DE847047C - Erzeugung von Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen aus fein verteilten festen Brennstoffen - Google Patents

Description

• Erzeugung von Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen aus fein verteilten festen Brennstoffen

  1)ie VA-iisl(lttslg lWzic-llt <ich a;lf die l@:l-zeugttttg

  t oll l,re»»1>arc@sl l @@tsell. (sie islsl,es(lsl(lere li()lile ls-

  ()Xt (l und Wasset-st()tt elitli@tltesi und für die lle-

  leucllttillg- Ileheizutlg- ch@misrlle I@eakti(mell und

  :mdere ZmeAe te=ewllar sind. aus feile \ertcilteli

  festen lire»nst()een, Ve z. 13. l,uherisierter Kohle.

  Ilrauslkohle, l_igllit oder asrdere»h()hle»stotfh<tltige»

  festest St()tt<@n- Im engeren bezieht :ich die 1?r-

  tIll(lulig auf die []ei-stellttsig von l,re»sll)are» Gasen

  durch Umsetzung von fein vertriken feste» I>renll-

  st()tte» mit Sauerstoa oder einem sauerstoffhaltige»

  las lxei lioliet- Temperatur. \@olrei der feste Hrenll-

  st()t t\;ihrend leer lZcaktion in (lern gasfi@r»iige»

  \Icditltn @ell@\e1,2 tlnd sich int t\.eselltlicllett i»

  gleicher IZichtting wie dieses bewegt und \tolei

  d(.1- mit #k»1 @atterst(@tt nicht titligesetzte lies: (res

  fein \-erteilte» llre»»stottes in einer darauffolgenden

  e»<l(>tlierme» Reaktion mit \-ergasutigsrnittelti, \N ie

  Wassenlanil)f oller Kohlensäure, umgesetzt mird.

  ,sie mit h()1ilelistott unter I)ildung von brennbaren

  Gasetl reagiere».

  Die grundsätzlichen Reaktionen, die hei der 1?r-

  zeugu»g \on Gasen gemäß der vorliegenden Erfin-

  dung in Hetracht kommen, sind an :ich bekannt.

  Sie umfassen die Verbrennung eine: Teiles des i»

  dein festen Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffes, um

  den restlichen Hrennstoff auf eine Temperatur ztl

  erhitzen, bei welcher er e»dotlier»i mit Dampf,

  Kohlensäure ()der atulerett Stotten reagieren kann.

  um je nachdem entweder ein Gemisch von Kohltmi-

  ()x%(1 und Wasserstoff oder im wesentlichen nui-1-Zolitenoxyd zu bilden, meist neben einer relativ geringen Menge Kohlensäure und anderen Produkten. Diese Reaktionen werden schon lange industriell, z. 13. bei der Herstellung von B1auwassergas. angewandt. I3ei dem bekannten Verfahren wird jedoch ein im wesentlichen ruhendes Brennstoffbett angewandt, durch das die gasförmigen Reaktionsstoffe strömen, während bei der erfindungsgemäßen Erzeugung der feste Brennstoff in dem gasförmigen Reaktionsmedium schwebt bzw. mit ihm eine Suspension bildet.
• Ein verbessertes Verfahren nach eurem frii9ieren Vorschlag des Erfinders sieht die koiitintiierliclie Einführung des fein verteilten festen Brennstoffes in einen Strom von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen vor, und zwar unter solchen Bedingurigen, ilaß eine vorzugsweise homogene Suspension des Breinistoffes in dein gasförmigen Medium entsteht. Die so gebildete Suspension wird dann kontinuierlich in Form eines Strahles in eine Ver-;gasungskammer eingeleitet, die sich auf einer Temperatur oberhalb der Ziindteinperatur der Suspension befindet und in der die Suspension schnell entzündet wird, während sie von eurer im wesentlichen in gleicher Richtung strömenden Gashülle umgeben ist, die Dampf oder ein anderes gasförmiges Oxyd enthält, Urelches endotherm mit Kohlenstoff reagieren kann, um z. B. ein Gemisch von Kohlenoxyd und Wasserstoff zu bilden. In dem Vergasungsraum wird also gleichzeitig eine zentrale Hochtemperaturzone, in der exotherme Reaktionen zwischen Sauerstoff und den festen Brennstoffteilchen stattfinden, und eine äußere Zone niedrigerer Temperatur aufrechterhalten, in der die endothermen Reaktionen ablaufen. In der ersten Zone wird der fein verteilte Brennstoff partiell oxydiert unter Bildung von \-orzugstveise Kohlenoxyd. und in der anderen Zone wird der Brennstoffrest in endothermen Reaktionen unigesetzt. Der Reaktionsrauen der Ver-"astillgs1,ammer ist also funktionell in zwei Zonen unterteilt, nämlich die Primärzone oder Zone der partiellen Oxydation und d,ie Sekundärzone, welche #die Primärzone umgibt und in welcher Dampf oder Kohlensäure oder Cremisebe von beiden endotherm mit festem fein verteiltem Brennstoff reagieren.
• Ein Ziel der Erfindung ist die Entwicklung verbesserter Methoden und I?inriclittuigen, uni den l,Zolilenstoffgehalt des fein verteilten Brennstoffes vollständiger als bisher in ein Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltendes Brenngas umzuwandeln.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist, solche Verbesserungen vorzusehen, durch welche die Vergasung von fein verteiltem Brennstoff kontinuierlich unter Bildung von Kohlenoxyd oder einem Geinisch von Kohlenoxyd und Wasserstoff. jedoch unter L-nigehting einer hohen Vorerhitzung der cnclotlierin mit dem Brennstoff reagiereti<len.ledivn. durchgeführt werden kann.
• Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nacll@olgcn<len n<ilicren Beschreibung der I:i-tindtiug

