NL8105066A

NL8105066A - Werkwijze voor het ondergronds vergassen van kolen ter verkrijging van een gas met een hoog gehalte aan waterstof.

Info

Publication number: NL8105066A
Application number: NL8105066A
Authority: NL
Original assignee: Ledent Pierre
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1982-07-01
Also published as: GB2088896B; BE886433A; FR2495179A1; DE3146681C2; GB2088896A; DE3146681A1; FR2495179B1

Description

» . Μ» -1- 22246/Vk/mb

Korte aanduiding: Werkwijze voor het ondergronds vergassen van kolen ter verkrijging van een gas met een hoog gehalte aan waterstof.

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ondergronds vergassen van kolen. Bij de moderne vergassingen wordt in het algemeen een gas verkregen met een hoog gehalte aan waterstof onder toepassing van een vergassingsmiddel bestaande uit een mengsel van zuurstof en waterdamp.

10 Bij het ondergronds vergassen op een grote diepte wordt van een dergelijk mengsel gebruik gemaakt, hetgeen diverse problemen met zich brengt, die nader zijn vermeld in de Nederlandse octrooiaanvrage 8104624 en die als volgt kunnen worden samengevat: - de noodzakelijkheid om het gasvormige mengsel te injecteren 15 bij een relatief hoge temperatuur (van ongeveer 250 °C) waardoor de kosten worden verhoogd van de injectieboringen en waardoor het nagenoeg onmogelijk wordt om een vergassingsmethode -toe te passen waarbij het gasvor-mende middel wordt toegevoerd via de uitgegraven galerijen door middel van conventionele mijnbouwtechnieken; 20 - een verlaging van het globale energetische rendement door dat het vergassingsmiddel niet kan worden voorverwarmd door een contact met het gesteente dat het vergassingsgebied omgeeft en dat hierentegen een deel van de toegevoegde warmte wordt overgedragen.

Een ander probleem dat zich voordoet bij de ontwikkeling van 25 vergassingsbewerkingen die ondergronds worden uitgevoerd is gebaseerd op het feit dat de kolen die worden onderworpen aan de vergassingsreacties aanwezig zijn in de vorm van een 'compacte laag en daarom is het contactoppervlak tussen het gas en de vaste stof steeds zeer klein, wanneer men dit vergelijkt met het contactoppervlak dat wordt bewerkstelligd in de 30 vergassingsoppervlakken die optreden met fijngemaakte kolen.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft tot doel om deze diverse nadelen te overwinnen.

Hiertoe heeft men gelijktijdig twee soorten vergassings-middelen toegepast: een gasvormige vergassingsmiddel dat zuurstof bevat en 35 dat bij omgevingstemperatuur achter het vergassings front wordt geïnjecteerd en een vloeibaar vergassingsmiddel dat water bevat, eventueel gemengd met oplosbare of vloeibare additieven, die onder hoge druk worden geïnjecteerd voor het vergassingsfront en dat door infiltratie door de kool· binnendringt 8105066 -2- 22246/Vk/mb in de reactiezone*

Deze vloeistof kan worden geïnjecteerd bij omgevingstempera- ' tuur of bij een relatief verhoogde temperatuur, welke lager is dan ver-dampingstemperatuur van het water bij de toegepaste injeetiedruk.

5 De werkwijze volgens de uitvinding wordt hierna toegelicht met behulp van de bijgevoegde tekening die een doorsnede geeft bij het contactoppervlak tussen de steenkolenlaag en de zich daar bevindende stenen. De injectieboring voor het gasvormige vergassingsmiddel snijdt de laag op punt 1, aangebracht achter het vergassingsfront dat zich 10 uitsfcrekt tussen de punten 2 en 3· De injectieboring voor het vloeibare vergassingsmiddel doorsnijdt de ader opüiet punt 4, aangebracht voor het vergassingsfront. Deze doorboring kan later opnieuw worden gebruikt als injectieboring voor het gasvormige vergassingsmiddel wanneer het vergassingsfront voldoende is opgeschoven.

