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Verfahren zur Herstellung von Wassergas oder Synthesegas Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wassergas oder Synthesegas.
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Bei dem Verfahren der Wassergaserzeugung im Wechselbetrieb wird sehr
viel Zeit und eine große Menge hochwertigen Brennstoffs zur Erhitzung des Gaserzeugers
während der Blaseperiode auf die für die Reaktion erforderliche Temperatur benötigt,
und damit das Verfahren praktisch durchführbar ist, muß ein bedeutender Temperaturabfall
im Brennstoffbett des Gaserzeugers in Kauf genommen werden.
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Wenn man andererseits ein stetiges Verfahren anwendet, bei dem das
Brennstoffbett durch Rückführung von Gas auf die erforderliche Temperatur gebracht
wird, hat das den Gaserzeuger verlassende Gas eine sehr hohe Temperatur, besonders
wenn Brennstoffe wie Hochtemperaturkoks benutzt werden; auch müssen sehr große Gasmengen
zurückgeleitet werden, und eine beträchtliche Menge von hochwertigem Koks wird nicht
in Wassergas umgewandelt, sondern in der Asche vorgefunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese .Nachteile zu beseitigen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Wassergas
im Wechselbetrieb, bei dem die für die Reaktion mit den festen Brennstoffen im Gaserzeuger
und für den Ausgleich der Wärmeverluste erforderliche Wärme erhalten wird: zum einen
Teil durch Anwendung eines Regenerators, der durch Blasegase oder Gas aus einer
Generatorgaserzeugungsanlage
oder einer anderen Quelle erhitzt
wird, worauf ein Gemisch aus Wassergas (Rücklaufgas) mit oder ohne Koksofengas oder
anderem methanreichem Gas und Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd durch den genannten
Regenerator und dann in den Wassergaserzeuger geleitet wird, wobei das den Regenerator
durchstreichende Gemisch auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, und zum anderen
Teil dadurch, daß der Gaserzeuger von Zeit zu Zeit mit Sauerstoff, Luft oder anderen
sauerstoffhaltigen Gasen geblasen wird.
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Selbstverständlich können alle anderen für die Reaktion nötigen Gase
dem Gemisch zugefügt werden. Ferner wird, wenn normales Blauwassergas oder wasserstoffreicheres
Wassergas hergestellt werden soll, Dampf mit oder ohne Kohlendioxyd ein notwendiger
Bestandteil des Gemisches sein, während für den Fall, daß das zu erzeugende Wassergas
reich an Kohlenmonoxyd sein soll, Kohlendioxyd mit oder ohne Dampf ein notwendiger
Bestandteil ist.
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Hierdurch erreicht man bei Zulassen der gleichen Temperaturabnahme,
wie sie in den bekannten diskontinuierlichen Verfahren üblich ist, ein beträchtliches
Anwachsen der Zeit der Gaseperiode; aus diesem Grunde kann man bei dem Verfahren
nach der Erfindung eine kleinere Temperaturabnahme in dem Brennstoffbett gestatten
und infolgedessen eine beträchtliche Zunahme in der Leistung des Gaserzeugers erzielen.
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Der in dem Gaserzeuger verwendete Brennstoff ist Kohle, Koks oder
ein anderer fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff, vorzugsweise Hochtemperaturkoks,
gewünschtenfalls in Mischung mit einem flüssigen kohlenstoffhaltigen Brennstoff.
In der Generatorgaserzeugungsanlage kann entweder der gleiche Brennstoff wie im
Wassergaserzeuger oder es können andere, feste, gasförmige oder flüssige Brennstoffe
verwendet werden.
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung können folgende Abänderungen
des gebräuchlichen Verfahrens, die von beträchtlichem Wert sind, vorgenommen werden:
i. Wenn eine höhere Temperatur im Gaserzeuger wünschenswert ist und die Blasegase
eine sehr große Menge Kohlenmonoxyd enthalten, können diese Blasegase zum Erhitzen
des Regenerators verwendet werden.
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2. Ist es erstrebenswert, weniger Koks von gröberer Körnung zu benutzen,
so kann das Blasen des Gaserzeugers mit einer Mischung von Generatorgas oder anderen
verfügbaren Gasen und Luft oder vorerhitzter Luft erfolgen, und die Blasegase, die
in diesem Fall reich an Kohlenmonoxyd sind, können zum Erhitzen des Regenerators
verwendet werden.
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3. Sollte es bei Anwendung normaler Temperatur im Gaserzeuger nötig
sein, die Asche zu kühlen, so kann das Rücklaufgas unter Zusatz des für die Reaktion
erforderlichen Dampfes über dem Rost in den Gaserzeuger gebracht werden. Diese Maßnahme
wird auf alle Fälle in der Periode des Aufwärtsgasens nötig sein, wenn hohe Temperaturen
am Rost vermieden werden sollen.