  und der Beschreibung einrr 1><v@irzugtcn .\usfüll-

  rungsforni der Erfindung.

  Der größte Teil der Wärme für die enelotlicrmi@

  Reaktion in der liesagti,n Sekuiidiii-zcmc (ler \-cr-

  gasungskainnier wird von den gasförmigen Reak-

  tionsprodukten geliefert, die ])ei dei- L'nisetzulig

  von Kohlenstoff und Sauerstoff in der 1'riin@irzonc

  entstehen.

  Es hat sich jedoch bei (lein früheren Verfahren

  als notwendig herausgestellt. weiter( \\'ärmc-

  mengen in die endotherine Sekundärzone des Ver-

  gasungsraumes da,<ltirclieiliztil>riiigen, daß die endo-

  thernl mit Kohlenstoff reagierenden Mittel, wie

  Wasserdampf, Kolilensiiui-c od. dgl., vor Eintritt in

  die Vergasungskarniner hoch vorerhitzt werden.

  vorzugsweise auf Tenilicrattircn olwrllalli iooo C.

  Durch diese Vorerhitzung wird aber die <@aserzeu-

  gung erheblich verteuert; clean die \ orerllitzuii,"

  von Dampf oder Kohlcns:iurc auf Tenilieraturen

  oberhalb iooo @ C zwingt in .clei- kege1 zur Anwen-

  dung von Regencratoreii. lKislüclsweise in Form

  der bekannten HOchofenwlndvrliltzer, und dadurch

  werden die Kosten für den 13ati und den 13etrieh dci-

  :.nIage erhöht. Die Erfindung zeigt einen Weg, uin

  die Vergasung mit hoher Wirtschaftlichkeit durch-

  zuführen, ohne daß dahci die Notwendigkeit 1>e-

  ste.ht, eine liolie\'orei-liitzting dei-euclotherm reagie-

  renden :Mittel auf iooo C oder mehr iii solchen

  Regeneratoren oder anderen l#.iliric'littingen vorzu-

  sehen.

  Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch. dal.l

  der fein verteilte Brennstoff finit dein Sauerstoff

  oder sauerstoffhaltigen Gas unter einem wesentlich

  höheren Druck als Atinosph:irendruck gemischt und

  mit im wesentlichen dicseni erhi>liten Druck in cleii

  Vergasungsraum kontinuierlich in Foren eillcs

  Strahles eingeleitet wird. \\olx-i während der Reak-

  tion firn Vergasungsrahm keine wesentliche Druck-

  änderung stattfindet. Die mit dem Brennstoff end()-

  therni reagierenden Vcrgasum@sinittel. \vie Wass-°r-

  dampf und Kohlensäure. wercicu in <len \-er<@asungs-

  raum ebenfalls kontinuierlich finit erhöhtem 1)i-ucl<

  eingeleitet, derart, daß innei-liall> der Verl»-cnnuii;-s-

  kammer eine Priniärzonc und eine Sekuudärzol

  entstellen, die funktionell volieinander gctrcilnt

  sind, und zwischen der Priniiirzcine und der Wand

  des Reaktionsraumes st:iirdig eine Schicht \o ii rckt-

  tiv kalten enclothci-ni mit Kohlenstoff rea;;iereii(lcii

  .Mitteln, wie Wasserdampf oder Kohlensäure, auf-

  rechterhalten wird. In der Primärzone findet bei er-

  höhtem Druck unter steter \\'ürmeentwicklung dis

  partielle Oxydation des fein vcrtcilten 13reinistoffes

  statt, der in dem Sauerstoff oder satierstofflialtigeil

  Gas susl>endicrt ist. und dies( ()xvclatioll setzt

  schnell nach dein Eintritt clcr Sttsl>ension in dcii auf

  hoher Temperatur I>efiiidliclicii Vergasungsraum

  ein. In der Sekundärzc»ie, in welcher ein wesent-

  lichen der gleiche erhöhte Druck wie in der Primär-

  zone aufrechterhaltcii wird. vrfOllgt (sann die endo-

  thernie Umsetzung des restlichen I<ohlenstciffes des

  Brennstoffe: mit Wasscrdai»pf. Kolilcns"tirc ocl;#r

  anderen geeigneten \1 ittelii, wcldte durch die eil dur

  Primärzone entwicki#Itc \\;irmc ci-liitzt w@»@lcn sind.

