EP0059991B1 - Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe - Google Patents

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EP0059991B1 EP82200154A EP82200154A EP0059991B1 EP 0059991 B1 EP0059991 B1 EP 0059991B1 EP 82200154 A EP82200154 A EP 82200154A EP 82200154 A EP82200154 A EP 82200154A EP 0059991 B1 EP0059991 B1 EP 0059991B1
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    • C10J2300/0973—Water
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Definitions

  • the invention relates to a reactor for gasifying solid fuels in a fixed bed with the gasifying agents passed from below through the fixed bed, oxygen, water vapor and / or carbon dioxide, the gasification residues being drawn off as solid ash or liquid slag under the fixed bed and the solid fuels via a lock and tar 'are placed on the fixed bed through a supply line.
  • the solid fuels suitable for gasification are primarily coal or lignite, hereinafter simply referred to as "coal".
  • the gasification in the fixed bed can also be carbon-containing molded articles, e.g. Briquettes or pellets.
  • granular coal with grain sizes in the range from 3 to 70 mm is preferably added to the reactor; Moldings have corresponding sizes.
  • tar In addition to coal, a certain proportion of tar can also be fed to the fixed bed gasification in a known manner. Such tar is preferably obtained when the product gas of the gasification is cooled. The resulting dust-containing tar fraction in particular is hardly suitable for independent further use and is best fed back into the gasification reactor.
  • Such a method is described in German Offenlegungsschrift 2607745 and the corresponding US patent 4187080.
  • the tar is selectively supplied to the gasification coal from a line. A perfect mixing of tar and coal is not achieved.
  • the invention has for its object to design the reactor so that the tar introduced is mixed as homogeneously as possible with the coal to be gasified at the same time. This enables the gasification process in the reactor to be made more uniform. In contrast, an uneven loading of the tar means an uneven operation of the reactor and leads to channel formation in the fixed fuel bed.
  • the object is achieved in the reactor mentioned at the outset by arranging an inclined distributor surface with numerous through-openings for the tar and the solid fuels and by directing the mouth of the tar feed line onto the upper region of the distributor surface.
  • the tar initially flows down the distributor surface and passes through the openings of the distributor surface in many individual flows. In this way, the coal fill located under the distributor surface is evenly charged with tar.
  • the most uniform possible distribution of the tar jet emerging from the supply line with the aid of a distributor surface can be done in different ways.
  • One possibility is to design the distributor surface as a distributor cone, which improves the distribution over the reactor cross section.
  • the distributor surface or the distributor cone can furthermore have a tar trough with a toothed edge for receiving the tar to be distributed. As it exits the trough, the tar experiences a first distribution and is then further divided as it flows down the distribution surface or cone.
  • the distributor surface or the distributor cone can also be designed to be movable and in particular rotatable about a vertical axis.
  • an embodiment of the invention is shown schematically. It shows a longitudinal section through the upper area of the gasification reactor.
  • the reactor has a water-cooled double jacket 1 and 2 and a product gas outlet 3. At the upper end there is a lock 4, from which the coal to be gasified falls batchwise into the reactor by opening the valve 5.
  • the coal first falls on a turntable 6, which is attached to a vertical shaft 7. Laterally, the coal bed on the turntable is supported by a fixed cylinder 8.
  • the shaft is supported on a stationary bearing ring 11 via spokes 9 and a bearing ring 10.
  • the shaft 7 is rotatable about its longitudinal axis.
  • it has a ring gear 12 with spokes 13.
  • a pinion 14 engages in the ring gear 12, which is connected in a manner not shown to a drive located outside the reactor.
  • the tar to be gasified is fed to the reactor through the tar feed line 15.
  • an umbrella-like distributor cone 16 with a tar trough 17 is present and fastened to the shaft 7.
  • the tar pan 17 is open at the top and has a serrated edge, as can be seen in the drawing. Between these teeth, the tar directed into the trough 17 flows outwards and onto the distributor cone 16.
  • the cone 16 is provided with numerous passage openings 18. The diameter of these openings is larger than the largest coal grains to be gasified. The diameter of the openings is expediently in the range from 100 to 300 mm.
  • the shape and the size of the passage openings 18 can be very different, since the openings only have to serve the purpose of allowing coal falling on the cone 16 to pass through and also for the tar as Flow openings to serve.
  • An additional distribution effect for the tar is achieved in that the cone 16 and with it the trough 17 are rotated via the shaft 7 during operation of the reactor.
  • the coal located on the turntable 6 and the tar evenly distributed into the coal flow down through a short channel 20 in the turntable onto the fixed gasification bed 21.
  • the turntable 6 can also be dispensed with, so that the coal and the tar reach the fixed bed 21 directly from the distributor cone 16.

