DE969851C - Verfahren zur Steigerung des Heizwertes von Gasen, die durch Vergasung von festen Brennstoffen mit Sauerstoff unter mehreren Atmosphaeren Druck erzeugt wurden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Steigerung des Heizwertes von Gasen, die durch Vergasung von festen Brennstoffen mit Sauerstoff unter mehreren Atmosphären Druck erzeugt wurden Bei der Erzeugung von heizkräftigen Gasen durch .die Vergasung von -festen Brennstoffen unter einem Druck von mehreren Atmosphären mittels Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft und Wasserdampf hat es sich gezeigt, daB der Heizwert von etwa 460o kcal/Nm3, wie er in vor,hand eisen Stadt- oder Ferngasnetzen ühfnch ist, -insbesondere soweit diese aus Kokereien versorgt werden, nicht mit jedem Brennstoff unmittelbar erreicht werden kann. Aus hochlaktiven und teerreichen, jüngeren B.raankohlen ist es gelungen, unter ,restloser Vergasung dieses !hochwertige Gas bei einem Arbeitsdruck von 2o bis 3o Atmosphären nach diesem Verfahren unmittelbar herzustellen. Bei anderen Brennstoffen, insbesondere bei Steinkohlen, wird durch die direkte Vergasung nur ein Heizwert von etwa 3900 bis 4000 ik-caj/Nm3 erreicht, was in vielen Fällen nicht genügt. Es sind verschiedene Wege vorgeschlagen worden, -um darüber hinaus eine au@sreirhende Heizwertsteigerung zu erreichen, so z. B. durch Meth.anisierung des Gases mit Nickelkatalysator oder durch Zusatz von Methan aus einer vorhandenen Quelle, z. B. Erdgas oder Methan aus Gruben od..dgl. Die Metih@anisierung erfordert jedoch eine vorherige weitgehende .und kostspielige Reinigung des Gases, und Erdgas oder Grubengas ist in vielen Fällen nicht verfügbar. Dagegen steht für eine Heizwertsteigerung des Gases bei vielen Brennstoffen der bei der Gaserzeugung selbst anfallende Teer zur Verfügung, und außerdem können in zunehmendem Maße Erdölrückstände fast überall, insbesondere in Hafenplätzen, zu niedrigen Preisen beschafft werden.
• Es ist bekannt, den Heizwert von durch Vergasung mit Sauerstoff und Wasserdampf erzeugten Gasen durch Karburierung zu erhöhen. In diesem Falle wurde entweder das Gesamtgas durch Teilverbrennung mit Sauerstoff so hoch erhitzt, daß eine Spaltung der eingespritzten Kohlenwasserstoffe eintrat, oder es wurden die Kohlenwasserstoffe selbst durch Teilverbrennung mit einem s.anvor:stoffhaltigen Gas in ein heizkräftiges Gas übergeführt, das dem Hauptgasstrom zugeführt wurde. Die erstere Arbeitsweise isst wärm-etedhni@s-oh sehr ungünstig und erfordert umfangreiche und- kostspielige Einrichtungen. Bei der zweiten Arbeitsweise erfolgt die Aufspaltung unter ungünstigen Spaltbedingungen und führt zu staiiker Rußbildung.
• Die Erfindung zeigt einen Weg, m:i't Hilfe von billigen Kohlenwasserstoffei eigener oder fremder Erzeugung den Heizwert der aus festen Brennstoffen durch Vergasung unter Druck mit Sauerstoff oder sauerstoffangereidherterLuftundWasserdampf od. dgl. .erzeugten Gase zu @steiger:n, der die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet. Durch -die Erfindung werden die Einrichtungen für den Wänme.austausdh -#vesentlicJh verbidl:igt und die Einstellung günstigster Spaltbedingungen erleichtert. Es gelingt dadurch, dieHeizwertsteigerungmit dem geringsten Aufwand an Kohlenwasserstoffen und an Wärmeenergie durchzuführen.
• Erfindungsgemäß wird ein Teilstrom des durch. die Vergasung erzeugten Gases durch Teilverbrennung mit Sauerstoff so hoch, z. B. auf 80o bis 120o° C, erhitzt, wie es die Spaltung von Kohlenwasserstoffen erfordert, und in diesen Teilstrom werden dlie Kohlenwasserstoffe zwecks Zersetzung eingespritzt. Da eine .direkte Einwirkung des Sauerstoffs auf die Kohlenwasserstoffe vermieden wird und: deren Erhitzung .auf diese Weise in einem wasserdampfreichen Gas erfolgt, wobei die Temperaturbedingungen genau geregelt werden können, entstehen in der Hauptsache gasförmige Kdhlenwasserstoffe, insbesondere C1 und C2 Kdhlenwasserstoffe, und es wird: die Bildung von Ruß und pechartigen Verbindungen vermieden. Die Verbrennungsprodukte des Sauerstoffs-Kohlendioxyd und Wasserdampf - können aus dem Teilgasstrom mit einfacb:sten Mittteln wieder ausgeschieden werden.