  Durch die I"rli(*>lititig (lcs l)rttch; der Medicii in

  dc#m (@a;crzcugcr führen die chemischen Reaktionen

  chon lx-i ticf#L#r(#ii '1'##iiil)urattli- züi (Icr gleicli li

  s s e

  l;asattslx#titc wi(# lwi -\tlwen(lung von_\tmosphäreil-

  druck- oder ;ttiii;iliert)(1 .\tnl(>sl>h:irendruck in der

  1'i-ini:trz(>iic. 1);1s erzeti"te Gas kaifit also finit einer

  lx#dcutcn(1 mc(Irigcrcn 1'e#nilx#rattir aus <lern Gas-

  werden als 1>e1 Arbeiten unter

  \ornial(lruck. Auch sind (lic Wärineverluste durch

  Strahluflg mid 1-cittiti" lrei (lein betten Verfahren

  geringer. Dadurch tvird es iii(")rilicli. die in den

  IZaunl. @@eldlcr ztvisclien der I'i-itti<irzotie und der

  Wand des i@cal:ti(m;raumcs lic"t, einzuleitendün

  gasfürniigvii \ledien finit wesentlich geringerer

  "fefnlx#ratt11- in die Vergastf11gskafniner ei1lzti-

  führen, ()lifte da[t dadurch die 1fndteinl>erattir der

  en(1(>thcrm rcagicren(lc#tt \le(licii mid (las Ausniall

  der Reaktion in der Sektiii(l;ii-zotie 1>eeintr;iclitigt

  werden. Iss geifii"t z.13. (1i-# en(lotlierm reagierenden

  Medien mit einer "femlferatur voll etwa .I5o 1>1s

  5oo C eifizufiihren. (l. h. innerhalb eines Teinpe-

  rattirbereiches. (1c#11 malt noch mit einem in

  Damptl<raftwerke"ti u. (1g1. üblichen direkten Dampf-

  ül>erhitzer ()(Irr älinlichc#n zwcir:ittrnigen \\-ärille-

  austatisclicrit crreic'ireii kann, in welchem der Dampf

  kontinuierlich durch ein voll atil3.eti geheiztes Rohr-

  ;v;tem striimt, s(> (l a l3 auf feie Erhitzung (1-s

  1 )ampfes @l@lcr (lvi- I1"((lileiis;iui-e in @egeneratorcn

  ()der ähnlichvif \\';irmeaustattscllern verzichtet wer-

  dell 1:a1111.

  1#:1n an(lc#rer V(»-tvil. (ler aus der riiumlichen Ver-

  lacincrun,@ (lel- 1'i-ini:il-z()lle Im (Icr \-erga;ung unter

  erltiihtem Druck f(>l"t, besteht darin. (1a13 c1 er fein

  verteilte I-frrnnstoff ,in (ler Primärzone sehr "leich-

  nt@il.iig auf die hohen, für die kcaktion in der Sektttl-

  (l:irzonc- vorteilhaften Temperaturen gebracht wird,

  so da[.; :ich keife Teil (ic.s festete liretilistoffec der

  narhfolgcn(lcn L-nisetztiilg illit den eff(lotllerill

  i-e#;tgic#rcti(Icii \I ittrln cntziclie!n kaiirr.

  Ilierdurdt wird dicAusnutzf111g desfesten @ircnn-

  st(>ttes wc;cntlich gcgenülx#r der \Vergasung 1>e1

  ,ttin(>sl)'li:irisclic#ni Druck oder ;tiiifiihern(1 atmosl>hii-

  rischvin Druck verbessert.

  ]?s ist aber auch tniiglich, die günstigeren Rcak-

  tionsm@iglichhciten in (lein \-err;astiiigsrattni bei

  (lein (#rtin(lttti;.,@s@emül.iefi Verfahren in der \\'ci;e

  atisztitilitzc#n, (hilf fnall Bell fehl verteilten fcsteil

  Itrciitistoti mit citier liiiliereii Kortigrii13e anwendet,

  a1; zur 1,1i-zicltiti" (IV',' gleiclieii Grades der 13rciiii-

  ;t(>ti;iti>ifutztiii" Ix-i eincr\cr@@asung mit ini wesellt-

  liclicii atin((sl(h<trisclictit 1 )ruck crf(ii-(lcrlicii ist.

