EP0142097A2 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid - Google Patents

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EP0142097A2 EP84113032A EP84113032A EP0142097A2 EP 0142097 A2 EP0142097 A2 EP 0142097A2 EP 84113032 A EP84113032 A EP 84113032A EP 84113032 A EP84113032 A EP 84113032A EP 0142097 A2 EP0142097 A2 EP 0142097A2
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Christian Dr. König
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing carbon monoxide in a carbon-filled, water-cooled generator with a frustoconical longitudinal section by gasifying carbon with a mixed gas of oxygen and carbon dioxide.
  • a disadvantage of the described process is first of all that the slag remaining from the coke combustion accumulates at the bottom of the generator. This can significantly affect the performance of the nozzle (s); Burning through leads to water ingress into the generator and hydrogen in the production gas, which can complicate further processing or can even endanger it. Continuous slag removal is also impossible.
  • volume capacity of a conventional generator is thermally limited due to the highly exothermic course of the reaction of carbon with oxygen.
  • a maximum CO production of 140 m 3 / h is achieved, which corresponds to a volume capacity of 35 m3 CO / hxm 3 generator volume.
  • An improvement in the heat supply can be achieved by introducing a coolable, frustoconical hollow core, as described in DE - OS 2046 172.
  • the addition of carbon dioxide to the oxygen fed in is significantly more effective, since the reaction between carbon dioxide and carbon is very endothermic.
  • the output of a generator with a content of 4 m 3 can thus be increased up to a volume output of 60 m 3 CO / hxm 3 generator volume, whereby 0 2 / C0 2 ratios of 2: 1 in the mixed gas are possible.
  • the heat dissipation in the area of the nozzle is also limiting in this mode of operation.
  • the object of the present invention is therefore to provide a process for the production of carbon monoxide which can be carried out more effectively and does not have the disadvantages described of the previously known processes.
  • the present invention therefore relates to a process for the production of carbon monoxide in a carbon-filled, water-cooled generator with a frustoconical longitudinal section by gasifying carbon with a mixed gas of oxygen and carbon dioxide, the mixed gas being able to be cooled by one or more arranged on the generator jacket and directed downward Nozzles are blown into the generator and the carbon monoxide formed is drawn off to the side and / or at the top of the generator.
  • Coke is preferably used as the carbon in this process. If additives are added to the coke, the slag can be drawn off continuously or discontinuously at the bottom of the generator.
  • the process can be carried out particularly effectively by setting a volume ratio of oxygen to carbon dioxide in the mixed gas of up to 1: 1, preferably 0.83 to 0.75. This leads to a significantly improved use of the heat of reaction of the carbon combustion and a further increase in the volume capacity to over 400 m 3 CO / hxm 3 reaction volume.
  • a particularly complete conversion to carbon monoxide can be achieved in that a multiple above the mixing nozzles (0 2 / CO Z) additionally attached nozzle or (n) oxygen is injected.
  • FIG. 1 schematically shows a carbon monoxide generator in which the method according to the invention can be carried out. It is this just a conceivable embodiment of such a carbon monoxide generator.
  • the carbon (2) is brought into the actual generator (3) through a lock (1).
  • This is surrounded by a cooling water system (4) and has a mixed gas (O 2 / CO 2 ) nozzle (5) and a product gas outlet (6).
  • the slag (7) can be removed through a slag discharge (8) at the bottom of the generator.
  • a manhole (9) is used to maintain the generator.
  • the described process can also be applied to other gas-solid reactions. Examples of this are the production of generator gas or water gas
  • a carbon monoxide generator according to FIG. 1 with a content of 4 m 3 is supplied with 780 kg / h of crushing coke via a lock device at the top and about 13 kg / h of slag (with additive) are drawn off at the bottom.
  • 438 Nm 3 / h of oxygen and 362 Nm 3 / h of carbon dioxide are blown in via nozzles in the generator jacket and 1,600 Nm 3 / h of carbon monoxide with a purity of 98% as raw gas with fly ash is drawn off via a connection piece on the opposite side of the generator, which corresponds to the subsequent gas cleaning stages is fed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid in einem mit Kohlenstoff gefüllten, wassergekühlten Generator mit kegelstumpfförmigem Längsschnitt durch Vergasung von Kohlenstoff mit einem Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxid.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid in einem mit Kohlenstoff gefüllten, wassergekühlten Generator mit kegelstumpfförmigem Längsschnitt durch Vergasung von Kohlenstoff mit einem Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxid.
