DE717247C

DE717247C - Process for the continuous generation of water gas

Info

Publication number: DE717247C
Application number: DEK142939D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1936-07-14
Filing date: 1936-07-14
Publication date: 1942-02-09

Description

Verfahren zur stetigen Erzeugung von Wassergas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stetig-en Erzeugung eines, von Kahlenwasserstoffen freien Wassergases aus hituminösen Brennstuffen mittels eines Wälzgasstromes, der im Kreislauf durch den Gaserzeuger und einen damit verbundenen Erhitzer bewegt wird und dem Dampf für die Wassergasbil-Üung zugesetzt wird.Method for the continuous generation of water gas The invention relates to a process for the continuous generation of a hydrocarbon-free water gas from hituminous fuel stages by means of a circulating gas stream that circulates through the gas generator and an associated heater is moved and the steam for the Wassergasbil-Üung is added.

In neuerer Zeit ist die Herstellung von Wassergas, insbesondere eines solchen bestimmter Zusammensetzung, zum Zwecke der Synthese von Kohlenwasserstoffen durch katalytische Umsetzung von Kohlenoxydund Wasserstoff in,den Vordergrund gerückt. Zur Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Kehlenoxyd und Wasserstoff geht man von einem Wassergas aus, das Kohlenoxyd und Wasserstoff im Verhältnis 1 :2 enthält. Eine wichtigeBedingung für einderartigesWassergas, das vielfach auch Synthesegas genannt wird, ist die Abwesenheit von Kohlenwasserstoffen, insbesondere solchen Kc>hl#enwasserstoffen, die zur Polymerisation unter Bildung von harzartigen Verbindungen neigen. Diese Verbindungen setzen sich nämlich auf den Kuntakten der Syntheseanlagen ab und machen dieselben unwirksam.More recently, the production of water gas, especially one those of a certain composition, for the purpose of the synthesis of hydrocarbons came to the fore through the catalytic conversion of carbon oxide and hydrogen. For the synthesis of hydrocarbons from throat oxide and hydrogen one starts from a water gas containing carbon oxide and hydrogen in a ratio of 1: 2. An important condition for such a water gas, which in many cases also includes synthesis gas is called is the absence of hydrocarbons, especially those Hydrogen coolants that polymerize with the formation of resinous compounds tend. These compounds are based on the kuntakten of the synthesis plants and make them ineffective.

Bei der Verarbeitung bituminöser Brennst,affe, wie beispielsweise von Braunkohlenbriketts, treten schädliche Kohlenwasserstoffe, die bei der Entgasung (Schwelung) des Brennstoffs entstehen, zunächst in das Wälzgas über. Es ist nun bekannt, daß man bei der kontinuierlichen Wassergaserzeugung nach dem Wälzgasverfahren auch aus bituminösen Brennstoffen ein von Kohlenwassersto-flen praktisch vollständig freies Wasser-# S .a herstellen kann, wenn man das als Wälmeträger dienende Wälzgas, vor dem Eintritt in den Gaserzeuger in Gegenwart von Wasserdampf auf eine hohe Temperatur, beispielsweise i25o'C, erhitzt. Bei dieser Temperatur setzen sich die Kohlenwasserstoffe mit dem Wasserdampf unter Bildung von Wass,erstoff und Kohlenoxyd um, beispielsweise Methan -nach der Gleichung CH,#-H#0=CO#-3H.2. Daneben wird unter Umständen Kohlenstoff in graphitischer Form frei.When bituminous fuel, such as lignite briquettes, is processed, harmful hydrocarbons, which are produced when the fuel is degassed (smoldering), first pass into the circulating gas. It is now known that one can produce in the continuous water gas generation after the Wälzgasverfahren also from bituminous fuels, a by Kohlenwassersto-flen virtually completely free water # S .a when serving as Wälmeträger circulated gas, before entering the gas generator in Heated in the presence of steam to a high temperature, for example 25o'C. At this temperature the hydrocarbons react with the steam to form water and carbon oxide, for example methane - according to the equation CH, # - H # 0 = CO # -3H.2. In addition, carbon may be released in graphitic form.