  Wenn z. I>. eiii lx#stininttei- fester Hrvtnistoff derart

  fein verteilt wcr(len nntl.i. (1a13 titir noch ioo/o auf

  einem Sicl> niit .f()oo @lasclicn/cm= zurückl>l;il>.n.

  ttm eitre 11#(>l1lc'1lst(tttatlst1tttzttt1g voll 95 °,-o 1>e1 \-er-

  ,;tsttt1r titltcr ;ttnl(>slih:irischern Druck zti erzielen.

  kann null (lctiscll)vit 1>rentist(itt 1>e1 einem f'iwr-

  druck vmi ct@@;t i(> Atin(>sph:tren im Vergaser in

  einer s(llcheii K (>rn@@r@il.ie anwen(len. <ial3 2'30.'o allf

  einem f<)(>o-\laschellsiel> Zurückbleiben. ;(>fern niati

  die l"lviclie K@>hlenst(iffau;nutzun<@ also 1>1s c9;°10.

  errcidicn will.

  Das \ c1-li;dtllis @anerstott zti frstciil Kolllr1istott

  itn Gemisch wird so bemessen, clat:i ciiic# partielle

  ()xvclation des Kohlenstoffes erfolgt. Dabei bildet

  sich vornehmlich Kohlenoxvd, und der nicht ver-

  gaste Teil des festen Breilrtstoffes wird auf holic

  Temperaturen erhitzt. Der restliche Brennstoff ver-

  inag sich daher beine Austritt aus der I'riniirz(>tie

  mit den diese umhebenden endotlierm reagieren(Icti

  \-eräastinhsniittelii

  Kolilen:ütirc

  ti. clgI.) umzusetzen unter Bildung i)rentiliarer (-Aase.

  Die Erfindung wendet ini Vergasungsraum vor-

  teilhaft einett L"I>erdruck von etwa ; Atmosphären

  oder mehr all, 1>eisl>ielsweise fol)is2o.\ttnos1)1fü1-etl.

  In der Zeichmilig ist eine Einrichtung in eilIelil

  senkrechten @chllitt dargestellt, die für die Durch-

  führung de: Verfahrens geniiiß der I?rfin(lung 1>e-

  vorzttgt angewendet wird und die zur Ver-astliig

  von fein verteilten festen Brennstoffeil, wie hei-

  sl»elsweise pulverisierte Kohle, Braunkohle, Ligtiit

  cd. dgl., benutzt werden kaim.

  Der zu vergasende fein verteilte l',reimstoff ge-

  langt au; den Fülltrichtern t in je eines der beiden

  drucksichercii Gefiiße 2. 3, deren @intritts0 ttnung

  von einem Absl>errventil4 bzw. 5 1>elierrsclit wird.

  Die Zwischenbehälter 2. 3 füllen sich finit den' feilt

  verteilten Brennstoff. und es ist vorteilhaft, iii (lein

  freien Ratun oberhalb der lirennstottiillttttg die I.tift

  durch ein itil vorliegenden Fall illertes Cas. Z. U.

  Stickstoff. ;ltisztl:l)iilell. Alsdann werdcil (lic# Ven-

  tile 4. 5 geschlossen, und es wird dann zweckmül@ig

  (fier Gasdruck in den ßehültern 2. 3 so weit erli@ilit.

  (1a13 der fein verteilte Brennstoff mittel: der iii den

  Rohren 0 vorgesehenen 1-- iir(1crvorriclittlil"etwa

  einer Transportschnecke. zu der Mischvorrichtuli<g

  1wf#)rclert werden kann. In die \lischvorriclltung ;

  wird Sauerstoff oder ein anderes satierstotthaltiges

  Lias. z. 11. Luft von erhölitein Sauerstoff-ehalt. aus

  (lcr Rohrleitung @, die von einem Ventil o,1>elierl-#clit

  wird, eingeleitet, wobei der Druck in dei- LeitunS

  so benicsscn ist. (laß in der Einrichttlllg 7 ein 11(»n(>-

  gelles Gemenge von fein verteiltem festeli 13reiin-

  stoff und (lein Gas gebildet und der feite verteilte

  feste 13renlistoff von (lern Gas niitgellommell wit-d.

  _\ti die @lisclicinriclitung 7 schließt sich das Vor-

  zugsweise lllit einer Wasserkühlung versebene 7u-

  fiihrtitrg:rolir to all, welches in die @ergasungs-

  kanitner mündet.

