NL8203582A - Werkwijze voor het bereiden van synthesegas. - Google Patents

Description

. i >

“ 1 “ Κ 5625 NET

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN SYNTHESEGAS

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van synthesegas door de partiële verbranding van een ashoudende brandstof met een zuurstof bevattend gas in een reactor, waarbij gevormd synthesegas via een gasafvoerpijp bij de 5 top en gevormde slak door een slakafvoer in de%bodem uit de reactor wordt gevoerd.

Bij de vergassing van een ashoudende brandstof wordt synthesegas bereid door de brandstof partieel te verbranden met een zuurstof bevattend gas, De brandstof die hiervoor wordt gebruikt, 10 kan steenkool zijn, maar ook bruinkool, turf, hout en vloeibare brandstoffen zoals leisteenolie en olie uit teerzanden zijn geschikt. Het zuurstof bevattende gas kan lucht zijn, maar ook met zuurstof verrijkte lucht of zuivere zuurstof kunnen worden toegepast.

15 De vergassing vindt plaats in een reactor. De reactor heeft bij voorkeur hoofdzakelijk de vorm van een cirkelcilinder, die vertikaal is opgesteld. Andere vormen, zoals een blok, bol, kegel, zijn echter ook mogelijk. De werkdruk in de reactor bedraagt in het algemeen 1 tot 70 bar.

20 Behalve de brandstof en het zuurstof bevattende gas wordt geschikt nog een moderator in de reactor gevoerd. De moderator oefent een matigend effect uit op de temperatuur van de vergas-singsreactie door endotherm te reageren met de reactanten en/of de produkten. Geschikte moderatoren zijn stoom en kooldioxide.

25 Bij voorkeur worden de brandstof, het zuurstof bevattende gas en de moderator via ten minste één brander in de reactor geleid. Het aantal branders bedraagt met voordeel minstens twee.

De branders worden in een geschikte uitvoering symmetrisch ten opzichte van de reactoras in een laag gelegen deel van de reac-30 torwand aangebracht.

Bij de vergassingsreactie wordt naast synthesegas ook slak gevormd. Een groot gedeelte van de slak valt omlaag en verdwijnt 8203582 i * - 2 - via de slakafvoer uit de reactor. Gebleken is echter dat een deel van de slak door de produktgassen wordt meegevoerd naar de gasafvoerpijp. De meegevoerde slak heeft de vorm van kleine druppeltjes of poreuze deeltjes . Hij wordt vliegslak genoemd en 5 kan erg storend zijn doordat hij vervuiling in de apparatuur veroorzaakt. De vervuiling vindt vooral plaats als de vliegslak plakkerig is, hetgeen het geval is bij een temperatuur waarbij de slak niet meer geheel gesmolten is, maar ook nog niet volledig gestold. Deze temperatuur ligt binnen een traject dat honderden 10 graden Celsius kan bedragen en in het algemeen tussen 700 en 1500°C ligt. Als de vliegslak de reactor verlaat heeft hij in het algemeen een temperatuur tussen 1000 en 1700°C. Ten einde vervuiling zoveel mogelijk te voorkomen wordt het afgevoerde syn-thesegas met de vliegslak snel afgekoeld, zodat de vliegslak snel 15 stolt. Deze afkoeling geschiedt bij voorkeur door de injectie van een koud gas en/of water in de gasafvoerpijp. Na verdere afkoeling van het gas wordt de vliegslak uit het gas verwijderd, bijvoorbeeld met behulp van een of meer cyclonen. Een geschikte werkwijze hiervoor is beschreven in de Nederlandse octrooi-20 aanvrage 7302626.

Als de vliegslak is afgescheiden van het synthesegas heeft alle vliegslak de vorm van fijne, poreuze deeltjes. Deze vertonen de eigenschap dat de erin aanwezige zware metalen met water kunnen worden uitgeloogd. Daardoor kunnen zij het milieu veront-25 reinigen bij het opslaan van deze fijne slakdeeltjes in de open lucht. Een deel van de brandstof in de vliegslak wordt niet omgezet in synthesegas. De gestolde vliegslak bevat dan ook een aanzienlijk percentage koolstof.

