DE969196C

DE969196C - Verfahren zum Entgasen bzw. thermischen Spalten von Brennstoffen und nachfolgendem Vergasen des festen Entgasungs- bzw. Spaltungsrueckstandes

Info

Publication number: DE969196C
Application number: DE1950W0004598
Authority: DE
Inventors: Dipl-Kfm Ludwig Weber
Original assignee: LUDWIG WEBER DIPL KFM
Current assignee: LUDWIG WEBER DIPL KFM
Priority date: 1950-11-23
Filing date: 1950-11-23
Publication date: 1958-05-08

Description

Verfahren zum Entgasen bzw. thermischen Spalten von Brennstoffen und nachfolgendem Vergasen des festen Entgasungs-bzw. Spaltungsrückstandes Die Erfindung bezieht sich auf die Gaserzeugung aus feinkörnigen und insbesondere aus staubförmigen festen Brennstoffen oder aus flüssigen oder gasförnligen schweren Kohlenwasserstoffen. je nach der Art des Ausgangsstoffes und je nach der Art des gewählten Vergasungsmittels sowie je nach der Art der wärinetechnischen Führung des Verfahrens kann entweder ein Gas von einer bestimmten Zusammensetzung, z. B. Synthesegas, oder ein Gas von einem bestimmten Heizwert, z. B. Stadt- oder Ferngas, hergestellt werden. Die feinkörnigen oder staubförinigen festen Vergasungsstoffe können grundsätz-ZD t> lieb aus jedem fossilen Brennstoff, d. h. vom Torf bis zum Anthrazit, bestehen. Die flüssigen bzw. gasförinigen schweren Kohlenwasserstoffe können entweder aus den biturninösen Bestandteilen des zu vergasenden festen Brennstoffes selbst oder aber aus einer anderen Quelle stammen; in letzterem Falle kommen neben Erdöl, Asphalt u. (Igl. vor allem die Rückstände der Teer- oder Erdölaufarbeitung, ferner sonstige organische Stoffe, wie eingedickte Sulfitablauge u. a., in Betracht.
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entgasen bzw. thermischen Spalten von Brennstoffen (feinkörnilgen oder staubföri-nigen festen Brennstoffen bzw. flüssigen oder gasförinigen schweren b z#I Kohlenwasserstoffen oder Gemischen dieser Stoffe) und nachfolgendem Vergasen des festen Entgasungs-bzw. Spaltungsrückstandes. Die Erfindung benutzt dabei die Anwendung von im Kreislauf geführten für die Entgasung als auch die Vergasung von Brennstoffen bekannt ist. In jedem bekannten Falle wird der Wärmeträger nur an einer Stelle aufge-Z> t' heizt. Grundsätzlich soll mit der Verwendung eines umlaufenden erhitzten köl-nigen Wärmeträgers eine steti-e Wärmezufuhr ermöglicht werden, was sich bei einer- Wassergaserzeugung günstig auswirkt. Auch stellt der körnige Wärrneträ-er ein dauernd bewegtes Gitterwerk mit einem sehr hohen und gut regelbaren Wärmeinhalt dar, das sowohl dem zu be- handelnden Brennstoff als auch gegebenenfalls dein Vergasungsinittel eine große Oberfläche anbietet. Diese Vorteile sollen bei Verfahren zum Entgasen und Vergasen -ernäß der Erfindung genutzt werden.
Es ist auch ein Verfahren zum Entgasen eines Brennstoffes und anschließenden Vergasen des Entgasungsrückstandes mittels eines im Kreislauf geführten körnigen Wärmeträgers bekannt. Dieser wird auf seinem Wege einmal auf-eheizt, und zwar durch Verbrennen von restlichem nicht vergastem K-ohlenstoff hinter der Vergasungszone durch Einführen von Luft oder Sauerstoff. Das dabei entstehende Kohlendioxyd soll, um das Nutzgas nicht zu verschlechtern, auf seinem weiteren Wege durch weiteren Kohlenstoff zu Kohlenoxyd reduziert werden. In zweifacher Hinsicht ist also wertvoller Kohlenstoff zur Aufheizung des Wärmeträgers notwendig, der somit der Vergasung entzogen wird. Der Wirkungsgrad dieses Verfahrens kann daher nicht sehr hoch sein. Zudem wird das Verfahren durch die großen Luftmengen bzw. den teueren Sauerstoff allein zur Aufheizun,- des Wärmeträgers belastet. Die einzigen Regelmöglichkeiten in der Wärmeführung in Anpassung an den jeweiligen Brennstoff bestehen in der Änderung des Mengenverhältnisses vom Wärineträger zum Brennstoff und in der Durchsatzgeschwindigkeit.
