DK162058B

DK162058B - PROCEDURE FOR PREPARING GASFUL MIXTURES CONTAINING H2 AND CO BY PARTIAL OXIDATION OF A FUEL

Info

Publication number: DK162058B
Application number: DK231178A
Authority: DK
Inventors: Peter Leonard Paull; Rodney Mcgann
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1991-09-09
Also published as: DK231178A; DK162058C

Description

DK 162058BDK 162058B

iin

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af gasformige blandinger indeholdende i^O og CO ved partiel oxidation af et brændstof indeholdende carbon og hydrogen, med en fri-oxygen indeholdende gas, eventuelt efter forvarmning af brændstoffet, i en ikke-ka-5 talytisk fristrømsgasgenerators reaktionszone ved en temperatur fra ca.The present invention relates to a process for the preparation of gaseous mixtures containing in O and CO by partial oxidation of a fuel containing carbon and hydrogen, with a free oxygen containing gas, optionally after preheating the fuel, in a non-catalytic reaction zone generator reaction zone at a temperature of approx.

815 til 1930°C og et tryk fra ca. 1 til 245 bar, hvorved den frie varme fra afgangsgasstrømmen fra generatoren omdannes til damp ved indirekte varmeveksling.815 to 1930 ° C and a pressure of approx. 1 to 245 bar, whereby the free heat from the exhaust gas stream from the generator is converted to steam by indirect heat exchange.

Ved den partielle oxidationsfremgangsmåde må afgangsgasstrømmen, 10 som forlader gasgeneratoren ved en temperatur i intervallet fra ca. 815 til 1930°C, afkøles under ligevægtstemperaturen for den ønskede gassammensætning. Dette foretages for nærværende ved bratkøling af afgangsgasstrømmen i vand eller ved afkøling af gasstrømmen i en gaskøler, hvorved der frembringes mættet damp. Begge disse fremgangsmåder til gaskøling 15 resulterer i stor forøgelse af entropien og reduceret termisk nyttevirkning.In the partial oxidation process, the exhaust gas stream leaving the gas generator at a temperature in the range of approx. 815 to 1930 ° C, is cooled below the equilibrium temperature of the desired gas composition. This is currently done by quenching the exhaust gas stream in water or by cooling the gas stream in a gas cooler, thereby producing saturated steam. Both of these gas cooling methods result in a large increase in the entropy and a reduced thermal efficiency.

Fremstilling af mættet damp, men ikke overhedet damp, er beskrevet i USA-patentskrift nr. 3.528.930,Preparation of saturated steam but not superheated steam is described in U.S. Patent No. 3,528,930,

Ifølge USA-patentskrift nr. 3.868.817 indføres den fra gasgenerato-20 ren udledte syntesegas direkte i en varmevekslingszone, hvori vand omdannes til mættet damp ved indirekte varmeveksling.According to U.S. Patent No. 3,868,817, the synthesis gas discharged from the gas generator 20 is introduced directly into a heat exchange zone in which water is converted to saturated steam by indirect heat exchange.

Den foreliggende opfindelse har som formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af syntesegas med forbedret termisk virkningsgrad.The present invention has for its object to provide a process for producing synthesis gas with improved thermal efficiency.

25 Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at afgangsgasstrømmen i rækkefølge ledes gennem en første og en anden varmevekslingszone, idet den i den anden zone fjernede frie varme anvendes til omdannelse af en vandstrøm til damp ved indirekte varmeveksling, og den i den første zone fjernede frie varme anvendes til omdannelse af i det mindste en del af 30 dampen til overhedet damp.This object is achieved according to the invention by sequentially passing the exhaust gas stream through a first and a second heat exchange zone, the free heat removed in the second zone being used to convert a water stream to steam by indirect heat exchange and the free zone removed in the first zone. heat is used to convert at least part of the steam to superheated steam.

Mindst en del af den i overensstemmelse med opfindelsen fremstillede overhedede damp kan recirkuleres kontinuerligt til gasgeneratoren som et fordelingsmiddel eller en bærer for brændstoffet eller som tempera-turmoderator. Eventuelt kan en del af den overhedede damp indføres kon-35 tinuerligt i en dampturbine som arbejdsfluidum til frembringelse af mekanisk arbejde eller elektrisk energi. Den høje dampoverhedningstempera-tur resulterer i en højere omdannelseseffektivitet.At least a portion of the superheated steam produced in accordance with the invention can be continuously recirculated to the gas generator as a fuel distributor or carrier or as a temperature moderator. Optionally, a portion of the superheated steam may be continuously introduced into a steam turbine as a working fluid to produce mechanical work or electrical energy. The high vapor superheat temperature results in a higher conversion efficiency.

I overensstemmelse med en udførelsesform for opfindelsen anvendesIn accordance with one embodiment of the invention is used

DK 162058 BDK 162058 B

2 der i den første zone en kappe- og rørvarmeveksler, og en del af dampen udledes kontinuertligt i afgangsgasstrømmen gennem åbninger i varmevekslerens vægge.2 there is a sheath and tube heat exchanger in the first zone, and a portion of the steam is continuously discharged into the exhaust gas stream through openings in the walls of the heat exchanger.

I en anden udførelsesform for fremgangsmåden benyttes tre varme-5 vekslingszoner.In another embodiment of the method, three heat exchange zones are used.

I den første varmeveksler absorberer en kontinuert strøm af varme-overførselsfluidum en del af den frie varme i strømmen af varm afgangsgas, som forlader gasgeneratoren. Det opvarmede varmevekslingsfluidum indføres dernæst kontinuerligt i en tredie varmevekslingszone (der vir-10 ker som overopheder) under varmeveksling med en kontinuert dampstrøm.In the first heat exchanger, a continuous flow of heat transfer fluid absorbs part of the free heat in the flow of hot exhaust gas leaving the gas generator. The heated heat exchange fluid is then continuously introduced into a third heat exchange zone (which acts as overheat) during heat exchange with a continuous vapor stream.

Dampen blev fremstillet i den anden varmeveksler ved varmeveksling mellem vand og afgangsgasstrømmen, som forlader den første varmeveksler.The steam was produced in the second heat exchanger by heat exchange between water and the exhaust gas stream leaving the first heat exchanger.

Fra overhederen kan der fjernes en kontinuert strøm af overhedet damp til anvendelse i processen eller andetsteds. Den overhedede damp 15 kan med fordel befinde sig ved et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratoren.A continuous stream of superheated steam can be removed from the superheater for use in the process or elsewhere. Advantageously, the superheated steam 15 may be at a pressure higher than the pressure in the gas generator.

I overensstemmelse med en anden udførelsesform for opfindelsen udledes en portion damp eller varmeoverførselsfluidum kontinuerligt i afgangsgasstrømmen i den første varmevekslingszone.In accordance with another embodiment of the invention, a portion of steam or heat transfer fluid is continuously discharged into the exhaust gas stream in the first heat exchange zone.

20 I en udformning af denne udførelsesform ledes den varme afgangsgas fra gasgeneratoren direkte gennem en første varmevekslingszone omfattende en kappe- og rørvarmeveksler under indirekte varmeveksling med en kontinuert dampstrøm med højere tryk end afgangsgassen, hvorved dampen omdannes til en kontinuert strøm af overhedet damp, samtidig med at af-25 gangsgassens temperatur reduceres. En del af dampen udledes kontinuerligt i afgangsgassen gennem åbninger i rørvæggene, hvorved der tilvejebringes et beskyttende dampovertræk mellem overfladen af rørene og den gennem den første varmevekslingszone passerende strøm af afgangsgas.In one embodiment of this embodiment, the hot exhaust gas from the gas generator is passed directly through a first heat exchange zone comprising a jacket and pipe heat exchanger under indirect heat exchange with a continuous vapor flow at a higher pressure than the exhaust gas, thereby converting the steam into a continuous stream of superheated steam, simultaneously with reducing the exhaust gas temperature. Part of the steam is continuously discharged into the exhaust gas through openings in the pipe walls, thereby providing a protective vapor coating between the surface of the pipes and the flow of exhaust gas passing through the first heat exchange zone.

Den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede damp har med 30 fordel et højere tryk end afgangsgassen. Dampen vil følgelig strømme gennem åbningerne i rørvæggene uden yderligere kompression.Advantageously, the steam produced by the process according to the invention has a higher pressure than the exhaust gas. Accordingly, the vapor will flow through the openings in the pipe walls without further compression.

I en anden udformning af denne udførelsesform ledes den varme afgangsgas, som forlader gasgeneratoren, eventuelt gennem en faststofudskil 1 el seszone, ved i det væsentlige samme temperatur og tryk som i ge-35 neratoren direkte gennem en første varmevekslingszone omfattende en kappe- og rørvarmeveksler under varmeveksling med en kontinuert strøm af gasformigt varmeoverføringsfluidum, hvorved den varme afgangsgasstrøm køles under samtidig opvarmning af det gasformige varmeoverføringsflui-In another embodiment of this embodiment, the hot exhaust gas exiting the gas generator is optionally passed through a solids separation zone 1 at substantially the same temperature and pressure as in the generator directly through a first heat exchange zone comprising a jacket and tube heat exchanger under heat exchange with a continuous stream of gaseous heat transfer fluid, whereby the hot exhaust gas stream is cooled while simultaneously heating the gaseous heat transfer fluid.

DK 162058 BDK 162058 B

3 dum. En del af det gasformige varmeoverføringsfluidum udledes kontinuerligt i afgangsgasstrømmen gennem åbninger i væggene på rørene og eventuelle samlekasser i varmevekslerne, hvorved der frembringes et beskyttende overtræk eller slør af gasformigt varmeoverføringsfluidum mellem 5 overfladerne på rørene og eventuelle samlekasser og afgangsgasstrømmen.3 stupid. Part of the gaseous heat transfer fluid is continuously discharged into the exhaust gas stream through openings in the walls of the pipes and any collection boxes in the heat exchanger, thereby producing a protective coating or veil of gaseous heat transfer fluid between the surfaces of the pipes and any collector gas and any collection boxes.

Det opvarmede gasformige varmeoverføringsfluidum, som forlader den første varmevekslingszone, indføres i en tredie varmevekslingszone under indirekte varmeveksling med dampstrømmen fra den anden varmevekslingszone, hvorved det gasformige varmeoverføringsfluidum køles, og en strøm af 10 overhedet damp frembringes. Blandingen af afgangsgas og den udledte del af det gasformige varmeoverføringsfluidum fra den første varmevekslings-zone renses, hvorved der frembringes en rå afgangsproduktgas. En del af den rå rene afgangsproduktgas blandes som supplement med det afkølede varmeoverføringsfluidum, som forlader den tredie varmevekslingszone, og 15 den gasformige blanding indføres i den første varmevekslingszone som det gasformige varmeoverføringsfluidum.The heated gaseous heat transfer fluid leaving the first heat exchange zone is introduced into a third heat exchange zone under indirect heat exchange with the vapor stream from the second heat exchange zone, thereby cooling the gaseous heat transfer fluid and generating a stream of superheated steam. The mixture of exhaust gas and the discharged portion of the gaseous heat transfer fluid from the first heat exchange zone is purified, thereby producing a crude exhaust product gas. Part of the crude pure exhaust product gas is mixed in addition to the cooled heat transfer fluid leaving the third heat exchange zone, and the gaseous mixture is introduced into the first heat exchange zone as the gaseous heat transfer fluid.

Opfindelsen vil forstås bedre ved hjælp af tegningen, hvori figur 1 til 4 skematisk viser foretrukne udførelsesformer for processen.The invention will be better understood with the aid of the drawing, in which Figures 1 to 4 schematically show preferred embodiments of the process.

En kontinuert strøm af varm afgangsgas ved i det væsentlige samme 20 temperatur og tryk som i reaktionszonen forlader gasgeneratorens aksi ale udgangsåbning og indføres derefter direkte i en første varmevekslingszone. Eventuelt kan en faststofudskillelseszone (ikke vist på tegningen) være indskudt mellem gasgeneratorens udgangsåbning og den første varmevekslingszone. Faststofudskillelseszonen kan omfatte en fristrømsopsam-25 lingsbeholder, dvs. et slaggekammer, som kan være indskudt i ledningen før den første varmeveksler. Herved kan mindst en del af eventuelt fast materiale, dvs. partikelformigt carbon, aske, slagge, ildfast materiale og blandinger deraf, som måtte være indeholdt i den varme afgangsgasstrøm, eller som kan strømme ud fra gasgeneratoren, dvs. slagge, aske, 30 stumper af ildfast materiale, adskilles fra afgangsgasstrømmen og udvindes med meget ringe, om overhovedet noget trykfald i ledningen. Et typisk slaggekammer, som kan anvendes, er vist i fig. 1 på tegningen, der hører til USA-patent nr. 3.528.930.A continuous flow of hot exhaust gas at substantially the same temperature and pressure as in the reaction zone leaves the axial exit port of the gas generator and is then introduced directly into a first heat exchange zone. Optionally, a solid separation zone (not shown in the drawing) may be inserted between the gas orifice output port and the first heat exchange zone. The solid separation zone may comprise a free flow collection vessel, i.e. a slag chamber which may be inserted into the conduit prior to the first heat exchanger. Hereby, at least part of any solid material, i.e. particulate carbon, ash, slag, refractory material and mixtures thereof which may be contained in the hot exhaust gas stream or which may flow from the gas generator, i.e. slag, ash, 30 pieces of refractory material, are separated from the exhaust gas stream and extracted with very little, if any, pressure drop in the pipe. A typical slag chamber which can be used is shown in FIG. 1 of the drawing, which belongs to US Patent No. 3,528,930.

