DE845037C - Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas fuer die Ammoniaksynthese aus Kohlenstaub - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas für die Ammoniaksynthese aus Kohlenstaub In letzter Zeit haben die Verfahren zur Gaserzeugung aus Kohlenstaub sehr stark an Interesse und Wichtigkeit zugenommen. Bei diesen Verfahren arbeitet man entweder nach dem Umwälzgasverfahren, wobei die Reaktionswärme durch hocherhitzte Umwälzgase erzeugt wird, oder aber man arbeitet mit einer Mischung von Ltift und Wasserdampf oder von Sauerstoff mit Wasserdampf, je nachdem welche Gasart man herstellen will. Die U mwälzgasverfahren benötigen für die Herstellung des Heizgases für die Regeneratoren immer noch eine Schwachgasanlage, wodurch also dieses Verfahren sich verhältnismäßig umständlich und teuer baut. Will man hingegen Synthesegas oder Wassergas mit Sauerstoff und Wasserdampf herstellen, so ist der hohe Sauerstoffbedarf und damit die Satterstoffkosten eine ernstliche Schwierigkeit.
• Es besteht nun bei der Herstellung eines Rohgases, das geeignet ist, um hieraus ein Synthesegas für die Atnmoniaksynthese herzustellen, erfindungsgemäß eine Möglichkeit, die umständliche und schwierige Apparatur eines Umwälzgasverfahrens zu vermeiden; dabei jedoch deren Vorteile in Anspruch zu nehmen und andererseits einen verhältnismäßig niedrigen Sauerstoffbedarf aufzuweisen. Bei einem Ausgangsgas für die Ammoniaksynthese muß ja die Summe von Kohlenoxyd und Wasserstoff sich zum Stickstoffgehalt wie 3 : i verhalten, d. h. also bestimmte Stickstoffmengen können von vornherein im Gas zugelassen werden, im Gegenteil, dies wäre ein großer Vorteil, weil dann der Stickstoff nicht durch Lufttrennung hergestellt zu werden braucht. Das neue Verfahren vereinigt nun die Vorteile des Umwälzgasverfahrens mit denen des:Sauerstoffverfahrens, ohne die Nachteile beider zu besitzen. Erfindungsgemäß wird dabei entsprechend Fig. i folgendermaßen vorgegangen: Es wird zunächst mit einem Gemisch von Luft utid Wasserdampf vergast, das bei d in ein Regeneratorpaar eintritt. Die Regeneratoren erhitzen abwechselnd das Dampf-Luft-Gemisch auf Temperaturen, die zwischen 8oo und i4oo° C liegen, je nach dein verfolgten Zweck. Durch die Leitung e strömt (las erhitzte Dampf-Luft-Gemisch in einen Vergaser b über, wobei das Dampf-:Luft-Gemisch zusainnten finit dem bei s eintretenden Kohlenstaub zur Reaktion gebracht wird. Durch entsprechende Wahl der Erhitzung des Dampf-Luft-Gemisches, wobei meistens Temperaturen um i.-oo° C genommen werden würden, erhält man ein Generatorgas, das schon verhältnismäßig hochwertig ist. Der Anteil an Kohlenoxyd und Wasserstoff liegt in diesem Gas je nach den Reaktionsbedingungen zwischen 45 und <>5 %. Im günstigen Fall ist etwa die doppelte oder gut die doppelte Menge an Kohlenoxyd und Wasserstoff ini Gas vorhanden wie an Stickstoff. Bei etwas ungünstigeren Reaktionsbedingungen auch etwas weniger. Nunmehr wird der Strom des heißen Generatorgases bei f geteilt, und zwar fließt der eine "feil in einen zweiten Teil des Generators, der aber unter Umständen, vor allem bei kleinen Anlagen, finit (lein ersten Teil in einem Gefäß zusammenliegen kann, über, während der zweite Teil bei g aus dem Prozeß herausgenommen, durch einen Abhitzekessel k, gekühlt und durch eine Einrichtung toi vom Reststaub befreit und schlußgekühlt. wird. Durch die Leitung l .werden dann die Gase bei den üblichen Temperaturen zur Beheizung des Regeneratorpaares a verwendet, wobei also das Gas in den Brenner r eintritt, während bei p die Brennluft hinzukommt.
