DE976069C - Verfahren zur Herstellung von Kohlenoxyd-Wasserstoffgemischen durch unvollstaendige Verbrennung von gasfoermigen Kohlenwasserstoffen in Abstichgaserzeugern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Kohlenoxyd-Wasserstoffgemischen durch unvollständige Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Abstichgaserzeugern Es ist bekannt, gasförmige Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls zusammen mit anderen Gasen oder Dämpfe, durch Einleiten in Gaserzeuger mit flüssigem Schlackenabzug, sogenannte »Abstichgaserzeuger«, mit Sauerstoff unvollständig zu verbrennen, um ein Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemisch, d. h. sogenanntes »Synthesegas« zu erhalten. Man arbeitet dabei derart, daß man durch die heißeste Schicht des Abstichgaserzeugers, die durch Einblasen von Sauerstoff oder Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft auf hohe Temperaturen gebracht wird, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe hindurchleitet. Man erzielte hierbei einen Umsetzungsgrad von 95 bis höchstens 99'%, so daß die erhaltenen Gase noch einen für viele Synthesezwecke zu hohen Methangehalt besaßen. Diese Schwierigkeiten versuchte man dadurch zu umgehen, daß man die kohlenwasserstoffhaltigen Gase durch zwei hintereinandergeschaltete Brennzonen führte. Aber auch bei dieser Arbeitsweise wurde der gewünschte niedrige Methangehalt von etwa o,o bis o,ao/o im Synthesegas, wie es beispielsweise von mit Koks betriebenen Wassergaserzeugern geliefert wird, nicht erreicht.
• Es ist ferner bekannt, kohlenwasserstoffhaltige Gase in den Gaserzeugern vorgeschalteten Kammern zu verbrennen oder einer Teilverbrennung zu unterziehen und die erzeugten Gase mit ihrer hohen Temperatur zur endothermen Wassergaserzeugung über Koks zu leiten. Dieses Verfahren hat neben den durch die Vorverbrennungskammern bedingten Wärmeverlusten wesentliche Nachteile, die in der für Abstichgaserzeuger bedingten Betriebsweise begründet sind. Im übrigen bilden sich an der-Einführungsstelle der Vergasungsmittel in den Abstichgaserzeuger Schlackenansätze, die öfters m,it Stochstangen entfernt werden müssen, was bei Gaserzeugern mit Vorverbrennungskammern während des Betriebes nur schwer möglich ist.
• Es wurde nun gefunden, daß sich die geschilder° ten Nachteile vermeiden lassen und ein praktisch kohlenwasserstofffreies Synthesegas in Abstichgaserzeugern erhalten wird, wenn man die gasförmigen Kohlenwasserstoffe zusammen mit freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln mittels eines Brenners oder mehrerer solcher innig gemischt in das Brennstoffbett des Gaserzeugers einführt und dabei ein solches Mischungsverhältnis des. eingeführten Gases wählt, insbesondere für einen so hohen Sauerstoffgehalt Sorge trägt, daß im Brennstoffbett eine Temperatur von mindestens 1300° C, jedoch zweckmäßig nicht höher als 180o° C, erzielt wird. Der zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur erforderliche Sauerstoff wird dem Brenner als sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, oder als mit Sauerstoff angereicherte Luft oder als reiner Sauerstoff zugeführt. Dieses Vergasungsmittel kann auch endotherm reagierende Gase oder Dämpfe, wie Wasserdampf oder Kohlensäure, enthalten.
• Die innige Mischung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, die auch verdampfte, bei gewöhnlicher Temperatur flüssige Kohlenwasserstoffe enthalten können, mit den sauerstoffhaltigen Gasen kann im Brenner selbst erfolgen. In der Abbildung ist als Beispiel ein geeigneter Brenner gezeigt. Bei i tritt der Sauerstoff bzw. die Luft bzw. mit Sauerstoff angereicherte Luft und bei 2 treten die Kohlenwasserstoffe bzw. das kohlenwasserstoffhaltige Gas ein. Durch die Düse 3 tritt das Vergasungsmittel in den Mischraum 4 ein, das Gemisch strömt durch die Düse 5 in den Gaserzeuger. Die Strömungsgeschwindigkeit im Mischraum zwischen 3 und 5 wird so groß gewählt, daß sie wesentlich über der Flammengeschwindigkeit liegt und eine Zündung des Gemisches im Mischraum nicht eintreten kann. Die Düseneinsätze 3 und 5 können während des Betriebes nach hinten ausgezogen werden, so daß die Gasmündungen erweitert werden und auf diese Weise die Brennerbelastung und damit diejenige des Gaserzeugers bei Bedarf erhöht werden kann.