En del af den fri varme i den ikke-bratkølede afgangsgasstrøm, som 35 forlader gasgeneratoren eller faststofudskillelseszonen, udvindes i en første varmevekslingszone. Denne varme anvendes til omdannelse af damp fremstillet andetsteds i processen til overhedet damp med højere tryk end trykket i gasgeneratoren. Som vist på tegningen i fig. 1 og 3 frem-Part of the free heat in the non-quenched exhaust gas stream leaving the gas generator or solid separation zone is recovered in a first heat exchange zone. This heat is used to convert steam produced elsewhere in the process to superheated steam at a higher pressure than the gas generator pressure. As shown in the drawing of FIG. 1 and 3,

DK 162058BDK 162058B

4 stilles den overhedede damp i ledningerne 39 og 42 i varmeveksleren 16 ved varmeveksling mellem afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren og damp.4, the superheated steam in the lines 39 and 42 of the heat exchanger 16 is set by heat exchange between the exhaust gas stream from the gas generator and steam.

I fig. 2 og 4 fremstilles den overhedede damp i ledning 39 i varmeveksler 55 ved varmeveksling mellem et varmeoverføringsfluidum og damp. Var-5 meoverføringsfluidet opvarmedes på forhånd i varmeveksler 16 ved varmeveksling med afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren.In FIG. 2 and 4, the superheated steam in line 39 of heat exchanger 55 is produced by heat exchange between a heat transfer fluid and steam. The heat transfer fluid was preheated in heat exchanger 16 by heat exchange with the exhaust gas stream from the gas generator.

I fig. 1 på tegningen passerer den varme afgangsgasstrøm fra generatoren i kontaktfri varmeveksling med en dampstrøm fremstillet i en anden varmevekslingszone placeret umiddelbart derefter i strømningsret-10 ningen. Pr. definition menes med udtrykket "kontaktfri", at der ikke forekommer blanding mellem de to gasstrømme. Disse to strømme løber fortrinsvis i modsat retning, dvs. modstrømsstrømning. De kan imidlertid løbe i samme retning, dvs. direkte strømning. I fig. 1 er der afbildet en konventionel kappe- og rørvarmeveksler 16, hvor damp går ind i, og 15 overhedet damp forlader kappesiden, og den varme afgangsgas passerer gennem rør eller spiral rør. Dette arrangement af strømme kan byttes om, og den varme afgangsgas kan strømme på kappesiden. Der kan anvendes en hvilken som helst passende varmeveksler, som er i stand til at modstå temperaturen og trykket af fluiderne. Varmebestandige metaller og kera-20 mi ske materialer kan anvendes som konstruktionsmaterialer.In FIG. 1 in the drawing, the hot exhaust gas flow from the generator passes in contactless heat exchange with a vapor stream produced in another heat exchange zone located immediately thereafter in the flow direction. Pr. By definition, the term "contact-free" means that there is no mixing between the two gas streams. These two streams preferably run in the opposite direction, ie. countercurrent flow. However, they can run in the same direction, ie. direct flow. In FIG. 1, a conventional sheath and tube heat exchanger 16 is depicted where steam enters and 15 superheated steam leaves the sheath side and the hot exhaust gas passes through tubing or spiral tubing. This arrangement of currents can be exchanged and the hot exhaust gas can flow on the casing side. Any suitable heat exchanger capable of withstanding the temperature and pressure of the fluids may be used. Heat-resistant metals and ceramic materials can be used as construction materials.

Strømmen af damp, som skal omdannes til overhedet damp, går ind i den første varmeveksler ved en temperatur i intervallet fra 150 til 375°C og et tryk i intervallet fra ca. 3,9 til 255 bar. Den overhedede damp forlader den første varmeveksler ved en temperatur i intervallet 25 fra ca. 400 til 600°C og et tryk i intervallet fra ca. 3,9 til 255 bar.The stream of steam to be converted into superheated steam enters the first heat exchanger at a temperature in the range of 150 to 375 ° C and a pressure in the range of about 3.9 to 255 bar. The superheated steam leaves the first heat exchanger at a temperature in the range of 25 from approx. 400 to 600 ° C and a pressure in the range of approx. 3.9 to 255 bar.

Den overhedede damp kan med fordel fremstilles ved et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Den høje dampoverhed-ningstemperatur resulterer i en høj omdannelseseffektivitet, når den overhedede damp anvendes som arbejdsfluidum i en ekspansionsturbine til 30 frembringelse af mekanisk kraft eller elektrisk energi. Den varme afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren eller faststofudskillelseszonen, som i alt væsentligt befinder sig ved samme temperatur og tryk som i reaktionszonen, går ind i den første varmeveksler ved en temperatur i intervallet fra ca. 815 til 1930°C og et tryk i intervallet fra ca. I til 245 35 bar, såsom 3,4 til 245 bar.The superheated steam can advantageously be produced at a pressure higher than the pressure in the reaction zone of the gas generator. The high steam superheat temperature results in a high conversion efficiency when the superheated steam is used as a working fluid in an expansion turbine to generate mechanical power or electrical energy. The hot exhaust gas flow from the gas generator or solid separation zone, which is substantially at the same temperature and pressure as in the reaction zone, enters the first heat exchanger at a temperature in the range of from about. 815 to 1930 ° C and a pressure in the range of approx. I to 245 bar, such as 3.4 to 245 bar.

Den delvis afkølede afgangsgasstrøm kan forlade den første varmevekslingszone ved en temperatur i intervallet fra ca. 315 til 1430°C og et tryk i intervallet fra ca. 3,4 til 245 bar og går ind i en anden varThe partially cooled exhaust gas stream can leave the first heat exchange zone at a temperature in the range of approx. 315 to 1430 ° C and a pressure in the range of approx. 3.4 to 245 bar and going into another var

DK 162058 BDK 162058 B

5 mevekslingszone, dvs. gaskøler 23, uden nogen reduktion af betydning i temperatur og tryk, hvor den passerer i kontaktfri varmeveksling med kedel fødevand.5 exchange zone, ie. gas cooler 23, without any reduction in significance in temperature and pressure, passing in contactless heat exchange with boiler feed water.

Den rå afgangsgasstrøm forlader den anden varmevekslingszone ved en 5 temperatur i intervallet fra ca. 160 til 370°C og et tryk, som i alt væsentligt er det samme som i gasgeneratorens reaktionszone, minus sædvanligt trykfald i ledningerne, den eventuelle faststoffjernelseszone og første og anden varmevekslingszone, dvs, at det totale trykfald kan være omkring 2 atm. eller mindre. Den rå afgangsgasstrøm kan indeholde (i 10 mol%) H2: 70 til 10, CO: 15 til 57, C02: 0 til 5, HgO: 0 til 20, N2: 0 til 75, Ar: 0 til 1,0, CH4: 0 til 25, HgS: 0 til 2,0 og COS: 0 til 0,1.The crude exhaust gas stream leaves the second heat exchange zone at a temperature in the range of approx. 160 to 370 ° C and a pressure which is substantially the same as in the gas generator reaction zone, minus the usual pressure drop in the conduits, the optional solid removal zone and the first and second heat exchange zones, i.e., the total pressure drop may be about 2 atm. or less. The crude exhaust gas stream may contain (in 10 mol%) H2: 70 to 10, CO: 15 to 57, CO 2: 0 to 5, HgO: 0 to 20, N2: 0 to 75, Ar: 0 to 1.0, CH4 : 0 to 25, HgS: 0 to 2.0, and COS: 0 to 0.1.

Uomsat parti kel formigt carbon (på basis af vægten af carbon i fødemate-riale) kan være ca. 0 til 20 vægt%. Om ønsket kan den rå afgangsgasstrøm, som forlader den anden varmevekslingszone, sendes til konventio-15 nel le gasrensningszoner senere i processen, hvor uønskede komponenter kan fjernes.Unreacted particulate carbon (based on the weight of carbon in feed material) may be approx. 0 to 20% by weight. If desired, the crude exhaust gas stream leaving the second heat exchange zone can be sent to conventional gas purification zones later in the process where unwanted components can be removed.

Kedelfødevandet kommer ind i den anden varmevekslingszone ved en temperatur i intervallet fra omkring omgivel sestemperatur til 360°C og forlader den som umættet eller mættet damp ved en temperatur på ca. 150 20 til 375°C og et tryk på 4,4 til 255 bar. Den umættede eller mættede damp kan med fordel fremstilles ved et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Selv om modstrømsstrømning foretrækkes i den anden varmeveksler 23, som vist i fig. 1, kan direkte strømning benyt tes. Ydermere kan gasstrømmen i en anden udførelsesform produceres i rø-25 rene, mens afgangsgasstrømmen ledes gennem kappesiden.The boiler feed water enters the second heat exchange zone at a temperature in the range of about ambient room temperature to 360 ° C and leaves it as unsaturated or saturated steam at a temperature of approx. 150 to 375 ° C and a pressure of 4.4 to 255 bar. The unsaturated or saturated steam can advantageously be produced at a pressure higher than the pressure in the reaction zone of the gas generator. Although countercurrent flow is preferred in the second heat exchanger 23, as shown in FIG. 1, direct flow can be used. Furthermore, in another embodiment, the gas stream can be produced in the tubes while the exhaust gas stream is conducted through the casing side.

Fra ca. 0 til 100 vægt% af den i den anden varmevekslingszone producerede damp ledes ind i den første varmevekslingszone til fremstilling af overhedet damp med et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratoren. Om ønsket kan en del af dampen anvendes andetsteds i processen el-30 ler et helt tredie sted. I processen fremstillet overhedet, mættet eller umættet damp kan anvendes som varmekilde. F.eks. kan damp anvendes til forvarmning af fødematerialestrømmene til gasgeneratoren. På denne måde kan carbonhydridholdigt brændstof forvarmes til en temperatur op til ca.From approx. 0 to 100% by weight of the steam produced in the second heat exchange zone is fed into the first heat exchange zone to produce superheated steam at a pressure higher than the pressure in the gas generator. If desired, a portion of the vapor may be used elsewhere in the process or an entire third site. In the process, superheated, saturated or unsaturated steam can be used as a heat source. Eg. steam can be used to preheat the feed streams to the gas generator. In this way, hydrocarbon-containing fuel can be preheated to a temperature up to approx.

430°C, men under dets krakningstemperatur med i det mindste en del af 35 den ved den omhandlede fremgangsmåde fremstillede damp. Dampen kan også anvendes i gasgeneratoren som temperaturmoderator.430 ° C, but below its cracking temperature with at least a portion of the steam produced by the process of the present invention. The steam can also be used in the gas generator as a temperature moderator.

Mindst en del af den ved fremgangsmåden fremstillede overhedede damp kan indføres i den partielle oxidationsgasgenerator, hvor den kanAt least part of the superheated steam produced by the process can be introduced into the partial oxidizer gas generator where it can

DK 162058BDK 162058B

6 reagere og derved bidrage til hydrogenmængden i afgangsgasstrømmen.6, thereby contributing to the amount of hydrogen in the exhaust gas stream.

Ydermere kan fremgangsmådens termiske nyttevirkning forbedres. Kondensationsproblemer, som kan indtræffe, når damp og brændstof sammenblandes, kan undgås ved anvendelse af overhedet damp. Med fordel kan en del af 5 den overhedede damp anvendes som arbejdsfluidum i en turbokompressor til komprimering af luftfødningsstrømmen til en luftadskillelsesenhed til frembringelse af i det væsentlige rent oxygen (95 mol% eller mere). I det mindste en del af dette oxygen kan indføres i gasgeneratoren som oxidantreaktanten. Den overhedede damp kan også anvendes som arbejds-10 fluidum i en turboelektrisk generator. Det påvirker omdannelseseffektiviteten gunstigt at begynde med overhedet damp på meget højt temperaturniveau og omdanne varmen til elektricitet.Furthermore, the thermal efficiency of the method can be improved. Condensation problems that can occur when steam and fuel are mixed together can be avoided using superheated steam. Advantageously, a portion of the superheated steam can be used as a working fluid in a turbo compressor to compress the air feed stream to an air separation unit to produce substantially pure oxygen (95 mol% or more). At least a portion of this oxygen can be introduced into the gas generator as the oxidant reactant. The superheated steam can also be used as a working fluid in a turbo-electric generator. It positively affects the conversion efficiency starting with superheated steam at very high temperature levels and converting the heat into electricity.

Første og anden varmevekslingszone er vist på tegningen som to adskilte varmevekslere 16 og 23, som er forbundet med hinanden. Fordelene 15 ved dette system er forenkling af udformningen og reduktion af størrelsen af den enkelte varmeveksler, hvorved apparaturudgifterne reduceres. Varmevekslingsenheder af konventionel udformning kan monteres. Tiden, hvor systemet er ude af drift, hvis en af enhederne skal udskiftes på grund af vedligeholdelse eller reparation, kan minimeres.The first and second heat exchange zones are shown in the drawing as two separate heat exchangers 16 and 23 which are connected to each other. The advantages 15 of this system are simplification of the design and reduction of the size of the individual heat exchanger, thereby reducing the cost of equipment. Heat exchangers of conventional design can be mounted. The time that the system is out of service if one of the units needs to be replaced due to maintenance or repair can be minimized.

20 I en anden udførelsesform kan første og anden varmevekslingszone være indeholdt i en fælles kappe.In another embodiment, the first and second heat exchange zones may be contained within a common jacket.