Zweck der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren zum Ent 'gasen und Ver 'gasen von Brennstoff en zu verbessern, und zwar für jede Art von fossilen Brennstoffen, die entweder von Natur aus bereits in einem feinkörnigen bzw. stailbförmigen Zustand zur Verfügung stellen oder sich durch eine entsprechende Zerkleinerung in diesen Zustand bringen lasseil, um sie unter Ausnutzung der bei der Staubform vorhandenen sehr großen Reaktionsoberflächen der Gaserzeugung nutzbar zu machen. Sinngemäß das gleiche gilt für die Gaserzeugung aus schweren Kohlenwasserstoffen, die -- vor allem unter der Einwirkung der dem Wärmeträger innewohnenden Wärme - dünnflüssig werden und sich in diesem Zustande über die gesamte Oberfläche des Wärmeträgers verteilen und damit dem Vergasungsmittel sehr große Reaktionsflächen bieten.
Das ' Neue besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Brennstoff in einem ersten Reaktionsraum durch Verinischen mit dein vor oder bei seinem Eintritt in den ersten Reaktionsraum erhitzten Wärmeträger entgast bzw. gespalten wird und die dampf- oder gasförmigen Entgasungs- bzw. Spalterzeugnisse abel geleitet werden, der Wärmeträger, gemischt mit dem testen koksartigen Entgasungs- bzw. Spaltungsrückstand, vor oder bei seinem Eintritt in einen zweiten Reaktionsraum erneut erhitzt wird und der in diesem Gemisch enthaltene Rückstand durch Einführen von Vergasungsmitteln in den zweiten Reaktionsraum teilweise oder vollständig vergast wird. Der wesentlichste Vorteil dieses Verfahrens liegt in der jedesmaligen Erhitzung des körnigen Wärmeträgers vor oder bei seinem Eintritt in die beiden Reaktionsräume für Entgasung bzw. Spaltung und Vergasung. Hierdurch ist es möglich, den beiden Räumen die erforderliche Wärme in der je- weils erforderlichen Menge und Temperaturhöhe zuzuführen, d. h. also in zwei Stufen zu regeln. Dies wirkt sich günstig auf die Qualität der getrennt abzuziehenden Gase und Dämpfe aus, wie man auch umgekehrt in der Wahl sowohl des Brennstoffes als auch des Vergasungsmittels frei ist. Das Nutzgas kann eine weitgehende beliebige Zusammensetzung bzw. Anreicherung erfahren, so daß die Ausgangsbrennstoffe, nämlich feinkörnige oder staubförmige feste Brennstoffe bzw. flüssige oder gasförmi-e schwere Kohlenwasserstoffe oder Gemische dieser Stoffe, in wirtschaftlichster Weise zur kontinuierlichen Erzeugung von Starkgas (Stadt- bzw. Ferngas) nutzbar gemacht werden können.
Die Größe der einzelnen Stücke, welche den Wärmeträger bilden, beträgt je nach der Form im Regelfalle ?- bis 8 cm Kantenlänge oder Durchmesser. Die E, ignung der Stückgröße wechselt mit den vergasungstechnischen Eigenschaften sowie mit der Körnung bzw. dein Feinheitsgrad des zu vergasenden Brennstoffes; sie läßt sich jedoch im Einzelfall durch Ausprobieren leicht ermitteln. Die Formgebung des einzelnen Stückes soll eine lockere Lagerung und die Bildung eines gut gasdurchlässigen Gitterwerkes durch den Wärmeträlter begünstigen, was beispielsweise durch die Anwendung von ring-oder kreuzförmigen Gestaltungen erreicht werden kann.
Der bei der thermischen Zerlegung von schweren Kohlenwasserstoffen entstehende freie Kohlenstoff, z. B. Pechkoks, kann sich - falls er nicht ohnehin unter Einwirkung des Vergasungsmittels und der hohen Temperatur des Wärmeträgers sogleich in Gas umgesetzt wird - auf der Oberfläche des Wärmeträgers niederschlagen und damit zum Austrag aus dem Gaserzeugerraum gelangen, wodurch jede störende Krustenbildung innerhalb des Gaserzeugers vermieden wird.
Das aus den einzelnen Stücken des Wärmeträgers gebildete Gitterwerk wirkt gleichzeitig auch als ein gutes Staubfilter, in welchem die verbrennlichen und unverbrennlichell Rückstände des Vergasungs-Brennstoffes aufgefangen und gemeinsam mit dem Wärmeträger aus dem Gaserzeugerraum ausgetragen werden. Die Abtrennung dieser Rückstände vom Wärmeträger kann anschließend ni it geeigneten z# 2# Mitteln, z. B. durch Absieben od. dgl., in an sich bekannter Weise erfolgen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht u. a. darin, daß durch die Anwesenheit des Wärmeträgers im Gaserzeugerraum eine sehr -weitgehende Gegenwirkung gegen züi starke oder zu schnelle Schwankungen in der Temperaturhöhe erfolgt, wie sie sowohl durch exotherme (z. B. Teilverbrennung) als auch durch endotherme (z. B. Spaltung von Wasserdampf) #'orgänge bei der Gaserzeugung ausgelöst werden. Der Wärmeträger, welcher je nach der Art des angestrebten Vergasungsvorganges in der zweibis fünffachen Menge des zu vergasenden Brennstoffes anwesend ist, wirkt in solchen Fällen als Wärmepuffer, weil er durch eine sofort einsetzende Wärmeaufnahrne oder -abgabe eine zu weitgehende und deswegen den ordnungsmäßigen Vergasungsablauf störende Überhitzung oder Unterkühlung innerhalb der Reaktions- bzw. Vergasungszone verhindert.