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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe im Festbett mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen und die festen Brennstoffe über eine Schleuse und Teer'durch eine Zufuhrleitung auf das Festbett gegeben werden.
  • Bei den für die Vergasung geeigneten festen Brennstoffen handelt es sich vor allem um Kohle oder Braunkohle, die nachfolgend vereinfacht als «Kohle» bezeichnet werden. Der Vergasung im Festbett können auch kohlehaltige Formkörper, z.B. Briketts oder Pellets, aufgegeben werden. Um eine ausreichende Durchgasung des Festbettes zu erreichen, gibt man dem Reaktor bevorzugt körnige Kohle mit Korngrössen im Bereich von 3 bis 70 mm auf; Formkörper weisen entsprechende Grössen auf.
  • Die Vergasung von Kohle im Festbett ist bekannt und z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977), Band 14, Seiten 383-386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3540867 und 3854895 zu entnehmen. Die Vergasungsvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507905, 1 508671 und 1 512677 erläutert.
  • Neben Kohle kann in bekannter Weise der Festbett-Vergasung auch ein gewisser Anteil Teer zugeführt werden. Bevorzugt fällt ein solcher Teer bei der Kühlung des Produktgases der Vergasung an. Insbesondere die dabei entstehende staubhaltige Teerfraktion ist für eine selbständige Weiterverwendung kaum geeignet und wird am besten wieder in den Vergasungsreaktor eingespeist. Ein solches Verfahren ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2607745 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 4187080 beschrieben. Beim bekannten Verfahren wird der Teer aus einer Leitung punktuell der Vergasungskohle zugeführt. Dabei wird eine einwandfreie Vermischung von Teer und Kohle nicht erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reaktor so auszubilden, dass der eingeleitete Teer möglichst homogen mit der gleichzeitig zu vergasenden Kohle vermischt wird. Dadurch lässt sich eine Vergleichmässigung des Vergasungsprozesses im Reaktor erreichen. Demgegenüber bedeutet eine ungleichmässige Aufgabe des Teeres einen ungleichmässigen Betrieb des Reaktors und führt zu Kanalbildung im Brennstoff-Festbett.
  • Die Aufgabe wird beim eingangs genannten Reaktor dadurch gelöst, dass über dem Festbett eine geneigte, mit zahlreichen Durchlassöffnungen für den Teer und die festen Brennstoffe versehene Verteilerfläche angeordnet und die Mündung der Teerzufuhrleitung auf den oberen Bereich der Verteilerfläche gerichtet ist.
  • Dabei fliesst der Teer zunächst die Verteilerfläche herab und tritt in vielen Einzelströmen durch die Öffnungen der Verteilerfläche hindurch. Die unter der Verteilerfläche befindliche Kohteschüt tung wird auf diese Weise gleichmässig mit Teer beaufschlagt.
  • Die möglichst gleichmässige Verteilung des aus der Zufuhrleitung austretenden Teerstrahls mit Hilfe einer Verteilerfläche kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist, die Verteilerfläche als Verteilerkonus auszubilden, wodurch die Verteilung über den Reaktorquerschnitt verbessert wird. Die Verteilerfläche oder der Verteilerkonus können ferner zur Aufnahme des zu verteilenden Teers eine Teerwanne mit gezähntem Rand aufweisen. Durch den Austritt aus der Wanne erfährt der Teer eine erste Verteilung und wird dann weiter zerteilt, während er die Verteilerfläche oder den Verteilerkonus hinabfliesst. Die Verteilerfläche oder der Verteilerkonus können zusätzlich beweglich und insbesondere um eine vertikale Achse drehbar ausgebildet sein.
  • In der Zeichnung ist eine Ausgestaltung der Erfindung schematisch dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch den oberen Bereich des Vergasungsreaktors.