En anden udførelsesform for opfindelsen er vist i fig. 2 på tegningen. Der går den varme afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren eller eventuelt fra en fri strøms- faststof- og/eller slaggeudskillelseszone og ved 25 i det væsentlige samme temperatur og tryk som i reaktionszonen ind i den første varmeveksler 16 som i den i fig. 1 viste udførelsesform. Afgangsgasstrømmen passerer imidlertid under kontaktfri varmeveksling med et forholdsvis koldt varmeoverføringsfluidum, hvis temperatur derved hæves til intervallet fra ca. 985 til 1540°C. Samtidig afkøles afgangsgas-30 strømmen og forlader den første varmevekslingszone ved en temperatur i intervallet fra ca. 315 til 1430°C og et tryk i intervallet fra ca. 2,6 til 250 bar og går direkte ind i en anden varmevekslingszone, dvs. gaskøler 23, ved i det væsentlige samme temperatur og tryk,som den forlader varmeveksler 16 med. I gaskøler 23 passerer afgangsgasstrømmen under 35 kontaktfri varmeveksling med kedelfødevand. Kedelfødevandet kommer ind med en temperatur i intervallet fra omkring omgivelsestemperatur til 360°C og går ud som mættet eller umættet damp ved en temperatur på ca.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 2 of the drawing. There, the hot exhaust gas stream flows from the gas generator or possibly from a free stream solid and / or slag separation zone and at substantially the same temperature and pressure as in the reaction zone into the first heat exchanger 16 as in the one shown in FIG. 1. The exhaust gas stream, however, passes during contact-free heat exchange with a relatively cold heat transfer fluid, the temperature of which is thereby raised to the range of approx. 985 to 1540 ° C. At the same time, the exhaust gas stream is cooled and leaves the first heat exchange zone at a temperature in the range of approx. 315 to 1430 ° C and a pressure in the range of approx. 2.6 to 250 bar and goes directly into another heat exchange zone, ie. gas cooler 23, at substantially the same temperature and pressure as it exits heat exchanger 16. In gas cooler 23, the exhaust gas flow passes below 35 contactless heat exchange with boiler feed water. The boiler feed water comes in at a temperature in the range of from about ambient temperature to 360 ° C and goes out as saturated or unsaturated steam at a temperature of approx.

150 til 375°C og et tryk på ca. 4,4 til 255 bar. Den mættede eller umæt-150 to 375 ° C and a pressure of approx. 4.4 to 255 bar. The saturated or unsaturated

DK 162058 BDK 162058 B

7 tede damp kan med fordel fremstilles ved et tryk, som er større end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Afgangsgasstrømmen forlader gaskøler 23 ved en temperatur i intervallet fra ca. 160 til 370°C og ved et tryk, som er omkring det samme som i gasgeneratorens reaktionszone 5 minus sædvanligt trykfald i ledningerne og beholderne.Advantageously, steam may be produced at a pressure greater than the pressure in the reaction zone of the gas generator. The exhaust gas flow exits gas cooler 23 at a temperature in the range of approx. 160 to 370 ° C and at a pressure which is about the same as in the reaction zone of the gas generator 5 minus the usual pressure drop in the pipes and vessels.

Samtidig med, at varmevekslingen finder sted i varmevekslerne 16 og 23, fremstilles en kontinuert strøm af overhedet damp ved en temperatur i intervallet fra ca. 400 til 600°C og et tryk i intervallet fra ca. 4,4 til 255 bar i en tredie varmevekslingszone, dvs. varmeveksler 55, ved 10 kontaktfri varmeveksling mellem en kontinuert dampstrøm fra den tidligere beskrevne anden varmevekslingszone 23 og en kontinuert strøm af var-meoverføringsfluidet fra den første varmevekslingszone 16. Den overhedede damp kan med fordel fremstilles ved et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Varmeoverføringsfluidet går ind i 15 varmeveksler 55 fra varmeveksler 16 med en temperatur i intervallet fra ca. 985 til 1540°C, forlader varmeveksler 55 ved en temperatur i intervallet fra 455 til 1205°C og med i det væsentlige samme temperatur og recirkuleres til varmeveksler 16, hvor den passerer under kontaktfri varmeveksling med afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren som tidligere 20 beskrevet. På denne måde kan den frie varme i en strøm af afgangsgas fra gasgeneratoren anvendes til fremstilling af overhedet damp i et forholdsvis rent miljø.At the same time as the heat exchange takes place in the heat exchangers 16 and 23, a continuous stream of superheated steam is produced at a temperature in the range of approx. 400 to 600 ° C and a pressure in the range of approx. 4.4 to 255 bar in a third heat exchange zone, i.e. heat exchanger 55, at 10 contactless heat exchange between a continuous vapor stream from the previously described second heat exchange zone 23 and a continuous flow of the heat transfer fluid from the first heat exchange zone 16. The superheated steam can advantageously be produced at a pressure higher than the pressure of the gas generator. reaction zone. The heat transfer fluid enters 15 heat exchanger 55 from heat exchanger 16 with a temperature in the range of approx. 985 to 1540 ° C, exits heat exchanger 55 at a temperature in the range of 455 to 1205 ° C and at substantially the same temperature and is recycled to heat exchanger 16 where it passes during contactless heat exchange with the exhaust gas flow from the gas generator as previously described. In this way, the free heat in a stream of exhaust gas from the gas generator can be used to produce superheated steam in a relatively clean environment.

En del af den rå afgangsgasstrøm kan anvendes som varmeoverførings-fluidum. Eventuelt kan i det mindste en del af den rå afgangsgasstrøm 25 renses på konventionel måde til fjernelse af uønskede komponenter. I det mindste en del af denne produktgas kan anvendes som varmeoverførings-fluidum. F.eks. kan der fremstilles blandinger af H2 plus CO med følgende sammensætning (i mol%): H2: 10 til 48, CO: 15 til 48 og den resterende del N2+Ar. Desuden kan i det væsentlige ren H2, dvs. 98 mol% eller 30 mere, til anvendelse som varmeoverføringsfluidum fremstilles ud fra afgangsgasstrømmen ved velkendte gasrensningsteknikker, herunder vandgas-konverteringen.Part of the raw exhaust gas stream can be used as heat transfer fluid. Optionally, at least a portion of the raw exhaust gas stream 25 can be purified by conventional means to remove unwanted components. At least a portion of this product gas can be used as heat transfer fluid. Eg. For example, mixtures of H2 plus CO having the following composition (in mol%) can be prepared: H2: 10 to 48, CO: 15 to 48 and the remaining portion N2 + Ar. In addition, substantially pure H2, i.e. 98 mol% or 30 more, for use as heat transfer fluid, is prepared from the exhaust gas stream by well known gas purification techniques, including the water gas conversion.

Det mellem varmevekslerne 16 og 55 cirkulerede varmeoverføringsfluidum kan enten være på gas- eller væskeform og kan være H20, helium, 35 nitrogen, argon, hydrogen eller en blanding indeholdende H2+C0. Alternativt kan varmeoverføringsfluidet være natrium, kalium, kviksølv eller svovl, i gasformig eller flydende tilstand, således at varmeoverføringsfluidet kan komprimeres eller pumpes i afhængighed af driftsbetingelserThe heat transfer fluid circulated between the heat exchangers 16 and 55 may be either in gas or liquid form and may be H 2 O, helium, 35 nitrogen, argon, hydrogen or a mixture containing H2 + C0. Alternatively, the heat transfer fluid may be sodium, potassium, mercury or sulfur, in gaseous or liquid state, so that the heat transfer fluid can be compressed or pumped depending on operating conditions.

DK 162058 BDK 162058 B

8 ne for temperatur og tryk og varmeoverføringsfluidets fase. Afkøling af disse varmeoverføringsfluider til under deres størkningstemperatur må derfor undgås.8 ne for temperature and pressure and the phase of the heat transfer fluid. Cooling of these heat transfer fluids to below their solidification temperature must therefore be avoided.

I en anden udførelsesform kan varmeoverføringsfluidet ændre ti 1 -5 stand under varmevekslingen. F.eks. kan et varmeoverføringsfluidum i flydende fase omdannes til dampfase i varmeveksler 16. Derefter kan varmeoverføringsfluidet blive kondenseret tilbage til flydende fase i varmeveksler 55 og derefter pumpes til varmeveksler 16.In another embodiment, the heat transfer fluid may change to 1 to 5 state during the heat exchange. Eg. For example, a liquid phase heat transfer fluid can be converted to vapor phase in heat exchanger 16. Thereafter, the heat transfer fluid can be condensed back to liquid phase in heat exchanger 55 and then pumped to heat exchanger 16.

Der kan anvendes konventionelle varmevekslere af kappe- og rørtype.Conventional jacket and tube type heat exchangers can be used.

10 Som beskrevet ovenfor kan de to adskilte strømme, som passerer under varmeveksling med hinanden, ledes i samme eller modsat retning, og en hvilken som helst af strømmene kan ledes gennem rørene, mens den anden kan ledes på kappesiden. Ved korrekt isolering af ledningerne, gasgenerator 1 og varmevekslerne 16, 23 og 55 kan temperaturfaldet mellem appa-15 raturdelene holdes meget lavt, dvs. mindre end 5°C. Der anvendes varme-bestandige metaller og ildfaste materialer som konstruktionsmaterialer.As described above, the two separate currents passing during heat exchange with each other can be conducted in the same or opposite directions, and any of the currents can be passed through the tubes while the other can be conducted on the casing side. By properly insulating the wires, gas generator 1 and heat exchangers 16, 23 and 55, the temperature drop between the device parts can be kept very low, ie. less than 5 ° C. Heat-resistant metals and refractory materials are used as construction materials.

I fig. 3 på tegningen er der afbildet en første kappe- og rørvarmeveksler 16A, som omfatter et antal rør eller spiraler. Om ønsket kan samlekasser være anbragt inden for eller uden for kappen. Rørene og 20 eventuelle samlekasser er forsynet med åbninger i væggene, hvorigennem i det mindste en del, f.eks. ca. 1 til 50 volumen%, fortrinsvis 3 til 25 volumen% af dampen, som passerer op gennem kappen, kan ledes fra ydersiden af rørene til indersiden af rørene under samtidig overopvarmning af den resterende del af dampen på kappesiden. Når først denne afledte damp 25 er inden for rørene eller samlekasserne, blandes den med afgangsgas- . strømmen, som passerer direkte gennem rørene fra gasgeneratoren ved et tryk, som er en smule lavere, dvs. ca. 0,34 til 3,4 bar mindre. Før denne blanding danner den i forhold hertil kolde udsivede damp imidlertid et kontinuert strømmende beskyttende overtræk eller slør mellem rørenes 30 indre overflade og afgangsgasstrømmen, som passerer derigennem ved en temperatur i intervallet fra ca. 815 til 1930°C. På lignende måde kan et kontinuerligt strømmende beskyttende overtræk eller slør af damp dække overfladerne af eventuelle samlekasser, som normalt ville være i kontakt med den varme afgangsgasstrøm. På denne måde kan overfladen af rørene og 35 eventuelle samlekasser,såsom den ovenstrøms samlekasse, afkøles og beskyttes mod angreb af korroderende gas samt mod aflejringer af aske, slagge og s-od.In FIG. 3 of the drawing, there is depicted a first sheath and tube heat exchanger 16A comprising a plurality of tubes or spirals. If desired, collecting boxes may be located inside or outside the sheath. The pipes and 20 any collecting boxes are provided with openings in the walls through which at least a part, e.g. ca. 1 to 50% by volume, preferably 3 to 25% by volume, of the vapor passing through the casing can be passed from the outside of the pipes to the inside of the pipes while simultaneously overheating the remaining portion of the vapor on the casing side. Once this derived vapor 25 is inside the pipes or collecting boxes, it is mixed with the exhaust gas. the current passing directly through the pipes from the gas generator at a pressure which is slightly lower, ie. ca. 0.34 to 3.4 bar less. Prior to this blend, however, the relatively cold-seeped vapor forms a continuous flowing protective coating or veil between the inner surface of the tubes 30 and the exhaust gas stream, which passes therethrough at a temperature in the range of from about. 815 to 1930 ° C. Similarly, a continuously flowing protective coating or veil of steam may cover the surfaces of any collection boxes which would normally be in contact with the hot exhaust gas stream. In this way, the surface of the pipes and any collection boxes, such as the upstream collection box, can be cooled and protected against corrosive gas attacks as well as deposits of ash, slag and s-od.

Alternativt kan kappe- og rørvarmeveksler 16A monteres således, atAlternatively, sheath and tube heat exchanger 16A may be mounted such that

DK 162058 BDK 162058 B

9 den varme afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren passerer ned igennem på kappesiden, mens dampen passerer gennem rørene og eventuelle samlekas-ser. I det mindste en del af dampen, f.eks. 1 til 50 volumen%, fortrinsvis 3 til 25 volumen%, kan udledes fra indersiden af rørene og eventuel-5 le samlekasser til ydersiden. Ydermere giver den udledte damp et beskyttende overtræk mellem ydersiden af rørene og eventuelle samlekasser og afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren. Den resterende del af dampen, som passerer gennem rørene, overhedes.9, the hot exhaust gas stream from the gas generator passes down through the casing side while the steam passes through the pipes and any collection boxes. At least part of the steam, e.g. 1 to 50% by volume, preferably 3 to 25% by volume, can be discharged from the inside of the tubes and any external collection boxes. Furthermore, the discharged steam provides a protective coating between the outside of the pipes and any collection boxes and the exhaust gas flow from the gas generator. The remaining part of the steam passing through the pipes is overheated.

Eventuelt kan den nedenstrøms ende af rørene og den eventuelle ne-10 denstrøms samlekasse være uden huller eller have færre udsivningshuller, da temperaturen af afgangsgasstrømmen på dette punkt vil være blevet reduceret ved varmeoverførsel til under den temperatur, hvorved korrosion med H2S i afgangsgasstrømmen kan finde sted. Af lignende årsager vil materialer af høj klasse kun være nødvendige i den ovenstrøms (varme) ende 15 af rørene.Optionally, the downstream end of the pipes and any downstream collection box may be without holes or have fewer leakage holes, since at this point the temperature of the exhaust gas stream will have been reduced by heat transfer to below the temperature whereby corrosion with H2S in the exhaust gas stream can take place. . For similar reasons, high grade materials will only be required at the (upstream) end 15 of the pipes.