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q.. Wenn ein Gaserzeuger angewendet wird, bei dem die Asche den Gaserzeuger
infolge Anwendung sehr hoher Temperaturen im Gaserzeuger in flüssigem Zustand verläßt,
enthalten die Blasegase einen sehr hohen Anteil Kohlenmonoxyd und werden zum Erhitzen
des Regenerators benutzt. In diesem Fall ist die Leistung des Gaserzeugers sehr
groß, und die Blasegase reichen aus, um zum größeren Teil oder insgesamt die für
die Erhitzung des Regenerators erforderliche Wärme zu liefern. Sollten die Blasegase
einen zu geringen Heizwert haben, als daß sie die erforderliche hohe Temperatur
erzielen könnten, so kann man etwas Wassergas oder andere Gase von hohem Heizwert
den Blasegasen zusetzen oder einen Teil der Wärme aus dem Brennstoffbett nehmen.
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In diesem Fall kann nicht viel von dem Brennstoff mit niedrigem Heizwert
verwendet werden, aber der Gesamtverbrauch an Koks ist geringer als bei den bekannten
Verfahren. Diese Form der Gaserzeugung ist am besten für die Produktion von Synthesegasen
aus methanhaltigen Gasen geeignet.
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5. Wenn nicht sehr hohe Temperaturen in dem Regenerator erwünscht
sind, kann ein Teil der Wärme zum Vorwärmen der Rücklaufgase dem Brennstoffbett
entnommen werden; andererseits kann es vorteilhaft sein, den Gaserzeuger bei einer
niedrigeren Temperatur als derjenigen des Rücklaufgases zu blasen, oder es kann
wünschenswert sein, die Temperatur des Rücklaufgases während einer Gaseperiode so
zu ändern, daß die günstigsten Temperaturen im Regenerator erzielt werden.
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6. Wenn Sauerstoff für die Erzeugung von Wassergas oder Synthesegas
durch Blasen mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, benutzt
wird, führt die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zu einer Einsparung
an Sauerstoff.
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7. Es ist bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung infolge
dessen großer Elastizität möglich, solche Gase, wie karburiertes Wassergas, kohlenmonoxy
dreiche, wasserstoffreiche, stickstoffreiche usw. Gase und auch Gase mit sehr geringem
Gehalt an inerten Bestandteilen günstig herzustellen.
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Das nach dem Verfahren nach der Erfindung durch Einführen des in dem
Regenerator erhitzten Gemisches von Wassergas und Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd
in dem Wassergaserzeuger erzeugte Wassergas kann dadurch karburiert werden, daß
Öl in das im Gaserzeuger erzeugte Gas, nachdem es diesen verlassen hat, eingeführt
wird und für die Verdampfung und/oder Spaltung des Öls ein Teil oder die Gesamtmenge
der fühlbaren Wärme des erzeugten Gases und des unzersetzten Dampfes und/oder Kohlendioxyds
verwendet wird.
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Weiter wurde gefunden, daß, wenn bei Ausübung des Verfahrens nach
dieser Erfindung für die Erzeugung von karburiertem Wassergas das in dem Gaserzeuger
erzeugte - Gas eine hinreichend hohe
Temperatur, z. B. oberhalb
iooo°, hat, ein Teil des den Gaserzeuger verlassenden Gases zusammen mit Dampf unmittelbar
zu dessen Einlaß zurückgeleitet und nur ein entsprechend geringerer Teil über den
Regenerator geleitet werden kann.
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Bei der Herstellung von karburiertem Wassergas nach dem Verfahren
dieser Erfindung ist es vorteilhaft, die fühlbare Wärme der erzeugten Gase zu steigern.
Dies kann man erreichen, indem man das gesamte Gas oder seinen größeren Teil durch
Gasen in nur einer Richtung erzeugt, den Überschuß an Dampf erhöht, die Gase oder
einen Teil derselben aus einer verhältnismäßig heißen Zone des Gaserzeugers abzieht
oder den Koks vor Beginn der Gaseperiode einbringt und mit den Blasegasen, nötigenfalls
unter Zugabe von Sekundärluft, vorwärmt. Wenn erforderlich, können die in dem Gaserzeuger
erzeugten Gase in dem Regenerator noch weiter erhitzt werden.
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Bevor das Rücklaufgas im Regenerator auf die erforderliche Arbeitstemperatur
gebracht wird, kann seine fühlbare Wärme zum Vorwärmen der Luft verwendet werden,
die in der nächsten Blaseperiode benutzt werden soll.