  Die Vergasung;- oder IZeaktiotisl:anirtier wird

  lfief- voll fetiersicliei-ein Mauerwerk i r gebildet,

  welches in c#illein dein gelviinscliten 13etriehsdruck

  der Apparatur angepaßten gasdichten Mantel l 2

  aus Stalill>lech od. dgl. angeordnet ist. 1 )er vom

  feuerfesten \lauerwerk ii begrenzte Teil 13 (ICs

  Reaktionsraumes ist ein wesentlichen konisch. -\ii

  (lein veriiiii#-ten linde mündet das Brenn#toffzuführ-

  rolir i o. Rings um die \lünelung des Ztifiilirtittg:-

  rohres io ist in (lern Mauerwerk 12 eine ann:ihernd

  ringtdrtnigc Düse 14 vorgesehen, durch welche

  Dampf ()der ein anderes endotherni mit Kohlenstoff

  reagierett(les \leditim derart in den Vergastitigs-

  rauin 13 eingeleitet werden kann. daß um die vor

  der

  des Rohres io sich hildeiide 1'rini<ir-

  zolle eine strömende Gashülle gelegt wird. die aus

  en(lothcrm mit K(>hlelistoff reagiereu(lctt @t(>tien

  besteht oder solche Stoffe enthält, ohne daß durch

  die Anwesenheit der endotherm reagierenden Stoffe

  die Reaktion in der genannten Kern- oder Primär-

  zone I>eeinträc`htigt würde.

  1>'t'tüidett

  Die Wände des Vergasungsraumes 13

  sich in) lketriel) auf einer hohen Temperatur. In-

  folgedessen wird sich das aus (lern Rohr )o in die

  Vergasungskamtner in Form eines Strahles ein-

  tretende Gemisch von Sauerstoff und Brennstoff

  schnell entzünden.

  Das Verhältnis Sauerstoff zti festem Kohlenstoff

  im Gemisch wird so bemessen, (iaß eine partielle

  Oxvdation des Kohlenstoffes erfolgt. Dabei bildet

  sich vornelitnlicli Kohlenoxyd, und der nicht

  umgesetzte Teil des festen Brennstoffes wird auf

  hohe Temperaturen erhitzt. Ikr restliche Brenn-

  stoff vermag sich daher beim Austritt aus der

  Primärzone mit den diese umgebenden endotherrn

  reagierenden Vergasungsmitteln (Wasserdampf.

  Kohlensäure u. (1-l.) umzusetzen unter Bildung

  brennbarer Gase.

  Das untere l-iide des Reaktic»isratiltiev 13 gc#lit in

  einen gekühlten Ratiln 22 Tiber, (Iel- von einen)

  wassergekühlten Mantel t5 gC#1)I1(let wird, welcher

  ebenfalls in dem Gehäuse 12 an@@cordnet ist. 111 den)

  Kii111teil 22 setzt sich ein Teil des fein verteilten

  Rückstandes des festen Brennstoffes alt, wie 1>e1 16

  angedeutet.

  Das entstandene Gas zieht durch die aus einem

  die \\':iriiie schlecht leitenden Material 1>estehende

  Rohrleitung 17 alt und gelangt in den elreitfalls

  wassergekühlten Teil 18, welcher finit einem Dampf-

  kessel t9 mit vertikalen Rauchrohren 20 verl)illl(iell

  ist. Von dort werden die Gase durch die von einem

  nicht dargestellten Ventil beherrschte Rohrleitung ? i

  zur weiteren Verwendung al)gezogen.

  Der Drtick iin Innern der dargestellten Ver-

  gasungsapparatur wird durch geeignete Einstellung

  des das Abzugsrohr 21 beherrschenden Ventils

  (nicht dargestellt) auf einen Wert wesentlich über

  _\tinosphärendruck gehalten. Die Reaktionen ist der

  Kammer 13 finden daher ebenfalls unter erliiilttcm

  Druck statt. Dies hat zur Folge, claß die Umsetzung

  des fein verteilten ['lrenastoffes finit (lein Sauerstoff

  iti iler Priniä rzone der Kamincr 1 3 mit sehr 'rol.)er

  l@eschwincligkeit und demgemäß auf srlir laeineni

  Nautn vor sich geht.

  Durch diese Zusaininendr:iiigung (1c)- Priin:ir_

  rcaktiotiszotie werden die Wärineverltiste der Ver-

  (sasungsapparatur gegenüber den \\':irmevcrlusten

  einet- unter im wesentlichen atmosphärischem Druck

  arbeitenden Einrichtung erheblich verringert. Die

  dadurch verfügbare Wärme kann innerhalb des Ver-

  gasungsraumes dazu benutzt werde)), uni das in der

  Sekundärzone benötigte endotherin reagierende \-ei--

  gasttngsmittel auf die erforderliche Temperatur

  vorzuerhitzen. Es genügt daher 1)e1 dein erfindungs-

  gemäßen \ -erfahren vielfach, das eticlotlierm reagie-

  rende Vergasungsmittel, z. B. Wasserdampf, vor

  1#:intritt in den Reaktionsraum mäßig, etwa auf .150

  1)1s joo `, C vorzuwärmen, d. h. bis zu einer Tempe-

  ratur, die noch in den üblichen Dampfiil>erhitzern

  der Kraftwerkanlagen erreicht werden kann.

  la ist jedoch auch nt<i@lich, <lein Dampf inner-

  halb der Vergastitigseinric htun-g vorzuwärmen, und

  zu dieseln Ziveck erhalt die Vergasungseinrichtung.

  wie dargestellt, zwei oder mehrere Brenner 23, ist

  denen liretingas mit Satiei-sto)tt verltranlit wird.