Eine weitere der dadurch erzielten vorteilhaften Auswirkungen besteht darin, daß auf diese Weise eine längere Überschreitung des Schmelzpunktes der Brennstoffaschen und damit die Bildung eines starken und störenden Schlackenflusses mit Erfolg verhindert wird-, die Brennstoffasche fällt vielmehr mir feinkörnig oder leicht granuliert an und läßt sich daher stetig und gemeinsam mit dem Wärmeträger aus dem Gaserzeuger austragen, In ähnlicher Weise kann beispielsweise auch eine unerwünschte therinischeZerlegung von wertvollenKohlenwasserstoffen, z. B. die Spaltung von Methan, vermieden werden.
Andererseits läßt sich durch die bei dem neuen N'erfahren vorhandenen vielfachen Regelmöglichkeiten die '1.'eniperatur des Wärmeträgers und damit der Wärmevorrat in der Reaktionszone auf einer solchen Höhe halten, daß eine unerwünscht weitgehende Kohlensäurebildung bei der Wassergasbl erzeugung verhindert wird.
Der Zweck der Erfindun- besteht darin, jede Art von fossilen Brennstoffen, die entweder von Natur aus bereits in einem feinkörnigen bzw. staubförtnigen Zustande zur Verfügung stehen oder sich durch eine entsprechende Zerkleinerung in diesen Zustand bringen lassen, unter Ausnutzung der bei der Staubform vorhandenen sehr großen Reaktionsoberflächen der Gaserzeugung nutzbar zu machen. Sinngemäß das gleiche gilt für die Gaserzeugung aus schweren Kohlenwasserstoffen, die - vor allem unter der Einwirkung der dem Wärmeträger innewohnenden Wärme dünnflüssig werden und sich in diesem Zustande über die gesamte Oberfläche des Wärineträgers verteilen und damit dem Vergasungsmittel sehr große Reaktionsflächen bieten.
Durch eine geeignete und auf den jeweilig angestrebten besonderen Zweck abgestellte Auswahl der Vergasungsmittel, z. B. Luft oder reiner Sauerstoff, Wasserdampf, Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch, Kohlendioxyd u. a., kann die Zusammensetzung des zu erzeugenden Gases genau beeinflußt werden.
Der W1ärmeträger wird vor der Entgasungsstufe in bekannter Weise erhitzt, und zwar auf die in dieser Stufe erforderliche Temperatur. Die Erhitzung des Wärineträgers vor oder bei Eintritt in den Vergasun-sraum, die für dieSteuerungdesVergasungsvorganges von ausschla, gebender Bedeutung ist, wird durch eine zusätzliche Wärmequelle herbei-'reführt. Diese entsteht in der Re-el durch eine Teilverbrennung des Brennstoffes durch das Vergasungsmittel, z. B. Luft oder Sauerstoff. Eine innere Wärmequelle kann bei entsprechenden Verhältnissen auch auf eine andere Weise, z. B. durch die Umformung von elektrischer Energie in Wärme, gebildet werden. Sie kann auch als eine in das Innere des Gaserzeugers eingebaute, jedoch vom Gaserzeugerraum abgetrennte Gas- oder Kohlenstaubfeuerung ausgebildet sein.
Durch eine gegenseitige Abstimmung im Einsatz dieser beiden Wärmequellen lassen sich wichtige Vorteile erzielen. So kann beispielsweise bei der Verwendung von Sauerstoff als Vergasungsmittel dessen Verbrauch dadurch erheblich eingeschränkt werden, daß durch die außerhalb des Gaserzeugers befindliche Wärmequelle der Wärmeträger sehr hoch, z. B. auf 1300' C, erhitzt wird und durch ihn große und wertvolle Wärmernengen in den Gaserzeuger eingetragen werden, wobei diese Wärmequelle mit einem billigen Abfallbrennstoff beheizt sein kann. Der Sauerstoff hat in einem derartigen Falle mir die Spitzenwärme zu decken. Vor allem bei der mit großem Wärmeverbrauch verbundenen Wassergas- und Synthesegaserzeugung wirkt sich eine derartige Maßnahme in einer erheblichen Ersparnis an dem kostspieligen Sauerstoffaufwand aus.
