DE917447C

DE917447C - Process for the production of synthesis gas from pulverulent fuels

Info

Publication number: DE917447C
Application number: DEK5962D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1941-09-02
Filing date: 1941-09-02
Publication date: 1954-09-02

Description

Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus staubförmigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Gasen, insbesondere für die Synthese von Treib- und Schmierstoffen, durch Vergasen von staubförmigen Brennstoffen in der Schwebe mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft unter Zusatz von vorerhitzten, endotherm reagierenden Vergasungsmitteln (Wasserdampf oder Kohlensäure) zu den bei der Umsetzung des Brennstaubes mit Sauerstoff entstehenden Reaktionsprodukten.Process for the production of synthesis gas from pulverized fuels The invention relates to a process for the production of carbon monoxide and hydrogen containing gases, especially for the synthesis of fuels and lubricants, by gasifying dusty fuels in suspension with oxygen or oxygen-enriched air with the addition of preheated, endothermic reacting Gasification agents (water vapor or carbonic acid) to the in the implementation of the fuel dust reaction products formed with oxygen.

Die Erfindung besteht darin, den Brennstaub zunächst mit dem Sauerstoff vor Eintritt in den Reaktionsraum zu vermischen und das Gemisch dann mit solcher Geschwindigkeit und Temperatur in den Reaktionsraum einzuführen, daß die Reaktion erst nach Austritt aus dem Zuführungsrohr innerhalb des Reaktionsraumes einsetzt, während in den Reaktionsraum zum Zwecke der endothermen Wassergasbildung die entsprechenden, hoch vorerhitzten Vergasungsmittel für sich eingeführt werden.The invention consists in first mixing the fuel dust with the oxygen to mix before entering the reaction chamber and then the mixture with such The speed and temperature of the reaction in the reaction space only starts after exit from the feed pipe inside the reaction space, while the corresponding, highly preheated gasification agents are introduced for themselves.

Infolge der innigen Vermischung des Brennstaubes mit dem Sauerstoff vor Eintritt in den Reaktionsraum geht die exotherme Reaktion, die zunächst eine Verbrennung des Brennstaubes mit einer beschränkten Menge Sauerstoff ist, unter Bildung von Kohlenoxyd als Reaktionsprodukt mit außerordentlicher Intensität unmittelbar nach Eintritt des Brennstaub-Sauerstoff-Gemisches in den Reaktionsraum vor sich. Da die Reaktion in allen Zonen des Gemisches praktisch gleichzeitig und gleichmäßig abläuft, ergibt sich außer einer sehr gleichmäßigen CO-Bildung als weitere, und zwar ganz wesentliche Wirkung, daß der Brennstaubrückstand gleichmäßig auf höchste Temperaturen erhitzt wird. Die exotherme Reaktion greift wegen der innigen Gemischbildung praktisch an der Oberfläche jeden Brennstaubteilchens an. Der nicht vergaste Rest der Brennstaubteilchen erfährt daher durchgehend eine der hohen Reaktionstemperatur entsprechende Erhitzung, d. h. mit anderen Worten, der feste Reaktionsteilnehmer, der bei der nun einsetzenden endothermen Wassergasreaktion umgesetzt werden soll, gelängt hoch vor-erhitzt in die Wassergasbildungszone.As a result of the intimate mixing of the fuel dust with the oxygen before entry into the reaction chamber, the exothermic reaction, which initially has a Combustion of the fuel dust with a limited amount of oxygen is under Immediate formation of carbon oxide as a reaction product with extraordinary intensity after entry of the fuel dust-oxygen mixture into the Reaction space in front of you. Since the reaction in all zones of the mixture practically simultaneously and runs evenly, results in addition to a very even CO formation as further, and indeed a very important effect that the dust residue is evenly at its highest Temperatures is heated. The exothermic reaction takes effect because of the intimate mixture formation practically on the surface of every fuel dust particle. The remainder not gassed the fuel dust particles therefore continuously experience one of the high reaction temperatures appropriate heating, d. H. in other words, the fixed respondent, which is to be implemented in the endothermic water gas reaction that is now beginning, lengthened highly preheated into the water gas formation zone.