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Nach der Erfindung kann auch Synthesegas in einem Blase-, Abwärtsgase-
und Aufwärtsgaseperioden umfassenden Verfahren hergestellt werden. Hierbei wird
statt des Gemisches von Wassergas und Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd ein Gemisch
eines Kohlenwasserstoffes enthaltenden oder aus ihnen bestehenden Gases oder Dampfes
mit Wasserdampf und/oder Kohlensäure durch den genannten Regenerator und dann zu
dem Wassergaserzeuger geleitet, den es in Abwärtsrichtung durchzieht, wobei der
Durchgang dieses Gemisches durch den Regenerator sie auf eine solche Temperatur
erhitzt, daß ein größerer Anteil der Kohlenwasserstoffe in dem Regenerator zersetzt
wird. Ein Teil der fühlbaren Wärme des in der Abwärtsgaseperiode erzeugten Gases
und des unzersetzten Wasserdampfes und/oder Kohlendioxyds wird in der Aschenschicht
des Gaserzeugers gespeichert und für die Überhitzung des Dampfes oder Vorerhitzung
der Gase, die man in der nachfolgenden Aufwärtsgase- oder Blaseperiode verwendet,
benutzt. Dabei werden dem Regenerator so viel Dampf und/oder Kohlendioxyd zugeführt,
daß die Umsetzung mit den Kohlenwasserstoffen im Regenerator vor sich geht und ein
mindestens für die Wassergasreaktion im Gaserzeuger ausreichender Überschuß vorhanden
ist, und das in der Abwärtsgaseperiode erzeugte Gas und der Dampf und/oder das Kohlendioxyd,
die dabei unzersetzt blieben, «erden teilweise oder völlig oberhalb des Rostes aus
dem Gaserzeuger abgezogen.
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Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erweist es sich
in manchen Fällen als vorteilhaft, den Sauerstoff, die Luft oder die anderen sauerstoffhaltigen
Gase, die in den Gaserzeuger während einer Blaseperiode eingeblasen «-erden, vorzuwärmen.
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Die folgenden Beispiele erläutern, wie das Verfahren nach der Erfindung
ausgeführt werden kann. Beispiel i o,45 kg Dampf mit einer Temperatur von etwa 1200
werden mit 2,5 cbm Wassergas gemischt, das Gemisch in einem Wärmeaustauscher (der
durch vom Gaserzeuger kommendes Rücklaufgas erhitzt worden ist) vorgewärmt und dann
einem Regenerator zugeleitet, dessen Temperatur durch Verbrennen von in einer Gaserzeugungsanlage
hergestelltem Generatorgas auf 13oo° erhöht worden ist. Das Gemisch von Dampf und
Wassergas wird dann in einen Wassergaserzeuger eingeführt. Das erzeugte und das
zurückgeleitete Wassergas (insgesamt 3,5 cbm) verläßt den Gaserzeuger bei einer
Temperatur von 750' und wird dann auf 15o° gekühlt (die entzogene Wärme wird
zum Vorheizen des Rücklaufgases und des Dampfes in dem genannten Wärmetauscher verwendet),
und 2,5 cbm Wassergas wurden zurückgeführt. Während der Blaseperiode werden o,6
cbm Luft je Kubikmeter erzeugtes Wassergas angewendet.
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Es sei bemerkt, daß bei Verwendung einer Gaserzeugungsanlage das Generatorgas
mit der hohen Temperatur, mit der es aus der Anlage kommt, angewendet wird und daß
die in der Erzeugungsanlage und bei der Verbrennung im Regenerator verwendete Luft
mit den Abgasen aus dem Verbrennungsprozeß vorgewärmt wird. Bei Benutzung anderer,
kalter Gase werden diese ebenfalls mittels der Abgase vorgewärmt.
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Der Verbrauch an Koks einer Korngröße oberhalb 38mm (Heizwert 715okcal/kg)
beträgt 31okg, zusätzlich zu 21o kg Koks einer Korngröße unter 25 mm (Heizwert 540o
kcal/kg) auf iooo cbm erzeugtes Blauwassergas, während die Leistung des Gaserzeugers
beträchtlich erhöht ist. Beispiel e o,5 kg Dampf mit einer Temperatur von etwa
1500 werden mit 2 cbm Wassergas gemischt und das Gemisch in einem Regenerator
erhitzt, dessen Temperatur durch Verbrennen von in einer Gaserzeugungsanlage hergestelltem
Generatorgas auf Mooa gesteigert worden ist. Das Gemisch von Dampf und Wassergas
wird dann in einen Wassergaserzeuger eingeführt. Das erzeugte und das zurückgeleitete
Wassergas (zusammen 3 cbm) verläßt den Gaserzeuger bei einer Temperatur von 450'
und wird dann auf 15o bis 2oo° gekühlt (die entzogene Wärme wird zur Erzeugung von
Dampf und elektrischem Strom für das Verfahren verwendet), und 2 cbm Wassergas werden
zurückgeführt. Während der Blaseperiode werden 0,45 cbm Luft je Kubikmeter Wassergas
verbraucht.
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Der Verbrauch an Koks einer Korngröße oberhalb 38 mm beträgt 265 kg,
zusätzlich zu 235 kg Koks einer Korngröße unter 25 mm je iooo cbm erzeugtes Wassergas,
während 'die Leistung des Gaserzeugers beträchtlich erhöht ist.