Leitet man das so, von Kohlenwasserstiffen befreite Wälzgas in die Brennstoffüllung des Gaserzeugers ein und zieht man das gebildete Wassergas an einer Stelle der Brennstofffüllung ab, die außerhalb der Entgasungs.-zone- liegt, so erhält man ein von schädlichen Kehlenwasserstoffen freies Wassergas. Ein Teil des Wälzgases wird dabei nach Abgabe der Wärme für die Wassergasbildung durch die frische Brennstoffüllung des Gaserzeugers geleitet, an die der Wälzgasstrom seine Restb wärme zur tntgasung abgibt.If the circulating gas, freed of hydrocarbons, is introduced into the fuel filling of the gas generator and the water gas formed is drawn off at a point of the fuel filling that is outside the degassing zone, then a water gas free of harmful hydrocarbons is obtained. After the heat for water gas formation has been released, part of the circulating gas is passed through the fresh fuel filling of the gas generator, to which the circulating gas stream gives off its residual heat for degassing.

Für dieZusammensetzung desWasser-as-es, namentlich für das Verhältnis des Gehaltes an Kohlenoxyd und Wasserstoff, ist insbesondere die Temperatur der Wassergasbildung bestimmend. je höher die Temperatur desto höher ist bekanntlich der Gehalt des Wassergases an Kohlenoxyd. In gewissen Fällen, beispielsweise im Falle der Erzeugung des erwähnten Synthesegases, darf indessen der Kohlenoxydgehalt des Wasser-asies nicht über einen gewissen Wert steigen. Für die Syntheseggaserzeugun g muß daher der Wälzgasstrom beim Eintritt in die Brennstofffüllung des Gaserzeugers eitte bestimmte Temperatur aufweisen, die keinen wesentlichen Schwankungen unterworfen sein darf, weim nicht die Zusammensetzung dies Gasies sich unvorteilhaft ändern soll-Verarbeitet man beispielsweise Braunkolile bzw. den bei der Schwelung der Braankohle entstehenden BraunkohhIenkoks, so soll das Wälzgas vorziigs#v6ise eine Temperatur von etwa io5o' C aufweisen und das Nutzgas mit einer Temperatur von etwa 700'C aus dem Gaserzeuger abgezogen -werden. Für andere Brennstoffe und andere Gaszusammensetzungen gelten entsprechend andere Temperaturgrenzen. Die Wasserggasbildung geht dann in dem Ternperaturhereich zwis,Chen 700 und io5o' C vor sich. Die Temperatur von io5o"'C liegt nun aber wesentlich niedriger als diejenige Temperatur, auf die der Wälz-Igasstrom im Erhitzer zum Zwecke der vollständigen Zerstörung der schädlichen Kohlenwasserstoffe gebracht werden muß.For the composition of the water-as-it, namely for the ratio of the content of carbon oxide and hydrogen, the temperature of the water gas formation is particularly decisive. The higher the temperature, the higher the carbon dioxide content of the water gas is known to be. In certain cases, for example in the case of the production of the synthesis gas mentioned, the carbon oxide content of the water aside must not rise above a certain value. Therefore, for the Syntheseggaserzeugun g of Wälzgasstrom entering the fuel charge of the gas generator is required to have eitte certain temperature that no substantial variations may be subjected weim not the composition of this Gasies target processed change unfavorably, for example, Braunkolile or the during the carbonization of If lignite coke is produced, the circulating gas should preferably have a temperature of about 10 ° C and the useful gas should be withdrawn from the gas generator at a temperature of about 700 ° C. For other fuels and other gas compositions, different temperature limits apply accordingly. The water gas formation then takes place in the temperature range between Chen 700 and 1050 ° C. The temperature of 1050 "C is now much lower than the temperature to which the circulating Igas flow in the heater must be brought for the purpose of completely destroying the harmful hydrocarbons.

