NL8403493A

NL8403493A - Reactor en werkwijze voor het produceren van een synthesegas.

Info

Publication number: NL8403493A
Application number: NL8403493A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-06-02
Also published as: AU570581B2; CN85108252A; DE3540304A1; AU4984685A; JPS61122101A; NZ214174A; ZA858696B; CN1004269B

Description

- s ^ *K - - ï — 1 —

K 9419 NET

REACTOR EN WERKWIJZE VOOR HET PRODUCEREN VAN EEN SYNTHESEGAS

De uitvinding betreft een reactor en een werkwijze voor het produceren van een synthesegas door partiële verbranding van een koolstof bevattende brandstof.

Degelijke reactoren en werkwijzen zijn bekend en daarbij 5 wordt als koolstof bevattende brandstof toegepast bijvoorbeeld steenkool, bruinkool, turf, aardolie of producten daarvan. De partiële verbranding geschiedt daarbij met behulp van zuurstof of een zuurstof bevattend gas, zoals bijvoorbeeld lucht. Het aldus geproduceerde synthesegas bestaat in hoofdzaak uit kool-10 monoxide en waterstof en bevat eventueel geringere hoeveelheden kooldioxide, methaan en waterdamp.

De bovengenoemde brandstoffen bevatten allerlei anorganische stoffen, die na de verbranding als asdeeltjes overblijven. Een deel van de gevormde asdeeltjes zal door het 15 tijdens de reactie gevormde synthesegas worden meegesleept. Daar de temperatuur van het gevormde synthesegas in de reactor zeer hoog is, zullen de fijne asdeeltjes geheel of gedeeltelijk vloeibaar en daardoor kleverig zijn. Deze kleverige geheel of half vloeibare asdeeltjes hebben de neiging zich af te zetten op 2Q onderdelen van de reactor, in het bijzonder op het binnen- oppervlak van de wand van de reactorruimte, wat uiteindelijk tot verstopping van de reactor kan leiden.

Het doel van de uitvinding is dat probleem op te lossen door het verschaffen van een reactor van het bovengenoemde type, 25 welke reactor volgens de uitvinding daardoor is gekenmerkt, dat middelen aanwezig zijn voor het scheppen en instandhouden van een waterlaag langs tenminste een deel van het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte.

8403493 1 S - v - 2 -

Een zeer aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de reactor volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt» dat de middelen een waterverdeelinrichting omvatten, aangebracht in het bovenste gedeelte van de reactorruimte.

5 De genoemde waterverdeelinrichting kan worden uitgevoerd als een overloop, aangebracht nabij het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte.

Ook is het mogelijk de genoemde waterverdeelinrichting uit te voeren als een sproeiinrichting.

10 De reactor volgens de uitvinding zal thans worden beschreven onder verwijzing naar de figuren, waarin:

Figuur 1, schematisch een verticale dwarsdoorsnede toont van een reactor, voorzien van een waterdeelinrichting die is uitgevoerd als een overloop, 15 Figuur 2 een aanzicht toont van een dwarsdoorsnede volgens het in figuur 1 aangegeven vlak II-II.

Figuur 3 een schematisch een verticale dwarsdoorsnede toont van een deel van een reactor, waarin een waterverdeelinrichting is aangebracht die is uitgevoerd als een sproei-inrichting, die 20 een ringleiding voorzien van een sleuf omvat.

Figuur 4 schematisch een verticale dwarsdoorsnede toont van een deel van een reactor, waarin een waterverdeelinrichting is aangebracht die is uitgevoerd als een sproei-inrichting, die een ringleiding voorzien van een wand die bestaat uit een poreus 25 materiaal omvat.

In de figuren 1 en 2 duidt het verwijzingscijfer 1 de reactorruimte aan, die is ingesloten door een zijwand 2, een bovenwand 3 en een onderwand 4. De bovenzijde van de reactor is voorzien van een uitlaat 5 voor het afvoeren uit de 3Q reactorruimte 1 van het geproduceerde synthesegas. De onderzijde van de reactor is eveneens voorzien van een uitlaat, die aangeduid is door het verwijzingscijfer 6, waardoor water en asdeeltjes kunnen worden verwijderd uit de reactorruimte 1.

8403493 A- ï - 3 -

De reactor is voorzien van een viertal branders 7, waarvan elk is voorzien van toevoerleidingen 8 en 9 voor de toevoer van respectievelijk brandstof en zuurstof of een zuurstofhoudendgas.

In het bovenste gedeelte van de reactorruimte 1 is een water-5 verdeelinrichting aangebracht die in dit geval is uitgevoerd als een in de wand 2 geplaatste trog 10, waarbij de bovenrand 13 van een verticale wand 11 als overloop fungeert. De trog 10 is voorzien van een toevoerleiding 12, waardoor water naar de trog 10 kan worden gevoerd.