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Die Stelle, an der die Gase den Gaserzeuger verlassen, kann je nach
der erforderlichen Temperatur gewählt werden. Zum Beispiel kann es vorteilhaft
sein,
einen Teil der den Gaserzeuger verlassenden Gase an Stellen zu entfernen, wo die
Temperaturen höher sind als am oberen Ende oder am Boden des Gaserzeugers. Das gleiche
trifft auf den Regenerator hinsichtlich der Regulierung der Vorwärmtemperaturen
für Rücklaufgas und Luft zu.
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Bei der Erzeugung von Synthesegas ist es vorteilhaft, in der Abwärtsgaseperiode
möglichst viel Wärme in der Asche und der Schlacke zu speichern, so daß in der folgenden
Aufwärtsgase- oder Blaseperigde die so gespeicherte Wärme vom Dampf oder von dem
Rücklaufgas und dem Dampf oder von der zum Blasen erforderlichen Luft aufgenommen
wird. Der Koks wird vorzugsweise eingeführt, bevor die Aufwärtsgaseperiode beginnt,
so daß der Koks teilweise oder ganz von dem den Gaserzeuger verlassenden Gas vorerhitzt
wird. Die Vorerhitzung des Kokses auf noch höhere Temperaturen kann mit den die
Reaktionszone verlassenden Blasegasen (erforderlichenfalls unter Zufügung von Sekundärluft)
bewirkt werden. Die Temperatur des den Gaserzeuger verlassenden Gases kann durch
das Mengenverhältnis zwischen den in den Abwärts- und den Aufwärtsgaseperioden hergestellten
Gasen reguliert werden. Zum Erhitzen des Regenerators wird die Wärme in den Blasegasen
benutzt, und sofern es nicht nötig ist, viel Rücklaufgas anzuwenden, reicht diese
Wärme aus, den Regenerator zu erhitzen und Dampf für die Reaktion sowie überschüssigen
Dampf zu erzeugen. Die Menge an verfügbarem Dampfüberschuß kann durch die Änderung
der Vorwärmtemperatur des den Regenerator verlassenden Gases und natürlich durch
die Zusammensetzung und Menge des Blasegases reguliert werden. Die fühlbare Wärme
von erzeugtem Gas und von Dampf, die den Gaserzeuger verlassen, verwendet man für
die Erzeugung von Dampf während der Gaseperiode, nutzt so die Kapazität des Abhitzekessels
in der Gaseperiode aus und spart an Kühlwasser zum Kühlen der Gase.
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Die Vorwärmtemperaturen des Rücklaufgases in der Abwärts- und der
Aufwärtsgaseperiode können vorzugsweise voneinander verschieden (z. B. in der Aufwärtsgaseperiode
niedriger) sein. Die treibende Kraft für das Rücklaufgas sind vorzugsweise Dampf
oder andere für die Reaktion nötige Gase; sie werden in einem Injektor angewendet.
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Bei der Herstellung von karburiertem Wassergas ist es, wenn man das
Verfahren dieser Erfindung anwendet, möglich, eine wesentlich höhere Temperatur
des den Gaserzeuger verlassenden Gases zu erzielen als üblicherweise bei anderen
Verfahren. Die Arbeitsweise des Gaserzeugers ist vorzugsweise folgende: Die ganze
:Menge oder der größere Teil des Gases wird in der Aufwärtsgaseperiode hergestellt.
Dies läßt das Einspritzen des Öls in das erzeugte, den Gaserzeuger verlassende Gas
und die Verdampfung und Spaltung desselben im Gas zu.
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Das folgende Beispiel und die Fig. i und 2 der schematischen Zeichnungen
erläutern diese Arbeitsweise Die Fig. i und 2 sind Strömungsschemata, von denen
Fig. i die Blaseperiode bei Benutzung eines Überhitzers, Fig. 2 die Aufwärtsgaseperiode
zeigt.
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In Fig. i ist der Gaserzeuger mit i, die Reaktionszone desselben mit
ia, der Überhitzer mit 2 und der Regenerator mit 3 bezeichnet. Während der Blaseperiode
wird Luft durch Leitung 4 zugeführt, und das Blasegas gelangt nacheinander durch
den Überliitzer 2 und den Regenerator 3 über die Leitung 5. Sekundärluft kann durch
Leitung 6 eingelassen werden, und der Durchgang des Blasegases heizt den Überhitzer
2 und den Regenerator 3 auf die gewünschten Temperaturen.