Åbningerne i væggene i rørene og eventuelle samlekasser kan være huller med lille diameter i intervallet fra ca. 0,025 til 1,6 mm. Hullerne er anbragt omkring periferien af røret, og antallet er således, at overtræksstrømmen får mulighed for at blive ledt ud omkring hele rørets 20 periferi. To uens metaller kan samles med en tætpassende slipsamling, hvorved termiske ekspansioner og udsivning tillades. F.eks. vil langsgående afstandskanter på slipsamlingens hanpart give et gab, som reguleres til en planlagt udsivningsstrømning, når samlingen er monteret. Også varmebestandige porøse materialer, inklusive metaller og keramiske mate-25 rialer, kan anvendes som konstruktionsmaterialer.The openings in the walls of the pipes and any collection boxes may be small diameter holes in the range of approx. 0.025 to 1.6 mm. The holes are disposed about the periphery of the tube and the number is such that the coating stream is allowed to be discharged around the entire periphery of the tube 20. Two dissimilar metals can be joined by a tight fitting tie assembly, allowing thermal expansion and leakage. Eg. longitudinal spacer edges on the male part of the tie assembly will provide a gap which is adjusted to a scheduled leakage flow when the assembly is mounted. Also heat-resistant porous materials, including metals and ceramic materials, can be used as structural materials.

Strømmen af damp, som skal omdannes til overhedet damp, går ind i den første varmeveksler ved en temperatur i intervallet fra ca. 150 til 375°C og et tryk i intervallet fra ca. 4,4 til 255 bar. Den overhedede damp forlader den første varmeveksler med en temperatur i intervallet 30 fra ca. 400 til 600°C og et tryk i intervallet fra ca. 3,9 til 255 bar.The stream of steam to be converted into superheated steam enters the first heat exchanger at a temperature in the range of about 150 to 375 ° C and a pressure in the range of approx. 4.4 to 255 bar. The superheated steam leaves the first heat exchanger with a temperature in the range of 30 from approx. 400 to 600 ° C and a pressure in the range of approx. 3.9 to 255 bar.

Den overhedede damp kan med fordel fremstilles ved et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Dampen vil følgelig strømme gennem åbningerne i væggen i varmevekslerrørene uden at blive komprimeret.The superheated steam can advantageously be produced at a pressure higher than the pressure in the reaction zone of the gas generator. Accordingly, the vapor will flow through the openings in the wall of the heat exchanger tubes without being compressed.

35 Under passagen gennem den første varmevekslingszone kan vandindholdet i afgangsgasstrømmen være blevet forøget med fra 1 til 50, f.eks. ca. 3 til 25 mol% H20. Når afgangsgasstrømmen, som forlader den første varmevekslingszone, underkastes vandgaskonvertering senere i processen,During passage through the first heat exchange zone, the water content of the exhaust gas stream may have been increased by from 1 to 50, e.g. ca. 3 to 25 mole% H2 O. When the exhaust gas stream leaving the first heat exchange zone is subjected to water gas conversion later in the process,

DK 162058 BDK 162058 B

10 er det ønskværdigt at udlede tilstrækkelig meget damp i afgangsgasstrømmen i den første reaktionszone, til at mol forhol det HgO/CO af gasblandingen kommer til at ligge i intervallet fra 0,5 til 8.10, it is desirable to emit sufficient vapor in the exhaust gas stream in the first reaction zone so that the mole ratio of HgO / CO of the gas mixture will range from 0.5 to 8.

For at fremstille dampen til overhedningen i den første varmeveks-5 lingszone går den delvis afkølede afgangsgasstrøm, som forlader den første varmevekslingszone, f.eks. ved en temperatur i intervallet fra ca.To produce the superheated steam in the first heat exchange zone, the partially cooled exhaust gas stream leaving the first heat exchange zone, e.g. at a temperature in the range of approx.

315 til 1430°C og et tryk i intervallet fra ca. 2,9 til 245 bar derefter ind i en anden varmevekslingszone, dvs. gaskøler 23 uden nogen reduktion af temperatur og tryk af betydning, hvor den passerer under kon-10 taktfri varmeveksling med kedelfødevand.315 to 1430 ° C and a pressure in the range of approx. 2.9 to 245 bar then enters another heat exchange zone, i. gas cooler 23 without any reduction in temperature and pressure of importance as it passes during contactless heat exchange with boiler feed water.

Temperatur- og trykbetingelserne i den anden varmevekslingszone vil almindeligvis falde inden for samme temperatur- og trykintervaller som i de andre udførelsesformer for opfindelsen.The temperature and pressure conditions in the second heat exchange zone will generally fall within the same temperature and pressure ranges as in the other embodiments of the invention.

En anden udførelsesform for opfindelsen er vist i fig. 4. Der går 15 den varme afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren eller eventuelt fra en fri-strøms- faststof- og/eller siaggeudski11 el seszone ind i varmeveksler 16A, som er en kappe- og rørvarmeveksler, hvis konstruktion er lig den, der tidligere er beskrevet i forbindelse med varmeveksler 16A i fig. 3.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 4. The hot exhaust gas stream from the gas generator or, optionally, from a free-flow solids and / or siege discharge zone enters heat exchanger 16A, which is a jacket and pipe heat exchanger whose construction is similar to that previously described in connection to heat exchanger 16A in FIG. Third

I stedet for damp udledes der imidlertid i det mindste en del gasformigt 20 varmeoverføringsfluidum fra den indvendige side af rørene eller den eventuelle samlekasse til ydersiden eller omvendt og blandes med den omgivende varme afgangsgasstrøm, som passerer gennem varmeveksler 16A. Et relativt koldt kontinuerligt strømmende beskyttende overtræk eller slør af varmeoverføringsfluidum anbringes derved mellem overfladen af rørene 25 og eventuelle samlekasser og den omgivende afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren. Den ikke-udledte del af det gasformige varmeoverføringsfluidum opvarmes til en temperatur i intervallet fra ca. 700 til 1540°C i varmeveksler 16A og indføres dernæst i en tredie varmeveksler 55, hvor det passerer under indirekte varmeveksling med damp, hvorved der frembringes 30 overhedet damp. Samtidig køles afgangsgasstrømmen, som passerer gennem den første varmevekslingszone, dvs. 16A, og forlader den ved en temperatur i intervallet fra 315 til 1430°C og et tryk i intervallet fra ca.However, instead of steam, at least some gaseous heat transfer fluid is discharged from the inner side of the pipes or any external collection box or vice versa and mixed with the ambient hot exhaust gas flow passing through heat exchanger 16A. A relatively cold continuous flowing protective coating or veil of heat transfer fluid is thereby placed between the surface of the pipes 25 and any collection boxes and the surrounding exhaust gas flow from the gas generator. The non-discharged portion of the gaseous heat transfer fluid is heated to a temperature in the range of approx. 700 to 1540 ° C in heat exchanger 16A and then introduced into a third heat exchanger 55, where it passes during indirect heat exchange with steam, thereby producing superheated steam. At the same time, the exhaust gas stream passing through the first heat exchange zone, i.e. 16A, leaving it at a temperature in the range of 315 to 1430 ° C and a pressure in the range of approx.

2,9 til 245 bar.2.9 to 245 bar.

Den afkølede afgangsgasstrøm, som forlader den første varmeveks-35 lingszone, kan renses ved hjælp af konventionelle metoder til fjernelse af eventuelle uønskede indeholdte faststoffer, dvs. parti kel formigt carbon og aske, og gasstrømmen kan eventuelt renses yderligere ved fjernelse af sure gasser, dvs. COg, HgS og COS. I det mindste en del, f.eks.The cooled exhaust gas stream leaving the first heat exchange zone can be purified by conventional methods for removing any unwanted contained solids, ie. particulate carbon and ash, and the gas stream may be further purified by removal of acid gases, i.e. COg, HgS and COS. At least a part, e.g.

DK 162058 BDK 162058 B

π 1 til 50 volumen%, fortrinsvis 3 til 25 volumen% af den rene og eventuelt yderligere rensede afgangsgasstrøm med en temperatur i intervallet fra ca. 35 til 370°C recirkuleres og blandes med det afkølede varmeover-føringsfluidum, der forlader den tredie varmevekslingszone som supple-5 ment for den rene afgangsgasstrøm, som udledes gennem varmeveksler 16A til den omgivende afgangsgasstrøm, der passerer gennem den første varmevekslingszone. Gasblandingen med en temperatur i intervallet fra ca. 90 til 1315°C, f.eks. 315 til 760°C, ledes derefter gennem varmeveksler 16 som det gasformige varmeoverføringsfluidum som tidligere beskrevet.π 1 to 50% by volume, preferably 3 to 25% by volume of the pure and possibly further purified exhaust gas stream having a temperature in the range of about 35 to 370 ° C is recirculated and mixed with the cooled heat transfer fluid leaving the third heat exchange zone as a supplement to the pure exhaust gas stream discharged through the heat exchanger 16A to the surrounding exhaust gas stream passing through the first heat exchange zone. The gas mixture having a temperature in the range of approx. 90 to 1315 ° C, e.g. 315 to 760 ° C, is then passed through heat exchanger 16 as the gaseous heat transfer fluid as previously described.

10 Betingelserne i den anden varmevekslingszone og temperaturen og trykket af kedelfødevandet samt af den fremstillede damp ligger sædvanligvis inden for samme intervaller som i de andre udførelsesformer for opfindelsen.The conditions of the second heat exchange zone and the temperature and pressure of the boiler feed water as well as the steam produced are usually within the same ranges as in the other embodiments of the invention.

Samtidig med at varmevekslingen finder sted i varmevekslerne 16A og 15 23 fremstilles en kontinuert strøm af overhedet damp med en temperatur i intervallet fra ca. 400 til 600°C og et tryk i intervallet fra ca. 4,4 til 255 bar. i en tredie varmevekslingszone, dvs. varmeveksler 55, ved kontaktfri varmeveksling mellem en kontinuert dampstrøm fra den anden varmevekslingszone 23 og en kontinuert strøm af varmeoverføringsfluidum 20 fra den første varmevekslingszone 16A. Den overhedede damp kan med fordel fremstilles med et tryk, som er højere end trykket i gasgeneratorens reaktionszone. Varmeoverføringsfluidet går ind i varmeveksler 55 fra varmeveksler 16A, f.eks. med en temperatur i intervallet fra ca. 425 til 1540°C, fortrinsvis 425 til 985°C, forlader varmeveksler 55 med en tem-25 peratur på f.eks. 250 til 1370°C, fortrinsvis 310 til 815°C, blandes med en recirkuleret supplerende del af afgangsproduktgasstrømmen med en temperatur i intervallet fra ca. 35 til 370°C og et tryk over den rå afgangsgasstrøms tryk og indføres dernæst i varmeveksler 16A, hvor den passerer under kontaktfri varmeveksling med afgangsgasstrømmen fra gas-30 generatoren som tidligere beskrevet.At the same time as the heat exchange takes place in the heat exchangers 16A and 15, a continuous stream of superheated steam with a temperature in the range of approx. 400 to 600 ° C and a pressure in the range of approx. 4.4 to 255 bar. in a third heat exchange zone, i. heat exchanger 55, by contactless heat exchange between a continuous vapor stream from the second heat exchange zone 23 and a continuous stream of heat transfer fluid 20 from the first heat exchange zone 16A. The superheated steam can advantageously be produced at a pressure higher than the pressure in the reaction zone of the gas generator. The heat transfer fluid enters heat exchanger 55 from heat exchanger 16A, e.g. with a temperature in the range of approx. 425 to 1540 ° C, preferably 425 to 985 ° C, leaves heat exchanger 55 at a temperature of e.g. 250 to 1370 ° C, preferably 310 to 815 ° C, are mixed with a recirculated supplementary portion of the exhaust product gas stream at a temperature in the range of from about. 35 to 370 ° C and a pressure above the crude exhaust gas stream pressure and then introduced into heat exchanger 16A where it passes during contactless heat exchange with the exhaust gas stream from the gas generator as previously described.

En mere fuldstændig forståelse af opfindelsen kan muligvis fås ved hjælp af tegningen, som viser de tidligere beskrevne udførelsesformer.A more complete understanding of the invention may be obtained by means of the drawing which shows the embodiments previously described.

Alle rørledningerne og apparaturet er fortrinsvis isoleret, således at varmetabet gøres mindst muligt. På tegningen er der benyttet samme hen-35 visningstal for tilsvarende apparatdele.Preferably, all of the pipelines and apparatus are insulated to minimize heat loss. In the drawing, the same reference numerals are used for corresponding appliance parts.

Figur 1 viser en ikke-katalytisk fri strømsgasgenerator 1 til partiel oxidation og foret med ildfast materiale 2, som har en ovenstrøms, aksialt arrangeret, med flange forsynet indgangsåbning 3, en neden-Figure 1 shows a non-catalytic free gas gas generator 1 for partial oxidation and lined with refractory material 2 having an upstream, axially arranged, flange-inlet port 3, a bottom section.

DK 162058 BDK 162058 B

12 strøms, aksialt arrangeret, med flange forsynet udgangsåbning 4 og en upakket reaktionszone 5. En brænder 6 af ringtype med centerkanal 7 på linie med gasgeneratorens 1 akse er monteret i indgangsåbning 3. Centerkanal 7 har en indgang 8 og en konvergerende konisk udformet dyse 9 ved 5 brænderens spids. Brænder 6 er også forsynet med koncentrisk koaksial ringkanal 10, som har en indgang 11 og en konisk udformet bortledningskanal 12. Der kan også anvendes brændere af anden udformning.12 flow, axially arranged, with flange output port 4 and an unpacked reaction zone 5. A ring type burner 6 with center channel 7 aligned with the axis of gas generator 1 is mounted in input port 3. Center channel 7 has an input 8 and a converging conical shaped nozzle 9. at 5 burner tip. Burner 6 is also provided with concentric coaxial ring channel 10, which has an input 11 and a conically shaped discharge channel 12. Burners of a different design can also be used.