Die Wärmewirtschaftlichkeit wird weiterhin verbessert, wenn die im Wärineträger nach seinem Verlassen der Reaktionszone noch verbleibenden sehr großen Mengen an Restwärme zur Vorbehandlung des zu vergasenden Brennstoffes, z. B. zu dessen Trocknung oder Schwelung, ausgenutzt werden, wobei vorgesehen werden kann, daß die dabei entstehenden flÜchtigen Bestandteile zur weiteren thermischen Behandlung in den Gaserzeuger eingeführt werden, Die Durchführung dieser wärmewirtschaftlicheil und den Vergasungsprozeß vorbereitenden Maßnahme kann in der Weise geschehen, daß der Wärineträger in unmittelbarem Anschluß an den Austrag und nach Abtrennung der ihm beigemischten Vergasungsrückstände mit dem für den Vergasungsprozeß bereitgestellten rohen Brennstoff zwecks unmittelbaren Wärmeaustausches innig gemischt wird; der Drehofen ist beispielsweise eine dafür geeignete Vorrichtung. Nach erfolgtem Wärmeaustausch wird der Wärmeträlger von dem nunmehr therrnisch vorbehandeltenBrennstoff durch die bekannten Mittel des Siebens od. dgl. abgetrennt. Der vorbehandelte Vergasungsbrennstoff wird, falls 23 erforderlich, anschließend einer Zerkleinerung unterworfen, wobei dieser Zerldeinerungsvorgang durch die vorhergehende Wärmebehandlung des Brennstoffes erheblich erleichtert wird.
Der Wärmeträger wird nach dieser Ausnutzung seiner Restwärine der äußeren Wärmequelle zwecks erneuter Aufheizung zugeführt. Die hierbei anfallende Abhitze wird in an sich bekannter Weise zur Erzeugung des bei der Vergasung benötigten Dampfzusatzes ausgewertet, so daß auch von dieser Seite aus ein Beitrag zur Verbesserung der Wärmewirtschaft des neuen '#Jerfahrens geleistet wird.
Die Entgasung bzw. Spaltung und/oder die Vergasung wird in manchen Fällen dadurch verbessert, daß sie unter einem entsprechend erhöhten Druck, z. B. :2o atü, zur Durchführung gelangen. Die durch diese Druckerhöhung bedingten baulichen Maßnahmen am Gaserzeuger liegen im Rahmen des in der einschlägigen Technik bereits Bekannten und bedürfen daher keiner weiteren Beschreibung.
Als feste körnigge Wärmeträger sind im Sinne der Erfindung vor allem Stoffe von hoher spezifischer Wärmekapazität und einer Stückgröße von etwa i bis 8 cm Kantenlänge bzw. Durchmesser geeignet. Korund, Schamotte, grober Kies, Eisen bzw. Metalle oder deren Oxyde, Erze, ferner Kugeln oder Stücke aus künstlichen Gemischen von derartigen Stoffen, z. B. aus keramischen Massen mit darin eingebetteten Eisen- oder Metalloxyden usw., kommen als geeignete Wärmeträger in Betracht. Bei der Auswahl des für den Einzelfall geeigneten Stoffes ist zu beachten, daß er sich entweder gegenüber den durchzuführenden gaserzeugenden Reaktionen völlig indifferent verhält oder aber deren Ablauf im Sinne eines Katalysators begünstigt, wie dies bekanntlich bei einigen chemischen Verbindungen von Eisen oder Schwermetallen, z. B. Nickeloxyd, der Fall ist.
Wenn mit dem Vergasungsvorgang eine thermische Zerlegung von schweren Kohlenwasserstoffen und infolgedessen eine Freisetzung von Kohlenstoff bzw. die Bildung von Pechkoks od. dgl. in stärkerem Ausmaß verbunden ist, so ist es zweckmäßig, als Wärmeträger Stoffe mit rauher Oberfläche, beispielsweise Schamotte, Erze od. dgl., auszuwählen, weil deren rauhe Oberfläche den Niederschlag des freigesetzten Kohlenstoffes begünstigt; eine störende Krustenbildung an unerwünschten Stellen wird hierdurch vermieden. Der auf den Oberflächen des hocherhitzten Wärmeträgers niedergeschlagene Kohlenstoff bietet in seiner feinen Verteilung dem Vergasungsmittel eine sehr große Oberfläche und damit günstige Umsetzungsbedingungen. Sollte ausnahmsweise ein derartiger Kohlenstoffniederschlag nicht völlig in Gas umgesetzt werden, sondern mit und auf dem Wärmeträger zum Austrag aus dem Gaserzeuger gelangen, so wird er bei der Wiedererhitzung desselben vor der Entgasungsstufe mit verbrannt und sein Heizwert zur Erhitzung des Wärtneträgers nutzbar gemacht.