Uit de slak die via de slakafvoer wordt verkregen, worden de 30 zware metalen door water niet uitgeloogd. Dat maakt opslag in de open lucht mogelijk zonder gevaar voor vervuiling van de omgeving. De zo verkregen slak kan ook in de wegenbouw worden gebruikt. Het koolstofgehalte in deze slak bedraagt in het algemeen minder dan 1 gew,%.

8203582 - 3 - \ * ï

Gebleken is dat als de vliegslak wordt omgesmolten, slak wordt verkregen waaruit zware metalen moeilijk uit te logen zijn.

Voorgesteld is de vliegslakdeeltjes via de branders terug te voeren naar de reactor met de te vergassen brandstof, zodat zij 5 nogmaals met zuurstof in aanraking worden gebracht. Daardoor wordt praktisch alle koolstof in de vliegslak alsnog partieel verbrand. Nog belangrijker is dat nu de vliegslak weer smelt en ten minste voor een deel naar de slakafvoer valt. Dit voorstel heeft echter als nadeel dat een deel van de teruggevoerde vlieg-10 slakdeeltjes weer met het synthesegas wordt meegevoerd.

Dat houdt in dat meer vliegslak moet worden afgescheiden in de cyclonen waardoor deze groter en derhalve duurder moeten zijn. Bovendien vereist het pneumatische transport van vliegslak naar de reactor een aanzienlijke hoeveelheid draaggas. Deze hoeveel-15 heden kunnen zodanig worden dat zij de thermische efficiëntie van de verbranding en derhalve de opbrengst aan koolmonoxide en waterstof nadelig beïnvloeden.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel de vliegslak om te zetten in slak zoals die welke wordt afgevoerd via de slakafvoer, 20 zonder dat de hierboven beschreven nadelen optreden. Daartoe wordt de vliegslak in een zodanige vorm gerecirculeerd naar de reactor dat hij geen kans loopt weer te worden meegevoerd met het synthesegas, waarbij hij wordt omgesmolten en de nog aanwezige koolstof erin wordt omgezet in synthesegas.

25 De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het bereiden van synthesegas door de partiële verbranding van een ashoudënde brandstof met een zuurstof bevattend gas in een reactor waarbij gevormd synthesegas bij de top via een gasafvoerpijp en gevormde slak door een slakafvoer in de bodem 30 uit de reactor wordt gevoerd, met het kenmerk, dat het synthesegas in de reactor in tegenstroom in contact wordt gebracht met agglomeraten van koude vliegslak.

Volgens de uitvinding worden dus agglomeraten van vliegslakdeeltjes vervaardigd en in de reactor gevoerd. Het verdient de 35 voorkeur de agglomeraten bij de top van de reactor in de reactor 3203582 i · - 4 - te injecteren. Op die manier is de tijdsduur van hun val naar de slakafvoer betrekkelijk groot. Gedurende hun val komen zij in aanraking met het hete synthesegas. Daardoor worden ze opgewarmd. Bovendien verbrandt de koolstof in de agglomeraten - partieel -5 met de zuurstof en/of stoom in de reactor. De reactie met zuurstof levert veel warmte op, zodat het smelten van de agglomeraten wordt bevorderd. Zo wordt slak verkregen waaruit na stolling zware metalen moeilijk zijn uit te logen en die een gering koolstofgehalte heeft.