Forbundet med udgangsåbning 4 er den med flange forsynede indgang 15 af en kappe- og rørhøjtemperaturvarmeveksler 16 af konventionel ud-10 formning med indvendige rør eller multiple spiraler 17, en kappeside 20 og en nedenstrøms, med flange forsynet udgang 21. Om ønsket kan en fri -strøms-, faststof- eller slaggeseparator (ikke vist på tegningen), som frembringer lille eller intet trykfald, være indsat i rørledningen mellem gasgenerators 1 udgang 4 og indgangen 15 af varmeveksler 16. For-15 bundet med udgang 21 af varmeveksler 16 er den ovenstrøms, med flange forsynede indgang 22 af kappe- og rørgaskøler 23 af konventionel udformning med indvendige rør 24, kappeside 25 og en nedenstrøms, med flange forsynet udgang 26.Connected to exit port 4 is the flange-inlet 15 of a sheath and tube high-temperature heat exchanger 16 of conventional design with inner tubes or multiple coils 17, a casing side 20 and a downstream flange-outlet 21, if desired. -stream, solid or slag separator (not shown in the drawing), which produces little or no pressure drop, be inserted into the pipeline between output 4 of gas generator 1 and input 15 of heat exchanger 16. Connected to output 21 of heat exchanger 16 is the upstream, flange-inlet 22 of casing and pipe gas coolers 23 of conventional design with inner tubes 24, casing side 25 and a downstream, flange-out outlet 26.

En kontinuerlig strøm af brændstof på væske- eller dampform eller 20 en pumpelig opslæmning af et fast brændstof som tidligere beskrevet kan indføres i systemet ved hjælp af rørledning 30 og om ønsket blandes med en kontinuerlig strøm af overhedet damp fra ledning 31 eller en strøm af overhedet damp fra ledning 53 i en blander (ikke vist). Fødemateriale-blandingen ledes så gennem ledning 35, indgang 11, ringkanal 10 og ud-25 ledningskanal 12 på brænder 6 ind i reaktionszone 5 på partiel oxidationsgasgenerator 1.A continuous flow of liquid or vapor fuel or a pumpable slurry of solid fuel as previously described may be introduced into the system by pipeline 30 and, if desired, mixed with a continuous stream of superheated steam from line 31 or a stream of superheated steam from line 53 in a mixer (not shown). The feedstock mixture is then passed through line 35, input 11, annular channel 10, and outlet channel 12 of burner 6 into reaction zone 5 of partial oxidation gas generator 1.

Samtidig ledes en kontinuerlig strøm af fri-oxygen indeholdende gas som tidligere beskrevet fra ledning 34 gennem centerkanal 7 og dyse 9 på brænder 6 til reaktionszone 5 i gasgenerator 1 i blanding med brændstof 30 og damp.At the same time, a continuous stream of free-oxygen-containing gas as previously described from line 34 passes through center channel 7 and nozzle 9 on burner 6 to reaction zone 5 in gas generator 1 in admixture with fuel 30 and steam.

Den kontinuerlige strøm af afgangsgas, som forlader gasgeneratoren til partiel oxidation via udgang 4, ledes gennem varmeveksler 16 i kontaktfri indirekte varmeveksling med en under modstrøm strømmende dampstrøm frembragt i gaskøler 23. F.eks. omdannes dampen, der passerer i 35 opadgående retning på kappesiden 20 af varmeveksler 16 (også kaldet overheder 16) til overhedet damp, som forlader varmeveksleren via udgang 38, ledning 39, ventil 41 og ledning 31 og blandes med carbonhydridhol-digt brændstof fra ledning 30 i ledning 33. Om ønsket kan en strøm afThe continuous stream of exhaust gas leaving the gas generator for partial oxidation via output 4 is passed through heat exchanger 16 in contact-free indirect heat exchange with a countercurrent steam flow generated in gas cooler 23. For example. the steam passing in the upward direction on the casing side 20 of heat exchanger 16 (also called superheater 16) is converted to superheated steam leaving the heat exchanger via output 38, line 39, valve 41 and line 31 and mixed with hydrocarbon-containing fuel from line 30 in line 33. If desired, a current of

DK 162058BDK 162058B

13 overhedet damp udtages fra overheder 16 via ledning 42, ventil 43 og ledning 44 og indføres i en dampturbine som arbejdsfluidum.13 superheated steam is extracted from superheats 16 via line 42, valve 43 and line 44 and introduced into a steam turbine as working fluid.

Den delvist afkølede afgangsgasstrøm forlader overheder 16 gennem udgang 21 og går ind i spildvarmekedel 23 via indgang 22. Under passagen 5 gennem gaskøler 23 passerer afgangsgasstrømmen i kontaktfri indirekte varmeveksling med en under modstrøm passerende strøm af kedelfødevand.The partially cooled exhaust gas stream exits superheats 16 through outlet 21 and enters waste heat boiler 23 via inlet 22. During passage 5 through gas cooler 23, the exhaust gas stream passes in contactless indirect heat exchange with a countercurrent flow of boiler feed water.

Kedelfødevandet opvarmes herved til frembringelse af damp ved absorption af i det mindste en del af den resterende fri varme i afgangsgasstrømmen. Kedelfødevandet i ledning 45 går således ind i varmeveksler 23 gen-10 nem indgang 46. Det passerer op på kappeside 25 og forlader den gennem udgang 47 og ledning 48 som damp. Dampen går ind i overheder 16 gennem indgang 49 og omdannes til overhedet damp som tidligere beskrevet. Om ønsket fjernes en del af dampen fra gaskøler 23 via udgang 50, ledning 51, ventil 52 og ledning 53. Denne damp kan anvendes andetsteds i syste-15 met.The boiler feed water is thereby heated to produce steam by absorbing at least a portion of the residual free heat in the exhaust gas stream. Thus, the boiler feed in line 45 enters heat exchanger 23 through entry 46. It passes up on casing side 25 and leaves it through outlet 47 and line 48 as steam. The steam enters superheater 16 through entrance 49 and is converted into superheated steam as previously described. If desired, a portion of the vapor is removed from gas cooler 23 via output 50, line 51, valve 52 and line 53. This vapor may be used elsewhere in the system.

Den afkølede afgangsgasstrøm forlader gaskøler 23 via en bundudgang 26 og ledning 54 og kan sendes til konventionelle gasrensningszoner ne-denstrøms i systemet.The cooled exhaust gas stream exits gas cooler 23 via a bottom outlet 26 and conduit 54 and can be sent to conventional gas purification zones downstream of the system.

I figur 2 vises et apparatur lig det tidligere beskrevne, bortset 20 fra en yderligere kappe- og rørvarmeveksler 55 indeholdende en med flange forsynet bundudgang 56, en med flange forsynet topudgang 57, indvendige rør eller spiraler 58, kappeside 59 og sideudgang 60. Fra ledning 61 cirkulerer en cirkulator 62, f.eks. en pumpe, kompressor eller blæser, gasformigt eller flydende varmeoverføringsfluidum gennem ledning 25 63, indgang 64, op gennem kappeside 20 i varmeveksler 16, udgang 65, ledning 66 og indgang 67 på varmeveksler 55 (også kaldet overheder 55).In Figure 2, an apparatus is shown similar to the one previously described, except 20, with an additional casing and tube heat exchanger 55 containing a flange bottom outlet 56, a flange top outlet 57, inner tubes or spirals 58, casing side 59, and side outlet 60. 61 circulates a circulator 62, e.g. a pump, compressor or fan, gaseous or liquid heat transfer fluid through line 25 63, input 64, up through casing side 20 of heat exchanger 16, output 65, line 66, and input 67 of heat exchanger 55 (also called superheater 55).

Det varme varmeoverføringsfluidum passerer så gennem kappeside 59 og ud gennem bundudgang 60 til recirkulation til varmeveksler 16 og genopvarmning.The hot heat transfer fluid then passes through casing side 59 and out through bottom outlet 60 for recirculation to heat exchanger 16 and reheating.

30 Drift af det i fig. 2 viste apparatur ligner i en vis udstrækning, hvad der tidligere blev beskrevet i forbindelse med fig. 1. Hovedforskellene har forbindelse med anvendelsen af et varmeoverføringsfluidum, som cirkuleres mellem varmevekslerne 16 og 55. I varmeveksler 16 opvarmes strømmen af varmeoverføringsfluidum ved absorption af en del af den 35 frie varme i afgangsgasstrømmen direkte fra gasgenerator 1 eller direkte fra en faststof- og slaggeseparator (ikke vist på tegningen). Som tidligere beskrevet passerer strømmen af varmeoverføringsfluidum i varmeveksler 16 op gennem kappeside 20 i kontaktfri indirekte varmeveksling med30 Operation of the device shown in FIG. 2 is somewhat similar to what was previously described in connection with FIG. 1. The main differences relate to the use of a heat transfer fluid which is circulated between heat exchangers 16 and 55. In heat exchanger 16, the flow of heat transfer fluid is heated by absorption of a portion of the free heat in the exhaust gas stream directly from gas generator 1 or directly from a solid and slag separator. (not shown in the drawing). As previously described, the flow of heat transfer fluid in heat exchanger 16 passes up through casing side 20 in contactless indirect heat exchange with

DK 162058BDK 162058B

14 den nedadstrømmende kontinuerlige strøm af varm afgangsgas fra gasgenerator 1 i rør 17. Derefter er i varmeveksler 55 den mængde fri varme, der afgives af strømmen af varmeoverføringsfluidum, der kontinuerligt passerer gennem kappesiden 59, tilstrækkelig til at omdanne den kontinu-5 erlige dampstrøm, hvormed den passerer i kontaktfri indirekte varmeveksling, til overhedet damp. Dampen fremstilledes tidligere i spildvarmekedel 23 som beskrevet tidligere for fig. 1. I det mindste en del af den i gaskøler 23 fremstillede damp indføres i overheder 55 via udgang 47, ledning 48 og med flange forsynet indgang 56. Om ønsket kan overhedet 10 damp fra ledning 39 eller damp fra ledning 53 indføres i gasgenerator 1 som temperaturmoderator og som transportmedium for brændstoffet. Fortrinsvis ledes afgangsgasstrømmen gennem rørene i varmevekslerne 16 og 23 forbundet i serie.14 is the downward continuous flow of hot exhaust gas from gas generator 1 in pipe 17. Then, in heat exchanger 55, the amount of free heat delivered by the flow of heat transfer fluid continuously passing through the casing side 59 is sufficient to convert the continuous vapor flow. by which it passes in contact-free indirect heat exchange, to superheated steam. The steam was previously prepared in waste heat boiler 23 as described previously for FIG. 1. At least a portion of the steam produced in gas cooler 23 is introduced into superheaters 55 via output 47, line 48 and flange-fed input 56. If desired, superheated steam from line 39 or steam from line 53 can be introduced into gas generator 1 as temperature moderator and as a transport medium for the fuel. Preferably, the exhaust gas stream is passed through the tubes of the heat exchangers 16 and 23 connected in series.

I det i fig. 3 viste apparatur er udformningen af gasgenerator 1, 15 overheder og gaskøler 23 i det væsentlige den samme som i fig. 1, men varmeveksleren (overheder) 16A er af en noget anden konstruktion, idet den er en kappe- og rør-højtemperaturvarmeveksler 16A med indvendige rør eller multiple spiraler 17 forbundet med“ovenstrøms samlekasse 18 og nedenstrøms samlekasse 19, en kappeside 20 og en nedenstrøms samlekasse 20 19, en kappeside 20 og en nedenstrøms, med flange forsynet udgang 21.In the embodiment of FIG. 3, the design of gas generator 1, 15 superheats and gas cooler 23 is substantially the same as in FIG. 1, but the heat exchanger (superheats) 16A is of a somewhat different construction in that it is a jacket and tube high temperature heat exchanger 16A with inner tubes or multiple coils 17 connected to "upstream collector box 18 and downstream collector box 19, a casing side 20 and a downstream junction box 20 19, a casing side 20 and a downstream flange-provided outlet 21.

Den kontinuerlige strøm af afgangsgas, som forlader gasgeneratoren til partiel oxidation via udgang 4, ledes gennem varmeveksler 16A under varmeveksling med en under modstrøm passerende dampstrøm frembragt i gaskøler 23. Supplerende damp fra en anden kilde kan indføres gennem 25 ledningerne 27, 28, 29, 32 og 49. I det mindste en del af dampen, som passerer i opadgående retning på kappesiden 20 af varmeveksler 16A (også kaldet overheder 16A) ledes gennem huller 33 i væggene på rør 17 og ovenstrøms samlekasse 18 og blandes så med den varme afgangsgasstrøm fra gasgeneratoren. Resten af dampen omdannes til overhedet damp, som går 30 bort via udgang 38, ledning 79 og 39, ventil 41 samt ledning 31 og blandes med det carbonhydridholdige brændstof fra ledning 30 i ledning 35. Om ønsket kan en strøm af overhedet damp udtages fra overheder 16A via ledning 42, ventil 43 samt ledning 44 og indføres i en dampturbine 70 som arbejdsfluidum og forlade den gennem ledning 71. Turbine 70 for-35 syner luftkompressor 72 og eventuelt elektricitetsgenerator 73 med kraft. Luft går ind i kompressor 70 gennem ledning 74 og forlader den gennem ledning 75. I luftadskillelseszone 76 adskilles den komprimerede luft i nitrogen i ledning 77 og oxygen i ledning 78. Om ønsket kan over-The continuous stream of exhaust gas leaving the gas generator for partial oxidation via output 4 is passed through heat exchanger 16A during heat exchange with an undercurrent steam stream generated in gas cooler 23. Additional steam from another source can be introduced through the conduits 27, 28, 29, 32 and 49. At least a portion of the steam passing upwardly on the casing side 20 of heat exchanger 16A (also called superheater 16A) is passed through holes 33 in the walls of pipe 17 and upstream collector box 18 and then mixed with the hot exhaust gas stream from gas generator. The remainder of the steam is converted to superheated steam which exits 30 via output 38, lines 79 and 39, valve 41 and line 31 and mixed with the hydrocarbon-containing fuel from line 30 in line 35. If desired, a stream of superheated steam can be extracted from superheats 16A via line 42, valve 43 and line 44 and is introduced into a steam turbine 70 as working fluid and leave it through line 71. Turbine 70 supplies air compressor 72 and optionally electricity generator 73 with power. Air enters compressor 70 through conduit 74 and exits through conduit 75. In air separation zone 76, the compressed air in nitrogen in conduit 77 and oxygen in conduit 78 are separated.