Zur Durchführung des neuen Verfahrens kann beispielsweise ein runder oder rechteckiger lotrechter Schachtofen benutzt werden. Die Größe seines Durchmessers bzw. seiner lichten Weite muß dem Vergasungsvorgang angepaßt sein. Wenn. als Vergasungsmittel an Stelle großer Luftmengen nur sehr geringe Mengen von reinem Sauerstoff verwendet werden sollen, so muß es trotzdem möglich sein, daß auch diese geringen Mengen sich über den gesamten Ouerschnitt des Gaserzeugers verteilen und wirksam werden können. Dazu ist manchmal ein rechteckiger Schachtofen mit Schmalseiten von etwa i bis 2 m besser geeignet, wenn die Zuführung des Vergasungsmittels auf den Längsseiten erfolgt.
Die rechteckige Ausführungsform bietet den weiteren Vorteil, daß durch entsprechende stufenartige Einbauten an den Längsseiten des Schachtofens ein treppenartiges Absinken des Wärmeträgers bewirkt wird, wodurch seine ständige Auflockerung erfolgt und dem in seinen Lücken befindlichen feinkörnigen Brennstoff oder dessen Rückständen das Abwärtsrieseln erleichtert wird.
Durch die im Innern des Gaserzeugers befindliche Wärmequelle wird der Schachtofen in zwei Teile unterteilt; die Wärmequelle wird sich normalerweise etwa am unteren Ende des ersten Drittels der Ofenhöhe befinden. Wenn der in der außerhalb des Gaserzeugers befindlichen Wärmequelle erhitzte Wärmeträger und ein Teil oder der gesamte zu vergasende bituminöse Brennstoff von oben in den Schachtofen eingetragen werden, so bildet sich der oberhalb der inneren Wärmequelle befindliche Schachtofenteil in der Hauptsache zu einem Schwelraum aus, während der unterhalb dieser Wärmequelle befindliche Schachtofenteil vorwiegend als eigentlicher Gaserzeugungsraum wirkt. Entsprechend der baulichen Anordnung muß der gesamte Inhalt des Schwelraumes durch die innere Wärmequelle hindurch nach dem darunter befindlichen Gaserzeugerraum wandern und erfährt dabei durch diese Wärmequelle eine regelbare zusätzliche Erhitzung auf eine bestimmte Temperaturhöhe, z. B. 1300' C. Bei derartigen Temperaturen und/oder durch die innerhalb dieser Wärmequelle stattfindenden Verbrennungsvorgänge würden die im Schwelraum entstandenen wertvollen hochwertigen Kohlenwasserstoffe, z. B. Schwelbenzin u. dgl., ferner Methan u. a. als erste Stoffe verbrannt oder zerlegt werden. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, daß die im Schwelraum entstandenen Schwelgase und Schweldämple oberhalb der inneren Wärmequelle aus dem Schwelraum abgezogen und unter Umgehung dieser Wärinequelle in den darunter befindlichen Gaserzeugerraum eingeführt werden; der Heizwert des Fertiggases erfährt durch derartige Maßnahmen eine Erhöhung. In solchem Falle gelangt nur der heiße Schwelkoks gemeinsam mit dem Wärmeträger in die innere Wärmequelle, um dort mit dein eingeführten Vergasungs- oder Verbrennungsmittel in geeignete Reaktionen zu treten.
Bei einigen Brentistoffarten bietet die Einleitung von Wasserdampf in den als Schwelraum wirkenden oberen Schachtofenteil schweltechnische Vorteile und verbessert die Güte der Schwelerzeugnisse.
Der zu vergasende feste Brennstoff bzw. die flüssigen oder gasförrnigen schweren Kohlenwasserstoffe können entweder in ihrer gesamten Menge in den als Schwelraum wirkenden oberen Schachtofenteil eingeführt werden, oder aber es gelangt an dieser Stelle nur ein Teil zur Eintragung, während der verbleibende Rest entweder gemeinsam mit dem Vergasungsmittel in die innere Wärmequelle oder aber in den als Gaserzeuger wirkenden unteren Schachtofenteil eingeführt wird.
Die Führung des erzeugten Gases erfolgt im Regelfalle im Gleichstrom mit dem Wärmeträger, und der Abzug aus dem Gaserzeugerraum geschieht zweckmäßig an derjenigen Stelle des Gaserzeugers, wo die Temperatur des Wärmeträgers unter etwa 65o' C oder weniger gesunken ist, weil unterhalb dieser Temperaturstufe irgendwelche die Gaserzeugung fördernde oder verbessernde Vorgänge nicht mehr zu erwarten sind.
Die Einführung der Vergasungsl-nittel, beispielsweise der Vergasungsluft oder des Sauerstoffes, des Sauerstoff-##,_asserdampf-Genlisches usw., erfolgt in der Regel im Querstroni zur Bewegungsrichtung t' - z#I des U-ärmeträgers.
