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Verfahren und Anlage zur stetigen Herstellung von Oxygasen Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur stetigen Herstellung von Oxygasen aus festen
Brennstoffen. Unter Oxygasen werden Gase verstanden, die bei der Vergasung fester
Brennstoffe mittels Sauerstoff oder eines sauerstoffreichen Gasgemisches entstehen.
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Zur Darstellung eines sauerstoffreichen Vergasungsmittels wird das
bekannte Verfahren benutzt, bei dem ein sauerstoffaufnehmendes Mittel. z. B. eine
Mischung von Natriumorthoplumhat und Braunstein, in einer beheizten Retorte durch
Zuführung von Luft aufoxydiert und anschließend mittels Hdndurchleiten von Wasserdampf
.der aufgenommene Sauerstoff wieder entbunden wird. Dieses Verfahren zur Herstellung
von Sauerstoff wurde bisher nur intermittierend benutzt, indem die in einer Retorte
ruhende Beschickung abwechselnd zur Oxydation von Luft durchströmt und alsdann zur
Sauerstoffentbindung mit Dampf gespült wurde. Das machte umständliche Umstell!einrichtungen
erforderlich und führte mit Rücksicht auf die in der Retorte verbleibenden Restgase
zu Verunreinigungen und Verlusten.
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Gemäß der Erfindung wird bei der Herstellung von Oxygasen ein satterstoffreicbes
Vergasungsmittel durch Überleiten von Dampf über eine sauerstoffabgebende Reaktionsmasse
dadurch gewonnen, das die Sauerstoffaufnahme und -entbindung der festen Reaktionsmasse
in ein und derselben Reaakt.ionskammer stattfindet, indem die in ständigem Kreislauf
durch die Kammer bewegte Masse nacheinander mit einem sauerstoffabgebenden gasförmigen
Medium,
vorzugsweise Luft, und einem sauerstoffabnehmenden gasförmigen Medium, vorzugsweise
Wasserdampf, in Berührung gebracht wird. Dabei wird gemäß der weiteren Erfindung
der Wasserdampf des Vergasungsverfahrens, bevor er dem Gasgenerator zugeleitet wird,
nach geeigneter Erwärmung zur Entbindung des Sauerstoffs aus der Reaktionsmasse
benutzt; das heiß anfallende Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch wird nach nochmaliger
Erwärmung .dem Gaserzeuger zugeführt. Hierdurch tritt eine große Dampf- und Wärmeersparnis
ein.
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Am einfachsten läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in einer stehenden,
von der festen Reaktionsmasse von oben nach unten durchwanderten Retorte durchführen,
in deren einem Teil die Sauerstoffaufnahme mittels Durchleiten von Luft und in deren
anderem Teil gleichzeitig die Sauerstoffentbindung mittels Durchleiten von überhitztem
Wasserdampf vorgenommen wird, wobei die unten aus der Retorte austretende Reaktionsmasse
mittels einerFördereinrichtung wieder in den Oberteil der Retorte zurückgebracht
wird.
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Zweckmäßig führt man das mit Sauerstoff beladene gasförmige Medium,
den Wasserdampf. gegebenenfalls nach weiterer Erhitzung unmittelbar dem O'xygaserzeuger
zu. Infolge der ständigen Bewegung derReaktionsmasse durch die Reaktionskammer bieten
die Masseteilchen den eingeleiteten gasförmigen Reaktionsmedien stets neue Oberflächen
dar, die Reaktionen verlaufen daher wesentlich schneller und gleichmäßiger als bei
ruhender :Masse. Im gleichen Verhältnis erhöht sich die Durchsatzleistung der Reaktionskammer.
Darüber hinaus wird eine weitere Durchsatzsteigerung dadurch ermöglicht, daß die
Reaktionskammer als hohes, schmales Rechtkant ausgebildet ist, an dessen Längsseiten
die gasförmigen Reaktionsmedien ein- und abgeführt werden,- so daß sie die absinkende
feste Reaktionsmasse quer zu deren Bewegungsrichtung durchströmen.
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Ein wetererVorteil der Erfindung besteht darin, daß die Temperaturverhältnisse
in der Reaktionskammer so geregelt werden können, daß die einzelnen Reaktionen bei
den für sie günstigsten Temperaturen vor sich gehen. So wird vorzugsweise die Oxydation
der festen Reaktionsmasse bei verhältnismäßig niedrigen, ihre Sauerstoffentbind'ung
dagegen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen durchgeführt. Das läßt sich, zumal
bei Querströmung der gasförmigen Reaktionsmedien, durch entsprechende Aufheizung
der Medien mit Leichtigkeit erreichen. Hierzu wird zweckmäßig sowohl die fühlbare
Wärme der verbrauchten Oxydationsluft als auch die der aus dem Gaserzeuger austretenden
heißen Oxvgwe im Wärmeaustausch ausgenutzt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Anlage schematisch dargestellt.