• Derjenige Anteil des im ersten Teil b des Generators erzeugten Gases, der für' die Herstellung des Synthesegases weiter benutzt wird, erhält nun bei n einen Zutritt hochprozentigen Sauerstoffs, wobei der Vergasungsprozeß weitergeht, und zwar ohne Einführung von neuem Stickstoff. Die Kohlenstaubeinfiihrung bei s war so bemessen,worden, daß noch genügend Kohlenstoff im Teil c für die Weiterführung der Vergasung vorhanden ist. Da nun das Gas selbst und auch der Kohlenstaub bereits auf Reaktionstemperaturen liegen, so genügt ein verliältnismäßig kleiner Zusatz von Sauerstoff, um in dem bei h abgenommenen Syntlieseroligas das Verluiltnis von Kohlenoxyd und Wasserstoff zusammen zum Stickstoff auf größenordnungsmäßig 3 : i zu bringen. Das Synthesegas wird durch den Abhitzekessel k2 abgekühlt und durch eine Einrichtung w." der Reststaub und die Asche abgeschieden sowie die Temperaturen endgültig bis auf kurz über Tagestemperatur heruntergebracht. Von t aus kann (las Gas also entnommen und nach entsprechender Konvertierung des Kohlenoxyds und Auswaschung der Kohlensäure direkt für die =\innoniaksytithese benutzt werden.
• Der bei n eingeleitete Sauerstoff wird mit einer gewissen Menge Wasserdampf vermischt, um allzu hohe Temperatursteigertiiigen an (leg Eintrittsstelle zu vermeiden. Zweckm:ißigerweise wird das Gemisch aus Wasserdampf und Sauerstoff möglichst hoch erhitzt. Der Dampfzusatz kann in weiten Grenzen verändert werden. 1-_s ;;eniigt unter Umständen ein Verhältnis von Wasserdampf zu Sauerstoff von i : i, das aber bis ztt 3 : i und 4 : i verändert werden kann.
• Die Regeneratoren « hiitinen natürlich auch durch Rekuperatoren ersetzt werden, wobei dann die Erhitzung der- -Rekuperatoren ebenfalls durch das zwischen b und c entnommene Generatorgas geschehen würde.
• \N'enn der Druck des bei (I in a eintretenden Dampf-Luft-Gemisches entsprechend gewählt wird, läßt es sich erreichen. daß dieses Gas nach entsprechender Abkühlung und Reinigung ohne eine nochmalige Druckerliöliuti;g sofort für die Breinier der Regeneratoren oder kektiperatoren verwendet werden kann. Falls (lies gewiinscht wird, ititt'.i natürlich auch die Konstruktion der Brenner irt eigneter Form gewählt werden.
• Eine sehr zwecketrtsprecliende I_@isung. tun da: Sauerstoff-Luft-Gemisch, das bei fit eingeleitet wurde, hoch vorzuerhitzett. besteht darin, die Vorwärmung des für das Satierstoff-Danipf-Gemiscli benötigten Dampfes iti (lein Regenerator a durchzuführen. Hierzu wird ein Teil der Kammer unter dem Rost durch eine Scheidewand o (s. Fig. 2) al)-gekleidet und in diesen kleineren Teil bei y nur Dampf zum Vorwärmen eingeleitet. Das Dampf-Luft-Gernisch hingegen wird bei 1- in die größere Kammer gebracht. Sieht inan dann die Regenoratoren so vor, claß der Verlauf der Gasströme iti ihnen ziemlich latninar ist, so kann bei s in einer beliebigen Höhe des 1Zegettet-;itbrs der vorgewärmte Dampf bei Temperaturen von ()oo his i ioo° C und darüber oder darunter abgezogen und mit dem Sauerstoff oder denn auf indirekte Weise leicht vorgewärmten Sauerstoff zusammengebracht werden, um das Gemisch dann so hoch vorgewärmt bei fit einzuleiten.
