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Senkrechter außen beheizter Ofen zur Herstellung von Synthesegas Die
Erfindung bezieht sich auf einen senkrechten, außen beheizten Ofen zur Herstellung
von Synthesegas durch Entgasen und Vergasen nichtbackender Kohle, wie Braunkohle,
mit Vortrocknung des Brennstoffes und Entschwefelung des erzeugten Gases.
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Es sind bereits Destillationsverfahren bekanntgeworden, bei denen
das in den oberen Zonen entwickelte Gas der Bewegung des zu destillierenden Brennstoffes
nach unten folgt (Gleichstromverfahren). Bei diesen Verfahren findet das Spalten
der Kohlenwasserstoffe über Koks bei nach unten stufenweise ansteigender Temperatur
statt, und es wird die höchste Spalttemperatur erst gegen Ende der zurückgelegten
Strecke erreicht; das Gas strömt in diesem Falle durch die ganze Höhe des zu destillierenden
Brennstoffes hindurch.
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Im Gegensatz hierzu arbeitet der Ofen gemäß der Erfindung mit zeitlicher
Stromumkehr. Hierbei erfolgt das Spalten über Koks im wesentlichen in der Zone der
höchsten Temperatur; ferner wird dadurch, daß bei dem Ofen nach der Erfindung der
Gasweg unterbrochen ist, die gleiche Berührungsdauer mit einer kleineren Brennstoffhöhe
und daher beschränkteren Anhäufung erzielt, was offensichtlich einen Vorteil hinsichtlich
der Durchlässigkeit mit sich bringt.
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Zur Durchführung von Destillationsverfahren sind ferner Destillationsöfen
bekanntgeworden, bei denen die Kammern oder Retorten paarweise für den Durchfluß
des Gases
von einer zur andern verbunden sind. Das entsprechende
Verfahren besteht bei diesen bekannten Einrichtungen darin, daß die Beschickung
der Kammern um die Hälfte der Zeit gegeneinander versetzt ist, «-elche zur vollständigen
Destillation nötig ist; die iin ersten Abschnitt der Destillation entwickelten Gase
`werden über teilweise verkokte Kohle oder Koks bei einer höheren Temperatur in
die andere Kammer geführt, um die Zersetzung der Kohlenwasserstoffe herbeizuführen.
Im folgenden Abschnitt findet eine Beschickung in der zweiten Kammer statt, und
die Gase werden in die erste Kammer geleitet.
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Dieses Verfahren besitzt insbesondere den Nachteil, daß sich die Kohle
bei der Verkokung in eine zusammenbackende für die Gase undurchdringliche Masse
verwandelt.
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Alle obengenannten Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt,
daß indem senkrecht unterteilten Ofen im Wechselbetrieb das bei niedriger Temperatur
erzeugte Destillationsgas der einen Kammerseite sich mit dem bei hohen Temperaturen
erzeugten Gase der anderen Seite vereinigt und wiederholt unter Richtungswechsel
über glühenden Koks geleitet wird, wobei gleichzeitig die katalytische Umwandlung
des organischen Schwefels in Schwefelwasserstoff erfolgt.
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Der Ofen gemäß der Erfindung ist derart ausgebildet, daß jede der
beiden Hälften der Ofenkammer durch senkrechte, mit riffnungen zum Durchleiten der
Gase versehene Wände derart unterteilt ist, daß die Abteile abwechselnd firn oberen
und iin mittleren Teil miteinander in Verbindung stehen und daß an die Abteile der
Gaserzeugung innerhalb des Ofens Räume für die Aufnahme von Schwefel absorbierenden
Stoffen, wie Kalk, angeschlossen sind.
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Die Anlage ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, in der
Fig. i einen Längsschnitt nach Linie A-A' der Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt nach
Linie B-B' der Fig. r und Fig. 3 einen Grundriß nach Linie C-C' zeigt; sie umfaßt
den Gaserzeuger G für die Vergasung _ des Kokses, den Destillations-(Entgasungs-
; Ofen F und den Trockner E, in dem die nichtbackenden Brennstoffe mit den aus dem
Ofen kommenden, finit Luft verdünnten Abgasen in Berührung kommen.
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Die zur Entgasung der Kohle und zur teilweisen Vergasung des Kokses
in Wassergas notwendige Wärme wird vom restlichen Koksgas geliefert, dem ein Teil
des bei der ''orentgasung gewonnenen Gases zugeführt werden kann. Der Brennstoff
wird vom Trockner zu den Destillationskammern und von diesen zum Gaserzeuger mittels
Iuftdichter, wassergekühlter Beschickungsvorrichtungen geführt. In der- Zeichnung
ist eine Anlage für Lignit gezeigt, für die die vollständige Vergasung des erzeugten
Kokses vorgesehen ist; für nichtbackende Steinkohlen mühten die Kammern, wie bekannt,
gegen unten zu sich erweiternde Ouermaße haben und finit einer Austragvorrichtung
für die zur Beheizung des Ofens notwendige Menge Koks versehen sein. Außerdem würde
in diesem Falle der Trockner als Vorentgaser wirken und hätte andere Form und Ausmaße.