Bei der Vergasung von bituminösen festen Brennstoffen sowie von flüssigen oder gasförmigen schweren Kohlenwasserstoffen bilden sich leichte Kohlenwasserstoffe, deren Erhaltung, z. B. zwecks Heizwertanreicherung des erzeugten Gases, wie bei dem Methan, oder aber deren g esonderte Gewinnung zwecks anderweitiger Verwertung, wie bei leichtsiedenden Kohlenwasserstoffen, besonders erwünscht ist. Dementsprechend erscheint es in solchen Fällen zweckmäßig, den Anfall derartiger \Jebenprodukte möglichst zu steigern. Eine auf dieses Ziel abgestellte Durchführungsform des neuen Verfahrens besteht darin, durch eine entsprechende Temperaturregelung des Wärmeträgers schädliche Überhitzungen und ungewollte thermische Zerlegungen zu vermeiden. Die Ausgangsstoffe werden alsdann an solchen Stellen in den Gaserzeuger eingeführt, wo die unerwünscht hohen Temperaturen nicht vorherrschen. Die zu der gewollten Umsetzung erforderlichen Wärineinengen werden in solchem Falle durch den Einsatz entsprechend größerer Mengen des Wärmetrügers sichergestellt. In derartigen Fällen tritt an die Stelle einer eigentlichen Vergasung in gewissem Umfange eine thermische Zerlegung (Krackung) der eingesetzten Ausgangsstoffe, der verhältnismäßige Anteil dieser beiden Vorgänge hängt sowohl von den Eigenschaften des eingesetzten Ausgangsstoffes als auch von dem Grade der Anpassung des Vergasungs- bzw. Krackverfahrens an diese Eigenschaften ab.
Es kann sich als zweckmäßig erweisen, zur Förderung des Durchlaufes des körnigen Wärmeträgers Vorrichtungen oder Verfahren anzuwenden, mit welchen der Wärmeträger bzw. der Vergasungsraum einer Erschütterung unterworfen wird. So kann man beispielsweise an der Schachtwandung oder an den Einbauten im Schacht Rüttelvorrichtungen anbringen, die etwa mit exzentrisch umlaufenden %fassen oder mit elektromagnetischen Schwingsystenien arbeiten. Auch der Austrag des körni-en Wärmeträgers kann als Rüttelaustrag ZD ti ausgebildet sein. Eine weitere Möglichkeit zur Förderung des Durchlaufes bzw. zur Zerstörung etwaiger Brückenbildungen oder sonstiger Hemmun-,aen besteht darin, am Unterende oder an sonstigen Stellen des Vergasungsraumes irgendwelche gasförmigen Mittel mit höherem Druck eillzuführen, so daß eine Auflockerung des Schachtinhaltes, unter Umständen sogar eine Durchwirbelung stattfindet. Gegebenenfalls kann das gasförmige Mittel auch pulsierend eingeführt werden. Durch die Pulsation werden Durchbläser verhindert. Als Gas wird man zweckmäßig das erzeugte Nutzgas, Schwelgase oder sonstige das Endprodukt möglichst wenig beeihflussende Gas benutzen. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindung schematisch dargestellt.
ZD Abb. i zeigt einen der üblichen Gasgeneratoren mit Schwelaufsatz. In diesem Schwelaufsatz i. wird bei 2 der körnige, im Ofen 17 erhitzte Wärmeträger eingeschleust, während bei 3 das zu ent- oder zu vergasende Mittel, also etwa Brennstaub, Schweröle, Masut oder auch gasförmige Brennstoffe, eingeführt wird. Im Schwelteil erfolgt in bekannter Weise die Entgasung bzw. die Schwelung. Die Schwelgase werden bei 4 noch vor Übertritt des geschwelten Brennstoffes aus dem Schwelteil abgezogen und einer Weiterverarbeitungsanlage zugeführt, in welcher die wertvollen Bestandteile ge- wonnen werden. Unterhalb des Schwelaufsatzes i werden Vergasungsmittel, also z. B. Luft, Sauerstoff, Wasserdampf od. dgl., bei 5 eingeführt und treffen auf den etwas abgekühlten Wärmeträger und den geschwelten Brennstoff. Es erfolgt nunmehr die Vergasung, die exotherin vor sich geht, so daß lb eine erneute Erhitzung erfolgt. Das auf diese Weise gebildete Gas wird bei 7 in bekannter Weise abgezogen. Der Wärmeträger mit etwaigen Resten des Brennstoffes und der Asche oder Schlacke wird bei 8 abgezogen, wobei er sowohl durch seine eigene Schwere als auch durch besondere Austragmittel aus dem Schacht entfernt werden kann.