• Auch eine Vorwärinung des einzuleitenden Staubs läßt sich dadurch erzielen, daß (las bei f durch die Rohrleitung g abgeleitete Generatorgas, das für die Beheizung der Regeneratorett benutzt wird, zunächst dazu dient, um den Stauh vorzuwärmen bzw. abzuschwelen und vorzuwärmen. Der Staub wird also bei v (Fig.3) in <Nie Rohrleitung g eingeleitet, wärmt sich hierhei vor bzw. \\ ird altgeschwelt und dann durch den Gasstrom in (#inen Abscheider i befördert, aus welchem er in den Vergaser b gelangt. Das aus dem Abscheider i austretende Gas wird dann der früheren I@ehati<lluug unterzogen und in derselben Weise verwendet.
• Als 'Kohlenstatil) für die I:rzeugung des Synthesegases kann mit Vorteil Kotltletistaub aus Braunkohle, i.ignit oder anderen jiitigerett brennstoffen benutzt werden. Es kann aber auch Steinkohlenstaub ver-

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. \- erfahren zur Erzeugttug von Synthesegas für die .\tnniotiiaksvtitlie.e aus Kohlenstaub, da- dut-ch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Wasserdampf und Luft rekuperativ oder regene- rativ erhitzt wird und finit dein gesamten Kohlen- staub zun:ichst zur Reaktion gebracht wird. Da- nach wird ein "feil des Gases abgezogen und nach entsprechender .\bkühlung und Reinigung für die Beheizung des Rektiperators oder der llegencratoreti, die zur Erhitzung des Luft- 1 dienten, dienten, verwendet, während der t-estliclie Teil dieses Gases bei der Reaktions- t(Ittil)cratur des vorhergehenden Schwachgas- pn@zessus finit einer Mischung N-ott solchen \len.grn Sauerstoa und \\-asserdanipf «-eiter vergast wird. daß im erzielten l--udgas der Stick- stotfgi#lialt dem eine: für die _\minoniaksvtitliese "(-,eigneten Gemisches entspricht. =. X-erf altre(-(- nach Anspruch i. dadurch ge- kettttzei@ fittet. @lal.l der Sauerstoff bzw. das Sauer- stott-Dainpf-Gemisch vor Eintritt in den Generator vorerhitzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Generatorgacs zum Heizen der Regeneratoren oder des Rekuperators durch entsprechende Druckeinstellung so erzeugt wird, daß es ohne nochmalige Komprimierung sofort den Brennern der Regeneratoren zugeleitet werde n kann. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung des Sauerstoff-Luft-Gemisches geschieht, indem der Dampf durch einen Teil des Regenerators geschickt wird, ausgehend von einer abgeteilten Kammer unter dein Rost des Regenerators, und dieser hoch vorgewärmte Dampf mit dein Sauerstoff oder schwach vorgewärmtem Sauerstoff zur Verwendung gelangt. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Beheizen betnitzte Generatorgas sofort nach Austritt aus dein Genrrator zur Vorw:irmung bzw. Vorwärinung und Abschwelung des Frischstaubs dient. 6. Verfahren nach Anspruch ;. dadurch ge -kennzeichnet, daß der Generatorgasstrom. der zum Vorwärmen und Abschwelen des Staubs dient. (letz vorg,ewärinten Staub gleirlize#itig t<)rtlert. wendet werden. ()altri ist zu beachten, daß in diesem Fall die Reaktionstemperaturen etwas höher liegen i als be dein 13raunkoltlettstattli.