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Nach Fig. 2 werden o,5 cbm durch Leitung 7 zugeführtes Rücklaufgas
und die erforderliche, durch Leitung 8 eingelassene Menge Dampf im Regenerator 3
auf die erforderliche Temperatur vorerhitzt und dann in den Gaserzeuger i eingeführt
(in diesem Fall beträgt die Temperatur der vorgewärmten Gase etwa io5o° und werden
die Gase über dem Rost durch Leitung io zugeführt). Wenn das erzeugte Gas den Gaserzeuger
auf der Höhe der Reaktionszone verläßt, hat es eine hohe Temperatur (ungefähr 1175');
doch kann diese Temperatur im wesentlichen auch erreicht werden, wenn das Gas den
Gaserzeuger über der Reaktionszone durch Leitung i i verläßt, vorausgesetzt, daß
der Koks vorerhitzt wird. Dies bringt man zustande; indem man den Gaserzeuger vor
der Aufwärtsgaseperiode (wie oben beschrieben) bläst und so den Koks, der zwischen
der Aufwärtsgaseperiode und der Blaseperiode eingebracht wurde, erhitzt. Von diesem
den Generator verlassenden Gas (i,o und o,5 cbm = 1,5 cbm), das in diesem Beispiel
eine Temperatur von iooo° hat, werden o,5 cbm durch Leitung 7 zurückgeführt; dabei
bedient man sich eines Injektors, dessen treibende Kraft für die Reaktion erforderlicher
und durch Leitung 8 eingelassener Dampf ist. Dieses Gemisch kann direkt durch den
Rost in den Gaserzeuger gebracht werden (die Mischung hat in diesem Fall eine Temperatur
von 5oo°), oder die Gase können, falls die Mischung vor Eintritt in den durch das
Blasegas erhitzten Regenerator 3 eine höhere Temperatur hat, oberhalb des Rostes
in den Gaserzeuger gebracht werden. Der i cbm Wassergas mit einer Temperatur von
1000°. wird mit Öl oder Teer (durch Einspritzen aus Leitung 12) gemischt; diese
verdampfen, und die Durchschnittstemperatur des Gases mit Öldämpfen beträgt 5oo°.
Diese Mischung wird dann über Leitung 13 zum Überhitzer 2 geführt, wo sie auf die
Temperatur erhitzt wird, die für die völlige Spaltung des Öls oder Teers und die
Erzeugung des angestrebten karburierten Wassergases nötig ist. Die in obigem Beispiel
verbrauchte :Menge Öl beträgt 416 1 je iooo cbm karburiertes Wassergas; werden ¢801
je iooo cbm verwendet, so liegt die Temperatur der Mischung bei etwa 44o°. Verwendet
man vorerhitzte Öle oder Öldestillationsgase oder Teere oder Teergase, so ist es
möglich, einen Überhitzer von kleinerem Ausmaß anzuwenden oder sogar auf einen Überhitzer
zu verzichten. Die gleichen Ergebnisse kann man erzielen, wenn man die Temperatur
des
den Gaserzeuger verlassenden Gases in der Reaktionszone oder in einem Regenerator
noch stärker erhöht oder die fühlbare Wärme dieses Gases erhöht, indem man einen
größeren Dampfüberschuß, als er normalerweise für die Reaktion nötig ist, oder mehr
Rücklaufgas verwendet.
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Unter gewissen Umständen kann es vorteilhaft sein, den Gaserzeuger
bei hohen Reaktionstemperaturen zu betreiben. Die Arbeitsweise ist dann vorzugsweise
folgende: Das gesamte Gas wird in der Aufwärtsgaseperiode hergestellt. Das den Gaserzeuger
verlassende Gas hat eine sehr hohe Temperatur, und seine fühlbare Wärme kann dadurch
noch weiter erhöht werden, daß der Dampfüberschuß über den normalerweise für die
Reaktion nötigen hinaus vermehrt wird. Es ist dann möglich, die Verdampfung und
die Spaltung des Öls durchzuführen, ohne daß ein Verdampfer und Überhitzer benötigt
wird. Man kann Verdampfer und Überhitzer dann zum Vorheizen von Rücklaufgas, Dampf
und Luft, die für die Reaktion erforderlich sind, verwenden. Die erwähnte Modifizierung
kann zur Herstellung von karburiertem Wassergas ohne einen Überhitzer oder mit einem
solchen dienen, wenn Öle, Teere, Peche usw. benutzt werden, die sich schwer spalten
lassen oder höhere Spalttemperaturen erfordern, als die für gewöhnlich zur Herstellung
von Gasen mit hohen Heizwerten oder anderen gewünschten Eigenschaften verwendeten
Stoffe.
