DE904453C - Verfahren und Anlage zur stetigen Herstellung von Oxygasen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Anlage schematisch dargestellt.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur stetigen Herstellung von Oxygasen durch Vergasung von Brennstoffen unter Einleitung eines Vergasungsmittels, vorzugsweise überhitzten Wasserdampfes, das durch Überleiten über eine vorher aufoxydierte, sauerstoffabgebende feste Reaktionsmasse mit Sauerstoff angereichert wird, wobei die Sauerstoffaufnahme und -entbindung der Reaktionsmasse gleichzeitig in ein und derselben. Reaktionskammer dadurch stattfindet, daß die in ständigem Kreislauf durch die Kammer bewegte Mas,se nacheinander mit einem sauerstoffabgebenden gasförmigen iMedium, vorzugsweise Luft, und dem sauerstoffaufnehmenden N'ergasungsmittel in Berührung gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der im Kreislauf bewegten, feinkörnigen festen Reaktionsmasse neutrale, vorzugsweise kugelförmige Füllkörper zugesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Ainspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffaufnahme der festen Reaktionsmasse bei niedriger. ihre Sauerstoffentbindung dagegen bei hoher Temperatur durchgeführt wird. q..
4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorwärmen der Oxydationsluft die fühlbare Wärme der Abluft und zum Überhitzen des Wasserdampfes die fühlbare Wärme der im Gaserzeuger anfallenden Oxygase ausgenutzt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i his .4, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Reaktionskammer Sauerstoff aufnehmende gasförmige iMedium (Wasserdampf), gegebenenfalls nach weiterer Erhitzung, unmittelbar dem zur Erzeugung von Oxygasen dienernden Gaserzeuger zugeführt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Reaktionskammer austretenden Abluft vor Eintritt in den Wärmeaustauscher (9) hocherhitztes Rauchgas zugesetzt wird.
7. 7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer als stehende, von der festen Reaktionsmasse und gegebenenfalls den Füllkörpern von oben, nach unten durchwanderte Kammer (i, 2) ausgebildet ist, die von den gasförmigen Reaktionsmedien quer zur Bewegungsrichtung der festen ?blasse durchströmt wird. B.
8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Ausbildung der Reaktionskammer als hohes, schmales Rechtkant, vorzugsweise mit einer Höhe von etwa i o m, einer Länge von etwa i bis z m und einer Breite von etwa o,.4 bis oß m.
9. 9. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 6 oder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Oxygase ein stetig betriebener Gaserzeuger (i5) dient, dem bzw. aus dem sowohl das mit Sauerstoff angereicherte Vergasungsmittel als auch das anfallende Oxygas im Querstrom zu dem durch den Gaserzeuger absinkenden festen Brennstoff zu- bzw. abgeführt werden.