DEM0020727MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 9. November 1953 Bekanntgemacht am 17. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei der Erzeugung von heizkräftigen Gasen durdh die Vergasung von festen Brennstoffen unter einem Druck von mehreren Atmosphären mittels Sauerstoff oder sauerstoffiangereidherter Luft und Wasserdampf hat es sich gezeigt, daß der Heizwert von etwa 4600 kcal/Nm³, wie er in vorhandenen Stadt- oder Ferngasnetzen üblich ist, insbesondere soweit diese aus Kokereien versorgt werden, nicht mit jedem Brennstoff unmittelbar erreicht werden kann. Aus hocbaktiven und teerreidhen, jüngeren Braunkohlen ist es gelungen, unter ,restloser Vergasung dieses hodhwertige Gas bei einem Arbeitsdiruck von 20 bis 30 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 kcal/Nm^s erreicht, was in vielen Fällen nicht genügt. Es sind verschiedene Wege vorgeschlagen worden, um darüber hinaus eine ausreichende Heizwertsteigeriung zu erreichen, so z. B. durch Methanisierung des Gases mit Nidkelkatalysator oder durch Zusatz von Methan aus einer vorhandenen Quelle, z. B. Erdgas oder Methan aus Gruben od. dgl. Die Methanisierung erfordert jedoch eine vorherige weitgehende und kostspielige Reinigung des Gases, und Brdgas oder Grubengas ist in vielen, Fällen nicht verfügbar. Dagegen steht für eine Heizwertsteigerung des Gases bei vielen

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llreunsloilen (K¹I" bei der Gaserzeugung selbst anfallende Teer zur Verfügung, und außerdem können in y.une'hmendem MaIk^- Erdölrückstände fast überall, insbesondere in I lafenplätzen, zu niedrigen I'reisen beschafft wurden.

Ks ist bekannt, den Heizwert von durch Vergasung mit Sauerstoll und Wasserdampf erzeugten Gasen (ΙίιιτΙι Karburierung zu erhöhen. Jn diesem !'"alle wurde entweder das Gesamtgas durch Teilverbrennung mit Sauerstoff so 'hoch erhitzt, daß eine S]>altung der eingespritzten Kohlenwasserstoffe eintrat, oder es wurden die Kohlenwasserstoffe selbst durch Teilverbrennung mit einem sauerstoffhaltigen Gas in ein heizkriiftiges Gas übergeführt,

»5 das dem I lauptgasstrom zugeführt wurde. Die erstere Arbeitsweise ist wärinetechnisch sehr ungünstig und erfordert umfangreiche und kostspielige !einrichtungen, Bei der zweiten Arbeitsweise erfolgt die Aufspaltung unter ungünstigen

so Spaltbedinguugen und führt zu starker Rußbildung. Die Krimdung zeigt einen Weg, mit Hilfe von billigen Kohlenwasserstoflen eigener oder fremder Krzeugung den Heizwert der aus festen Brennstoffen durch Vergasung unter Druck mit Sauerstoff oder sauerstoll angereicherter Luft und Wasserdampf od. dgl. erzeugten Gase zu steigern, der die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet. Durch die Krfmdung werden die Hinrichtungen für den Wärmeaustausch wesentlich verbilligt und die

3d Kinstellung günstigster Spaltbedingungen erleichtert. ICs gelingt dadurch, die Heizwertsteigerungmit dem geringsten Aufwand an Kohlenwasserstoffen und an Wärmeenergie durchzuführen.

Krlind'Ungsgemäl.i wird ein Teilstrom des durch die Vergasung erzeugten Gases durch Teilverbrennung mit Sauerstoff so ¹IiOcJh, z. P>. auf 8oo bis 12OO° C, eriiitzt, wie es die Spaltung von Kohlenwasserstoffen erfordert, und in diesen Teilstrom werden die Kohlenwasserstoffe zwecks Zersetzung

4u eingespritzt. Da eine direkte Einwirkung des Sauerstoffs auf die Kohlenwasserstoffe vermieden wird und deren Erhitzung auf diese Weise in einem wasserdampfreichen (ins erfolgt, wobei die Temperaturbedingungen genau geregelt werden können,

Ί5 entstellen in der Hauptsache gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere C₁- und C.-Kohlenwasserstoffe, und es wird die Bildung von Ruß und peciliartigen Verbindungen vermieden. Die Verbrennungsprodukte des Sauerstoffs — Kohlendioxyd

So und Wasserdampf — können aus dem Teilgasstrom mit einfachsten Mitteln wieder ausgeschieden werden.