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Für den Fall der Verwendung eines Gaserzeugers, den die Asche in flüssiger
Form. verläßt, ist im folgenden ein Beispiel für eine zweckmäßige Arbeitsweise gegeben:
a) Gaseperiode. o,5 cbm Rücklaufgas und o,99 kg Dampf pro Kubikmeter erzeugtes Gas
werden in den Gaserzeuger (Durchschnittstemperatur in der Reaktionszone i5oo°) mit
einer Vorwärmtemperatur von .i5oo° gebracht. Die fühlbare Wärme des den Gaserzeuger
verlassenden Gases wird auf folgende Weise ausgenutzt: i,o cbm Gase und 0333 kg
Dampf dienen der Verdampfung und Spaltung des Öls (8oo 1 je iooo cbm), und die Temperatur
des Gemisches beträgt 77o°'; 0,5 cbm Gase und o,166 kg Dampf dienen zum Erhitzen
eines ersten, in der folgenden Blaseperiode zum Vorwärmen der Blaseluft auf eine
Temperatur von 9oo°' verwendeten Regenerators; dieses Rücklaufgas wird nach Austritt
aus dem ersten Regenerator mit o,6 kg Dampf in einem Injektor gemischt, das Gemisch
in einem zweiten Regenerator auf i5oo'° erhitzt und dann in den Gaserzeuger geleitet.
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b) Blaseperiode. Luft wird durch den ersten Regenerator in den Gaserzeuger
geblasen. Die die Reaktionszone verlassenden Blasegase erhitzen den Koks vor und
werden dann zum Erhitzen des zweiten Regenerators auf die verlangte Temperatur benutzt.
Der Koksverbrauch ist bei Anwendung dieser Modifikation trotz der hohen Temperaturen
des Gases und des uniersetzten Dampfes, die den Gaserzeuger verlassen, niedrig und
die Leistung des Gaserzeugers sehr hoch.
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Bei Verwendung von Koksofengas oder anderen methanhaltigen Gasen oder
sonstigen Gasen oder Dämpfen, die gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe enthalten,
besonders von Restgasen aus der Ölsynthese oder anderen Syntheseverfahren oder Hydrierungsprozessen
oder Mischungen dieser Gase, werden die zersetzten Gase und der unzersetzte Dampf
(aus der Zersetzungskammer oder dem Regenerator) an Stelle von Rücklaufgas benutzt,
und da es nicht nötig ist, Gase zum Gaserzeuger zurückzuleiten (weil diesem ständig
neues Gas zugeführt wird), wird die Ausbeute an Synthesegasen aus der Gaserzeugeranlage
beträchtlich erhöht. Die Menge der methanhaltigen Gase, an Kohlendioxyd, Dampf oder
anderen für die Reaktion erforderlichen Gasen hängt von der Zusammensetzung der
gewünschten Synthesegase ab.
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Bei Anwendung des Fischer-Tropsch-Verfahrens oder ähnlicher Verfahren,
die auch Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltende Gase als Ausgangsmaterial benutzen,
kann der größere Teil des Restgases durch den Regenerator zur Zersetzung (die Temperatur
im Regenerator hängt von dem verlangten Zersetzungsgrad oder davon, ob Katalysatoren
für die Zersetzungsreaktion verwendet werden, und von der Zusammensetzung des Restgases
ab) und von da zum Gaserzeuger geschickt werden, wo Synthesegas erzeugt wird. Der
Inertgehalt der Synthesegase kann dadurch reguliert werden, daß kontinuierlich ein
Teil der Restgase aus dem Verfahren abgezogen wird. Die Blasegase werden zum Heizen
des Regenerators verwendet, so daß die für die Zersetzungsreaktion nötige Wärme
geliefert und der Dampf und die Gase, die bei der Reaktion gebraucht werden, vorerhitzt
werden. Der Überschuß an Dampf für die Zersetzungsreaktion ist vorzugsweise so hoch,
daß der den Regenerator verlassende unzersetzte Dampf überwiegend oder vollständig
für die spätere Reaktion im Gaserzeuger ausreicht. Reichen die Blasegase nicht aus,
die ganze Wärme für die Reaktion im Gaserzeuger zu liefern, so können Restgase oder
andere Brennstoffe hinzugefügt werden. Wenn das Verhältnis von methanhaltigen Gasen.
Dampf oder anderen für die Reaktion gebrauchten Gasen zu hoch ist, so daß die Wärme,
die in dem Regenerator gespeichert werden muß, folglich auch zu hoch ist, empfiehlt
es sich, daß man, um Regeneratoren von zu großem Ausmaß zu umgehen, sich zweier
Regeneratoren bedient. Die Arbeitsweise kann mit zwei Regeneratoren folgende sein:
Erhitzen des Regenerators in der Blaseperiode mit den Blasegasen und zusätzlichen
Brennstoffen, in der Gaseperiode mit zusätzlichen Brennstoffen. Gleichzeitig wird
der andere Regenerator für Vorwärmzwecke benutzt.
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In den Zeichnungen sind Fig. 3 bis 5 Strömungsschemata, die die Herstellung
von Synthesegasen nach der Erfindung erläutern; hierbei zeigt Fig. 3 die Blaseperiode,
Fig.4 die Abwärtsgaseperiode und Fig. 5 die Aufwärtsgaseperiode.