DK 162058 BDK 162058 B

15 hedet damp udtages fra overheder 16A gennem udgang 38, ledningerne 79 og 80, ventil 81 og ledning 82.15 hot steam is extracted from superhouses 16A through outlet 38, lines 79 and 80, valve 81 and line 82.

Den delvist afkølede afgangsgasstrøm indeholdende den udledte strøm forlader overheder 16A gennem udgang 21 og går ind i spildvarmekedel 23 5 via indgang 22. Under passagen ned gennem gaskøler 23 passerer blandingen af afgangsgasstrøm og udledt damp i kontaktfri indirekte varmeveksling med en under modstrøm passerende strøm af kedelfødevand. Kedelføde-vandet opvarmes derved til frembringelse af damp ved at absorbere mindst en del af den resterende fri varme i blandingen af afgangsgasstrøm og 10 udledt strøm. Kedelfødevandet i ledning 45 går således ind i varmeveksler 23 gennem indgang 46. Det passerer op på kappeside 25 og går bort gennem udgang 47 og ledning 48 som damp. Dampen går ind i overheder 16A gennem ledning 32, indgang 49 og omdannes til overhedet damp som tidligere beskrevet. Om ønsket fjernes en del af dampen fra gaskøler 23 via 15 udgang 50, ledning 51, ventil 52 og ledning 53. Denne damp kan anvendes andetsteds i systemet.The partially cooled exhaust gas stream containing the discharged stream exits super heaters 16A through outlet 21 and enters waste heat boiler 23 5 via inlet 22. During passage down through gas cooler 23, the mixture of exhaust gas stream and discharged steam passes into contactless indirect heat exchange with a counterflow stream of boiler feed. . The boiler feed water is thereby heated to produce steam by absorbing at least a portion of the residual free heat in the mixture of exhaust gas stream and 10 discharged stream. Thus, the boiler feed water in line 45 enters heat exchanger 23 through inlet 46. It passes up on casing side 25 and passes through outlet 47 and line 48 as steam. The steam enters superheater 16A through conduit 32, input 49 and is converted into superheated steam as previously described. If desired, a portion of the steam is removed from gas cooler 23 via outlet 50, line 51, valve 52 and line 53. This steam can be used elsewhere in the system.

Den afkølede blanding af afgangsgasstrøm og udledt damp forlader gaskøler 23 via bundudgang 26 og ledning 54 og kan sendes til konventionel gasrensning og om ønsket til en yderligere rensningszone nedenstrøms 20 i systemet. Den rensede og om ønsket yderligere rensede produktgas kan anvendes som syntesegas, reducerende gas eller brændstofgas i afhængighed af sammensætningen. F.eks. kan ren produktgas indføres i forbrændingskammeret på en gasturbine (ikke vist). De gasformige forbrændingsprodukter passerer fra forbrændingskammeret til en ekspansionsturbine 25 som arbejdsfluidum. Turbinen kan drive en turbokompressor eller en turboelektrisk generator. Turbokompressoren kan anvendes til kompression af luft til brug i systemet. Den elektriske generator kan frembringe elektrisk energi til anvendelse i processen.The cooled mixture of exhaust gas stream and discharged steam leaves gas cooler 23 via bottom outlet 26 and line 54 and can be sent for conventional gas purification and, if desired, to a further purge zone downstream 20 in the system. The purified and, if desired, further purified product gas can be used as synthesis gas, reducing gas or fuel gas depending on the composition. Eg. For example, pure product gas can be introduced into the combustion chamber of a gas turbine (not shown). The gaseous combustion products pass from the combustion chamber to an expansion turbine 25 as working fluid. The turbine can operate a turbocharger or a turbo-electric generator. The turbo compressor can be used to compress air for use in the system. The electric generator can generate electrical energy for use in the process.

Fig. 4 viser en proces lig den, der tidligere er beskrevet i for-30 bindelse med fig. 2 med undtagelse af zoner 91 til rensning og om ønsket yderligere rensning.FIG. 4 shows a process similar to that previously described in connection with FIG. 2 with the exception of zones 91 for purification and, if desired, further purification.

En recirkuleret supplerende del af afgangsproduktgasstrømmen i ledning 115 komprimeres med gaskompressor 69 til et højere tryk end trykket af den rå afgangsgasstrøm, der forlader gasgenerator 1. Den koldere kom-35 primerede suppleringsgas blandes så i ledning 68 med det gasformige var-meoverføringsfluidum, der forlader overheder 55 gennem den nedre sideudgang 60 og ledning 61. Ved hjælp af gascirkulator 62 ledes det gasformige varmeoverføringsfluidum gennem ledning 63, indgang 64 og nedenstrøms 16A recycled supplementary portion of the exhaust product gas stream in line 115 is compressed with gas compressor 69 to a higher pressure than the raw exhaust gas flow leaving gas generator 1. The colder compressed supplementary gas is then mixed in line 68 with the gaseous heat transfer fluid leaving superheats 55 through the lower side outlet 60 and conduit 61. By means of gas circulator 62, the gaseous heat transfer fluid is conducted through conduit 63, inlet 64 and downstream 16

DK 16205 8 BDK 16205 8 B

samlekasse 13 på kappe- og rørvarmeveksler 16A. Der passerer det gasfor-mige varmeoverføringsfluidum op gennem et antal rør eller spiraler 17 og går så bort gennem ovenstrøms samlekasse 14 og udgang 65. Under bevægelsen opad gennem varmeveksler 16A udledes en del af det gasformige varme-5 overføringsfluidum gennem huller eller slidser 33 med lille diameter i rørvæggene og om ønsket i samlekasserne. Den udledte gas danner et beskyttende overtræk eller slør mellem den ydre overflade af samlekasserne og rørene og afgangsgasstrømmen, som passerer ned gennem varmeveksler 16A på kappeside 20. Den udledte gas blandes så med afgangsgasstrømmen, 10 og den delvist afkølede gasstrøm går bort gennem udgang 21. Det opvarmede gasformige varmeoverføringsfluidum fra udgang 65 passerer gennem ledning 66, indgang 67 på varmeveksler 55 og derefter ned gennem kappeside 59 og ud gennem bundudgang 60 til recirkulation til varmeveksler 16A og genopvarmning som tidligere beskrevet.junction box 13 on sheath and tube heat exchanger 16A. The gaseous heat transfer fluid passes up through a plurality of tubes or coils 17 and then passes through the upstream collection box 14 and outlet 65. During the movement upward through heat exchanger 16A, a portion of the gaseous heat transfer fluid is discharged through holes or slits 33 with small diameter in the pipe walls and, if desired, in the collection boxes. The discharged gas forms a protective coating or veil between the outer surface of the collection boxes and the pipes and the exhaust gas stream passing down through heat exchanger 16A on casing side 20. The discharged gas is then mixed with the exhaust gas stream 10 and the partially cooled gas stream passes through outlet 21. The heated gaseous heat transfer fluid from outlet 65 passes through conduit 66, input 67 on heat exchanger 55 and then down through casing side 59 and out through bottom outlet 60 for recirculation to heat exchanger 16A and reheating as previously described.

15 Ved drift af den i fig. 4 viste udførelsesform for fremgangsmåden opvarmes strømmen af gasformigt varmeoverføringsfluidum i rør 17 i varmeveksler 16A. I varmeveksler 55 er så den mængde fri varme, der afgives af strømmen af varmeoverføringsfluidum, der kontinuerligt passerer ned gennem kappeside 59, tilstrækkelig til at opvarme den kontinuerte strøm 20 af i rør 58 opstrømmende damp, hvormed det passerer i kontaktfri indirekte varmeveksling til frembringelse af den overhedede damp.15 When operating the device shown in FIG. 4, the flow of gaseous heat transfer fluid in tube 17 in heat exchanger 16A is heated. In heat exchanger 55, then the amount of free heat emitted by the stream of heat transfer fluid continuously passing down through casing side 59 is sufficient to heat the continuous stream 20 of steam flowing in tube 58 through which it passes in contactless indirect heat exchange to produce the superheated steam.

Den overhedede damp går bort gennem ledning 39, og en del kan ledes gennem ledning 40, ventil 41, ledningerne 105 og 31, og blandes i ledning 35 med brændstof fra ledning 30. Fødematerialeblandingen indføres 25. så i gasgenerator 1 via brænder 6. Den resterende del af den overhedede damp kan ledes bort gennem ledning 106, ventil 107 og ledning 108. Om ønsket kan en del af den overhedede damp anvendes som arbejdsfluidum i dampturbine 70 på den måde, der er beskrevet for den overhedede damp i ledning 44 i fig. 3.The superheated steam passes through conduit 39 and a portion may be passed through conduit 40, valve 41, conduits 105 and 31 and mixed into conduit 35 with fuel from conduit 30. The feed mixture is introduced 25. then into gas generator 1 via burner 6. the remaining portion of the superheated steam may be discharged through line 106, valve 107 and line 108. If desired, a portion of the superheated steam may be used as working fluid in steam turbine 70 in the manner described for the superheated steam in line 44 of FIG. . Third

30 Den mættede eller umættede damp i ledning 48 frembringes i gaskøler 23. Yderligere damp fra et andet sted i systemet kan indføres gennem ledning 95, ventil 96 og ledning 97. I dét mindste en del af afgangsgas-strømmen, der forlader gaskøler 23, dvs. 1 - 100 volumen%, kan indføres i zone 91 til gasrensning og om ønsket yderligere rensning. Om ønsket 35 kan en del af gasstrømmen gå uden om zonerne 91 til rensning og eventuel yderligere rensning via ledning 124, ventil 125 og ledning 126. Ren og om ønsket yderligere renset produktgas fremstilles i 91, og i det mindste en del recirkuleres som supplerende gas til kompressor 69. Resten afThe saturated or unsaturated steam in conduit 48 is produced in gas cooler 23. Additional steam from another location in the system may be introduced through conduit 95, valve 96 and conduit 97. At least a portion of the exhaust gas stream leaving gas cooler 23, i. . 1 - 100% by volume, can be introduced into zone 91 for gas purification and, if desired, further purification. If desired, 35 a portion of the gas stream can be bypassed the zones 91 for purification and any further purification via line 124, valve 125 and line 126. Pure and, if desired, further purified product gas is produced in 91 and at least a portion is recycled as supplemental gas. to compressor 69. The rest of

DK 162058 BDK 162058 B

17 produktgassen i ledning 121 kan f.eks. anvendes som brændstofgas i en gasturbines forbrændingskammer. Røggassen fra forbrændingskammeret indføres i en ekspansionsturbine som arbejdsfluidum. Ekspansionsturbinen kan som tidligere beskrevet anvendes til at drive en kompressor eller en 5 elektrisk generator med. Andre anvendelser for produktgassen er tidligere blevet beskrevet. I det mindste en del af dampen til overheder 55 frembringes i spildvarmekedel 23 ved, at kedelfødevand ledes i ledning 45 gennem indgang 46 og kappeside 25, hvorved der absorberes i det mindste en del af den frie varme, der er tilbage i den nedadstrømmende 10 blanding af afgangsgasstrøm og udledt strøm i rør 24, der går bort gennem udgang 26 og ledning 54. I det mindste en del af den i gaskøler 23 frembragte damp indføres i overheder 55 via udgang 47, ledningerne 98 og 48 og den med flange forsynede indgang 56. Om ønsket kan overhedet damp fra ledning 39 eller damp fra ledning 53 indføres i gasgenerator 1 som 15 temperaturmoderator og som transportmedium for det carbonhydridholdige brændstof. Alternativt kan afgangsgasstrømmen fra gasgenerator 1 blive ledt gennem rørene i varmeveksler 16 og 23 forbundet i serie. I så fald vil det gasformige varmeoverføringsfluidum i ledning 63 passere gennem kappesiden i varmeveksler 16A. En del af varmeoverføringsfluidet vil så 20 blive ledt gennem rør- og samlekassevæggene og derefter ind i afgangsgasstrømmen, der strømmer ned gennem rørene. Der dannes imidlertid først et beskyttende overtræk af gasformigt varmeoverføringsfluidum på den indre overflade af rørene og begge samlekasserne. Om ønsket kan kun den ovenstrøms samlekasse være forsynet med udledningshuller.The product gas in line 121 can e.g. is used as fuel gas in the combustion chamber of a gas turbine. The flue gas from the combustion chamber is introduced into an expansion turbine as a working fluid. As previously described, the expansion turbine can be used to power a compressor or an electric generator. Other uses for the product gas have been previously described. At least part of the steam to superheats 55 is produced in waste heat boiler 23 by passing boiler feed water into line 45 through inlet 46 and casing side 25, thereby absorbing at least a portion of the free heat remaining in the downstream mixture. of exhaust gas stream and discharged stream into pipe 24 passing through outlet 26 and conduit 54. At least a portion of the steam produced in gas cooler 23 is introduced into superheaters 55 via outlet 47, conduits 98 and 48, and flange-inlet 56 If desired, superheated steam from line 39 or steam from line 53 can be introduced into gas generator 1 as a temperature moderator and as a transport medium for the hydrocarbon-containing fuel. Alternatively, the exhaust gas stream from gas generator 1 may be passed through the tubes of heat exchanger 16 and 23 connected in series. In that case, the gaseous heat transfer fluid in line 63 will pass through the sheath side in heat exchanger 16A. A portion of the heat transfer fluid will then be passed through the pipe and manifold walls and then into the exhaust gas stream flowing down the pipes. However, a protective coating of gaseous heat transfer fluid is first formed on the inner surface of the tubes and both collection boxes. If desired, only the upstream collection box may be provided with discharge holes.