  Die dadurch entstehende)) lt<#ilictt Ab-ase N@erden

  dem Dampf, teer durch die lZing(Iiise rd in de)) Ver-

  gasungsrahm 13 eingeleitet werden :oll, zugesetzt

  und fülireti dadurch (Nie gewiiiisclite Vorerhitzung

  des Wasserdampfes oder (les sonst vorzusehenden

  end()therrn reagierenden Vergastingsinittels herlxi.

  1>e11 Brennern 23 \t-ird llrennga: durch die t.eituii,

  24 lind Sauerstoff bzw. viii sauersh)ffltaltiges Gas

  durch die 1Zoltrleittiltg 25 zugeführt. \-(m <lein lZ(@hr-

  leitUtlgen 2.1. 25 gehest Voll \'elltilen 26 beherrschte

  Zweigleitungen 2; zu den lii-eiiiicrll 23. Die Bren-

  ner 23 arbeiten hierbei c#I)enfalls unter erhöhtem

  Druck, und zwar derart. dall die entstehenden

  heißen \erl)remtungsgase ist (lein \-er@@asungsraum

  13 strömen.

  Nahe dem l?ntle des \ ergasnng;raumes 13 sind

  in der Wand der \-ergasuitgskamnier niehrerc Oft-

  i1it1igen 28 vorgesehen, durch N\rlclle e111 kalte; las.

  etwa ein Teil des ei-zeugteti \titzgase<, in (lein Ver-

  gasungsraum i3 cittgeleitct wer(Ien kann.

  Das kalte Gas @@-ird des- 1.citi111g 29 elitno11111ie)1,

  die finit den Eintrittsöffnungen 28 durch Ztveig-

  leitungen 30 verbunden ist, welche von je eineue

  Ventil beherrscht werden.

  1)1e @letige des kalte)) Gases, @\-elches durch die

  (>ttilutigell 28 in (1e11 \-crgasungsraurn eintritt, \\ ird

  so bemessen, daß die "he tül>f#ratur der in dein

  Iteaktiollsl-attln 13 er-reitgten Gase nii>glichst schlw11

  auf etwa 5oo C gesenkt tvir(1. Ilierditrch wird die

  Bildung von \letliaii praktisch tinterhunden bz\v.

  wesentlich verniiiidert, weil Methan im wesent-

  lichen nur in (fier "heml@er;tturz@)ne z\\ ischeil ;oo

  und Soo`'C clitstellt; (lic;@l- kritischeheta@eratur-

  1>ereich \vird (il>cr (Itti-C11 da: I:iiileitc#ll des kalt'))

  Gases schnell ülterwunclcit und dcmgem:il.l die Mii<

  lichkeit zur 11iI(lttlig t@-esetitlichcr :\lengen \Ietlians

  ausgeschaltet. .\ttch t\ 1r(1 (kt rch (Nie I)liitzliche Ah-

  kühltit -r einem Sintern mitl .\@@@l@mierieren der feit)

  verteilten .\schc. die :ich a11 (1c11 \\;in@len i). ,11-1.

  eventuell absetzt, ent'Ic-cttci@ irkt.

  Der \\'asst#rma ntel i 5 tiii(l der Wasserinantrl des

  .\1)parateteils i` ;tehcll durch 'Nie lZohrleitungell 4o.

  50 mit einen) l)atal,f;antmel@rfäl.l 31 in Vel-hiit-

  (hing. alt I @clches attclt (lurdt (Ni( IZ@)hrleitungclt 32

  der Wasserrahm (les I >.,)nl,fl:e;;c.l; i o

  an@resclil@)s_

  sei) ist.

