DE819713C

DE819713C - Process for generating fuel, in particular synthesis gases, from coke and coals, in particular coals younger than hard coals, such as brown coals or brown coal briquettes

Info

Publication number: DE819713C
Application number: DEP34000D
Authority: DE
Inventors: Willibald Dipl-Ing Funk; Hans Waldemar Dr Gloth; Ferdinand Dipl-Ing Markert
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1949-02-13
Filing date: 1949-02-13
Publication date: 1951-11-05

Description

Verfahren zur Erzeugung von Brenn-, insbesondere Synthesegasen aus Koks und Kohlen, insbesondere jüngeren Kohlen als Steinkohlen, wie Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts Bei der `Vergasung von Kohlen, insbesondere Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts, entstehen auch Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, die bei Synthesen, z. B. bei der Ammoniak- oder Methanolsyntbese, nicht an der Reaktion teilnehmen und daher störend wirken und zusätzliche Kosten, z. B. für Kompression, erfordern. Ein geeignetes Verfahren, bei welchem die genannten Kohlen, insbesondere jüngere Kohlen als Steinkohle, zu einem Synthesegas verarbeitet werden können, das frei von Kohlenwasserstoffen ist, ist praktisch außerordentlich wichtig.Process for the production of fuel, in particular synthesis gases Coke and coals, especially coals younger than hard coals, such as brown coals or Lignite briquettes In the `gasification of coals, especially lignite or Lignite briquettes, hydrocarbons, especially methane, are also produced in syntheses, e.g. B. in ammonia or methanol synthesis, not in the reaction participate and therefore have a disruptive effect and additional costs, e.g. B. for compression, require. A suitable method in which the said coals, in particular Younger coals than hard coal, can be processed into a synthesis gas that being free of hydrocarbons is extremely important in practice.

Es ist bekannt, Kokereigase und sogenannte Schwachgase, d. lt. solche. die weniger als i5oo kcal je Kubikmeter liefern, in Abstichgaserzeuger zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Kohlenoxvd und Wasserstoff einzuleiten. Es ist ferner bekannt, feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe, z. B. Braunkohle, zu verbrennen und die zwecks Verminderung der Temperatur mit Wasserdampf oder Kohlensäure gemischtenVerbrennungsgase in einen Abstichgaserzeuger hineinzubringen. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß in dem nachgeschalteten Gaserzeuger verhältnismäßig große Mengen wertvollen Kokses und in der vorgeschalteten Verbrennungsvorrichtung nur verhältnismäßig geringe Mengen der leicht zugänglichen und wenig wertvollen Braunkohle bzw. Braunkohlenbriketts verbraucht werden.It is known to use coke oven gases and so-called lean gases, d. according to such. which deliver less than 1500 kcal per cubic meter, to be fed into tapping gas generators to convert the hydrocarbons into carbon dioxide and hydrogen. It is also known to use solid, liquid or gaseous fuels, e.g. B. lignite, to burn and to bring the combustion gases mixed with steam or carbonic acid in order to reduce the temperature in a tapping gas generator. This mode of operation has the disadvantage that relatively large amounts of valuable coke are consumed in the downstream gas generator and only relatively small amounts of the easily accessible and not very valuable brown coal or brown coal briquettes are consumed in the upstream combustion device.