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In Fig.3 ist der Gaserzeuger mit 14, dessen Reaktionszone mit 14a
und der Regenerator mit 15 bezeichnet. Beim Blasen wird Luft durch Leitung 16 eingelassen,
und das Blasegas gelangt über
Leitung 17 zum Regenerator 15; zusätzlicher
Brennstoff wird durch Leitung i8 und Sekundärluft durch Leitung i9 eingeführt. Der
Durchgang des Blasegases erhitzt den Regenerator 15 auf die gewünschte Temperatur.
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Nach Fig.4 werden Dampf und/oder Kohlendioxyd, die man durch Leitung
2o einläßt, und kohlenwasserstoffhaltige Gase, die durch Leitung 21 zugeführt werden,
durch den erhitzten Regenerator 15 geschickt, in welchem die Reaktion zwischen den
Kohlenwasserstoffen und Dampf und/oder Kohlendioxyd vor sich geht. Das den Regenerator
verlassende Gas, das Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthält, zieht durch Leitung
17 zum Gaserzeuger 14, wo weiter Kohlenmonoxyd und Wasserstoff aus dem Dampf und/oder
dem Kohlendioxyd, die sich noch in dem aus dem Regenerator kommenden Gemisch befinden,
erzeugt «-erden. Das erzeugte Gas verläßt den Gaserzeuger 14 über dem Rost durch
Leitungen 22 und 23.
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IV ach Fig. 5 wird Dampf und/oder Kohlendioxyd durch die Leitungen
24 und 16 in den Gaserzeuger 14 eingeführt, wo der Dampf und/oder das Kohlendioxyd
nach Vorwärmung durch die in der Asche gespeicherte Wärme mit dem festen Brennstoff
unter Erzeugung eines Gases reagiert, das Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthält
und durch Leitung 25 abzieht. Wenn gewünscht, können zur gleichen Zeit Kohlenwasserstoffe
und Dampf und/oder Kohlendioxyd durch den Regenerator 15, wie im Zusammenhang mit
obiger Fig.4 beschrieben, geführt «-erden, wobei die Produkte mit dem den Gaserzeuger
durch Leitung 25 verlassenden Gas gemischt werden.
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Die erwähnte Abänderung für die Erzeugung von Synthesegasen eignet
sich für die Herstellung von Gasen mit einem Verhältnis von C O : H2 = i : 2 und
mehr Wasserstoff und läßt die Erzeugung von Gasen mit einem Verhältnis von CO :
H2 und weniger Wasserstoff zu (die CO-reichen Gase werden für die Herstellung von
primären, an Olefinen reichen Produkten verwendet).
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Wenn eine hohe Zersetzungstemperatur im Regenerator angewendet wird
und wegen niedriger Schmelztemperatur der Asche oder zwecks Erzeugung von wasserstoffreichen
Gasen usw. keine so hohe Temperatur im Gaserzeuger erwünscht ist, kann die Temperatur
durch Zufügung von Dampf oder anderen, für die Reaktion nötigen Gasen reguliert
werden.
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Die Höhe der Reaktionszone, der Koks-, Asche-und Schlackenschicht
muß je nach der vor sich gehenden Reaktion oder der verlangten Gaszusammensetzung
so variiert werden, daß die günstigsten Ergebnisse und Bedingungen erzielt werden.
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Das Rücklaufgas, Dampf, Luft und andere für die Reaktion nötige Gase
und Brennstoffe werden, wenn sie niedrige Temperaturen haben, in den Gaserzeuger
in gleicher Weise wie bei bekannten Gaserzeugerbauarten eingeführt. Wenn die Gase
mit hohen Vorwärmtemperaturen, die aber nicht so hoch wie die Reaktionstemperaturen
sind, angewendet werden, werden sie an solchen Stellen in den Generator eingeführt,
daß sie mit der in der Asche, der Schlacke, dem Koks, der Kohle oder der Ausfütterung
des Gaserzeugers gespeicherten Wärme vorgewärmt werden können. Wendet man die genannten
Gase bei Temperaturen an, die gleich oder höher sind als die Reaktionstemperatur,
so sollen sie an Stellen eingeführt werden, die die gleiche oder die höchsten Temperaturen
im Gaserzeuger haben. Dies alles unter der Voraussetzung, daß andere Erwägungen
keine anderen Arbeitsbedingungen erfordern.
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Der für die Reaktion nötige Dampf und der überschüssige Dampf können
in der Gaserzeugeranlage erzeugt werden, oder man kann, wenn Dampf aus anderen Quellen
verfügbar ist, diesen verwenden und so den Koksverbrauch herabsetzen.
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In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Gaserzeuger aufwärts
und abwärts zu blasen, da so die in Koks, Schlacke und Asche gespeicherte Wärme
zum Vorwärmen der Luft oder zum weiteren Vorwärmen des Rücklaufgases und/oder des
Dampfes ausgenutzt werden kann. Das Verhältnis der beim Abwärts- und beim Aufwärtsblasen
verwendeten Luft hängt von der Wärmemenge ab, die man zu speichern wünscht.