25 Den afkølede afgangsgasstrøm, der går bort gennem ledning 54, ledes gennem ledning 117, ventil 118 samt ledning 119 og til en rensnings- og om ønsket yderligere rensningsoperation vist som 91 på tegningen. Den rensede og om ønsket yderligere rensede gas går bort gennem ledning 120 og 121, ventil 122 og ledning 123. Når produktgassen i ledning 123 er 30 brændstofgas, kan en del blive brændt i en gasovn til frembringelse af varme. Alternativt kan en del blive indført i forbrændingskammeret på en gasturbine (ikke vist). Forbrændingsgasserne passerer gennem en ekspansionsturbine til frembringelse af mekanisk energi. Produktgassen kan også omfatte syntesegas, reducerende gas eller ren hydrogen. I det mindste 35 en del af afgangsgasstrømmen plus den udledte gas i ledning 54 kan gå uden om de forskellige rensningszoner 91 via ledning 124, ventil 125 og ledning 126.The cooled exhaust gas flow passing through line 54 is passed through line 117, valve 118 and line 119 and to a purification and, if desired, additional purification operation shown as 91 in the drawing. The purified and, if desired, further purified gas passes through lines 120 and 121, valve 122 and line 123. When the product gas in line 123 is fuel gas, a portion may be burned in a gas furnace to generate heat. Alternatively, a portion may be introduced into the combustion chamber of a gas turbine (not shown). The combustion gases pass through an expansion turbine to generate mechanical energy. The product gas may also include synthesis gas, reducing gas or pure hydrogen. At least 35 a portion of the exhaust gas stream plus the discharged gas in line 54 can bypass the various purification zones 91 via line 124, valve 125 and line 126.

En del af produktgassen i ledning 120 anvendes som supplement tilPart of the product gas in line 120 is used in addition to

DK 162058BDK 162058B

18 erstatning af det gasformige varmeoverføringsfluidum, der er ledt gennem åbningerne i rør 17 og samlekasser 13 og 14 i varmeveksler 16. Denne supplementgasstrøm er koldere end det gasformige varmeoverføringsfluidum i ledning 61 og ledes gennem ledning 130, ventil 131 samt ledning 115 og 5 komprimeres i kompressor 69 til et tryk over trykket af afgangsgasstrømmen på kappeside 20 i varmeveksler 16A. Som tidligere beskrevet blandes den komprimerede suppleringsgas med det gasformige varmeoverføringsfluidum fra ledning 61, og blandingen cirkuleres i sløjfen mellem varmevekslerne 16A og 55.18 replaces the gaseous heat transfer fluid passed through the openings in pipes 17 and collector boxes 13 and 14 in heat exchanger 16. This supplemental gas stream is colder than the gaseous heat transfer fluid in line 61 and is passed through line 130, valve 131 and line 115 and 5 compressor 69 to a pressure above the pressure of the exhaust gas stream on casing side 20 in heat exchanger 16A. As previously described, the compressed supplementary gas is mixed with the gaseous heat transfer fluid from line 61 and the mixture is circulated in the loop between the heat exchangers 16A and 55.

10 De efterfølgende eksempler illustrerer udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Fremgangsmåderne gennemføres kontinuerligt, og de specificerede mængder er for alle materialestrømme på timebasis. Volumenerne er angivet ved 0°C og et tryk på 1 bar. Trykkene er absolutte tryk.The following examples illustrate embodiments of the method of the invention. The processes are carried out continuously and the quantities specified are for all material flows on an hourly basis. The volumes are indicated at 0 ° C and a pressure of 1 bar. The pressures are absolute pressures.

1515

Eksempel 1Example 1

Den ved eksempel 1 illustrerede udførelsesform er vist i fig. 1 på tegningen. 89896 m3 rå syntesegas fremstilles kontinuerligt i en ikke-katalytisk fri strømsgasgenerator ved partiel oxidation af et carbonhy-20 dridholdigt brændstof (vil blive nærmere beskrevet) med oxygen (ca. 99,7 volumen% renhed). Det carbonhydridholdige brændstof er en pumpelig opslæmning omfattende 470,3 kg parti kel formigt carbon udvundet senere ved rensning af det rå syntesegasprodukt og 26014 kg reduceret råolie med følgende slutanalyse i vægt%: C 85,87; H2 11,10; S 2,06; N2 0,78; 02 25 0,16 og aske 0,04. Den reducerede råolie har desuden en API-massefylde på 12,5 (specifik massefylde 0,983), en forbrændingsvarme på 10185 kal/g og en viskositet på 479 Saybolt sek. Furol ved 50°C (1170 cSt).The embodiment illustrated in Example 1 is shown in FIG. 1 of the drawing. 89896 m3 of crude synthesis gas is continuously produced in a non-catalytic free stream gas generator by partial oxidation of a hydrocarbon-containing fuel (will be further described) with oxygen (about 99.7% by volume purity). The hydrocarbon-containing fuel is a pumpable slurry comprising 470.3 kg of particulate carbon recovered later by purification of the crude synthesis gas product and 26014 kg of reduced crude oil with the following final weight analysis: C 85.87; H2 11.10; S, 2.06; N2 0.78; 02 25 0.16 and ash 0.04. The reduced crude oil additionally has an API density of 12.5 (specific gravity 0.983), a combustion heat of 10185 cal / g and a viscosity of 479 Saybolt sec. Furol at 50 ° C (1170 cSt).

Ca. 13007 kg overhedet damp fremstillet senere i processen med en temperatur på 399°C og et tryk på ca. 40 bar blandes med den reducerede 30 råolie til frembringelse af en fødematerialeblånding med en temperatur på ca. 295°C, som kontinuerligt indføres i ringkanalen på en brænder af ringtype, og som bortledes til reaktionszonen i gasgeneratoren. Ca.Ca. 13007 kg of superheated steam produced later in the process with a temperature of 399 ° C and a pressure of approx. 40 bar is mixed with the reduced 30 crude oil to produce a feed mix at a temperature of approx. 295 ° C which is continuously introduced into the annulus of a ring-type burner and discharged to the reaction zone of the gas generator. Ca.

19937 m3 oxygen med en temperatur på ca. 260°C ledes kontinuerligt gennem brænderens centrale kanal og blandes med dispersionen af overhedet 35 damp og råolie.19937 m3 of oxygen with a temperature of approx. 260 ° C is continuously passed through the central channel of the burner and mixed with the dispersion of superheated steam and crude oil.

Partiel oxidation og tilsvarende reaktioner finder sted i gasgeneratorens fri strømsreaktionszone til frembringelse af en kontinuert afgangsstrøm af rå syntesegas ved en temperatur på 1305°C og et tryk påPartial oxidation and corresponding reactions take place in the gas generator free flow reaction zone to produce a continuous stream of raw synthesis gas at a temperature of 1305 ° C and a pressure of

DK 162058 BDK 162058 B

19 27,7 bar. Afgangsstrømmen af varm rå syntesegas fra gasgeneratoren passerer gennem en separat varmeveksler eller overheder, hvor den afkøles til en temperatur på 1125°C ved varmeveksling med en kontinuert strøm af mættet damp frembragt senere i processen. 65738 kg mættet damp går ind i 5 overhederen ved en temperatur på 253°C og et tryk på 40,7 bar. Ca. 65738 kg overhedet damp forlader overhederen ved en temperatur på 400°C og et tryk på 40 bar. Som tidligere beskrevet indføres en del af denne kontinuerte strøm af overhedet damp i gasgeneratoren, fortrinsvis i blanding med råolien. Om ønsket anvendes en del af den overhedede damp som ar-10 bejdsfluidum i en turbokompressor, f.eks. i et luftadski11 el sesanlæg til frembringelse af fri-oxygen fødematerialet til gasgeneratoren.19 27.7 bar. The hot stream exhaust gas flow from the gas generator passes through a separate heat exchanger or superheater where it is cooled to a temperature of 1125 ° C by heat exchange with a continuous stream of saturated steam generated later in the process. 65738 kg of saturated steam enters the superheater at a temperature of 253 ° C and a pressure of 40.7 bar. Ca. 65738 kg of superheated steam leaves the superheater at a temperature of 400 ° C and a pressure of 40 bar. As previously described, part of this continuous stream of superheated steam is introduced into the gas generator, preferably in admixture with the crude oil. If desired, a portion of the superheated steam is used as the working fluid in a turbocharger, e.g. in an air separator system to produce the free-oxygen feed material to the gas generator.

Den delvist afkølede strøm af rå syntesegas, der forlader overhederen, ledes så gennem rør i en separat konventionel gaskøler og køles til en temperatur på ca. 270°C ved varmeveksling med 65738 kg kedelfødevand 15 ti 11 edt i en kontinuerlig strøm på kappesiden. En strøm på ca. 65738 kg af dette mættet-damp biprodukt fremstilles derved ved en temperatur på ca. 253°C og et tryk på ca. 40,7 bar. Som tidligere beskrevet ledes i det mindste en del af denne mættede damp ind i overhederen til omdannelse til overhedet damp. Den resterende del af den mættede damp kan an-20 vendes andetsteds i processen, f.eks. til forvarmning af den fri-oxygen indeholdende gas.The partially cooled stream of crude synthesis gas leaving the superheater is then passed through pipes in a separate conventional gas cooler and cooled to a temperature of approx. 270 ° C by heat exchange with 65738 kg of boiler feed water 15 to 11 oz in a continuous stream on the casing side. A current of approx. 65738 kg of this saturated-vapor by-product is thereby prepared at a temperature of approx. 253 ° C and a pressure of approx. 40.7 bar. As previously described, at least a portion of this saturated steam is fed into the superheater to convert to superheated steam. The remaining portion of the saturated vapor may be used elsewhere in the process, e.g. for preheating the free oxygen containing gas.

Den kontinuerte afgangsstrøm af rå syntesegas, der forlader gaskø-. leren efter varmeveksling med kedelfødevandet, har et tryk, som i det væsentlige er det samme som trykket i gasgeneratorens reaktionszone mi-25 nus sædvanligt trykfald i ledningerne og varmevekslerne. Dette trykfald kan være mindre end ca. 1,3 bar. Sammensætningen af strømmen af rå syntesegas, der forlader gaskøleren, er som følger: H2 41,55%; CO 41,59%; C02 4,61%; H20 11,46%; HgS 0,40%; COS 0,02%; CH4 0,13%; N2 0,21% og Ar 0,03%. Ca. 474,5 kg uomdannet parti kel formigt carbon er indeholdt i af-30 gangsstrømmen af rå syntesegas. Parti kel formigt carbon og andre gasurenheder kan fjernes fra den rå syntesegas i forskellige nedenstrøms gasrensningszoner. Om ønsket kan en del af den overhedede damp blive blandet med syntesegasstrømmen og derefter underkastet vandgaskonvertering til omdannelse af carbonmonoxid i gasstrømmen til hydrogen og carbondio-35 xid. Dette C02 kan så fjernes til frembringelse af en gasstrøm indeholdende hydrogen.The continuous exhaust stream of raw synthesis gas leaving the gas queue. The clay after heat exchange with the boiler feed water has a pressure which is substantially the same as the pressure in the reaction zone of the gas generator minus the usual pressure drop in the lines and heat exchangers. This pressure drop can be less than approx. 1.3 bar. The composition of the stream of crude synthesis gas leaving the gas cooler is as follows: H2 41.55%; CO, 41.59%; CO2 4.61%; H 2 O 11.46%; HgS 0.40%; COS 0.02%; CH4 0.13%; N2 0.21% and Ar 0.03%. Ca. 474.5 kg of unconverted particulate carbon is contained in the waste stream of raw synthesis gas. Particulate carbon and other gas impurities can be removed from the crude synthesis gas in various downstream gas purification zones. If desired, a portion of the superheated steam may be mixed with the synthesis gas stream and then subjected to water gas conversion to convert carbon monoxide into the hydrogen and carbon dioxide gas stream. This CO 2 can then be removed to produce a gas stream containing hydrogen.

DK 162058BDK 162058B

2020

Eksempel 2Example 2

Den ved eksempel 2 beskrevne udførelsesform er vist i fig. 2 på tegningen.The embodiment described in Example 2 is shown in FIG. 2 of the drawing.

Arten og mængden af fødematenaler, der indføres i gasgeneratoren i 5 eksempel 2, som er en ikke-katalytisk fri strømsgasgenerator, er i det væsentlige som tidligere beskrevet for eksempel 1. På tilsvarende måde er sammensætningen og mængden af rå syntesegas og mængderne af fremstillet mættet damp og overhedet damp i det væsentlige ens i eksempel 1 og 2. Derudover er driftstemperaturen og trykkene i gasgeneratoren og mod-10 svarende varmevekslere og for modsvarende strømme af materialer og produkter i det væsentlige ens i begge eksempler.The nature and amount of feed materials introduced into the gas generator of Example 2, which is a non-catalytic free stream gas generator, is substantially as previously described for Example 1. Similarly, the composition and amount of crude synthesis gas and the amounts of saturated steam and superheated steam substantially the same in Examples 1 and 2. In addition, the operating temperature and pressure in the gas generator and corresponding heat exchangers and for corresponding flows of materials and products are substantially the same in both examples.

I eksempel 2 cirkuleres 9361 kg hydrogen kontinuerligt mellem varmeveksler 16 og den separate overheder 55 som varmeoverføringsfluidum.In Example 2, 9361 kg of hydrogen is continuously circulated between heat exchanger 16 and the separate superheaters 55 as heat transfer fluid.