10 Het agglomereren van de afgescheiden vliegslak kan ge schieden met mechanische of elektrostatische hulpmiddelen. Zo is het mogelijk vliegslak tot grotere deeltjes samen te persen. Bij voorkeur echter voert men de agglomeratie met een kleefstof uit, zodat men agglomeraten verkrijgt die bestaan uit vliegslak met 15 een kleefstof. Water vormt redelijk goede agglomeraten. Als agglomeraten van vliegslak met water in contact komen met gassen van hoge temperatuur, exploderen de agglomeraten ten gevolge van de plotselinge verdamping van het water. De gevormde stoom kan deelnemen aan de vergassing. Water is slechts een geschikte 20 kleefstof, als na de plotselinge verdamping van het water de vliegslakdeeltjes die dan resteren, niet zo klein zijn dat ze alle met het synthesegas worden meegevoerd. Bij voorkeur is de kleefstof waterglas. Zoals bekend bestaat waterglas uit water en natriumsilicaat Na^O.xSiO^ (x=3-5). Het silicaat zelf is stabiel 25 tot zeer hoge temperaturen.

Andere geschikte kleefstoffen zijn bitumen, teer of pek.

Hiermee kunnen goede agglomeraten worden verkregen. Bovendien wordt bij terugkeer van de agglomeraten in de reactor ook de kleefstof vergast. Door de vergassingsreactie van deze kleefstof 30 met zuurstof wordt in de agglomeraten warmte ontwikkeld, waardoor het smelten van de agglomeraten wordt bevorderd. Daarbij wordt ook de opbrengst aan synthesegas hoger.

Cement is ook geschikt als kleefstof. Cement levert stevige agglomeraten op. Een bijkomend effect van cement wordt geleverd 35 door het gehalte calciumoxide in de cement: aanwezig waterstofsulfide 8203582 ' » % - 5 - in het synthesegas wordt door het calciumoxide gebonden. Als derhalve cement als kleefstof wordt gebruikt, wordt het syn-thesegas tevens ten dele van H^S ontdaan.

Aan de kleefstoffen kunnen bepaalde smeltpuntverlagende 5 stoffen zijn toegevoegd, afhankelijk van de samenstelling van de vliegslak.

Zoals reeds is beschreven, worden de agglomeraten bij voorkeur bij de top van de reactor in de reactor geïnjecteerd.

Geschikt wordt in de injectie op meerdere plaatsen symmetrisch 10 ten opzichte van de reactoras uitgevoerd. Een andere mogelijkheid is om de agglomeraten in de gasafvoerpijp te injecteren, vanwaar ze in de reactor vallen.

Het injecteren van de agglomeraten kan plaatsvinden met behulp van een draaggas. Door in da gasafvoerpijp te injecteren 15 wordt voorkomen dat dit draaggas in de reactor komt, daar het nu met het snalstromende synthesegas wordt meegevoerd. Als er met de agglomeraten draaggas in de reactor wordt geïnjecteerd kan het draaggas verstoringen in de temperatuur in het bovendeel van de reactor veroorzaken, waardoor de koolstof in de vliegslak niet 20 goed uitreageert met de zuurstof en/of de moderator. Omdat bij injectie in de gasafvoerpijp geen draaggas in de reactor terecht komt, treden bovenstaande verstoringen niet op. De verstoringen die worden veroorzaakt door draaggas geïnjecteerd in de top van de reactor, zijn overigens vrij onbelangrijk in verhouding tot 25 verstoringen die optreden in de kern van de reactor bij de injectie van vliegslak en draaggas via de branders.

In de gasafvoerpijp wordt in het algemeen ook een koud gas en/of water geïnjecteerd om het synthesegas snel af te koelen en de meegevoerde vliegslak snel te doen stollen. Bij voorkeur 30 worden de agglomeraten in de gasafvoerpijp geïnjecteerd boven de plaats waar het koude gas en/of water erin wordt geïnjecteerd. De plaats waar wordt geïnjecteerd, is dan minder heet, zodat met minder hoogwaardige en dus minder dure materialen voor het injectiesysteem kan worden volstaan. Bovendien zijn er injec-35 tiesystemen waarbij enig gas uit de reactor in de injectiesysternen 8203582 « · - 6 - terechtkomt. Als het gas dan al enigszins is afgekoeld is deze hoeveelheid gas minder moeilijk te verwerken.