Dieser erhebliche Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung dadurch vermieden, daß wertvoller Koks in an sich bekannter Weise in Abstichgaserzeugern und weniger wertvolle stückige Kohle, insbesondere jüngere Kohle als Steinkohle bzw. Briketts hiervon, in einem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger vergast werden, wobei die in letzterem entwickelten Gase in oder vor die Zone der höchsten Temperatur des nachgeschalteten Abstichgaserzeugers eingeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß das Verhältnis von beispielsweise vergasten Braunkohlenbriketts zu vergastem Koks im wesentlichen davon abhängig ist, welche Menge Kohlensäure und Wasserdampf mit dem im ersten Gaserzeuger erzeugten Gas, das die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe enthält, in den mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger hineingegeben wird. Dies hängt damit zusammen, daß die zur Reduktion von Kohlensäure und Zersetzung von Wasserdampf notwendige Wärmemenge in dem mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger aus der Reaktion C + 1/2 02 = C O + 264oo kcal/kmol gedeckt werden muß. Wird also neben den zu spaltenden Kohlenwasserstoffen viel Kohlensäure und Wasserdampf in den mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger gegeben, so wird wesentlich mehr Koks verbraucht, als wenn ein Gas zum A'bstichgaserzeuger gelangt, das von vornherein wenig Kohlensäure, also z. B. weniger als io %, z. B. 6 %, und wenig Wasserdampf, also z. B. weniger als 15 %, z. B. 5 %, enthält.This significant disadvantage is thereby made by the present invention avoided that valuable coke in a conventional manner in tapping gas generators and less valuable lumpy coal, especially younger coal than hard coal or Briquettes thereof are gasified in an upstream tapping gas generator, with the gases evolved in the latter in or in front of the zone of highest temperature of the downstream tapping gas generator can be introduced. It has shown, that the ratio of, for example, gasified brown coal briquettes to gasified Coke essentially depends on the amount of carbonic acid and water vapor with the gas generated in the first gas generator, which contains the hydrocarbons to be split contains, is added to the coke-operated tapping gas generator. this is related to the fact that the reduction of carbonic acid and decomposition of water vapor necessary amount of heat in the coke-operated tap gas generator from the reaction C + 1/2 02 = C O + 26400 kcal / kmol must be covered. So will be next to those to be split Hydrocarbons have a lot of carbonic acid and water vapor in the coke-powered ones Given tapping gas generator, considerably more coke is consumed than when one Gas reaches the branch gas generator, which from the start has little carbonic acid, so z. B. less than io%, e.g. B. 6%, and little water vapor, so z. B. less than 15% e.g. B. 5% contains.

Es ist daher Sorge zu tragen, daß bei der Vergasung der Kohlen, insbesondere der jüngeren Brennstoffe, möglichst wenig Kohlensäure entsteht und die zur Vergasung dieser Brennstoffe gegebenenfalls zugegebene Wasserdampfmenge weitgehend zersetzt wird. Diese Voraussetzung ist, wie sich gezeigt hat, bei Abstichgaserzeugern gegeben.Care must therefore be taken when gasifying the coals, in particular the younger fuels, as little carbonic acid as possible is produced and the gasification Any amount of steam added to these fuels is largely decomposed will. As has been shown, this requirement is met by tapping gas generators.

Es ist zweckmäßig, den vorgeschalteten Abstichgaserzeuger mit einem Schwelaufsatz zu versehen, das entstandene Schwelgas gegebenenfalls vom Teer zu befreien und abzukühlen, damit auf diese Weise das dem mit Koks betriebenen nachgeschalteten Abstichgaserzeuger zuzuführende Gas frei von dem aus der groben Feuchtigkeit stammenden Wasserdampf ist. Man arbeitet dabei zweckmäßig so, daß nur ein Teil der entstehenden Gase durch den Schwelaufsatz geleitet wird und der andere Teil unmittelbar dem Koksabstichgaserzeuger zugeführt wird. Die den Gaserzeugern zugeführten Vergasungsmittel können durch Wärmetausch mit -dem Gas, das aus dem mit Koks betriebenen Gaserzeuger austritt, weiter aufgeheizt werden.It is advisable to equip the upstream tapping gas generator with a To provide carbonization attachment, the carbonization gas produced, if necessary from the tar free and cool, so that in this way the downstream of the one operated with coke The gas to be supplied to the tapping gas generator is free of that originating from the coarse moisture Water vapor is. One works expediently so that only a part of the resulting Gases is passed through the smoldering attachment and the other part directly to the coke tapping gas generator is fed. The gasifying agents supplied to the gas generators can be exchanged by heat -The gas that emerges from the gas generator operated with coke is further heated will.

In der Zeichnung ist eine schaubildliche Darstellung einer der Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage gegeben: A ist der Abstichgaserzeuger für stückige, insbesondere jüngere Kohlen als Steinkohlen, B ist der Abstichgaserzeuger für Koks, C ist ein Wärmetauscher zur Aufheizung der bei F zugeführten Vergasungsmittel, wie Luft oder Luft-Sauerstoff-Gemische oder Sauerstoff und Dampf, mit dem aus dem Koks-Abstichgaserzeuger B bei G abströmenden Synthesegas. D ist der Schwelaufsatz und E ein Teerscheider. Der Gang der Gase ist durch Pfeile angegeben.The drawing shows a diagrammatic representation of one of the implementation the system used for the process: A is the tapping gas generator for lumpy, especially younger coals than hard coals, B is the tapping gas generator for coke, C is a heat exchanger for heating the gasifying agent supplied at F, such as Air or air-oxygen mixtures, or oxygen and steam, with that from the coke tap gas generator B with G outflowing synthesis gas. D is the smoldering attachment and E is a tar separator. The course of the gases is indicated by arrows.