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Die aus Oberteil i und Unterteil -2 bestehende Reaktionskammer ist
als Rechtkant von etwa io, m Höhe, i bis 2 m Länge und 0,4 bis o,8 m Breit` ausgebildet.
An beiden Längsseiten der Kammer sind Schlitze zur Ein- und Abführung der gasförmigen
Reaktionsmedien vorgesehen. Durch Verteilleitung 3 wird dem Oberteil i überhitzter
Wasserdampf zugeführt, der die die Kammer von oben nach unten durchwandernde feste
Reaktionsmasse bei hoher Temperatur quer zu ihrer Bewegungsrichtung durchströmt
und sich dabei mit dem aus der Masse aufgenommenen Sauerstoff anreichert. Zur Ableitung
des angereicherten Wasserdampfes dient Sammelleitung ¢. In ähnlicherWeise wird vorgewärmte
Luft dem Unterte,il2 :durch Verteilleitung 5 zugeführt und nach Abgabe ihres Sauerstoffs
an die feste Reaktionsmasse bei entsprechend geringerer Temperatur :durch Sammelle:itun@
6 abgeführt. Die Zuleitungen 3 und 5 sowie die Ableitungen 4. und 6 der gasförmigen
Reaktionsmedien bzw. deren Ein- und Austrittsschlitze sind so angeordnet, daß zwischen
den beeiden Reaktionsräumen i und 2 eine neutrale Sperrzone verbleibt. Wenn diese
genügend noch ausgebildet wird, kann ein wechselseitiger Übertritt der gasförmigen
Reaktionsmedien aus einem Raum in den anderen mit genügender Sicherheit vermieden
werden.
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Eine Fördereinrichtung 7 nimmt die aus dem Unterteil 2 der Reaktionskammer
austretende, aufoxydierte feste Reaktionsmasse auf und bringt sie durch eine Eintragsschleuse
8 am Kopfende des Oberteils i wieder in die Reaktionskammer zurück. Um jede Gefahr
des Hängenbleibens der fes,teti Masse in der Reaktionskammer auszuschließen und
um ferner eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Masse auf den ganzen Kammerquerschnitt
zu gewährleisten, setzt man ihr eine entsprechende Menge neutraler, vorz:ugsweise'kugelförmiger
Füllkörper zu, die zusammen mit der Masse im Kreislauf durch die Reaktionskammer
bewegt werden.
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Vor Eintritt in Leitung 5 wird die durch Leitung io zugeführte Frischluft
in einem Wärmeaustarascher 9 unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme der durch Leitung
6 abziehenden verbrauchten Oxyddtions,luft vorgewärmt. Gegebenenfalls setzt man
zur Temperaturregelung und Deckung der Wärmeverluste dem durch Leitung 6 strömenden
gasförmigen Medium vor dem Wärmeaustauscher 9 heißes Rauchgas zu, zu dessen !Erzeugung
eine Brennkammer 12 dient, der Brenngas und Luft bei i 3 zugeleitet werden. Nach
Ausnutzung seiner fühlbaren Wärme im Austauscher 9 wird das gasförmige Medium durch
Leitung i i abgeleitet.
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Der im Oberbeil i -der Reaktionskammer mit Sauerstoff angereicherte
Wasserdampf gelangt aus Leitung d. unmittelbar in eine Verteilleitung 14. des Gaserzeugers
15. Das Produktionsgas wird aus dem ebenfalls nach dem Querstromprinzip arbeitenden
Gaserzeuger durch Sammelleitung 16 abgezogen und zunächst durch einen Wärmeaustauscher
17 geleitet. Dort nutzt man seine fühlbare Wärme zur Überhitzung von Wasserdampf
aus, der durch eine an die Vertei:lleitung 3 angeschlossene Zuleitung 18 strömt.
Der im Gaserzeuger 15 zu vergasende Brennstoff wird diesem
in der
üblichen Weise am Kopfende bei i9 zugeleitet während die urivergasten Bestandteile
am unteren Ende bei 2o abzuziehen sind.
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Das Verfahren nach der Erfindung gestaltet sich besonders einfach
bei der Verwendung von Luft als sauerstoffabgebendem und Wasserdampf als sauerstoffaufnehmendem
Medium. An Stelle von Luft kann jedoch auch ein inertes Gas, dem vor Eintritt in
die Reaktionskammer eine entsprechende Menge Sauerstoff zugemischt wird, und an
Stelle von überhitztem Wasserdampf auch ein anderes, entsprechend vorgewärmtes Vergasungsmittel
verwendet werden.