Men moet ervoor zorgen dat de agglomeraten voldoende groot zijn, zodat ze niet worden meegevoerd met het synthesegas. Vooral 5 bij injectie in de gasafvoerpijp is dit van belang daar in de gasafvoerpijp gassnelheden van 10 m/s niet ongewoon zijn. Anderzijds moeten de agglomeraten niet te groot zijn. Dan bestaat het gevaar dat de agglomeraten, voordat ze de slakafvoer hebben bereikt, niet helemaal zijn gesmolten en dat niet alle koolstof erop wordt vergast. De agglomeraten hebben een geschikte afmeting als zij een diameter bezitten van 50 m tot 40 mm. Diameters van 2 tot 30 mm zijn vooral toepasbaar bij injectie bij de top van de reactor. De diameters van 10 tot 40 mm zijn vooral geschikt bij injectie in de gasafvoerpijp.

15 Een geschikte manier om de agglomeraten in de reactor of in de gasafvoerpijp te injecteren wordt uitgevoerd met behulp van een sluis. Hierin wordt een hoeveelheid agglomeraat op de juiste druk gebracht en naar de reactor of de gasafvoerpijp getransporteerd met behulp van een transportgas. Met de agglomeraten wordt 20 00}ζ een hoeveelheid transportgas in de reactor of de gasafvoer- pijp geïnjecteerd. Dit gas wordt met het synthesegas meegevoerd. Het moet derhalve inert zijn ten opzichte van het synthesegas.

Het gas is bijvoorbeeld stikstof, kooldioxide of gerecirculeerd synthesegas.

25 De agglomeraten kunnen ook geschikt worden geïnjecteerd met behulp van een speciale vaste stofpomp. Sommige vaste stofpompen kunnen slechts worden toegepast bij zeer fijne vaste stofdeeltjes. Die zijn hier niet geschikt. Zij moeten in staat zijn de agglomeraten als zodanig in de reactor of de gasafvoerpijp te 30 injecteren. Omdat in ieder geval relatief kleine deeltjes gemakkelijker te injecteren zijn dan relatief grote, worden vaste stofpompen bij voorkeur toegepast bij -injectie in de reactor. Dan mogen de agglomeraten een betrekkelijk kleine diameter ( 50 m tot 4 mm) bezitten. Een geschikte vaste stofpomp bestaat uit een 33 rotor, die eruit ziet als een tandrad, en een huis, waarbinnen de 8203582

< ' "1 * * -V

- 7 - rotor draait. Omdat de rotor nauw aansluit tegen het huis, ontstaan er compartimenten tussen de tanden van de rotor. Eet huis heeft twee openingen waarvan er een in verbinding staat met een voorraadvat agglomeraten bij lage, veelal atmosferische, 5 druk, en waarvan de ander in verbinding staat met de reactor bij verhoogde druk. De compartimenten worden gevuld met agglomeraten als ze via de opening in het huis in verbinding staan met het voorraadvat agglomeraten. Ze worden geleegd als ze via de andere opening in het huis in verbinding staan met de reactor. Eventueel 10 kan langs de laatstgenoemde opening een draaggas worden gevoerd dat de agglomeraten uit de compartimenten oppikt en naar de reaktor blaast. Zo kan aan de agglomeraten een zekere snelheid worden meegegeven. Bovendien bevatten de lege compartimenten nu slechts veelal koel draaggas in plaats van het hete synthesegas 15 uit de reactor.

Het is niet noodzakelijk de agglomeraten eerst te vervaardigen en dan te injecteren. Ook is het mogelijk de agglomeraten bij het injecteren te vormen. Het is mogelijk de vliegslak met een bindmiddel tot een pasta te vormen. Als de pasta wordt 20 geïnjecteerd ontstaan relatief grote extrudaten (2 tot 40 mm) die omlaagvallen. Zo ontstaan de agglomeraten uit de geïnjecteerde pasta. Een geschikte vloeistof om de vliegslak tot een pasta te maken is een zware aardoliefractie, in het bijzonder bitumen.

