DE730346C - Verfahren zur Teilverbrennung von Methan zu Kohlenoxyd und Wasserstoff - Google Patents

Description

• Verfahren zur Teilverbrennung von Methan zu Kohlenoxyd und Wasserstog Zur Umwandlung von Methan in ein Kohleno-,vd-Wasserst-off-Gemisch ist ein Verfahren bekannt, bei dem das methanhaltige Gas einer Teilverbrennung mit Sauerstoff in einem Zweischachtofen unterworfen wird. Die Teilverbrennung -erfolgt in einem Bett von heißem Koks, oberhalb dessen die zwei Ofenschächte -angeordnet sind, deren X oksfüllungen gleichzeiiig als Wärmespeicher und zur Belieferung des glühenden Koksbettes mit Brennstoff dienen. Zum Z-,vecke des Wärmeatistausches zwischen dem durch einen Schacht eintretenden und durch den anderen Schacht austretenden Gas wird die Strömungsrichtung Z, des Gases in verhältnismäßig kurzen Zeitr iitinien umgeschaltet. Die Köksfüllungen der beiden Scluichte werden durch die Verbrennung langsam verbraucht und laufend von oben durch Begichten neu ergänzt. Der . Z, Koks muß gut stückig sein. weil er andernfalls dem Gasdurchgang einen zu großen \Viderstand entgegensetzen würde. 'Mancherorts ist zwar, methanhaltiges Gas verfügbar, aber es fehlt an Koks geeigneter Beschaffenheit. Versuche, bei denen die Schächte mit anderen Brennstoffen beschickt wurden, z. B. mit kleinstückiger Magerkohle oder backender Kohle, haben jedoch gezeigt. daß dann die Durchführung des Verfahrens der Methanspaltung auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Schwierigkeiten behoben.
• Es besteht darin, daß zwar die beiden Schichte mit hochwertigem Koks gefüllt wer-Z, z#I den, der in der Hauptsache nur als Speichermasse verwendet wird, daß jedoch ein fester, zur Füllung der Schächte nicht oder wenig «eci-neter Zusatzbrennstoff in den Verbindungsraum zwischen den Schächten eingeführt, dort oder - besonders bei Verwendung von Kohlenstatil) als Zusatzl)rennstoff - in an den Verbindungsraum angeschlossenen Vorverbrennun-skanimern mit Sauerstoff verbrannt wird und die heißen Verbrennuu-sprodukte gegebenenfalls mit Sauerstoffül) erschull dem durch (len Zweischachtofen geführten rnethanhaltigenGasstroin bei-ernischt werden.
• Die Vergasung (les Zusatzbrenn#toffes mit Sauerstoff kann so geleitet werden, daß pri-Z, mär entweder Kolilensäure entstellt, welche dann voill. Methan zu Kohleno-xv(1 reduziert wird, oder daß bei der Verbrennung Kohlenoxvd entstellt, welches sich dem aus dem Methan entstehenden oder entstandenen Kohlenoxvd-Wasserstoff-Gemisch beiniischt.
• hs sind zwar Verfahren bekannt, nach denen I,#,olileil##-asj,-erstoffe unter Beifügun11-von CO., in ihre Komponenten zerlegt werden. Bei der Erfindung handelt es sich jedoch 1.Urundsätzlich nicht tun die Eiuführung von CO, sondern um die l-#-rzeti-iiii" der für die Reaktion erforderlichen ärine durch Vergasung oder Verbrennung zusützlicher, fester Brennstoffe anderer Art als die Koksfüllung der Ofenschächte. Eventuell interinediär auftretendes >CC). hat dabei nur eine 13edeutung als Warmetransportmittel.
• Die Menge des Zusatzbrennstoffes ist imabhäng4, davon. ob nian ilin zu Kohlenoxyd oder primär zu Kohleiisäure verbrennt, denn im letzteren Fall wird bei der Reduktion der Kohlensäure zu Kohlenoxyd Wäruie verbraucht, und es bleibt zur Decktin" . der Kühlverluste des Ofens nur der \# arinebetraübri-, welcher der Verbrennuu- des Zusatzbrennstoffes zu Kohlenoxyd entspricht. Dein Vergasungssauerstoff kann in an sich bekannter Weise Wasserdanipf beigefügt werden.