Weitere Schwierigkeiten im Wälzgasv#erfahr-en bei der Erzeugung von Synthesegas. ,oder einem für andere Zwecke benutzten Wassergas, das eine bestimmte gleichbleibende Zusammensetzung aufweisen soll, rühren daher, daß die Temperatur der als Gaserbitzer benutzten Regeneratoren während des Betriebes erheblichen Schwankungen unterliegt. Durch Wahl kurzer Umstellzeiten lassen sich zwar diese Schwankungen innerhalb eines noch unschädlichen Bereiches halten, indessen verteuert sich durch Verkürzen der Umstellzeiten die Herstellung des Wasier-,-ases wesentlich, weil die Wassergaserzeuzwecks Umstellung der Absperrventile und zwecks Verdrängung der Abgase aus dem Gaserhitzer durch Wasserdampf eine nicht unbeträchtliche Zeit, die beispielsweisc bei einer Großanlage 2 bis 3 Minuten be- tragen kann, unterbrochen werden muß. Auch ist der Verbrauch an Wasserdampf zur Verdrän-ung der Abgase ziemlich hoch. Dar-, Z, aus ergibt sich, daß es in die-sor Bezichunzg, wirtschaftlicher ist, die Umstellzeitün solange wie eben möglich züi wählen und beispiels-#veise im Falle der Erzeugung g z` von Synthesegas die Regenüratoren erst dann umzuschalten, wenn die Temperatur in ihnen unter den Punkt sinkt -, bei dem die Umsetzun- der Kohlemvasserstoffe unvollständkzüi werden beginnt.Experienced further difficulties in the Wälzgasv # in the production of synthesis gas. , or a water gas used for other purposes, which should have a certain constant composition, arise from the fact that the temperature of the regenerators used as gas bitters is subject to considerable fluctuations during operation. By choosing short changeover times, these fluctuations can be kept within a harmless range, but the shortening of the changeover times makes the production of the washing machine much more expensive because the water gas is used for the purpose of changing the shut-off valves and for the purpose of displacing the exhaust gases from the gas heater by steam not inconsiderable time that can carry beispielsweisc account when a large system 2 to 3 minutes, must be interrupted. The consumption of water vapor to displace the exhaust gases is also quite high. Representation, Z, from it follows that it is in the sor-Bezichunzg, economic, züi select the Umstellzeitün long as possible and just beispiels- # veise in the case of production of synthesis gas gz` the Regenüratoren only switch when the temperature in them sinks below the point - at which the conversion of the hydrocarbons begins to become incomplete.

Die. Erfindung sieht aus diesen Gründen vor, den dem Wälzgasstrom zuzusetzcnden Wasserdampf in zwei Ströme aufzuteilen. Der eine Teil dieses Zusatzdampfes wird, wie bisher üblich, dem Wälzgasstrom vor Eintritt in den Erhitzür und gleichzeitig der andere Teil des Dampfes dem Wäl7.,gasstroin zwischen dem Erbitzer und dem Gaserzeuger zugesetzt.The. For these reasons, the invention provides for the circulating gas flow Split the water vapor to be added into two streams. One part of this additional steam is, as usual, the circulating gas stream before entering the heating door and at the same time the other part of the steam goes to the forest, gasstroin between the heir and the gas producer added.

Dabei wird bei Anwendung von abwechselnd betriebenen Re-enerataren als Erhitzer gegebenenfalls die Wasserdampfmenge in den beiden Teilströmen fortlaufend so ein-cstellt, daß, unabhängig von der jeweiligen Betriebstemperatur des Gaserhitzers, der Wä17gasstrom in dem Gaserzeuger mit stets gleicher Temperatur eintritt.When using alternately operated re-energies as a heater, if necessary, the amount of water vapor in the two substreams continuously so that, regardless of the operating temperature of the gas heater, the Wä17gasstrom enters the gas generator at always the same temperature.

Eine solche fortlaufende Einstellung kann z.B. in der Weise au#,-,efübrt werd#en, daß ö# et - kuppelte Umstellschieber, welche "eei,gn "e die Wasserdampfmenge in den beiden Teilströmen getrennt beherrschen, von einem Temperaturfühler aus gesteuert werden, der im Wälzgasstrom vor dem Eintritt in den Gaserzeuger angeordnet ist.Such a continuous setting can, for example, be carried out in such a way that ö # et - coupled changeover slides, which "eei, gn" e control the amount of water vapor in the two partial flows separately, are controlled by a temperature sensor, which is arranged in the circulating gas stream before entering the gas generator.