Diese hohe Vorwärmung des festen Reaktionsteilnehmers ist bei der Wassergasreaktion von entscheidender Bedeutung für das Ausmaß der Wassergasbildung. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbaren hohen Temperaturen des Restbrennstoffes und des Verbrennungsproduktes (CO) erleiden keine Herabsetzung durch Wärmeabgabe an die in hoch v orerhitztem Zustand eingeführten Reaktionsteilnehmer (Wasserdampf oder Kohlensäure) ; die gesamte fühlbare Wärme des Restbrennstoffes und des Verbrennungsproduktes steht also für die eigentliche endotherme Wassergasreaktion zur Verfügung. Hierdurch ist erreicht, daß die endotherme Reaktion mit auf höchster Temperaturstufe befindlichen Reaktionsteilnehmern begonnen wird und auf einer solchen Temperaturhöhe abläuft, daß die restlose Umsetzung des Kohlenstaubes innerhalb der praktisch zur Verfügung stehenden Zeit sicher durchgeführt ist, und zwar infolge der gleichmäßig hohen Temperaturlage sämtlicher Reaktionsteilnehmer.This high level of preheating of the solid reactant is of decisive importance in the water gas reaction for the extent to which water gas is formed. The high temperatures of the residual fuel and of the combustion product (CO) that can be achieved in the process according to the invention are not reduced by the release of heat to the reactants introduced in a highly preheated state (steam or carbonic acid); the entire sensible heat of the residual fuel and the combustion product is available for the actual endothermic water gas reaction. This ensures that the endothermic reaction is started with the reactants at the highest temperature level and proceeds at such a temperature that the complete conversion of the coal dust is safely carried out within the practically available time, due to the uniformly high temperature of all reactants.

Es ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Wassergas aus Kohlenstaub bekannt, bei der der Kohlenstaub dem Reaktionsraum durch ein Zuführungsrohr zugeführt wird, um das eine Sauerstoffleitung angeordnet ist, die den Sauerstoff mit einem solchen Druck dem Reaktionsraum zuführt, daß sich Sauerstoff und Brennstaub mischen. Diese Mischung beginnt aber erst innerhalb des Reaktionsraumes. Da hierbei aber sofort die Reaktion zwischen Sauerstoff und Brennstaub in den Randschichten des Staubstrahles einsetzt, ist eine Gemischbildung wegen der gleichzeitigen beträchtlichen Vergrößerung des Gasvolumens nicht mehr möglich, jedenfalls nicht im Sinne einer innigen Relativbewegung zwischen Brennstaubteilchen und Sauerstoff. Der Sauerstoff wird vielmehr im wesentlichen nur die Randzonen des Staubstrahles erfassen und sich dort mit dem Brennstaub umsetzen, d. h. die Kohlenstaub-Sauerstoff-Reaktion geht hier nicht in Gegenwart einer beschränkten Menge Sauerstoff vor sich, sondern, bezogen auf die Kohlenstoffmengen in den Randzonen des Staubstrahles, praktisch sogar unter Sauerstoffüberschuß. Erhöhte Kohlensäurebildung ist die notwendige Folge. Der Brennstaub im Innern des Staubstrahles reagiert überhaupt nicht oder nur in ganz unzureichendem Maße mit dem Sauerstoff. Es kann daher bei dem bekannten Verfahren nicht zu jener vorteilhaften gleichmäßigen Erhitzung des gesamten Brennstaubes kommen, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Brennstaub im Innern des Staubstrahles bleibt kalt bzw. wird nur ganz gering vorerwärmt, so daß die nun folgende endotherme Wassergasreaktion unter den gleichen ungünstigen Bedingungen vor sich geht wie bei den anderen bekannten Staubv ergasungsverfahren.It is a device for generating water gas from coal dust known in which the coal dust is fed to the reaction space through a feed pipe is around which an oxygen line is arranged, which the oxygen with a such a pressure is supplied to the reaction space that oxygen and fuel dust mix. However, this mixture does not begin until inside the reaction chamber. But here immediately the reaction between oxygen and fuel dust in the outer layers of the Dust jet sets in, is a mixture formation because of the simultaneous considerable Enlargement of the gas volume is no longer possible, at least not in the sense of a intimate relative movement between fuel dust particles and oxygen. The oxygen Rather, it will essentially only cover the edge zones of the dust jet and itself react there with the fuel dust, d. H. the coal dust-oxygen reaction goes on here not in the presence of a limited amount of oxygen, but related on the amount of carbon in the edge zones of the dust jet, practically even below Excess oxygen. Increased carbonation is the necessary consequence. The fuel dust inside the dust jet does not react at all, or only reacts inadequately Measure with oxygen. It can therefore not be the case with the known method advantageous uniform heating of the entire fuel dust come, as with the method according to the invention. The fuel dust remains inside the dust jet cold or is only very slightly preheated, so that the endothermic water gas reaction that now follows takes place under the same unfavorable conditions as with the other known ones Dust gasification process.