Den kontinuerlige afgangsstrøm af rå syntesegas fra gasgeneratoren 15 ved en temperatur på 1305°C og et tryk på 27,7 bar reduceres til en temperatur på 1124°C ved varmeveksling med varmeoverføringsfluidet, som går ind i den separate varmeveksler 16 ved en temperatur på 455°C og forlader den ved en temperatur på 805°C. Temperaturen af den kontinuerlige strøm af rå syntesegas reduceres så yderligere til 271°C ved varmeveks-20 ling med kedelfødevand i gaskøler 23. En kontinuerlig strøm af mættet damp frembragt i gaskøler 23 ved en temperatur på 252°C omdannes så til en kontinuerlig strøm af overhedet damp ved en temperatur på 400°C og et tryk på 40 bar i den separate overheder 55 ved kontaktfri varmeveksling med varmeoverføringsfluidet, som går ind i overheder 55 ved en tempera-25 tur på 805°C og forlader den ved en temperatur på 455°C.The continuous exhaust stream of raw synthesis gas from gas generator 15 at a temperature of 1305 ° C and a pressure of 27.7 bar is reduced to a temperature of 1124 ° C by heat exchange with the heat transfer fluid entering the separate heat exchanger 16 at a temperature of 455 And leaves it at a temperature of 805 ° C. The temperature of the continuous stream of crude synthesis gas is then further reduced to 271 ° C by heat exchange with boiler feed water in gas cooler 23. A continuous stream of saturated steam produced in gas cooler 23 at a temperature of 252 ° C is then converted to a continuous stream of superheated steam at a temperature of 400 ° C and a pressure of 40 bar in the separate superheater 55 by contactless heat exchange with the heat transfer fluid entering the superheater 55 at a temperature of 805 ° C and leaving it at a temperature of 455 ° C.

Eksempel 3Example 3

Den i eksempel 4 beskrevne udførelsesform er vist i fig. 4 på tegningen.The embodiment described in Example 4 is shown in FIG. 4 of the drawing.

30 Arten og mængderne af fødematerialer til gasgeneratoren er i det væsentlige som beskrevet i eksempel 1. Tilsvarende er også sammensætningen og mængden af rå syntesegas i det væsentlige som i eksempel 1. Afgangsstrømmen af varm rå syntesegas fra gasgeneratoren passerer gennem rørene i den separate kappe- og rørvarmeveksler eller overheder 16A, 35 hvor den afkøles til en temperatur på 1125°C ved varmeveksling med en kontinuerlig strøm af mættet damp frembragt senere i processen. 65738 kg mættet damp går ind i overhederen på kappesiden ved en temperatur på 253°C og et tryk på 40,7 bar. Ca. 90 vol% af den mættede damp forladerThe nature and amounts of feed materials for the gas generator are substantially as described in Example 1. Similarly, the composition and amount of raw synthesis gas is also substantially as in Example 1. The output stream of hot raw synthesis gas from the gas generator passes through the tubes of the separate jacket. and tube heat exchanger or superheater 16A, 35 where it is cooled to a temperature of 1125 ° C by heat exchange with a continuous stream of saturated vapor produced later in the process. 65738 kg of saturated steam enters the superheater on the casing side at a temperature of 253 ° C and a pressure of 40.7 bar. Ca. 90 vol% of the saturated vapor leaves

DK 162058BDK 162058B

21 varmeveksleren som overhedet damp ved en temperatur på 400°C og et tryk på 40 bar. Som beskrevet i eksempel 1 indføres en del af denne kontinuerlige strøm af overhedet damp i gasgeneratoren, fortrinsvis i blanding med råolien. Om ønsket anvendes en del af den overhedede damp som ar-5 bejdsfluidum i en turbokompressor, f.eks. i et luftadskillelsesanlæg til frembringelse af fri-oxygen fødematerialet til gasgeneratoren. Den resterende del af den mættede damp, dvs. ca. 6573 kg, som indføres i overhederen, ledes gennem huller med lille diameter i rørene og den oven-strøms samlekasse og blandes med den varme rå syntesegas, der passerer 10 derigennem. Et overtræk af damp forer rørenes indvendige overflade og beskytter derved rørene mod korroderende angreb af den rå syntesegas.21 the heat exchanger as superheated steam at a temperature of 400 ° C and a pressure of 40 bar. As described in Example 1, part of this continuous stream of superheated steam is introduced into the gas generator, preferably in admixture with the crude oil. If desired, a portion of the superheated steam is used as the working fluid in a turbocharger, e.g. in an air separation plant to provide the free oxygen feed to the gas generator. The remaining portion of the saturated vapor, viz. ca. 6573 kg, which is introduced into the superheater, is passed through small diameter holes in the pipes and the upstream collecting box and mixed with the hot crude synthesis gas passing through it. A coating of vapor lubricates the inner surface of the tubes, thereby protecting the tubes from corrosive attack by the raw synthesis gas.

Desuden aflejres der ikke carbon eller aske på den indvendige overflade af rørene.Furthermore, no carbon or ash is deposited on the inner surface of the pipes.

Den delvist afkølede strøm af rå syntesegas i blanding med den ud-15 ledte damp, der forlader overhederen, ledes så gennem rørene i en separat konventionel gaskøler og køles til en temperatur på ca. 271°C ved varmeveksling med 65738 kg kedelfødevand tilført i en kontinuerlig strøm på kappesiden. En strøm på ca. 65738 kg af biproduktet af mættet damp frembringes derved ved en temperatur på 253°C og et tryk på ca. 40,7 20 bar. Som tidligere beskrevet ledes denne mættede damp ind i overhederen 16A for at blive omdannet til overhedet damp.The partially cooled stream of crude synthesis gas in admixture with the discharged steam leaving the superheater is then passed through the pipes in a separate conventional gas cooler and cooled to a temperature of approx. 271 ° C by heat exchange with 65738 kg of boiler feed water fed in a continuous stream on the casing side. A current of approx. 65738 kg of the by-product of saturated steam is thereby produced at a temperature of 253 ° C and a pressure of approx. 40.7 20 bar. As previously described, this saturated steam is fed into superheater 16A to be converted to superheated steam.

Den kontinuerlige afgangsstrøm af rå syntesegas, der forlader gas-køleren efter varmeveksling med kedelfødevandet, har et tryk, som i det væsentlige er det samme som trykket i gasgeneratorens reaktionszone mi-25 nus almindeligt trykfald i ledningerne og varmevekslerne. Dette trykfald kan være mindre end ca. 1,32 bar. Sammensætningen af strømmen af rå syntesegas, der forlader gaskøleren, er som følger (mol%, tør basis): H2 46,95; CO 46,99; C02 5,19; H2S 0,45; COS 0,02; CH4 0,14; 0,23 og Ar 0,03. Ca. 474,5 kg uomdannet parti kel formigt carbon er indeholdt i af-30 gangsstrømmen af rå syntesegas. Partikel formigt carbon og andre gasurenheder kan fjernes fra den rå syntesegas i forskellige nedenstrøms gasrensningszoner. Om ønsket kan en del af den overhedede damp blive blandet med syntesegasstrømmen og derefter underkastet vandgaskonvertering til omdannelse af carbonmonoxid i gasstrømmen til hydrogen og carbondio-35 xid. Dette C02 kan så fjernes til frembringelse af en gasstrøm indeholdende hydrogen.The continuous exhaust stream of crude synthesis gas leaving the gas cooler after heat exchange with the boiler feed water has a pressure which is substantially the same as the pressure in the reaction zone of the gas generator minus ordinary pressure drop in the lines and heat exchangers. This pressure drop can be less than approx. 1.32 bar. The composition of the stream of crude synthesis gas leaving the gas cooler is as follows (mol%, dry basis): H2 46.95; CO 46.99; CO2 5.19; H 2 S 0.45; COS 0.02; CH4 0.14; 0.23 and Ar 0.03. Ca. 474.5 kg of unconverted particulate carbon is contained in the waste stream of raw synthesis gas. Particulate carbon and other gas impurities can be removed from the crude synthesis gas in various downstream gas purification zones. If desired, a portion of the superheated steam may be mixed with the synthesis gas stream and then subjected to water gas conversion to convert carbon monoxide into the hydrogen and carbon dioxide gas stream. This CO 2 can then be removed to produce a gas stream containing hydrogen.

DK 162058 BDK 162058 B

2222

Eksempel 4Example 4

Arten og mængderne af fødemateriale til den i eksempel 4 anvendte 5 gasgenerator, der er en ikke-katalytisk fri strømsgasgenerator, er i det væsentlige som beskrevet for eksempel 1. På lignende måde er sammensætningen og mængden af rå syntesegas og mængderne af mættet damp og overhedet damp, der frembringes, i det væsentlige som i eksempel 1. Ydermere er driftstemperaturen og trykkene i gasgeneratoren og modsvarende varme-10 vekslere og for de modsvarende strømme af materialer og produkter i det væsentlige ens i begge eksempler.The nature and amounts of feed material for the 5 gas generator used in Example 4, which is a non-catalytic free stream gas generator, are substantially as described for Example 1. Similarly, the composition and amount of crude synthesis gas and the amounts of saturated steam and superheated steam generated is substantially as in Example 1. Furthermore, the operating temperature and pressure in the gas generator and corresponding heat exchangers and for the corresponding flows of materials and products are substantially the same in both examples.

I eksempel 4 cirkuleres 9361 kg hydrogen fremstillet nedenstrøms i processen kontinuerligt mellem varmeveksler 16A og den separate overheder 55 som varmeoverføringsfluidum.In Example 4, 9361 kg of hydrogen produced downstream in the process is continuously circulated between heat exchanger 16A and the separate super heaters 55 as heat transfer fluid.

15 Den kontinuerlige afgangsstrøm af rå syntesegas fra gasgeneratoren ved en temperatur på 1305°C og et tryk på 27,7 bar reduceres til en temperatur på 1125°C ved varmeveksling med varmeoverføringsfluidet, som går ind i den separate varmeveksler 16A ved en temperatur på 455°C og forlader den ved en temperatur på 805°C. Temperaturen af den kontinuerlige 20 strøm af rå syntesegas i blanding med udledt hydrogen reduceres så yderligere ved varmeveksling med kedelfødevand i gaskøler 23. En kontinuerlig strøm af mættet damp frembragt i gaskøler 23 med en temperatur på 253°C omdannes så til en kontinuerlig strøm af overhedet damp med en temperatur på 400°C og et tryk på 40 bar i den separate overheder 55 ved 25 kontaktfri varmeveksling med varmeoverføringsfluidet i blanding med suppleringshydrogen, som går ind i overheder 55 ved en temperatur på 805°C.The continuous feed stream of raw synthesis gas from the gas generator at a temperature of 1305 ° C and a pressure of 27.7 bar is reduced to a temperature of 1125 ° C by heat exchange with the heat transfer fluid entering the separate heat exchanger 16A at a temperature of 455 And leaves it at a temperature of 805 ° C. The temperature of the continuous stream of crude synthesis gas in admixture with the discharged hydrogen is then further reduced by heat exchange with boiler feed water in gas cooler 23. A continuous stream of saturated steam produced in gas cooler 23 at a temperature of 253 ° C is then converted to a continuous stream of superheat steam at a temperature of 400 ° C and a pressure of 40 bar in the separate superheater 55 at 25 contactless heat exchange with the heat transfer fluid in admixture with the supplemental hydrogen, which enters superheater 55 at a temperature of 805 ° C.

Claims

A process for preparing gaseous mixtures containing HgO and CO by partial oxidation of a fuel containing 5 carbon and hydrogen, with a free oxygen containing gas, optionally after preheating the fuel, in the reaction zone of a non-catalytic free stream gas generator at a temperature of ca. 815 to 1930 ° C and a pressure of approx. 1 to 245 bar, whereby the free heat from the exhaust gas stream from the generator is converted to steam by indirect heat exchange, characterized in that the exhaust gas stream is passed sequentially through a first and a second heat exchange zone, the free heat removed in the second zone being used for conversion of a water stream vapor by indirect heat exchange, and the free heat removed in the first zone is used to convert at least a portion of the vapor to superheated vapor. 15

A method according to claim 1, characterized in that a sheath and tube heat exchanger are used in the first zone and that part of the steam is continuously discharged into the exhaust gas stream through openings in the walls of the heat exchanger. 20

Method according to claim 1, characterized in that the steam is conducted from the second zone to a third heat exchange zone, in which it is heated by indirect heat exchange with a flow of heat transfer fluid circulating between the first and the third zone for free transfer. heat from the first zone to the third zone.

Method according to claim 3, characterized in that a sheath and tube heat exchanger are used in the first zone and that a discharge flow portion of gaseous heat transfer fluid is continuously discharged into the exhaust gas stream through openings in the walls of the heat exchanger.

Process according to claim 4, characterized in that the mixture of exhaust gas and the discharge stream part of the gaseous heat transfer fluid is purified, that part of the resulting pure exhaust product gas stream is mixed with cooled gaseous heat transfer fluid leaving the third heat exchange zone. gas mixture is introduced into the first heat exchange zone as the gaseous heat transfer fluid at a higher pressure than the hot exhaust gas flow DK-162058 B.

Process according to claim 3 or 4, characterized in that as the heat transfer medium, hydrogen obtained from the exhaust product gas stream is used for heat exchange, purification and water gas conversion.

Process according to claim 3, characterized in that the heat transfer medium leaves the first heat exchange zone as steam 10 and condenses into a liquid in the third heat exchange zone, after which the now liquid heat transfer medium is recycled to the first heat exchange zone.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that steam is first formed at a temperature of 150 to 375 ° C and a pressure of 4 to 255 bar, which is then converted to superheated steam at a temperature of 400 to 600 ° C and a pressure of 4 to 255 bar.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least part of the superheated steam is introduced into the reaction zone of the gas generator.

Process according to claim 9, characterized in that the excess steam is used as a carrier for the fuel feed material for the gas generator.

Process according to claim 9 or 10, characterized in that the fuel is preheated to a temperature up to approx. 430 ° C, but 30 below its cracking temperature, with at least part of the steam produced. 35