• Der entstandene Wasserdampf kondensiert unmittelbar durch Kühlung des Gases, und die Kohlensäure wird, in der Druckwasserwäsche od. dgl. entfernt, die bei der Druckvergasung fester Brennstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf ohnehin zur Behandlung des erzeugten Gases angewendet wird. An Spalltprodukten bleiben -im Gas demnach im wesentlichen Kohlenwasserstoffe, die den Heizwert des Gesamtgases in wirksamer Weisse heraufsetzen. Der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf begünstigt außerdem die schonende Spaltung der Kohlenwasserstoffe und gestattet, die sonst zu befürdhtende Rußbildung zu vermeiden. Bei schweren Kohlenwasserstoffei, wie z. B. Bunkeröl, empfidhlt es -sich, noch zusätzlich Wasserdampf beim Spaltvorgang hirizuzufügen.
• Die Bildung hochwertiger, gasförmiger Kohlenwasserstoffe kann außerdem dadurch ,gesteigert wenden, daß die Spaltung in Gegenwart eines Katalysators stattfindet, der aber im Gegensatz zu den bekannten Arbeitsweisen für die Erzeugung von Gasen aus Kohllenwasserstoffen nicht die vollständige Aufspaltung derselben zu Wasserstoff und Kohlenoxyd begünstigen, (sondern dieselbe verzögern soll, ähulioh wie bei Hydrierung von Kohle oder der Hydrierung von Kohlienoxyd. angewandte Katalysatoren. Zum Beispiel können Katalysatoren verwendet werden, die eines oder mehrere der Metalleder Eisengruppe ,931s wirksame Bestandteile enthalten. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades bei. der Spaltung und zugleich zur Vermeidung einer Anreicherung von inerten Bestandteilen, insbesondere von Stickstoff im Gas, können die Reaktionsteilnehmer der Spaltung, insbesondere der in die Spaltung eingeführte Teilstrom des Gases .und der gegebenenfalls noch hinzuzufügende Wasserdampf unmittelbar vor der Verbnennung .des Teig@stromes unter Druck .stank vorerhitzt werden, zweckmäßig im Wärmeaustausch mit den aus der Spaltung abströmenden hocherhitzten Spaltprodukten. Ein solcher Wärmeaustarasdh erfordert bei der hohen Dichte der Gase nur verhäjl'tni:smäß:ig geringe Wärmeaust.au.schflächen, und es ist möglich, den Bedarf an Sauerstoff auf diese Weise außerordentlich herabzusetzen.
• Soweit es sich nur um geringe Heizwertsteigerung handelt, wie z. B. bei teerreichen Köhler, und ausreichende Mengen än flüssigen Kohlenwasserstoffei aus dem Verfahren zur Verfügung stehen, kann die Spaltung der Kohlenwasserstoffe erfindungsgemäß so geleitet werden, daß ein Teig der gespaltenen Kohlenwasserstoffe in Leichtöle, insbesondere in Benzol, übergeführt werden, das dann. bei der weiteren Behandlung der Gase als ein wertvolles Nebenprodukt nach bekannten Verfahren gewonnen werden kann.
• Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, feste Brennstoffe durch ,restlose Vergasung in ein Gas vom Heizwert des normalen Kokereigases von 4500 biss 46oolkcallNm3 überzuführen, ohne daß kostspielige syndhetiseheMe@hoden für die Gaserzeugung herangezogen werden müssen. Das Verfahren erweitert daher die Anwendungsmöglichkeit der Vergasung mit Sauerstoff unter Druck in erheblichem Maße.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Steigerung des Heizwertes von Gasen, die durch Vergasung von festen Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffangereibherter Luft und Wasserdampf od. dgl. unter mehreren Atmosphären Druck erzeugt werden, durch thermische Zersetzung von zu-.sammen mit Sauerstoff in; das Gas eingeführten flüssigen Kohlenwasserstoffen,. dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des .aus dem festen Brennstoff erzeugten Rohgases mit Sauerstoff unter Druck ganz oder teilweise verbrannt wird, die flüssigen Kohlenwasserstoffe, insbesondere der bei der Vergasung erzeugte Teer, zwecks Aufspaltung insbesondere in gasfärm@igeKdhlen.-wasserstoffe in diesen hocherhitzten Teilstrom eingeführt werden und der Teilstrom in das übrige Gas, zurückgenommen wiird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge-,kennzeichnet, daß dem für die Spaltung der Kohlenwasserstoffe verwenden Teilstrom Wasserdampf hinzugefügt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung der Kohl.enwasserstöffe in Gegenwart eines Katalysators stattfindet, der einer M-ldung von freiem Wasserstoff bei der Spaltung @entgegenwiTkt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, d aß die Reaktionsteilnehmer der Spaltung, einsbesondere der zur Spaltung der Kohlenwasserstoffe dienende Gastei,lstrom und der gegebenenfalls hinzuzufügende Wasserdampf, vor der Verbrennung des Gasbei-lstromes durch Wärmeaustamsdh, insbesondere mit dem ;aus der Spaltung abziehenden heißen Gas, erhitzt werden.
5. 5. Verfahren nach eihem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, :daß die Aufspaltung der Kohlenwasserstoffe so geleitet wird, daß dabei auch leichtere flüssige Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, entstehen.. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 864307; deutsche Patentanmeldung K 9144 V/24e; britische Patentschrift Nr. 464032; USA.-Patentschrift Nr. 2 505 894; »Gas-Wasserfach«, 1949, S. i bis 8; »Gas Journal«, 1953, Bd. 27q., Heft 469o, S. 213 bis 216 und 224.