Der mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielte Vorteil geht aus der folgenden Gegenüberstellung der bisherigen Arbeitsweise (a) mit der Arbeitsweise nach der Erfindung (b) hervor.The advantage achieved with the method according to the invention proceeds the following comparison of the previous working method (a) with the working method according to the invention (b).

a) Aus Braunkohlenbriketts wird mittels Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel in einem Schachtgenerator bei fester Schlackenbildung durch exotherme Vergasung eiii Gas folgender Zusammensetzung erzeugt: C OZ 26,3 #-c, C O 21,.4 %C, H2 44,6%, CH4 5,6'c, N, 1,9%c.a) A gas of the following composition is generated from lignite briquettes using oxygen and water vapor as gasification agents in a shaft generator with solid slag formation through exothermic gasification: C OZ 26.3 # -c, C O 21, .4 % C, H2 44.6%, CH4 5.6'c, N, 1.9% c.

Die verwendeten Briketts haben eine grobe Feuchtigkeit von 14 %. -Von dem zur Vergasung zugegebenen Wasserdampf von o,343 kg je Nm3 Brikettgas verbleiben 0,216 kg umersetzter `Wasserdampf je Nm3 Brikettgas im Ausgangsgas für den nachgeschalteten Gaserzeuger. Weiter sind im Ausgangsgas 0,087 kg Wasserdampf je Nina Gas enthalten, der aus der groben Feuchtigkeit der vergasten Briketts stammt. Es ergibt sich daher insgesamt eine Wasserdampfmenge von 0.303 kg je Nm3 Brikettgas. Dieser und die im Gas vorhandene Kohlensäuremenge von 0.205 Nina je N m3 Brikettgas wird dem Wassergasgleichgewicht entsprechend im Abstichgaserzeuger zersetzt. Unter Berücksichtigung der Wärmeverluste sind für das entstellende Synthesegas Briketts und Koks im Verhältnis 1 :2,o6 aufzuwenden.The briquettes used have a rough moisture content of 14%. - Of the water vapor of 0.343 kg per Nm3 briquette gas added for gasification, 0.216 kg of converted water vapor per Nm3 briquette gas remain in the starting gas for the downstream gas generator. The starting gas also contains 0.087 kg of water vapor per Nina gas, which comes from the coarse moisture in the gasified briquettes. This results in a total amount of water vapor of 0.303 kg per Nm3 briquette gas. This and the amount of carbonic acid in the gas of 0.205 Nina per N m3 of briquette gas is decomposed in the tapping gas generator according to the water gas equilibrium. Taking into account the heat losses, briquettes and coke in a ratio of 1: 2, o6 must be used for the disfiguring synthesis gas.

b) Stellt man jedoch das Brikettgas erfindungsgemäß ebenfalls mittels Stauerstoff und Wasserdampf, jedoch in einem Abstichgaserzeuger her, so ergibt sich folgende Analyse für das hierbei erlialtene Gas: C 02 3 %, C O 6o %, H2 31 %, C H4 4 %, N2 2 %.b) If, however, the briquette gas is also produced according to the invention by means of Oxygen and water vapor, but in a tapping gas generator, are the result the following analysis for the gas obtained in this way: C 02 3%, C O 60%, H2 31%, C H4 4%, N2 2%.

Es bleiben bei einer Dampfzugabe von 0,244 kg je Nm3 Gas, die in dieser geringen Höhe nur bei einem A:bstichgaserzeuger möglich ist, und unter Berücksichtigung einer Wasserdampfzersetzung von etwa 8o %, die in dieser Höhe ebenfalls nur bei einem Abstichgaserzeuger erzielt wird, nur 0,045 kg Wasserdampf je Nm3 Gas. Im Ausgangsgas für den nachfolgenden Gaserzeuger sind weiterhin o,11 kg Wasserdampf je Nm3 Gas enthalten, der aus der groben Feuchtigkeit der vergasten Briketts stammt. Es ergibt sich daher insgesamt eine Wasserdampfmenge von 0,155 kg je Nm3 Gas.With a steam addition of 0.244 kg per Nm3 gas, which at this low level is only possible with a tap gas generator, and taking into account a water vapor decomposition of around 80%, which is also only achieved at this level with a tap gas generator, only 0.045 remains kg water vapor per Nm3 gas. The starting gas for the subsequent gas generator still contains 0.11 kg of water vapor per Nm3 of gas, which comes from the coarse moisture of the gasified briquettes. This results in a total amount of water vapor of 0.155 kg per Nm3 gas.