Hiermee worden grote extrudaten gevormd. Het bitumen wordt ook 25 vergast wat zowel extra synthesegas als warmte voor het smelten van de vliegslak oplevert. Een pasta met water is minder geschikt doordat het water snel verdampt en de vliegslak als kleine deeltjes kan resteren, zodat ten minste een gedeelte ervan weer kan worden meegevoerd met het synthesegas.

30 Het injecteren van de pasta geschiedt geschikt met behulp van een extrusiepers.

Een pasta is vooral toepasbaar bij injectie in de reactor.

Als een pasta in de gasafvoerpijp wordt geïnjecteerd, kan de pijp door de pasta worden vervuild. Bij injectie in de reactor bestaat 35 er geen gevaar voor vervuiling.

8203582 - 8 - « » ♦ *

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de figuren, waartoe de uitvinding overigens geenszins is beperkt. Figuur 1 toont een blokschema van een procédé waarin de uitvinding wordt toegepast. Via een leiding 2 wordt een ashoudende 5 brandstof in een reactor 1 gevoerd. Bij de brandstof wordt via een leiding 3 een zuurstof bevattend gas en via een leiding 4 een moderator toegevoegd. Bij de in de reactor 1 optredende vergassing wordt slak gevormd, die voor een deel als een vloeistof-stroom via een slakafvoer 5 uit de reactor 1 wordt afgevoerd.

10 Gevormd synthesegas, beladen met vliegslak, verlaat de reactor 1 via een gasafvoer 6. In de gasafvoer 6 wordt via een leiding 7 gekoeld en gezuiverd synthesegas geïnjecteerd zodat het gevormde hete synthesegas wordt afgekoeld en de vliegslak erin stolt. In de gasafvoer 6 worden voorts via een leiding 8 agglomeraten van 15 vliegslak geïnjekteerd. De agglomeraten vallen in de reactor en worden via de slakafvoer 5 uit de reactor 1 gevoerd. Het is ook mogelijk de agglomeraten in de reactor..1 te injecteren (In figuur 1 niet gedemonstreerd). Het synthesegas in de gasafvoer 6 wordt vervolgens verder afgekoeld in een afvalwarmteketel 9. Daartoe 20 wordt water via een leiding 10 aangevoerd naar koelpijpen in de afvalwarmteketel 9. Gevormd stoom wordt via een leiding 11 weggevoerd voor gebruik elders. Vanuit de afvalwarmteketel 9 wordt het synthesegas via een leiding 12 naar een venturi-wasser 13 gevoerd. Via een leiding 15 wordt daarin een waterige sus-25 pensie van vliegslakdeeltjes toegevoegd bij het synthesegas. Er wordt zoveel suspensie toegevoegd dat al het water verdampt. Het mengsel van synthesegas, stoom en vliegslak wordt via een leiding 14 naar een cycloon 16 gevoerd, waar vliegslak wordt afgescheiden van het gas-mengsel. De afgescheiden vliegslak wordt via een 30 leiding 18 naar een agglomereerinrichting 29 geleid, waar met behulp van kleefstof die via een leiding 30 wordt toegevoerd, agglomeraten worden gevormd. De agglomeraten worden via de leiding 8 vanuit de agglomereerinrichting 29 in de gasafvoer 6 geïnjecteerd.