15 Het gasvormige vergassingsmiddel en de geproduceerde gassen door de vergassingsreacties stromen weg tussen het vaste gedeelte tussen de kolen 5 en de ingestorte zone 6, hetgeen resulteert in de instorting van de nabij gelegen gesteenten.

Het vloeibare vergassingsmiddel dat is geïnjecteerd op 20 punt 4 vloeit weg door de kolen op de plaats nabij het vergassingsfront 2-3 waar het zich verzamèlt en doorsijpelt door de gesteentelagen en door de microspleten die in de kolen aanwezig zijn.

De hoeveelheid geïnjecteerde vloeistof wordt desgewenst geregeld door het regelen van de injeetiedruk die steeds zal liggen 25 boven 60$ van de lithostatische druk overeenkomend met de diepte van de laag en die zonder problemen 100 tot 120% kan bereiken van deze lithostatische druk. Voor een laag die aanwezig is op 1000 meter diepte komt deze injeetiedruk overeen met ongeveer 150 bar-300 bar.

De vloeistof kan worden geïnjecteerd bij omgevingstemperatuur 30 maar men kan deze ook voorverwarmen tot een temperatuur van ongeveer 300-350 °C, waardoor men een zekere mate van voorverwarming verzekert van de kolen en waardoor het verdampen van het water wordt vergemakkelijkt wanneer men het vergassingsfront benadert.

Het gas dat ontstaat door de vergassingsreacties wordt af-35 gezogen via een kanaal 7 volgens een bekende techniek, bewerkstelligd in de dikte van de ader en deze verbindt het uiterste deel van het front dat wordt vergast met de boring 8 waardoor de afzuiging plaatsheeft naar het oppervlak.

8105066 a «5%- -3- 22246/Vk/mb

Het gasvormige vergassingsmiddel dat wordt geïnjecteerd op plaats 1 moet een bepaalde hoeveeheid zuurstof bevatten, welke zuurstof noodzakelijk is om het vergassingsfroit te houden op een voldoende hoge temperatuur dankzij de exotherme aard van de reacties: 5 02 + C-»C02 en 02 + 2 C->2 CO.

In de praktijk kan het gasvormige vergassingsmiddel bestaan 10 uit lucht, met zuurstof verrijkte lucht, zuurstof of zuurstof gemengd met C02, ten einde de voordelen de verkrijgen zoals vermeld in de Nederlandse octrooiaanvrage 8104624.

Het vloeibare vergassingsmiddel kan bestaan uit water, water waaraan produkten zoals ammoniak zijn toegevoegd, die hierin kunnen 15 worden gesuspendeerd om de verbrokkeling van de koolstof te begunstigen of water waaraan residuprodukten zijn toegevoegd die men wil opruimen zoals fenol-houdend water of teer-houdend water, dat kan worden gebruikt om het gasvormige produkt te-wassen.

De voordelen die kunnen worden verkregen bij de werkwijze 20 volgens de uitvinding zijn een aantal te weten: - Het is mogelijk om een aanzienlijk lagere diameter toe te passen voor de boring waarmee het gasvormige vergassingsmiddel wordt geïnjecteerd. Zo geldt bijvoorbeeld dat om een zelfde hoeveelheid vergaste koolstof te verkrijgen kan de geïnjecteerde hoeveelheid worden ver-' 25 laagd in een verhouding van 6 tot 1 wanneer men zuurstof injecteert bij omgevingstemperatuur in plaats van een mengsel van 300 °C bestaande uit damp en zuurstof in een molaire verhouding van 2 tot 1. Een supplementaire verlaging van de kosten van de boringen voor het injecteren wordt verkregen door het feit dat de injectie van een koud gas het mogelijk 30 maakt om een inwendig geïsoleerde leiding te vervangen die is bedoeld om de themisehe verliezen te verminderen en die moet worden beschermd door de buizen van de omhulling te sementeren.