  • Der Reakor besitzt einen wassergekühlten Doppelmantel 1 und 2 und einen Produktgas-Austritt 3. Am oberen Ende befindet sich eine Schleuse 4, von der aus die zu vergasende Kohle durch Öffnen des Ventils 5 chargenweise in den Reaktor fällt. Die Kohle fällt zunächst auf einen Drehteller 6, der an einer vertikalen Welle 7 befestigt ist. Seitlich wid die Kohleschüttung auf dem Drehteller durch einen ortsfesten Zylinder 8 gestützt. Die Welle stützt sich über Speichen 9 und einen Lagerkranz 10 auf einem ortsfesten Lagerring 11 ab.
  • Die Welle 7 ist um ihre Längsachse drehbar. Zu diesem Zweck besitzt sie einen Zahnkranz 12 mit Speichen 13. In den Zahnkranz 12 greift ein Ritzel 14 ein, das in nicht dargestellter Weise mit einem ausserhalb des Reaktors befindlichen Antrieb verbunden ist.
  • Der zu vergasende Teer wird dem Reaktor durch die Teerzufuhrleitung 15 aufgegeben. Zum gleichmässigen Verteilen dieses Teers auf die Kohleschüttung des Drehtellers 6 ist ein schirmartiger Verteilerkonus 16 mit einer Teerwanne 17 vorhanden und an der Welle 7 befestigt. Die Teerwanne 17 ist oben offen und besitzt einen gezähnten Rand, wie das der Zeichnung zu entnehmen ist. Zwischen diesen Zähnen fliesst der in die Wanne 17 geleitete Teer nach aussen und auf den Verteilerkonus 16 ab. Der Konus 16 ist mit zahlreichen Durchlassöffnungen 18 versehen. Der Durchmesser dieser Öffnungen ist grösser als die grössten, der Vergasung aufzugebenden Kohlekörner. Der Durchmesser der Öffnungen liegt zweckmässigerweise im Bereich von 100 bis 300 mm.
  • Die Form und die Grösse der Durchlassöffnungen 18 kann sehr unterschiedlich sein, da die Öffnungen vor allem nur den Zweck erfüllen müssen, von oben auf den Konus 16 fallende Kohle durchtreten zu lassen und auch für den Teer als Durchflussöffnungen zu dienen. Ein zusätzlicher Verteilungseffekt für den Teer wird dadurch erreicht, dass der Konus 16 und mit ihm die Wanne 17 beim Betrieb des Reaktors über die Welle 7 gedreht werden. Über der Teerwanne 17, verbunden mit der Welle 7, befindet sich eine Haube 19, die verhindert, dass von oben aufgegebene Kohle in die Wanne 17 fällt. Die auf dem Drehteller 6 befindliche Kohle und der in die Kohle hinein gleichmässig verteilte Teer fliessen durch einen kurzen Kanal 20 im Drehteller nach unten auf das Vergasungs-Festbett 21 ab. Auf den Drehteller 6 kann jedoch auch verzichtet werden, so dass die Kohle und der Teer vom Verteilerkonus 16 direkt auf das Festbett 21 gelangen.

Claims (5)

1. Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe im Festbett (21) mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen und die festen Brennstoffe über eine Schleuse (4) und Teer durch eine Zufuhrleitung (15) auf das Festbett gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Festbett eine geneigte, mit zahlreichen Durchlassöffnungen (18) für den Teer und die festen Brennstoffe versehene Verteilerfläche (16) angeordnet und die Mündung der Teerzufuhrleitung auf den oberen Bereich der Verteilerfläche gerichtet ist.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche als Verteilerkonus (16) ausgebildet ist.
3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche (16) zur Aufnahme des zu verteilenden Teers eine Teerwanne (17) mit gezähntem Rand aufweist.
4. Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, das die Verteilerfläche (16) um eine vertikale Achse (7) drehbar ausgebildet ist.
5. Reaktor nach Anspruch 4 mit einem Kohleverteilerteller (6), der an einer vertikalen, mit einem Antrieb verbundenen Welle (7) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche (16) mit der Welle des Kohleverteilertellers verbunden ist.
EP82200154A 1981-03-05 1982-02-11 Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe Expired EP0059991B1 (de)

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