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Die Ofenkammer ist in zwei senkrechte nebeneinanderstehende Hälften
c, c' unterteilt, die durch die Scheidewand s voneinander getrennt sind und die
ihrerseits iin Unterteil in die inneren Abteilungen p, in denen der Brennstoff destilliert,
und in die äußeren Abteilungen p' unterteilt sind. Diese letzteren sind von der
Beschickung ausgeschlossen, werden ebenfalls beheizt und enthalten Entschwefelungsmittel
(Kalt. oder ähnliche Schwefel aufnehmende Stoffe). Die Abteilungen p und p' sind
abwechselnd miteinander verbunden durch Öffnungen a., die in der Zone mit der höchsten
Temperatur angeordnet sind.
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Die Beheizungskanäle r, die sich über den ganzen Ofen erstrecken und
oben zu einer Mittelleitung I vereinigt sind, die einen Durchgangskanal für die
Verbrennungsprodukte zum Trockner herstellt, sind sowohl an der Außenseite der Kammern
wie auch ini Raume zwischen diesen angeordnet.
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Die Gasbrenner b sind in Höhe der Verbindungsöffnungen zwischen den
verschiedenen Abteilungen der Kammern und die Eintrittsöffnungen e der Luft ini
Unterteil des Ofens angebracht.
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Im Betrieb muß man von oben nach unten gehend folgende Zonen hinter
dein Trockner unterscheiden: Vordestillation, Destillation bei niedriger Temperatur,
Destillation bei hoher Temperatur und Abkühlung des Kokses. Die handle, die in dieser
letztgenannten Zone liegen, werden von der Verbrennungsluft durchströmt, welche
auf diese Weise vorgewärmt wird. Außerdem könnte der Ofen mit einem Rekuperatorversehen
sein.
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Der Vorgang der Entgasung, der für alle Brennstoffe der gleiche ist,
wickelt sich in folgender Reihenfolge ab: Größte Entwicklung von CO., und
C O mit Teerdämpfen und schwefeligen Produkten in der Zone der Vordestillation;
Bildung der gleichen Stoffe mit C"H.", CH,1 und Teer vorwiegend in der darunter
befindlichen Zone; Erzeugung von Kohlenwasserstoff und Stickstoff mit Resten von
1iolilenwasserstoffen in den unteren Schichten.
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Die Vergasung erfolgt durch Einführen von @@'asserdampf in den unteren
Teil des Ofens.
Außer der Gewinnung eines schwefelfreien Gases der
volumetrischen Zusammensetzung von 2i3 Wasserstoff und 1/2 Kohlenoxyd, d. h. eines
Synthesegases, soll noch folgendes erzielt werden: i. Gewährleistung der vollkommenen
Umwandlung des restlichen, bei niedriger Temperatur erzeugten Gases der Vorentgasung
in brennbare Gase durch wiederholtes Überstreichen der unteren Schichten glühenden
Kokses; e. Durchführung der Hydrierung des organischen Schwefels nach der Reaktion
(C Ha) 2 S -I- 2H2 = 2 C H4 -f- H2 S ; 3. Absorbierung des ganz zu H, S reduzierten
Schwefels durch einen Stoff, der im Ofen selbst heiß angewandt wird.
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In der Praxis wickelt sich das Verfahren wie folgt ab: Die Entleerung
des Kokses und dementsprechende Anfüllung der Kammern wird rasch und- abwechselnd
in der Weise ausgeführt, daß der der Vordestillation unterworfene Brennstoff immer
nur auf einer Seite vorhanden ist.
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Das Gas der Vorentgasung wird nach vorheriger Entteerung direkt von
oben .entnommen und den Brennern zugeführt (Pfeil i) ; das Gas der Entgasung bei
niedriger Temperatur (Pfeile) geht in die entgegengesetzte Kammer und tritt aus,
nachdem es das entschwefelndeMittel durchstrichen hat (Pfeil 6).
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Auf dem Wege vereinigen sich mit diesem Gas der Wasserstoff, der sich
im heißesten Teil des Ofens entwickelt hat (Pfeil 3), das Wassergas, das
durch Einführung von Dampf von unten (punktierte Pfeile q.) erzeugt wird, und endlich
die Kohlen Wasserstoffe und der restliche Wasserstoff des anderen Paares von Halbkammern
(Pfeil 5). Im ganzen ist also die vom Gas durchstrichene Schicht proportional
zur Menge der zu zersetzenden Stoffe mit dem Vorteil der Vollständigkeit der Gasumsetzungen.
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In der Zeichnung ist eine Phase angeführt, in der das Gas den Weg
von links nach rechts geht; . nach der Vorentgasung, die einen Bruchteil der ganzen
Zeit darstellt, während der der Brennstoff im Ofen verweilt, wird die Richtung der
Strömung umgekehrt, rechts wird eine neue Ladung Brennstoff - eingebracht, und es
wiederholen sich genau die gleichen Arbeitsbedingungen. .