Es kann sich als zweckmäßig erweisen, die Schwelgase oder Schweldämpfe nach Entziehung ihrer wertvollen Bestandteile in den Schacht 6, z. B. bei 9, einzuführen, so daß sie verkrackt und damit der Vergasung nutzbar gemacht werden. Ferner kann es zweckmäßig sein, in den Schacht zusätzlichen Brennstaub oder sonstige züi vergasende Stoffe einzuführen, wie bei io angedeutet ist. Der Ga,sabzug kann statt in der Mitte auch in bekannter Weise am Umfang des Gaserzeugers, etwa bei ii, erfolgen. Auch können die genannten Varianten in beliebiger Kombination gleichzeitig angewendet werden.
In Abb. 2 ist eine vollständige Anlage im Schema dargestellt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Schacht nicht kreisförmig, sondern rechteckig ausgeführt. Einbauten 15 im Schwelraum i und Schacht 6 lenken den körnigen Wärmet r. äb -er ab und stören immer wieder seinen Aufbau, so daß sich keine Verstopfungen od. dgl. bilden können und die Gase sowie der Kohlenstaub oder das sonstige zu vergasende 11ittel ohne zu große Widerstände durch den körnigen Wärmeträger hindurchgelangen können. Die lockere Struktur des körnigen Wärmeträgers ist damit in jeder Phase seiner Bewegung durch den Schwelraum und den Schacht gewährt; gegebenenfalls können die Umlenkeinbauten 15 auch mit Rüttelvorrichtungen versehen sein.
Der aus dem Schacht 6 bei 8 austretende Wärmeträger gelangt zunächst auf das Sieb 16, auf dem er von etwa anhaftender oder mitgenommener Asche oder Schlacke befreit wird. Daraufhin kann man den körnigen Wärmeträger unmittelbar wieder erhitzen, was z. B. in dem Drehofen 17 geschehen kann, tun ihn dann bei 2 wieder in den Schwelraum zu geben. Es kann sich aber als zweckmäßig erweisen, die in ihm enthaltene Wärme zunächst noch weiter auszunutzen, beispielsweise zur Trocknung oder Vorwärmung des einzuschleusenden Brennstoffes. Beispielsweise wird der vom Sieb kommende Wärmeträger in den Drehofen 18 eingeleitet, der mit Rohkohle beschickt wird. Die Kohle wird in der Kohlenstaubmühle ig feinkörnig vermahlen, um dann bei 3 oder io eingeführt zu werden. Der aus dem Drehofen kommende, weitgehend abgekühlte Wärmeträger gelangt alsdann in den Drehofen 17-Zum Beheizen des Drehofens 17 kann der aus der Kohlenmühle ig kommende Brennstaub benutzt werden, wie bei 2o angedeutet ist. Die Abhitze des Drehofens wird in einem Abhitzekessel 21 ausgewertet, der beispielsweise zur Erzeugung von Wasserdampf dient, welcher mit dein bei io oder 22, eingeblasenen Brennstaub zusammen in den Gaserzeugerschacht eingeführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Entgasen bzw. therrnischen Spalten von Brennstoffen (feinkörnigen oder staubförrnigen festen Brennstoffen bzw. flüssigen oder gasförrnigen schweren Kohlenwasserstoffen oder Gemischen dieser Stoffe) und nachfolgendem Vergasen des festen Entgasungs-bzw. Spaltun gs rückstandes unter Verwendung im Kreislauf geführter erhitzter körniger Wärmeträger, dadurch gekennzeichnet daß der Brennstoff in einem ersten Reaktionsraum durch Vermischen mit dem vor oder bei seinem Eintritt in den ersten Reaktionsraum erhitzten Wärmeträger entgast bzw. gespalten wird und die dampf- oder gasförmigen Entgasungs- bzw. Spalterzeugnisse abgeleitet werden, der Wärmeträger, gemischt mit dem festen koksartigen Entgasungs- bzw. Spaltungsrückstand, vor oder bei seinem Eintritt in einen zweiten Reaktionsraurn erneut erhitzt wird und der in diesem Gemisch enthaltene Rückstand durch Einführen von Vergasungsmitteln in den zweiten Reaktionsraum teilweise oder vollständig vergast wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet '. daß die Aufheizung des aus dem ersten Reaktionsraurn kommenden Gemisches aus Wärmeträger und koksartigern Rückstand entweder direkt, z. B. durch Verbrennen eines Teiles dieses Rückstandes mit Luft, Sauerstoff, Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch od. dgl., oder indirekt durch elektrische Energie, besonders umbaute Gas- oder Kohlenstaubfeuerung mit ZD besonderem Abzug der Verbrennungsgase usw., erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die aus dem ersten Reaktionsraum abgezogenen dampf- und gasförmigen Erzeugnisse in den zweiten Reaktionsraum eingeführt werden, wobei bestimmte Anteile, z. B. leichtsiedende Kohlenwasserstoffe, durch Abtrennun-, z. B. Kondensation, vorher besonders gewonnen werden können. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Brennstoffes gemeinsam mit dem erhitzten Wärmeträger in den ersten Reaktionsraum, eingetragen wird, während die restliche Menge in den zweiten Reaktionsraum eingeführt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung I der Vergasungsstoffe und/oder der Vergasungsmittel in einen oder in beide Reaktionsräume sowie der Abzug der erzeugten Gase und Dämpfe und gegebenenfalls der Vergasungsrückstände im Gleichstrom mit dem Wärmeträger erfolgt. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Verl-asungsstoffe und/oder der Vergasungsmittel in einen oder in beide Reaktionsräume sowie der Abzug der erzeugten Gase und Dämpfe im Ouerstrom zur Bewegungsrichtung des Wärmeträgers erfolgt. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Vergasungsstoffe und/oder der Vergasungsmittel in einen oder in beide Reaktionsräume sowie der Abzug der erzeugten Gase und Dämpfe im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Wärmeträgers erfolgt. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als feste körnige Wärrneträger Stoffe von hoher spezifischer Wärmekapazität, wie Korund, Schamotte, Eisen oder Metalle, Erz, Metalloxyd, ferner künstlich hergestellte Stücke oder Kugeln aus derartigen Stoffen oder aus Gemischen aus derartigen Stoffen, z. B. Kugeln aus einem Gemisch aus keramischen Massen mit darin eingebetteten Eisen-oder Metalloxyden, verwendet werden. g. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger vorzugsweise Stoffe mit einer katalytischen, d. h. die Gaserzeugung oder Gasumwandlung fördernden Wirkung verwendet werden. io. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger Stoffe mit rauher Oberfläche, z. B. stückige Schamotte, verwendet werden. i i. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger feste körnige Stoffe mit einer Stückgröße von durchschnittlich i bis 8 ern Kantenlänge oder Durchmesser verwendet werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer lockeren Lagerung und einer gut gasdurchlässigen Gitterbildung in den Gaserzeugungsräumen Wärmeträger mit einer diese Gitterbildung begünstigenden Gestaltung, z. B. ring- oder kreuzförmigen Formgebung, verwendet werden. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 1:2, dadurch gekennzeichnet, daß die unverbrennlichen und die verbrennlichen Rückstände des Brennstoffes gemeinsam mit dem Wärmeträger aus dem Gaserzeuger ausgetragen und anschließend durch Trennung, z. B. Sieben, Windsichtung od. dgl., von demselben abgeschieden werden' * 14. # , erfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Gemisch aus Wärmeträger und Rückständen enthaltenen verbrennlichen Rückstände zwecks oder zur Unterstützung der Aufheizung des Wärmeträgers verbrannt werden. 1.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die in dein Wärrneträger bei seinem Austrag aus dem Gaserzeuger noch enthaltene Restwärme zur thermischen Vorbehandlung des rohen Brennstoffes, z. B. zu dessen Trocknung, Vorwärmung, Schwelung od. dgl., ausgenutzt wird, wobei gegebenenfalls die sich dabei bildenden flüchtigen Bestandteile dem Gaserzeuger zur weiteren thermischen Behandlung zugeführt werden Können. 16. #'erfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Gaserzeuger ausgetragene Wärmeträger zwecks Wärmeaustausches, z. B. in einem Drehofen, mit dem rohen Brennstoff unmittelbar und innig vermischt wird und daß im Anschluß an den vollzogenen Wärineaustansch eine Abtrennung des Wärmeträgers von dem vorbehandelten Brennstoff durch Absieben, Windsichtung od. dgl. vorgenommen wird. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Eritgasung bzw. therrniscbe Spaltung und/oder die #-er gasung bei erhöhtem Druck, z. B. 2o atü, durchgeführt wird. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger in den oder einzelnen Reaktionsräumen durch eingeleitete Preßgase aufgelockert wird. ig. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Auflockern dienende Gas pulsierend eingeleitet wird. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder ig, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Auflockerungsmittel ein in der Anlage erzeugtes oder benutztes Gas dient. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die oder einzelne Reaktionsräume dauernd oder zeitweise einer Rüttelbewegung unterworfen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 301775, 589516; USA.-Patentschriften Nr. 16983,45, 1977684, 2 389 636, 2 432 872, 2 439 730; französische Patentschrif ten Nr. 494 181, 5 55 350; belgische Patentschrift Nr. 496874; Müller-Graf, »Kurzes Lehrbuch der Technologie der Brennstoffe«, Wien, 1939, S. 317; A. Thau, »Brennstoffschwelung«, Bd.1, Halle, 1949, S. 32; »Forschung auf dein Gebiete des Ingenieurwesens«, AusgabeA, Bd. 17, Heft 1, 1951, S. 9bis T5.