• Auf die Vorwirmung des 7usatzbrennstoffes vor der Ver-asun- wird verzichtet, Er wird. kalt der Vergasung zugeführt. All ",tiiclzi-keit, Korn-röße, Backvermö-en usw. brauchen cleiTi7ufolge keine besonderen Anforderungen -estellt züi werden. Als Zusatzbrennstoff sind 'Magerkohlen oder backende Kohlen jeder Korngröße, auch Staubkohlen verwendbar.
• All Hand eines Beispiels und der Fig. i und .2 sei zunächst diejenige Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, bei welcher der Zusatzbrennstoff -etrennt vom Koks innerhalb des Ofens ver-ast wird. Die beiden Scluichte des Ofen" werden wie beim bekannteil Verfahren voll oben her ini, stückigem Koks begichtet, der als \\"äriiiesl)eiclier für die re-enerative Anwärtilun- und Abkühlunder iiiii7ti,#,et7en(leii Gase dient. Als Zusatzbreimstoff wird eine Kokskohle von 7 bis io iiiiii Korngröl.')e verwendet. Sie wird durch den mit einem iäuLleren und einem inneren Verschluß versehenen Vülltrichter i und die l-'('ir(lersC1I1ICC1Ze2 in (tell Rallin den beiden Schächten des Ofens eingeführt und Z, dort mit Sauerstoff, der durch die Düsen 3 und 4 zuströlut, vergast. Die Brennstoffasche wird als flüssige Schlacke bei der Abstichöffnun- 5 al)#,ezo#,en. Die Fi-ur zei-t außer Z, el Z, den Düsen 3 mul 4 auch noch Düsen 6 und zum Einführen von Satierst ' off. Der Sauer-stoff wird auf die verschiedenen Düsen so verteilt, (laß der beabsichtigte Erfolg, närnt' el lich die Einspartlug von Koks und sein Er-#;atz durch den zwischen den Schächten vergasten Brennstoli, gewährleistet wird. Führt man die ganze Sauerstoffmenge durch die Düsen 3 und _# vin, so wird zwischen den Schächten der "an7e Umsatz sowohl des Brennstoffes als auch der des Methans züi Kohlenoxyd imd Wasserstoff erf olgen. Kohlensäure tind Wasserdampf. die eventuell als Zwiscliciii)i-(i(Iiitzte im Brennstoffbett ents s tellen, "ver(l(#ii voni Methan in Kohlenoxv(1 und Wasserstofi überführt. -Man kann aber auch den Sauerstolf so verteilen, daß durch die Düsen 3 wid 4 nur die zur Vergasung des Zusatzbrenustolivs und durch die Düsen 6 und 7 die zur Methanoxydation nötige S-atierstoffi-neii"lre :(11011t.
• Die zweite Ausführun-sart des neuen Verfahrens besteht darin, (laß der Zusatzbrennstoff außerhalb des Zweischuhtofens mit Sauerstoff vergast wird und (las heiße Verbrennungsprodukt deln durch den Zweischachtofen geführten Gas beigeinischt wird. Man kann den Zusatzbrenntoff außerhalb des Zweischachtofün., zu Kohlenoxv(1 oder zu Kohlensäure verbrennen. Die letztgenannte Verfahrensweise ist von Bedeutung, wenn als Zusatzbreimstoli Kohlenstaub verwendet werden soll. Der Ofen erhält zu diesem .Zweck nvischou den Schichten oder am unteren Ende derselbou Votverbrennungskaminern. In diese wird Kolllenstaub eingeführt und Z, mit Sauerstoli verbrannt. Es entstellt ein kohlensäurereiclios Gas. Dieses tritt aus den Vorverbrenntnig-skainniern heiß in den inethanhaltigen Gasstroin ein. Die Kohlensäure wird vom Metliaii reduziert, und es entstehen als Endprodukte wiederum Kohlenoxyd und Wasserstoff, die in den beiden Schächten ihren Wärniciulialt an (las eintretende niethanhaltige Gas Bezüglich der Sauerstoffverteiltui- -ilt sinn-emäß (las beim ersten Beispiel Gosargte. Man kann die Kohlenstaubbrenner iiiii oder ohne Sauerstoffüberschuß 1)etr'eil)eii, d. h. den ganzen oder nur einen Teil des Sauerstoffes, den der Ofen ins«esanit benötigt, den Kohlenstaubbrennern zuführen und -(-ebenenfalls den übri-en Sauerstoff init Mothan umsetzen.