_ Het is mogelijk om grote verwarmingsorganen en de voeding hiervan tijdens verbranden te verkleinen, hetgeen een aanzienlijke be-35 sparing oplevert met het oog op de investeringen en met het oog op de kosten die moeten worden gemaakt om deze installaties te doen werken aan het oppervlak ter verkrijging van de gasvormige middelen. Een extra besparing kan worden verkregen door het verwijderen van de verwerkings- 8105066 -4- 22246/Vk/mb . px --¾ installaties voor het gebruikte water wanneer dit wordt gerecireuleerd bij de ondergrondse vergassing.

- Omdat bovendien de druk van het gas dat wordt afgevoerd kan worden gehouden op een voldoende verhoogd niveau maakt de werkwijze vol-5 gens de uitvinding het bij het ondergronds vergassen mogelijk om zich te gedragen als een thermische motor met een hoog werkingsvermogen. In feite kan men in eerste benadering bewerkstelligen dat de reacties tussen de vaste koolstof en de vergassingsmiddelen verlopen volgens het volgende schema: 10 0- + 2 H,0 . ' . ,.-+-2 C-*C0„ + Ho0. + CO + H„.

2 2 vloeistof ' 2 2 damp 2

Dit resulteert in het feit dat per 1 mol zuurstof waarvan men de druk moet houden op die van de gasgenerator, men bij de afvoer 15 4 mol gas of damp heeft gevonden onder verhoogde druk.

De werkwijze maakt eveneens een vergroting mogelijk van de effectiviteit van de vergassingsbewerking door het verhogen van de contactoppervlakken tussen het gas en de vaste stof. In feite is het algemeen bekend dat de toepassing van de infusietechniek van water in de laag een 20 desintegratie van de koolstof bewerkstelligt,waardoor de bestandheid tegen druk wordt verlaagd door een uiteenvallen en verkruimeling van de ader/laag wordt bevorderd.

Deze werking kan nog worden benadrukt wanneer de injectie met water verschillende chemische additieven bevat zoals ammoniak door welke 25 stoffen de desintegratie van koolstof wordt begunstigd.

Door-te vermijden dat het vergassingsmiddel dat wordt geïnjecteerd een verhoogde temperatuur heeft kan de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast onafhankelijk van het te injecteren vergassingsmiddel door uit te gaan vanaf het oppervlak of door het te injecteren 30 van beneden naar boven uitgaande van gegraven ondergrondse galerijen door het toepassen van een conventionele mijnbouwtechniek, volgens een uitvoeringsvorm die is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8104625.

-CONCLUSIES- 8105066

Claims

1. Werkwijze voor het ondergronds vergassen van kolen, met het kenmerk, dat gelijktijdig een gasvormig vergassingsmiddel wordt 5 gebruikt dat zuurstof bevat, welk middel wordt geïnjecteerd bij omgevingstemperatuur achter het vergassingsfront en een vloeibaar vergassingsmiddel dat water bevat, welk middel onder een hoge druk wordt geïnjecteerd voor het vergassingsfront.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 10 gasvormige vergassingsmiddel lucht is, met zuurstof verrijkte lucht, zuurstof of eenmengsel van zuurstof met kooldioxyde.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vloeibare vergassingsmiddel water is, water waaraan ammoniak is toegevoegd of restwater afkomstig uit installaties voor het wassen van het gas- 15 vormige produkt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vloeibare vergassingsmiddel wordt geïnjecteerd bij een druk gelegen tussen 60% en 120% van de lithostatische druk die afhankelijk is van de diepte van de kolenlaag. 20

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vloeibare vergassingsmiddel wordt voorverwarmd voordat het wordt geïnjecteerd, tot een temperatuur die lager is dan de verdampingstemperatuur van het water, overeenkomend met de toegepaste injectiedruk. Eindhoven, november 1981 8105066