Das zum Einblasen des Brennstaubes benutzte Medium braucht nicht völlig aus Sauerstoff zu bestehen. Es mag eine gewisse Menge endotherm reagierender Vergasungsmittel, wie Wasserdampf oder Kohlensäure, dem Sauerstoffstrom zugeführt werden. Wird Wasserdampf zugesetzt, kann es vorteilhaft sein; den Brennstaub mäßig vorzuwärmen, so daß eine Kondensation von Wasser in der Misch- und Einblaseeinrichtung verhindert wird.The medium used to blow in the fuel dust does not need all of it to consist of oxygen. There may be a certain amount of endothermic gasifying agents, such as water vapor or carbonic acid, are fed to the oxygen stream. Becomes water vapor added, it can be advantageous; to preheat the fuel dust moderately so that a Condensation of water in the mixing and blowing device is prevented.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist hervorragend geeignet zur Erzeugung von Synthesegasen bestimmter Zusammensetzung, namentlich in bezug auf den Kohlenoxyd- und Wasserstoffgehalt. So ist es z. B. gelungen, durch zweckmäßige Bemessung des Wasserdampfzusatzes aus einer bestimmten Staubkohle ein Synthesegas herzustellen, in dem sich der CO-Gehalt zum H2 Gehalt wie i :.2 verhält; aber es ist auch in dem gleichen Gaserzeuger mit dem gleichen Brennstoff ein Synthesegas mit einem Verhältnis C O : H2 = 3 : i, und zwar ohne Zugabe von Kohlensäure, hergestellt worden.The process according to the invention is outstandingly suitable for production of synthesis gases of a certain composition, especially with regard to the carbon monoxide and hydrogen content. So it is B. succeeded by appropriate dimensioning of the To produce a synthesis gas from a certain pulverized coal with the addition of water vapor, in which the CO content is related to the H2 content as i: .2; but it is also in that same gas generator with the same fuel a synthesis gas with a ratio C O: H2 = 3: i, without adding carbonic acid.

Die außerordentlich günstige Kohlenstoffbilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daraus ersehen werden, daß etwa 95 % des im Ausgangsbrennstoff enthaltenen Kohlenstoffes wieder im gewonnenen Gas erscheinen, und zwar zum weitaus größten Teil in Form von Kohlenoxyd, während der Anteil Kohlensäure im gewonnenen Gas nur einige Prozent beträgt.The extraordinarily favorable carbon balance of the process according to the invention can be seen from the fact that about 95% of the carbon contained in the starting fuel appears again in the gas recovered, and indeed for the most part in the form of carbon dioxide, while the proportion of carbonic acid in the gas obtained is only a few percent.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of carbon monoxide and hydrogen containing gases, especially for the synthesis of fuels and lubricants, by gasifying dusty fuels in suspension with oxygen or oxygen-enriched air with the addition of preheated endothermic reactants Gasification agents (water vapor or carbonic acid) to the in the implementation of the fuel dust reaction products formed with oxygen, characterized in that initially the fuel dust is mixed with the oxygen before it enters the reaction chamber and the mixture then into the reaction space at such a rate and temperature is introduced that the reaction only after exit from the feed tube within of the reaction chamber begins.

2. The method according to claim i, characterized in that the endothermic reacting gasification agents are introduced into the gasification space at a temperature of about 806 ° C or more. Cited publications: Austrian patent specification No. 149 358; German Patent No. 571 168; British Patent No. a42,741; Perry, IH, "Chemical Engineers'Handbook," New York and London, 19134, S. igio and aoo4; Dr. WI Müller and Dr.-Ing. E. Graf, "Kurzes Lehrbuch der Technologie der Brennstoffe", Vienna 1939, p. 89.