• Ein Beispiel für 7usatzliche Kohlenstauhverbrenn""',' Wird -.t" flall(1 der Fig- 3 bis 5 nachstehend ])(.schrieben. Die beiden Schächte des Ofens werden -wie beim bekannten Verfahren von oben her mit stückigem Koks begichtet, der als Wärinespeicher für die regenerative Anwärrnung und Z> e Abkühlung der umzusetzenden Gase dient. Der als Zusatzbrennstoff zu verwendende Kohlenstaub wird aus den Behältern8 in die Verbrennnungskammer 9" bzw. gl, mit Hilfe einer injektorartig wirkenden Preßgasdüse io eingeführt. Als Preßgas kann ein beliebiges, Z#-nicht schädliches Gas, z. B. das gleiche Spaltgas, verwendet werden, welches oben den Schächten zugeführt -%v.ird. Durch die Leitungen ii wird der Verbrennungskammer der notwendige Sauerstoff zugeführt. Das Verbrennungsprodukt mischt sich im Raum 12 mit dem dort eintretenden vorgewärmten methanhaltigen Gas. Als Endprodukt der Um-Setzung besteht, wie beschrieben, ein Gemisch von - Kolilenoxvd und Wasserstoff. Zweckmäßig betreibt man die Kohlenstaubbrenner g« und 9b abwechselnd derart, daß jeweils unter BerücksiAtigung der Ümschaltun- der, Schächte der Brenner benutzt wird, der an der Eintrittsseite des in der Ouerverbindung der Üfen strömenden heißen dases liegt, w-ie (lies durch die Pfeile in Fig. 4 angedeutet ist. Die Verbrennungsrückstände werden durch die Abstichöffnung 13 4#iitfernt. Es ist vorteilhaft, den Ouerschnitt der Ouerkanäle zwischen den Schächten'und der Kammer 12 etwas breiter als hoch zu -wählen und die Kohlenstaubbrenner 9" und 9b so anzuordnen, daß sich das Spaltgas beim Austritt aus dem Querkanal möglichst vollkommen mit dem iierbrennungsprodukt derKohlenstaubbrenner vermischt. Dies wird dadurch erreicht, daß diese Verbrennungsprodukte dicht vor -die flache Öffnung des Ouerkanals geblasen werden.
• Bei dem erfindungsgemäßenVerfahren wird der Verbrauch an Zusatzbrennstoff etwas höher als der N'erbrauch an Koks bei dem bekannten Verfahren, weil bei der erfindungsgeinäßen Arbeitsweise der Zusatzbrennstoff vor der Vergasung nicht angewärrnt wird. Auch steigt die Temperatur, mit welcher die Spaltgase den Ofen verlassen, ein wenig höher als beim bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dein bekannten jedoch den erheblichen Vort,2i1. daß man auf gutstückigen Koks als t' el Brennstoff nicht mehr angewiesen ist, sondern I billigere Brennstoffe verfeuern kann. Wohl wird man auch weiterhin die Schächte des Zweischachtofens mit Koks füllen. Dieser dient aber da:nn lediglich als Wärmespeicher und wird nicht mehr fortlaufend zur Dekkung der Kühlverluste verbraucht. #Jan kann ihn zwar zeitweise, wenn die I,,oksmasse zu stark verstaubt oder sonstwie unbrauchbar geworden ist, herunterbrennert und die Speicherfüllung erneuern. Dieser letztgenannte wesentliche Vorteil des bekannten Verfahrens bleibt somit erhalten, ein zwangläufiger, ständiger Koksverbrauch. wird jedoch vermieden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Verfahren zur Umwandlung von -Metlian oder methanhaltigenGasen inKohlenoxvd-Wasserstoff-Gemische durch Teilverbrennung mit Sauerstoff, bei dem das methanhaltige Gas abwechselnd den beiden Schächten eines mit Koks gefüllten Zweischachtofens zugeführt und dann am Fuße der Schächte mit dort eingeblasenem Sauerstoff umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester, zur Füllung der Schächte nicht oder wenig geeigneter Zusatzbrennstoff in den Verl)induncTsraum zwischen den Schächten eingeführt, dort oder - besonders bei Verwendung von Kohlenstaub als Zusatzbrennstoff - in an den Verbindungsraum angeschlossenen Yorverbrennungskammern mit Sauerstoff verbrannt wird und die heißen Verbrennungsprodukte gegebenenfalls mit Sauer-I b stoffüberschuß dem durch den Zweischachtofen geführten methanhaltigen Gasstrom beigemischt werden. I