8203582 ‘ "a!! • ί » .- 9 -

Het gasmengsel dat vla een leiding 17 uit de cycloon 16 wordt gevoerd, bevat nog enige vliegslak. Daarom wordt het naar een gaswaskolom 19 geleid, waar het in tegenstroom in contact wordt gebracht met water dat via een leiding 21 bij de top van 5 de kolom 19 wordt binnengevoerd. Behalve deze gaswaskolom kan ook gebruik worden gemaakt van één of meer venturi-wassers, zoals in de Nederlandse octrooiaanvrage 7302626 is beschreven. In de kolom 19 wordt een waterige suspensie van vliegslak gevormd die wordt gerecirculeerd naar de venturi-wasser 13 via de leiding 15. Het 10 gasmengsel, nu practisch vrij van vliegslak, wordt via een leiding 20 gevoerd naar een koeler 22, waar het tot onder zijn dauwpunt wordt afgekoeld, zodat een gas-watermengsel wordt gevormd. Via een leiding 23 wordt dit gas-watermengsel naar een afscheider 24 gevoerd waar het wordt gescheiden in synthesegas en 15 water. Het water wordt via een leiding 25 uit de afscheider 24 gevoerd, waarna een deel hiervan als waswater wordt gerecirculeerd naar de kolom 19 via de leiding 21, en het andere deel wordt weggevoerd uit de installatie via een leiding 27. Het synthesegas wordt uit de afscheider 24 weggevoerd via een leiding 20 26. Een deel van het synthesegas wordt teruggevoerd via de leiding 7 naarde gasafvoer 6 om het hete gas in de gasafvoer te koelen. Van het resterende deel kan een gedeelte worden gebruikt als draaggas voor de agglomeraten. Daartoe kan een gedeelte via een leiding 31 naar de leiding 8 worden gevoerd. De rest wordt 25 afgevoerd uit het systeem via een leiding 28.

*

Uit het blokschema blijkt dat alle vliegslak via de cycloon 16 wordt afgescheiden, vervolgens wordt geagglomereerd, en ten slotte als een vloeistofstroom via de slakafvoer 5 uit de reactor 1 wordt afgevoerd. Er wordt derhalve totaal geen vliegslak meer 30 uit de installatie afgevoerd.

De figuren 2 en 3 geven een schematische voorstelling van inrichtingen die kunnen worden toegepast bij de werkwijze volgens de uitvinding. Koel-, isolatie-, regel- en controle-apparatuur zijn in de figuren in het algemeen niet aangegeven. De 35 figuren geven een nadere toelichting op figuur 1, in het 8203582 - 10 - bijzonder op de reactor 1, de slakafvoer 5, de gasafvoerpijp 6 en de leidingen 7 en 8, zoals weergegeven in figuur 1.

Figuur 2 toont een reactor 101, waarin via branders 102 een ashoudende brandstof, een zuurstof bevattend gas en een moderator 5 worden toegevoerd. Bij de reactie tussen de drie stoffen wordt, naast synthesegas, slak verkregen dat gedeeltelijk door een slakafvoer 105 wordt weggevoerd. Gevormd met vliegslak beladen synthesegas wordt via een gasafvoerpijp 106 weggevoerd. Door een ringvormige spleet 103 in de gasafvoerpijp 106 wordt koud 10 gereinigd synthesegas, aangevoerd via een leiding 104, in de gasafvoerpijp 106 geïnjecteerd, In een vat 107 worden via een leiding 121 agglomeraten van vliegslak gebracht. Een sluisvat 110 wordt via een leiding 108 gevuld door een klep 109 te openen. Nadat voldoende agglomeraten in het sluisvat 110 zijn gevoerd, 15 wordt de klep 109 gesloten. Het sluisvat 110 wordt vervolgens op verhoogde druk gebracht door een inert gas via een leiding 117 toe te voeren. Kleppen 112, 120 en 109 zijn dan gesloten. Als het sluisvat 110 de juiste druk bezit wordt een klep 118 in de leiding 117 gesloten en de klep 112 in een leiding 111 geopend.

20 De agglomeraten worden nu in een hoge-drukvat 113 gevoerd vanwaar ze via een leiding 114 worden meegevoerd met een inert draaggas, aangevoerd via een leiding 115, naar de gasafvoerpijp 106. De leiding 115 kan via een klep 116 worden gesloten. Als het sluisvat 110 leeg is wordt de klep 112 weer gesloten, en de druk in 25 het sluisvat verlaagd doordat men gas laat ontsnappen via een leiding 119 door de klep 120 te openen. Daarna wordt het sluisvat weer gevuld door de klep 109 te openen.