1 )er entstandene Wasserdampf kondensiert unmittelbar durch Kühlung desGases, und dieKohlensäure wird in der Druckwasserwäsche od. dgl. entfernt, die bei der Druckvergasuug fester Brennstoffe mit Sauerstoff und Wasserdampf ohnehin zur Behandlung des erzeugten Gases angewendet wird. An Spaltprodukten bleiben im Gas demnach im

Go wesentlichen Kohlenwasserstoffe, die den Heizwert des Gesamtgases in wirksamer Weise heraufsetzen. Der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf begünstigt außerdem die schonende Spaltung der Kohlenwasserstoffe und gestattet, die sonst zu befürchtende Rußbildung zu vermeiden. Bei schweren Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Biunlkeröl, empfiehlt es sich, noch zusätzlich Wasserdampf beim Spaltvorgang hinzuzufügen.

Die Bildung !hochwertiger, gasförmiger Kohlenwasserstoffe kann außerdem dadurch gesteiigort werden, daß die Spaltung in Gegenwart eines Katalysators stattfindet, der aber im Gegensatz zu den bekannten Arbeitsweisen für die Erzeugung von Gasen aus Kohlenwasserstoffen nicht die vollständige Aufspaltung derselben zu Wasserstoff und Kohlenoxyd begünstigen, 'sondern dieselbe verzögern soll, ähnlich wie bei Hydrierung von Kohle oder der Hydrierung von Kohlenoxyd angewandte Katalysatoren. Zum Beispiel können Katalysatoren verwendet werden, die eines oder mehrere der Metalle der Eisengruppe alls 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 Verbrennung des Teilstromes unter Druck stark vorerlhitzt werden, zweckmäßig im Wärmeaustausch mit den aus der Spaltung abströmenden hocherhitzten Spaltprodukten. Ein solcher Wärmeaustausch erfordert bei der hohen Dichte der Gase nur verhältnismäßig gcningc Wärmeaustauschfiächen, und es ist möglich, den Bedarf an Sauerstoff auf diese Weise außerordentlich herabzusetzen.

Soweit es sich nur um geringe Heizwertsteiigcrung handelt, wie z. B. bei teerreichen Kohlen, und ausreichende Mengen an flüssigen Kohlenwasserstoffen aus dem Verfahren zur Verfügung stehen, kann die Spaltung der Kohlenwasserstoffe erfindungsgemäß so geleitet werden, daß ein Teil der gespaltenen Kohlenwasserstoffe in Leidhtöle, 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 no Vergasung in ein Gas vom Heizwert dies normalen Kokereigases von 4500 bis 4600IkCaIZNnT¹ überzuführen, diine daß kostspielige synthetische Methoden für die Gaserzeugung herangezogen werden müssen. Das Verfahren erweitert daher die Anwendungsniöglichkeit 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 sauerstoffangereicherter Luft und Wasserdampf od. dgl. unter mehreren Atmosphären Druck erzeugt

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   werden, durch thermische Zersetzung von zusammen mit Sauerstoff in das Gas eingeführten flüssigem 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 Verglasung erzeugte Teer, zwecks Aufspaltung insbesondere in gasförmigeKohlen-Wasserstoffe in diesen hocherhitzten Teilstrom eingeführt werden und der Teiistrom in das übrige Gas zurückgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem für -die Spaltung der Kohlenwasserstoffe verwendeten Teiistrom Wasserdampf hinzugefügt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung der Kohlenwasserstoffe in Gegenwart eines Katalysators stattfindet, der einer Bildung von freiem Wasserstoff bei der Spaltung entgegenwirkt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsteilnehmer der Spaltung, insbesondere der zur Spaltung der Kohlenwasserstoffe dienende Gasteilstrom und der gegebenenfalls hinzuzufügende Wasserdampf, vor der Verbrennung des Gasteilstromes durch Wärmeaustausch, insbesondere mit dem aus der Spaltung abziehenden heißen Gas, erhitzt werden.
5. 5. Verfahren nach eitaem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung der Kohlenwasserstoffe so geleitet wird, daß dabei auch leichtere flüssige Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol', entstehen.

   Angezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 464 032;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 505 894;
   »Gas-Wasserfach«, 1949, S. 1 bis 8;
   »Gas Journal«, 1953,.Bd. 274, Heft 4690, S. 213 bis 216 und 224.