennstoffen unter erhoehtem Druck mittels Sauerstoff-Wasserdampf-Gemische

Info

Publication number: DE700940C
Application number: DE1937M0139330
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Danulat
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1937-09-28
Filing date: 1937-09-28
Publication date: 1941-01-04

Description

Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas durch Vergasung von Brennstoffen unter erhöhtem Druck mittels Sauerstoff-Wasserdampf-Gemische Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausbildung des Verfahrens der Vergasung von Brennstoffen unter erhöhtem Druck von mehreren Atmosphären mittels Sauerstoff-Wasserdampf-Gemische bei solchen Temperaturen, die unter den gewöhnlich angewandten Bedingungen zur synthetischen Methanbildung führen. Nach der Erfindung wird dem Vergasungsmittel zwecks Erzeugung eines Synthesegases Kohlensäure in solchen Mengen zugesetzt, die etwa die Hälfte bis zum Dreifachen des angewendeten Sauerstoffvolumens betragen, daß die an sich eintretende Methanbildung weitgehend verringert wird und das Verhältnis von Kohlenmonoxyd zu Wasserstoff im Endgas einen bestimmten -Wert erreicht, der bei etwa z Raumteil Kohlenmonoxyd auf z Raumteile Wasserstoff oder bei noch höherem Kohleiunonoxydgehalt liegt.
Die Wasserstofferzeugung aus Sauerstoff, Dampf und Kohlensäure ist bekannt. Ebenso ist die Umsetzung von Methan mit Kohlensäure bei Anwesenheit von Dampf zu Wassergas bekannt, wobei zur Synthesegasbildung Methan und Kohlensäure enthaltende Gase in den Wassergaserzeuger selbst eingeleitet werden können. Schließlich ist auch bekannt, im Kohlenwassergaserzeuger gewonnene methan-und kohlensäurehaltige Schwelgase im gleichen Generator wieder zu spalten.
Gegenüber diesen bekannten Verfahren unterscheidet sich das Verfahren der Erfindung dadurch, daß bei solchen Temperaturen gearbeitet wird, die sonst zu einer Methanbildung durch Synthese führen, also zu einer Spaltung von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff nicht hoch genug sind. Infolgedessen konnte die Wirkung des Einleitens von Kohlensäure bei diesen bekannten Verfahren nicht ohne weiteres vorausgesehen werden, da infolge Fehlens hoher, für die Methanspaltung geeigneter Temperaturen eine Umsetzung des bei der Spaltung des Methans frei werdenden Kohlenstoffs zu Wassergas durch Zusatz von Kohlensäure und -Wasserdampf nicht in Frage kommt. Der Zusatz von Kohlensäure ließe zunächst eine Reduktion zu Kohlenmonoxyd erwarten oder auch vielleicht eine verstärkte Methanbildung etwa nach der Gleichung: C02-j-4HZ=2HZ0-,'-CH4. überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß die an sich eintretende Methanbildung durch den Zusatz von Kohlensäure weitgehend verhindert wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Vergast man z. B. Steinkohlenschwelkoks unter einem Druck von ioatü mit Sauerstoff und Wasserdampf, wobei je Kubikmeter Rohgas etwa o, 13 Nm3 Sauerstoff und 0,93 kg Wasserdampf benötigt werden ohne Zusatz von Kohlensäure, so entsteht ein Gas folgender Zusammensetzung: CO Z ...... -. 25,5%, CH 4 ........ 6,5%, CO ........ 19,50;ö, HZ . .... ... . q.7,0%, 1V'2+Rest ... i,5%. Ersetzt man einen Teil des Wasserdampfes (etwa o,28 kg) unter sonst gleichen Betriebs-t, durch o,2 Nm3 CO;,>, so ,ändert sich die Gaszusammensetzung etwa folgendermaßen c02 ........ 35,000, C H4 . . . . . . . . 1,00/0, C O . . . . . . . . 21,00/0, H. ....... . . 42,00,10, NZ+Rest ... i,o%. Der Methangehalt, auf den es zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wesentlich ankommt, ist also von 6,5 0;'o auf i o/o herabgesetzt, und das Verhältnis von CO und HZ ist dem gewünschten stöchiometrischen Verhältnis angepaßt worden.