  • Die Herstellung von Kohlenmonoxid aus Kohle und Sauerstoff ist ein seit langer Zeit bekanntes großtechnisch geübtes Verfahren. Die zumeist kegelstumpfförmigen Generatoren von zum Beispiel 4 m' Inhalt werden von oben über eine Schleuse mit Koks beschickt und über eine oder mehrere wassergekühlte Düsen am Boden des Generators mit Sauerstoff beaufschlagt. Um den die Düsen mit hoher Geschwindigkeit verlassenden Sauerstoffstrahl bildet sich in einer über 1.800°C heißen Brennzone bei Koksüberschuß die Hauptmenge Kohlenmonoxid, das am Kopf des Generators abgezogen wird. Die Reaktionswärme wird über den den Generator umhüllenden Kühlmantel zumeist an Kühlwasser abgegeben. Wie in der DE-OS 1950 517 beschrieben, ist auch eine Dampferzeugung möglich.
  • Nachteilig an dem geschilderten Verfahren ist zunächst, daß die aus der Koksverbrennung zurückbleibende Schlacke sich am Boden des Generators ansammelt. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit der Düse(n) erheblich beeinträchtigt werden; ein Duchrbrennen führt zu Wassereintritten in den Generator und Wasserstoffanteilen im Produktionsgas, die die Weiterverarbeitung erheblich erschweren oder gar gefährden können. Weiterhin ist ein kontinuierlicher Schlackenabzug unmöglich.
  • Nachteilig ist ferner, daß die Volumenleistung eines herkömmlichen Generators wegen des stark exothermen Verlaufes der Umsetzung von Kohlenstoff mit Sauerstoff thermisch begrenzt ist. So wird zum Beispiel mit einem Generator von 4 m3 Inhalt bei Zufuhr von reinem Sauerstoff eine maximale CO-Produktion von 140 m3/h erreicht, was einer Volumenleistung von 35 m3 CO/h x m3 Generatorvolumen entspricht. Eine Verbesserung der Wärmezufuhr kann durch Einführung eines kühlbaren, kegelstumpfförmigen Hohlkernes erreicht werden, wie es in der DE-OS 2046 172 beschrieben ist. Deutlich wirkungsvoller ist die Beimischung von Kohlendioxid zum eingespeisten Sauerstoff, da die Reaktion zwischen Kohlendioxid und Kohlenstoff stark endotherm ist. Die Leistung eines Generators von 4 m3 Inhalt kann so bis zu einer Volumenleistung von 60 m3 CO/h x m3 Generatorvolumen gesteigert werden, wobei 02/C02-Verhältnisse von 2 : 1 im Mischgas möglich sind. Leistungsbegrenzend ist auch bei dieser Betriebsweise die Wärmeabfuhr im Bereich der Düse.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid zur Verfügung zu stellen, welches effektiver durchzuführen ist und die geschilderten Nachteile der bisher bekannten Verfahren nicht aufweist.
  • Überraschenderweise wurde nun ein Verfahren gefunden, welches alle diese Anforderungen in besonders günstiger Weise erfüllt. Verläßt man nämlich die bisher ausschließlich gewählte Anordnung der Düse(n) am Boden des Generators und führt die Düsen mit einer Richtung nach unten am Generatormantel seitlich ein, so können die geschilderten Nachteile überwunden und eine erhebliche Steigerung der Volumenleistung des Generators unter optimaler Ausnutzung der Reaktionswärme der Kohlenstoff-Verbrennung erreicht werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid in einem mit Kohlenstoff gefüllten, wassergekühlten Generator mit kegelstumpfförmigem Längsschnitt durch Vergasung von Kohlenstoff mit einem Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxid, wobei das Mischgas über eine oder mehrere am Generatormantel angeordnete, nach unten gerichtete kühlbare Düsen in den Generator eingeblasen und das gebildete Kohlenmonoxid entgegengesetzt seitlich und/ oder am Kopf des Generators abgezogen wird. Bevorzugt wird bei diesem Verfahren als Kohlenstoff Koks eingesetzt. Setzt man dem Koks Zuschlagstoffe zu, so ist ein kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Abzug der flüssigen Schlacke am Boden des Generators realisierbar.