Durch die Erfindung ist die 'Möglichkeit geboten, die Temperatur des Wälzgasstromes unabhängig von der Erhitzung einzustellen, die der Wälzgasstrom in dem Erhitzer er- fährt oder erfahren muß, um bestimmte Umsetzungen in ihm zu bewirken. Die Ei-findung J# C bietet daher die Möglichkeit, ein von schädlichen Kohlen-wasserstoffen vollständig freies Synthesegas aus biturninösen Brennstoffen herzustellen, unter Einhaltung einer bestimmten Zusammensetzung hinsichtlich des Gehaltes an Kohlenoxyd, Kohlensäure und Wässerstoff, ohne daß nachteilige Sch#,.-anl,-uiigen in die--!er Zusammensetzung während des Betriebes entstehen. Die sich daraus für die '\7#'eiterverarbeitun#,- des Synthesegases, d.h. für die Synthese von Kohlenwasserstoffen, ergebenden Vorteile liegen auf der Hand. Denn es ist infolge der gleichbleibendenZusammensetzung des Syntbesegas.es jetzt möglich, Kohlenwasserstoffe genau definierterArt in der Synthese zu gewinnen, was infolge der bisher nicht vermeidbaren Schwankungen zuweilen erhebliche Schwierig gkeiten bereitete.By the invention, the 'option is commanded to adjust the temperature of the Wälzgasstromes independent of the heating that drives the ER Wälzgasstrom in the heater, or must learn to cause certain reactions in it. The J # C invention therefore offers the possibility of producing a synthesis gas that is completely free of harmful hydrocarbons from bituminous fuels, while maintaining a certain composition with regard to the content of carbon dioxide, carbonic acid and hydrogen, without adverse effects. -uiigen in the -! er composition arise during operation. The advantages resulting from this for the processing of the synthesis gas, ie for the synthesis of hydrocarbons, are obvious. Because of the constant composition of the synthetic gas, it is now possible to obtain hydrocarbons of a precisely defined type in the synthesis, which at times caused considerable difficulties due to the fluctuations that were previously unavoidable.

In der Zeichnung ist eine Anlage zur Z, Ausführung des Verfahrens -emäß der Erfindun- schematisch dargestellt. Mit i ist der Wassergaserzeuger hezeichnet, der mit einem bituminösen Brennstoff, beispielsweise Braunk.oh.1,enbril,-etts, heschickt wird. In ihn wird von unten durch eine Rohrleitung 2 das erhitzte dampfhaltige Wälz-Cras eingeleitet. Die Rohrleitung2 steht zu diesem Zweck unter Zwischenschaltung von geeigneten Absp:errorganen mit den Gaserbitzern 3, 4, die als Regeneratoren ausgebildet sind, inVerbindung. Das ausdemSchwelteil des Gaserzeugers i abgezogene Wälzgas wird den Gase-rhitzein durch Rohrleitunbuen 5, 6 zugeleitet.In the drawing, a system for Z, execution of the method according to the invention is shown schematically. The i denotes the water gas generator that is sent with a bituminous fuel, for example Braunk.oh.1, enbril, -etts. The heated steam-containing Wälz-Cras is introduced into it from below through a pipe 2. For this purpose, the pipeline 2 is connected to the gas blasters 3, 4, which are designed as regenerators, with the interposition of suitable Absp: error organs. The circulating gas withdrawn from the blackened part of the gas generator i is fed to the gas heaters through pipelines 5, 6 .

Die Rohrleitung 5 ist mit einem DampfeinführungsrohrA versehen Lind die Rohrleitung 2 mit einem DampfeinführungsrohrB. Die DampfeinführungsrohreA und B sind so ausgebildet, daß sich der in die Rohrleitungen eingefidirte Dampf gut mit dem Wälzgas mischt. Der Dampf wird den EinrichtungenA und B durch Leitungenaundb zugeführt, die zu deiner Steuereinrichtun97 führen, welche an die Hauptdampfleittnig8 angeschlossen ist.The pipe 5 is provided with a steam introducing pipe A and the pipe 2 is provided with a steam introducing pipe B. The steam introduction pipes A and B are formed so that the steam introduced into the pipelines mixes well with the circulating gas. The steam is fed to devices A and B through lines a and b which lead to your control device 97 which is connected to the main steam line 8.

Diese Steuereinrichtung g regelt die Dampfmengen in den Leitungena und b so-, daß die Temperatur des Wälzgases in der LeitUn-2 soivie der Gesamtdampfgehalt an dieser Stelle konstant gehalten wird.This control device g regulates the amount of steam in lines a and b in such a way that the temperature of the circulating gas in line 2 as well as the total steam content is kept constant at this point.

Claims

PA T EN TAINSPR Ü C HE: i.

Process for the continuous generation of a hydrocarbon-free water gas from biturninous fuels by means of a circulating gas stream, which is circulated through the gas generator and an associated heater, with the addition of water vapor to the water gas flow, characterized in that part of the additional steam is dem Circulating gas flow before it enters the heater and at the same time the other part of the steam - it is added to the circulating gas flow between the heater and gas generator. 2. The method of claim i using alternately operated regenerators as a heater, characterized indicates overall that the amount of the steam is adjusted in the two partial flows continuously so that the slide, asstrom when entering the gas generator always the same temperature ,