Entfernt man Kohlensäure aus den beiden genannten Gasen, so erhält man im ersten Falle ein Gas von Ho = 358o kcal"Nm3 und im zweiten Falle H,= 3 I 00 kcal. Nm3, mithin mengenmäßig ein höheres Ausbringen, worauf es hier ankommt, zugunsten des Verfahrens nach der Erfindung. Da außerdem das Methan für die Benzinsynthese als inerter Gasbestandteil zu gelten hat, so ist durch seine Herabsetzung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung der Vorteil eines höherprozentigen Synthesegases erreicht (bis zu 98o'oig an Stelle des bisher erreichten 9oa'oigen CO --HZ-Gemisches).
Unter gewissen Bedingungen, z. B. wenn unter hohem Druck vergast wird, ist es zweckmäßig, die Kohlensäure unter Druck zu gewinnen, da dann eine besondere Verdichtung der Kohlensäure nicht mehr notwendig ist. Hierzu eignen sich Verfahren wie die Reinigung des Gases unter Verwendung von organischen oder anorganischen Lösungen. Die Kohlensäure wird von diesen Lösungen aufgenommen und kann ohne Druckentlastung durch Erwärmung aus ihnen wieder abgetrieben werden. Sie fällt unter einem Druck an, der wegen der Strömungswiderstände in der Vorrichtung um ein geringes kleiner als der Vergasungsdruck ist; es genügt dann eine einfache Umlaufpumpe, um einen Teil der Kohlensäure wieder in den Gaserzeuger zurückzuführen. Die Kohlensäure wird zweckmäßig vor ihrem Eintritt in den Gaserzeuger für sich oder vermischt mit dem Wasserdampf auf Temperaturen von z. B. 50o° C erhitzt. Hierdurch tritt eine Ersparnis an Sauerstoff ein. Gleichzeitig liegt in dieser Maßnahme noch ein Mittel, die Gaszusammensetzung zusätzlich zu beeinflussen. Da der Kohlensäurezusatz in gleicher Weise wie überschüssiger Wasserdampf auf die Vergasungszone kühlend wirkt, kann der Wasserdampfzusatz zum Sauerstoff entsprechend vermindert werden.
Auch kann man die Kohlensäure durch Berieselung mit heißem Gaswasser, das bei der Gaskühlung anfällt, mit Wasserdampf mehr oder weniger sättigen, so daß man weiteren Wasserdampf spart. Die bei der Abscheidung der Kohlensäure aus dem Rohgas mitanfallenden brennbaren Gase werden durch die Rückführung in den Gaserzeuger wieder nutzbar gemacht. In bekannter Weise ist es ferner möglich, katalytisch wirkende Zu-. schlage, z. B. Metalloxyde oder -carbonate, zum Brennstoff zu geben, die die Vergasungsreaktion in der gewünschten Richtung beeinflussen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas durch Vergasung von Brenn. stoffen unter erhöhtem Druck von mehre: reren Atmosphären mittels Sauerstoff-Wasserdampf-Gemische bei Temperaturen, die an'sich bei diesem Druck zur synthetischen Methanbildung führen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergasungsmittel Kohlensäure in solchen Mengen zugesetzt wird, die etwa die Hälfte bis zum Dreifachen des angewendeten Sauerstoffvolumens betragen, daß diese synthetische Methanhildung weitgehend verringert wird und daß das Verhältnis von Kohlenoxyd und Wasserstoff im Endgas einen bestimmten Wert erreicht, der bei etwa i : a oder noch höher liegt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Rohgas abgeschiedene Kohlensäure teilweise dem Vergasungsmittel zugesetzt wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und a, dadurcn gekennzeichnet, daß die Kohlensäure vor der Rückführung in den Gaserzeuger mit heißem Kondenswasser aus der Gaskühlung berieselt und dadurch mit Wasserdampf mehr oder weniger gesättigt wird. q.. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlensäure für sich oder gemeinsam mit Wasserdampf vor der Einführung in den Gaserzeuger erhitzt wird.