  • Besonders effektiv kann das Verfahren durchgeführt werden, indem man ein Volumenverhältnis von Sauerstoff zu Kohlendioxid im Mischgas von bis zu 1 : 1, vorzugsweise 0.83 bis 0,75, einstellt. Dies führt zu einer deutlich verbesserten Nutzung der Reaktionswärme der Kohlenstoff-Verbrennung und einer weiteren Steigerung der Volumenleistung auf über 400 m3 CO/h x m3 Reaktionsvlumen.
  • Eine besonders vollständige Umsetzung zu Kohlenmonoxid kann dadurch erreicht werden, daß über eine oder mehrere oberhalb der Mischdüsen (02/COZ) zusätzlich angebrachte Düse(n) Sauerstoff eingeblasen wird.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens erweist es sich als vorteilhaft, die Düsen mit einem Doppelmantel zur Kühlung auszustatten, der mit Wasser beaufschlagt wird. Ebenso ergibt ein seitlicher Produktionsgasabzug einen weiterer Vorteil, da er die thermische Belastung der mechanischen Einrichtungen zur Koksbeschickung am Kopf des Generators deutlich reduziert.
  • In der Fig. 1 wird schematisch ein Kohlenmonoxidgenerator dargestellt, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Es handelt sich hierbei lediglich um eine denkbare Ausführungsform eines solchen Kohlenmonoxidgenerators.
  • Durch eine Schleuse (1) wird dabei der Kohlenstoff (2) in den eigentlichen Generator (3) gebracht. Dieser ist mit einem Kühlwassersystem (4) umgeben und weist eine Mischgas (O2/CO2)-DÜse (5) sowie einen Produktgasabzug (6) auf. Die Schlacke (7) kann durch einen Schlackenabzug (8) am Boden des Generators entnommen werden. Ein Mannloch (9) dient der Wartung des Generators. Analog mit ähnlichen Vorteilen, läßt sich das geschilderte Verfahren auch auf andere Gas-Feststoff-Reaktionen übertragen. Beispiele dafür sind die Herstellung von Generatorgas
    Figure imgb0001
    oder Wassergas
    Figure imgb0002
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert, ohne daß dies eine Einschränkung darstellen soll.
    • Beispiel:
  • Einem Kohlenmonoxidgenerator gemäß Fig. 1 von 4 m3 Inhalt werden über eine Schleuseneinrichtung am Kopf 780 kg/h Brechkoks zugeführt und ca. 13 kg/h Schlacke (mit Zuschlagstoff) am Boden abgezogen. Über Düsen im Generatormantel werden 438 Nm3/h Sauerstoff und 362 Nm3/h Kohlendioxid eingeblasen und über einen an der gegenüberliegenden Generatorseite angebrachten Stutzen 1.600 Nm3/h Kohlenmonoxid mit einer Reinheit von 98 % als Rohgas mit Flugasche abgezogen, das den nachfolgenden Gasreinigungsstufen zugeführt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid in einem mit Kohlenstoff gefüllten, wassergekühlten Generator mit kegelstumpfförmigem Längsschnitt durch Vergasung von Kohlenstoff mit einem Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgas über eine oder mehrere am Generatormantel angeordnete, nach unten gerichtete kühlbare Düsen in den Generator eingeblasen und das gebildete Kohlenmonoxid entgegengesetzt seitlich und/oder am Kopf des Generators abgezogen wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoff Koks eingesetzt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koks Zuschlagstoffe beigemischt werden.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis von Sauerstoff zu Kohlendioxid im Mischgas zu 1 : 1 zu, vorzugsweise 1,2 1 1 bis 1,3 : 1, beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über eine oberhalb der Mischgasdüsen (O2/CO2) zusätzlich angebrachte Düse Sauerstoff eingeblasen wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen mit einem Doppelmantel zur Kühlung ausgerüstet sind, der mit Wasser beaufschlagt wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen aus Kupfer sind.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß unten am Generator die flüssige Schlacke diskontinuierlich abgezogen wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß unten am Generator die flüssige Schlacke kontinuierlich abgezogen wird.
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