Da der Kohlensäuregehalt bei der Vergasung im ersten Abstichgaserzeuger von vornherein mit dem im zweiten Abstichgaserzeuger erzeugten Gas praktisch übereinstimmt, findet nur eine Zersetzung der oben angegebenen Wasserdampfmenge statt, so daß. ebenfalls unter Berücksichtigung der Wärmeverluste, hier das Verhältnis von Briketts zu Koks sehr günstig ist, nämlich 1 :0,457 beträgt.Because the carbonic acid content during gasification in the first tapping gas generator from the outset practically coincides with the gas generated in the second tapping gas generator, there is only a decomposition of the amount of water vapor specified above, so that. also taking into account the heat losses, here the ratio of briquettes to coke is very favorable, namely 1: 0.457.

Das schließlich erhaltene Gas hat die Zusammensetzung: CO, 27o, C O 3o,8 %, H2 23,07c, C H4 0,270, N2 24,0t70.The gas finally obtained has the following composition: CO, 27o , CO 3o, 8%, H2 23.07c, C H4 0.270, N2 24.0t70.

Es ergibt sich also, daß man bei Hintereinanderschaltung von zwei Abstichgaserzeugern, wobei beispielsweise im ersteren Braunkohlenbriketts und im zweiten Steinkohlenkoks vergast werden, ganz erhebliche 'Mengen an wertvollem Koks eingespart werden können, statt derer weniger wertvolle und leichter zugängliche Brennstoffe aufzuwenden sind Ein besonderer Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung liegt darin, daß es gestattet, das Verhältnis der Brennstoffe zu variieren, indem man den Kohlensäuregehalt oder Wasserdampfgehalt oder beide in dem Gas, das aus dem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger kommt, entsprechend ändert, so daß man sich jederzeit der allgemeinen Brennstofflage anpassen kann, je nachdem, ob mehr Koks oder mehr Braunkohle oder Briketts o. dgl. zur Verfügung stehen.So it follows that if two are connected in series Tapping gas generators, for example in the former lignite briquettes and in second hard coal coke are gasified, very considerable 'amounts of valuable coke can be saved, instead of less valuable and more accessible Fuels are to be used A particular advantage of the process according to the invention is that it allows the ratio of fuels to vary by adding the carbonic acid content or water vapor content or both changes accordingly in the gas that comes from the upstream tapping gas generator, so that you can adapt to the general fuel situation at any time, depending on whether more coke or more lignite or briquettes or the like are available.

Durch die Einleitung des Gases aus dem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger in den nachgeschalteten findet eine Temperaturerhöhung der aus dem nachgeschalteten Gaserzeuger austretenden Gase statt, die zweckmäßigerweise zur Dampferzeugung oder noch besser zur Vorwärmung der Vergasungsmittel in einem Wärmetauscher herangezogen wird, nachdem die Gase einen Staubabscheider durchlaufen haben.By introducing the gas from the upstream tapping gas generator in the downstream there is a temperature increase from the downstream Gas generator escaping gases instead, which are expediently used for steam generation or even better used to preheat the gasification agent in a heat exchanger after the gases have passed through a dust collector.

Claims

PATENTANSI'RÜC11E: 1. Process for producing fuel, in particular Synthetic gases from coke on the one hand and lumpy coals, especially younger coals as hard coals, such as lignite or lignite briquettes, on the other hand, thereby characterized that the coke in a known manner in tap gas generators and the other lump fuels are gasified in an upstream tapping gas generator are, with those developed in the latter, expediently low in carbon dioxide and water vapor Gases in or in front of, the zone of highest temperature of the downstream tapping gas generator to be introduced.

2. The method according to claim i, characterized in that the The fuel fed to the upstream tapping gas generator has a carbonation attachment passes through.

3. The method according to claims i and 2, characterized in that the Gases of the upstream gas generator partly directly, partly through the Schwelaclfsatz be fed through to the downstream gas generator. Method according to claims i. to 3, characterized in that the gasification means through heat exchange with heated by the gas emerging from the downstream gas generator.