  Mit dein) 1)aml(f;ammclgef:il.131 k(illt)en tcrn:r

  Kühlrohre 33 durch 41i( IZ@)hrleitung 34

  verl)uit(lcn

  werdest. Diese hiihlr((hl-e 33 sind 111 (fier federfesten

  \\'and t i de: \'er@@<<isung;raulnes cing<#1>r#ttet und

  verhinde1-11, dalli ln#i I>ctriel)sstiirungen die feuer-

  feste :\usmatiertiiig bis atif den -asdichten Mantel

  12 durchbrennt. Der in (lcni init,(lein Danipfsainni-

  ler 31 verbundenen .\I)parat gcltil(tete Dampf wird

  durch die ]Zohrleittliig@35 abgezogen. Er kann bei-

  s spi elsN%-elsü tnit Vorteil (laut 1>entitzt tverdett, 11)1i

  die Einrichtung zur Erzeugung \o11 Sauerstoff ()der

  einem Gas von erhölnein Sauerstoffgehalt zil be-

  treiben. Das den Kühleinrichtungen zuzuführende Speisewasser ist in das Dampfsammelgefäß 31 durch <las Speiserohr 36 eingeleitet.
• Der Brennstoffrückstand sammelt sich, wie erwälint, :im Boden der Apparateteile 22 und 18 an. Hier sind Ascheabzugsöffnungen 37, 38 angeordnet, welche von einem mit Wasserkühlung versehenen Verschlußteil 39, 4o beherrscht werden. Die "heile 39, 40 sind auf je einer Welle 41 angeordnet, mit der sie nach Bedarf gehoben oder gesenkt oder M Rotation gebracht werden können. Der staul>fi;rrnige kiickstand,welcher sich in den Apparateteil:» 22, 18 am Boden absetzt, kann so kontinuierlich oder absatzweise in (las .-'£scheabzugsrohr 42 gelangen, welches ztr eitlem Aschebunker 43 führt. Dieser Aschehunker steht unter im wesentlichen dein gleichet Druck Nvie die übrigen Teile der Vergastingsal>paraturen; sobald die Bunker 43 gefüllt sind, werden sie gegen (las Innere der \-ergasttngsapparatur abgeschlossen, und ihr Inhalt kann dann beispielsweise im Transportwagen 44 entleert werde n.
• Das in der Einrichtung erzeugte Nutzgas kann unter Umständen zur Erzeugung von mechanischer Oder elektrischer Energie, etwa durch Entspannen in einer Gasturbine, benutzt werden, bevor es zur Durchführung von chemischen Reaktionen oder für Beleuchtungs- und HeizzNvecke verwendet wird.
• Die Vergasung erfolgt vorzugsweise mit Sauerstoff oder Luft von erhöhtem Sauerstoffgehalt. Es ist jedoch auch möglich. bei Anwendung des erlröhten Drucks in der Vergasungskammer den Brennstoff mit Luft von im wesentlichen normalem Sauerstoffgehalt zu vergasen, ohne dabei die wesentlichen wirtschaftlichen und technischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzugeben.
• Die durch die Rohrleitung 21 aus der Vergasungsapparatur abgezogenen Gase werden in üblicher Weise gereinigt, gewaschen und gekühlt. falls dies erforderlich ist.
• Der in der Apparatur ausgeschiedene Rückstand des fein verteilten festen Brennstoffes kann unter Umständen noch nach dem .`U)setzen mit den durch die Vergasungskammer strömenden gasförmigen Stoffen reagieren, und es ist deshalb zweckmäßig, am li0<len der :\hparateteile 22, 18 ständig eine gewisseMenge cles lirenristo@ffriickstandes aufrechtzuerhalten.
• Die praktische Durchführung des neuen Verfahrens kann vorteilhaft gemäß dem folgenden Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, das sich auf die Verarbeitung von i kg einer fein verteilten Kohle bezieht, welche beim Absieben auf einem Sieb mit 490o -Nlascheri/cn12 io% Rückstand ergibt. Der Druck ini Vergaser ist bei dem folgenden Ausführungsbeispiel mit io Atmosphären angenommen worden. Den Zahlen für die Vergasung unter erhöhteni Druck gemäß der Erfindung sind zur Verdeutlichung des Fortschrittes, der durch die Erfindung erzielt wurde, die Werte gegenübergestellt, die sich hei einer Vergasung unter im wesentlichen atmospliärischern .)ruck ergeben.

  Hochdruck- Normaldruck-

  vergasung

  (io atü) Vergasung

  Brennstoff in solcher

  Korngröße, daß

  heim Absieben auf

  einem Sieb mit

  49o0 Maschen; !cm'=

  io 0,o zurückbleibt i kg i kg

  Vergasungsgrad (An-

  teil des umgesetz-

  ten Kohlenstoffes) 97 % 93.2 0@0

  Wärmeverluste (Aus-

  strahlung, Leitung) ? °;'o -1,5 °'u

  Eintrittstemperatur

  des Dampfes .... 40o- C 1200 C

  Austrittstemperatur

  des erzeugten Ga-

  ses ............ iooo° C 120o° C

  02. (950iorg) zugeführt 0,546 Nm3 0,020 NI 113

  H.,0-Danipf zu-

  geführt ........ 1,i91 Nm-" 1,400 Nn13

  Heizgas (verbraucht - kcal io3o kcal

  für Regeneratoren) - Nm, 0,43f, Nm3

  Nutzgas erzeugt .. 2,658 Nm3 2,o64 Nrn3

  Zusammensetzung

  des Nutzgases:

  C02 , , * * , * , , , * * , , * I1,80;'0 14,o°;0

  CO............... 43,1°/o 42g>0/0

  H2 .............. 43,1°/o 4e00/0

  N2 .............. 1,50/0 i,50/0

  H, S . . ... ..... ... 0,50,/0 0,j0 0

  unterer Heizwert .. 234o kcal/Nm3 236o kcal,Nm3

  Die bei der Vergasung gemäß der Erfindung sich ergebenden spezifischen Vorteile kann man folgendermaßen zusammenfassen: 1. Der Sauerstoffverbrauch ist bedeutend niedriger.
• 2. Es entsteht mehr und besseres 'Nutzgas, weil der Verbrauch an Heizgas für die Aufheizung der Regeneratoren zur Dampfüberhitzung fortfällt.
• 3. Der Wasserdampfzersetzungsgrad ist günstiger. Demgemäß ist der Verbrauch von Dampf in dem Verfahren gemäß der Erfindung niedriger.
• 4. Die Anlagekosten werden beträchtlich erniedrigt, weil die bisher üblichen teuren Regeneratoren zur Überhitzung des Dampfes fortfallen.
• Hingegen ist die Dampferzeugung 1>e1 dem erfindungsgemäßen Verfahren etwas niedriger als bei der Vergasung unter atmosphärischem Druck. Dies hängt damit zusammen, daß bei dem neuen \-erfahren die Gase mit etwa rooov C aus der Vergasungskammer abziehen, während die Gase 1>e1 der Vergasung unter atmosphärischem Druck eine Temperatur von 1200°C am Austritt aus dem Vergasungsraum haben.
• Vorteilhaft ist bei dein erfindungsgemäßen Verfahren ferner die höhere Brennstoffausnutzung, d. h. der bessere Vergasungsgrad. Schließlich sind noch die geringeren Verluste von Wärme durch Strahlung und Leitung eines unter erhöhtem Druck arbeitenden Gaserzeugers von bedeutendem Vorteil.
• Unter Sauerstoff wird im Rahmen der vorstehenden Beschreibung und nachfolgenden Ansprüche sowohl reiner Sauerstoff als auch Luft oder ein anderes Gas mit einem höheren Sauerstoffgehalt als normale Luft oder unter Umständen auch normale Luft verstanden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden indessen besonders deutlich, wenn man .die Vergasung mit Luft von erhöhtem Sauerstoffgehalt oder reinem Sauerstoff vornimmt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung voll Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen durch Umsetzen von fein verteilten festen Brennstoffen in der Schwebe mit Sauerstoff und mit endotherm reagierenden gasförmigen Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der fein verteilte Brennstoff mit Sauerstoff unter erhöhtem Druck, aber bei einer Temperatur unterhalb des Zündpunktes gemischt und das Gemisch kontinuierlich in eitle auf erhöhter Temperatur gehaltene druckfeste Reaktionskammer eingeblasen und dort ohne wesentliche Änderung des Drucks gezündet und zur Reaktion gebracht wird, wobei in den Raum zwischen der Zone exothermer Reaktion und der Reaktionskammerwand ein unter erhöhtem Druck stehendes, endotherm mit Kohlenstoff reagierendes Mittel eingeleitet wird. ?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Reaktionszone kommenden Gase durch Zumischen kalter Gase schnell auf eine Temperatur von unterhalb etwa 5oo" C abgekühlt werden. 3. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet. daß die aus der Reaktionszone kommenden Gase in einen mit versehenen Raum eingeleitet werden, in welchem sie mit kalten Gasen gemischt werden. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, claß die eildotherm reagierenden gasförmigen Reaktionsmittel vor dem Eintritt in die Reaktionskammer auf eine Temperatur von 450 bis 750°C vorgewärmt werden. 5. Verfahren nach .Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die endotllerm reagierenden Reaktionsmittel in einem zweiräumigen Wärmeaustauscher vorgewärilit werden. 6. Einrichtung zur 1>urchfiihrung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen auf hohe Innentemperaturen erhitzbaren druckfesten Reaktionsraum, der mit Mitteln zum Einführen eines unter erllölltem Druck stehenden Gemisches von fein verteiltem festem Brennstoff und Sauerstoff ausgestattet ist und öffnungen besitzt, durch welche getrennt von dem 13rennstoff-Satierstoff-('ieinisch unter erhöhtem Druck stehende erdotherin reagierende Mittel derart eingeführt werden können, daß die Zone exothermer Reaktion von eitler Hülle des endotherm reagierenden 'Mittels umgeben ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die mit im wesentlichen senkrecht gestellter Längsachse von oben nach unten sich erweiterncleReaktionskammer, in welche der zu vergasende Brennstoff oben eintritt, unten mit einer zu einem \\'ärmeatistatischer führenden Abzugsöffnung versehen ist, der im -,wesentlichen dem gleichen erhöhten Innendruck standzuhaken vermag wie die IZeaktionskanliner.