In figuur 3 hebben corresponderende componenten dezelfde nummering als in figuur 2. In plaats van een sluissysteem wordt 30 hier gebruik gemaakt van een vaste stofpomp die de agglomeraten in de reactor injecteert. De agglomeraten worden via een leiding 132 met een inert gas naar een vat 130 gevoerd. De agglomeraten worden via een vaste stofpomp 131 in een toevoerpijp 134 gevoerd. Vandaar vallen ze in de reactor 101 en de gesmolten slak wordt 35 afgevoerd door de slakafvoer 105. Elk compartiment in de vaste 8203582 - 11 - stofpomp 131 dat weer gevuld wordt met agglomeraten brengt enig heet synthesegas in het vat 130. Ten einde de hoeveelheid heet synthesegas die via de vaste stofpomp 131 in het vat 130 terechtkomt, te beperken en de toevoerpijp 134 te koelen, wordt een koud 5 gas via een leiding 135 in de toevoerpijp 134 worden gevoerd. Op deze manier komt vooral koud gas via de compartimenten in de vaste stofpomp 131 in het vat 130 terecht. Dit koude gas is bijvoorbeeld stikstof, kooldioxide of gekoeld gerecirculeerd synthesegas. Het gas dat in het vat 130 is terechtgekomen wordt 10 via een leiding 133 uit het vat 130 gevoerd, tezamen met het

inerte gas waarmee de agglomeraten in het vat 130 worden gevoerd. VOORBEELD

In een reactor, in hoofdzaak zoals beschreven in figuur 2, werd 41.670 kg/hr steenkool in 5.420 kg/hr stikstof met 38.405 15 kg/hr zuivere zuurstof en 1.825 kg/hr stoom partieel verbrand. De samenstelling van de steenkool was: C 73,5 gew.% H 4,9 " N 1,4 " 0 5,1 " S 3,2 " as 10,5 " water 1,4 "

De deeltjesgrootte van de steenkool bedroeg 50-150 m. De druk in de reactor bedroeg 25 bar. In de gasafvoer van de reactor werd 1.825 kg/hr agglomeraat van vliegslak geïnjecteerd met behulp 20 van 200 kg/hr gereinigd en gerecirculeerd synthesegas als draaggas. De agglomeraten waren langs mechanische weg vervaardigd van vliegslak die eerder in de partiële verbranding van de steenkool was verkregen en die was afgescheiden van het synthesegas met behulp van een cycloon.(vgl. cycloon 16 in figuur 25 1). De gemiddelde deeltjesgrootte van de agglomeraten bedroeg 20 mm. Zij bevatten nog 19,7 gew.% koolstof.

8203582 - 12 -

Via de gasafvoerpijp werd 82.440 kg/hr synthesegas afgevoerd, dat 65.415 kg/hr koolmonoxide en waterstof, en 8.230 kg/hr kooldioxide bevatte.

Het synthesegas voerde 1.825 kg/hr vliegslak mee. Door de 5 slakafvoer werd 4.880 kg/hr slak afgevoerd. Deze slak bevatte geen koolstof meer.

VERGELIJKEND EXPERIMENT I

Ter vergelijking werd hetzelfde proces uitgevoerd in nagenoeg t dezelfde reactor, zonder de injectie van agglomeraten, maar met 10 terugvoer van vliegslakdeeltjes via de branders in de reactor.

Hierbij werd 41.670 kg/hr steenkool met 39.770 kg/hr zuurstof en 1.825 kg/hr stoom partieel verbrand. De toevoer van de steenkooldeeltjes en de terug te voeren vliegslakdeeltjes (2.455 kg/hr) in de reactor vond plaats met 6.230 kg/hr stikstof. 15 De hoeveelheid synthesegas die werd afgevoerd bedroeg 84.615 kg/hr maar bevatte 64.930 kg/hr koolmonoxide en waterstof, en 9.995 kg/hr kooldioxide. De hoeveelheid vliegslak die met het synthesegas werd meegevoerd bedroeg 2.455 kg/hr. De hoeveelheid slak die werd afgetapt bij de slakafvoer bedroeg ook hier 4.880 20 kg/hr.