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An Stelle von Luft wird in der Blaseperiode manchmal besser Sauerstoff:
allein oder mit Dampf verwendet. Die den Gaserzeuger in der Blaseperiode verlassenden
Gase werden dann, vorzugsweise nach Herauswaschen von Kohlendioxyd, mit dem in der
Gaseperiode gewonnenen Gas gemischt. Wenn das in der Blaseperiode erzeugte Gas ohne
Herauswaschen von Kohlendioxyd mit dem in der Gaseperiode gewonnenen Gas gemischt
wird, kann die Menge Kohlendioxyd im Gemisch durch das Verhältnis zwischen Dampf
oder anderem Gas und in der Blaseperiode verwendetem Sauerstoff eingestellt werden.
Die den Gaserzeuger mit einer hohen Temperatur verlassenden Gase lassen sich anstatt
des Rücklaufgases für die Erzeugung von Wassergas verwenden. In diesem Fall werden
die einen Gaserzeuger verlassenden Gase in einen anderen gebracht. Es kann vorteilhaft
sein, diese Modifikation unter Druck auszuführen, wenn man methanreiches Gas herzustellen
wünscht.
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Damit man die gleichen Verbindungsleitungen für die Aufwärts- und
die Abwärtsgaseperioden zum Einbringen des Rücklaufgases am Boden oder am oberen
Ende des Gaserzeugers verwenden kann, bedient man sich zweier in verschiedenen Richtungen
arbeitender und zwischen den Verbindungsrohren angeordneter Injektoren.
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Wenn Kohle für die Erzeugung von Wassergas benutzt wird, begünstigt
das Rücklaufgas die Verkokung der Kohle. Die Menge an Rücklaufgas und Dampf, die
Vorwärmtemperaturen derselben, die Dauer und Richtungen der Gaseperioden und die
Zeit der Zuführung der Kohle können je nach der Qualität der angewandten Kohle und
der Qualität und Zusammensetzung des veranlagten Gases gewählt werden. Zum Beispiel
werden die Temperaturen und Betriebsbedingungen im Gaserzeuger und im Regenerator
so gewählt, daß die Spaltung
oder Zersetzung des Teeres und der
Gase, die aus der Verkokung verfügbar sind, so erfolgt, daß kein Kohlenstoff oder
Kohlenoxyd und Wasserstoff, sondern gasförmige Kohlenwasserstoffe und damit Gase
von höherem Heizwert erzeugt werden, die man allein oder in Mischung mit dem hergestellten
Wassergas verbrauchen kann. Ein Teil oder die Gesamtmenge der für die Verkokung
oder Vorwärmung der Kohle erforderlichen Wärme kann durch das den Gaserzeuger verlassende
Blasegas geliefert werden.
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Kohlenwassergas kann man zweckmäßig nach der Erfindung herstellen,
indem man folgendermaßen arbeitet: Das Gemisch von Rücklaufgas (das aus dem den
Regenerator oder den Gaserzeuger verlassenden Gasen genommen wird) und Dampf wird
am Boden des Gaserzeugers eingeführt, und die Wärme in dem die Reaktionszone verlassenden
Gas wird für die Verkokung der Kohle (die vorzugsweise durch die die Reaktionszone
verlassenden Blasegase vorgeheizt wird) benutzt. Das den Gaserzeuger verlassende
Gemisch aus Wassergas und Verkokungsgasen wird durch einen ersten Regenerator geschickt,
dessen Temperatur je nach der Qualität und Zusammensetzung des verlangten Gases
eingestellt wird. Ein Teil des den ersten Regenerator verlassenden Gases wird durch
einen Injektor als Rücklaufgas in den Gaserzeuger eingeleitet, der andere Teil wird
nach Einspritzen und Verdampfen des Öls erforderlichenfalls zwecks weiterer Spaltung
in einen zweiten Regenerator eingeführt. Die Temperatur im ersten Regenerator kann
höher oder niedriger als die im zweiten Regenerator sein. Das Blasegas kann zuerst
durch den ersten Regenerator oder durch den zweiten Regenerator, je nach den in
den beiden Behältern erforderlichen Temperaturen und den angestrebten Resultaten,
geleitet werden, und dem Blasegas wird vor oder hinter dem zuerst von ihm durchströmten
Regenerator Sekundärluft zugesetzt.
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Die Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen, so z. B.: i. Das Verfahren
braucht weniger Brennstoff; 2. es ist möglich, einen Teil des Brennstoffes in der
Form von minderwertigem Brennstoff (wie Koks geringerer Korngröße) einzusetzen;
3. die Leistung des Wassergaserzeugers ist infolge der kürzeren Blasezeiten und
der längeren Zeit, während welcher die Temperatur im Wassergaserzeuger hoch genug
ist, um Gaserzeugung zuzulassen, beträchtlich erhöht.