• Der Vorgang der unvollständigen Verbrennung im Brennstoffbett ist etwa folgender: Im Augenblick des Kohlenwasserstoffzerfalls verbindet sich der frei werdendeKohlenstoff mit dem vorhandenen Sauerstoff zu Kohlenoxyd, es wird dabei die negative Wärmetönung des Kohlenwasserstoffzerfalls sofort durch die positive größere Wärmetönung der Kohlenoxydbildung ausgeglichen, so daß eine Abkühlung der Flamme nicht eintritt. Neben der für die Kohlenoxydbildung notwendigen Sauerstoffmenge muß dann noch so viel Sauerstoff vorhanden sein, daß die erwähnte Temperatur von mindestens 1300° C erreicht wird. Hierbei entstehen auch Kohlensäure und Wasserdampf, die ihrerseits mit dem festen Brennstoff des Gaserzeugers, z. B. Koks, teilweise unter Bildung von Kohlenoxyd und Wasserstoff reagieren. Die Zündung der Flamme erfolgt unmittelbar nach dem Eintritt des Gas-Sauerstoff-Gemisches in den Abstichgaserzeuger. Bei dieserArbeitsweisegelingt es, selbst bei hohen Belastungen des Gaserzeugers mit Kohlenwasserstoffez einen Kohlenwasserstoffgehalt von o,o bis o,2n/o im Synthesegas einwandfrei und mit Sicherheit zu erreichen. Dieser für die Weiterverarbeitung, der Gase wichtige Vorteil wird nur durch die erfindungsgemäße innige Vermischung erzielt. Arbeitet man ohne eine solche Vermischung, z. B. nach der deutschen Patentschrift 693 432, nach der die Kohlenwasserstoffe in die Düsen für die sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel eingeführt werden, wobei eine genügende Vermischung vor dem Eintritt in den Abstichgaserzeuger nicht erfolgen kann, so enthalten die gewonnenen Synthesegase noch nennenswerte Mengen nicht umgesetzter Kohlenwasserstoffe. Versuche in einer großtech= zischen Apparatur, die unter sonst völlig gleichen Bedingungen durchgeführt wurden, zeigten, daß im bekannten Fall im Dauerbetrieb das erzeugte Gas noch 1,5 Volumprozent Methan enthielt, während beim Arbeiten nach der Erfindung nur 0,o6 Volumprozent Methan im Gas enthalten war. Zusätzliche Wärmeverluste, wie sie bei der Anwendung von Vorverbrennungskammern auftreten, sind nicht möglich, da die unvollständige bzw. vollständige Verbrennung der Kohlenwasserstoffe in dem Gaserzeuger selbst erfolgt. Im übrigen fallen die Vorv erbrennungskammern überhaupt weg, was eine wesentliche Vereinfachung der Anlage bedeutet.
• Die Geschwindigkeit im Mischraum der Brenner ist so hoch zu wählen, daß die Stochstange, die durch das Putzen des Düsenmundes an ihrer Spitze glühend wird, beim Zurückziehen durch den Mischraum kein Zurückschlagen der Flamme bewirkt.
• Der Abs.tichgaserzeuger selbst wird mit Koks oder anderen festen Brennstoffen, die bei der Vergasung keineKohlenwasserstoffe ergeben, betrieben. Es ist nicht erforderlich, in das Brennstoffbett außer den durch die Brenner zugeführten Vergasungsmitteln noch weitere derartige Mittel an anderer Stelle einzuführen. _ Beispiel i Ein Abstichga.serzeuger von 3 m lichter Weite im oberen Schachtquerschnitt und 1,8 m lichter Weite im Gestell sowie einer Höhe des freien Innenraumes von 4,5 m ist im unteren Teil des Ofens mit 12 in gleicher Höhe angebrachten, nach Art der Abbildungen benutzten Brennern versehen. 3000 nms Kokereigas wurden stündlich zusammen mit 6500m3 Luft und ioom3 98'°/oigem Sauerstoff durch diese Brenner dem Gaserzeuger zugeführt, Dem Gaserzeuger wurden je Stunde 0,955 t Hüttenkoks nebst einem Zuschlag von etwas Kalk und Schlacken, wie sie beim Betrieb von Schwachgaserzeugern mitBraunkohlenbriketts erhalten werden, zugeführt. Je Stunde wurden io 90o m3 Gas von der Zusammensetzung 1,6'% C02, 23,0% CO, 25,0% H2, 0,2% CH., 50,2'% N2 gewonnen.
• Wurde dagegen die Vergasung in der Weise geführt, daß acht Brenner mit 650o ms Luft und ioo m3 98%-igem Sauerstoff und vier Brenner mit 124o m3 Kokereigas belastet wurden, so wurde nur mehr eine etwa 6o%ige Umwandlung der im Kokereigas enthaltenen gasförmigen Kohlenwasserstoffe erzielt, entsprechend einem Methangehalt im erzeugten Gas von 2,1%. Um den Methangehalt im Endgas bei dieser Anordnung auf 0,2% zu drücken, mußte die Belastung des Gaserzeugers auf etwa 25o m3 Kokereigas je Stunde gesenkt werden, so daß im Abstichgaserzeuger vorwiegend nur mehr Koks vergast wurde. Beispiel 2 In dem gleichen Gaserzeuger, wie im Beispiel i beschrieben, wurde technisch reines Methan verarbeitet. Die acht Brenner wurden mit stündlich 165o ms Methan, 550o m3 Luft und io5o ms 98%igem Sauerstoff beschickt und noch vor Austritt aus dem Brenner in diesem vorgemischt. Es wurden 11300 m3 Endgas folgender Zusammensetzung erzeugt: 1,5% C02; 0,3% 02, 34,1% CO, 24,8% H2, 0,2% CH 41 39,00(o N2. Der Koksverbrauch je Stunde betrug gleichzeitig 1,485 t.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemischen durch unvollständige Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Abstichgaserzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß man die Koh.lenwasserstoffe zusammen mit freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln mittels eines Brenners oder mehrerer solcher innig gemischt in das Brennstoffbett des Gaserzeugers einführt und dabei ein solches Mischungsverhältnis der eingeführten Gase wählt, insbesondere für einen so hohen Sauerstoffgehalt Sorge trägt, daß im Brennstoffbett eine Temperatur von mindestens 130o° C, jedoch zweckmäßig nicht höher als i8oo° C, erzielt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Brenner mit während des Betriebes nach hinten ausziehbaren Einsätzen für die Vergasungsmittel und für das Gemisch dieser mit den gasförmigen Kohlenwasserstoffen verwendet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 577 725, 68o 238, 693 432, 728 547.