VERGELIJKEND EXPERIMENT II

In dit experiment werd geen vliegslak naar de reactor teruggevoerd, noch als agglomeraten in de top van de reactor, 25 noch als vliegslakdeeltjes via de branders. Hier werd 41.670 kg/hr steenkool in 5.420 kg/hr stikstof partieel verbrand met 37.940 kg/hr zuurstof en 1.805 kg/hr stoom. De hoeveelheid vliegslak die met het gevormde synthesegas werd meegevoerd bedroeg net als in het Voorbeeld 1.825 kg/hr. De hoeveelheid slak 30 die via de slakafvoer werd verkregen bedroeg slechts 3.415 kg/hr. De hoeveelheid verkregen synthesegas bedroeg 81.595 kg/hr waarvan 64.710 kg/hr bestond uit koolmonoxide en waterstof en 8.125 kg/hr uit kooldioxide.

Door de resultaten van het Voorbeeld te vergelijken met die 35 van de vergelijkende experimenten blijkt dat bij de werkwijze 8203532 - 13 - volgens de uitvinding alle slak via de slakafvoer wordt verkregen. Voorts verbruikt deze werkwijze minder draaggas dan de werkwijze waarbij vliegslak als zodanig via de branders wordt gerecirculeerd. De hoeveelheid vliegslak die door het gevormde 5 synthesegas wordt meegevoerd is aanzienlijk geringer dan in de werkwijze waarbij vliegslak als zodanig wordt gerecirculeerd. Bovendien is de hoeveelheid nuttig gas (koolmonoxide en waterstof) die met de werkwijze volgens de uitvinding wordt verkregen het grootst.

8203582

Claims (14)

1. Werkwijze voor het bereiden van synthesegas door de partiële verbranding van een ashoudende brandstof met een zuurstof bevattend gas in een reactor waarbij gevormd synthesegas via een gasafvoerpijp bij de top en gevormde slak door een slakafvoer in 5 de bodem uit de reactor wordt gevoerd* met het kenmerk* dat het synthesegas in de reactor in tegenstroom in contact wordt gebracht met agglomeraten van koude vliegslak.

2. Werkwijze volgens conclusie 1* met het kenmerk* dat de agglomeraten bestaan uit vliegslak met een kleefstof.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk* dat de kleefstof waterglas is.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk* dat de • kleefstof bitumen, teer of pek is.

5. Werkwijze volgens conclusie 2* met het kenmerk, dat de 15 kleefstof cement is.

6. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies* met het kenmerk, dat de agglomeraten bij de top van de reactor in de reactor worden geïnjecteerd.

7. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 5, met * , 20 het kenmerk, dat de agglomeraten in de gasafvoerpijp worden geïnjecteerd.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de agglomeraten in de gasafvoerpijp worden geïnjecteerd boven de plaats waar een koud gas en/of water erin wordt geïnjecteerd.

9. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de agglomeraten een diameter bezitten die ligt in het gebied van 50jim tot 40 mm. IQ. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 6 tot 9, met het kenmerk, dat de agglomeraten worden geïnjecteerd met behulp 30 van een sluis. 11« Werkwijze volgens één of meer der conclusies 6 tot 9, met het kenmerk, dat de agglomeraten worden geïnjecteerd met behulp van een vaste-stofpomp. 8203582 » .-¾ - 15 -

12. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat de agglomeraten worden gevormd uit een geïnjecteerde pasta.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de 5 pasta wordt geïnjecteerd met behulp van een extrusiepers.

14. Werkwijze volgens conclusie 1, zoals hiervoor beschreven, onder speciale verwijzing naar het Voorbeeld.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, zoals hiervoor beschreven onder speciale verwijzing naar de Figuur.

16. Synthesegas, bereid volgens een werkwijze zoals beschreven in elk van de conclusies 1 tot 13. AFRH04 S203582