10 In de figuren 1 en 2 geven de pijlen a, b, c de stroming weer van het water dat via waterverdeelinrichting 10, 11, 13 aan de reactor wordt toegevoerd.

In de figuren 3 en 4 zijn dezelfde onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers als in de figuren 1 en 2.

15 In figuur 3 is de waterverdeelinrichting uitgevoerd als een sproei-inrichting, die de vorm heeft van een ringleiding 15, die in de wand 2 is aangebracht. De ringleiding 15 is voorzien van een waterdoorlaat, die in dit geval de vorm heeft van een sleuf 16. In plaats van een sleuf 16 kan de ringleiding 15 desgewenst 20 voorzien zijn van een serie openingen (niet weergegeven). De ringleiding 15 is voorzien van een toevoerleiding 17, waardoor water naar de ringleiding 15 kan worden gevoerd.

In figuur 3 geven de pijlen d en e de stroming weer van het water dat via de ringleiding 15 aan de reactor wordt toegevoerd.

25 In figuur 4 is de waterverdeelinrichting uitgevoerd als een sproei-inrichting, die de vorm heeft van een ringleiding 20 die in de wand 2 is aangebracht. De ringleiding 20 is voorzien van een waterdoorlaat, die in dit geval wordt gevormd door een deel van de wand van de ringleiding 20 die bestaat uit een poreus 3Q materiaal. Dit deel van de wand is aangeduid door het vervij-zingscijfer 21. De ringleiding 20 is voorzien van een toevoerleiding 22, waardoor water naar de ringleiding 20 kan worden gevoerd.

9403433 > ? - 4 -

In de figuur 4 geven de pijlen f en g de stroming weer van het water dat via de ringleiding 20 aan de reactor wordt toegevoerd .

De werking van de reactor volgens de uitvinding zal thans 5 worden besproken onder verwijzing naar de figuren.

Een koolstof bevattende brandstof, bijvoorbeeld poederkool, wordt via de leidingen 8 toegevoerd aan de branders 7. Tevens wordt zuurstof of een zuurstofhoudend gas via de leidingen 9 toegevoerd aan de branders 7. Desgewenst kan eventueel nog stoom 10 aan de branders worden toegevoerd. Door middel van de branders 7 wordt in de reactieruimte 1 de gewenste partiële verbranding tot stand gebracht. Het gevormde synthesegas wordt uit de reactorruimte 1 afgevoerd door middel van de uitlaat 5.

Water wordt via de leiding 12 toegevoerd aan de trog 10.

15 Het water stroomt over de bovenrand 13 van de verticale wand 11 de reactorruimte 1 binnen op de wijze zoals aangegeven door de pijlen a. Vervolgens stroomt het water langs het binnenoppervlak 14 van de wand 2 op de wijze zoals weergegeven door de pijlen b. Tenslotte stroomt het water langs het binnenoppervlak 18 van de 20 onderwand 4 volgens de pijlen c naar de uitlaat 6. Het water vormt op deze wijze een waterlaag of waterfilm langs de binnen-oppervlakken 14 en 18 van respectievelijk de wanden 2 en 4 van de reactorruimte 1. Door de waterlaag worden vloeibare of halfvloeibare asdeeltjes opgevangen, waardoor deze deeltjes vast 25 worden en hun kleverigheid verliezen. Deze vaste asdeeltjes worden vervolgens met het water meegevoerd naar de uitlaat 6 en aldus uit de reactorruimte verwijderd. De kleverige asdeeltjes kunnen zich derhalve niet afzetten op de binnenoppervlakken van de wanden 2 en 4, waardoor aantasting van die wanden en 30 verstopping van de reactorruimte 1 wordt verkomen. Het water zorgt ook voor een effectieve koeling van de wanden 2 en 4. Door de in de reactorruimte 1 heersende hoge temperaturen zal een deel van het aan de reactorruimte 1 toegevoerde water in stoom worden omgezet. Deze stoom zal, tenminste voor een deel, 8403493 A* - 5 - deelnemen aan de reactie in de reactorruimte 1. Indien de warmteontwikkeling in de reactorruimte 1 toeneemt zal ook meer stoom worden gevormd uit het toegevoerde water. Deze extra gevormde hoeveelheid stoom zal als een moderator werken, 5 waardoor de temperatuur in de reactorruimte 1 de neiging heeft enigszins te dalen.

Het via de uitlaat 6 afgevoerde water kan eventueel worden gerecirculeerd nadat de asdeeltjes uit het water zijn verwijderd. De wand 2 van de reactor maakt in het 10 uitvoeringvoorfaeeld volgens figuren 1 en 2 een kleine hoek met een verticaal vlak (bijvoorbeeld 3°), wat het voordeel heeft dat men er zeker van is dat de waterlaag het biiraenoppervlak 14 van de wand 2 niet zal loslaten.

Bij de toepassing van de waterverdeelinrichting zoals 15 weergegeven in figuur 3 wordt water via de leiding 17 aan de ringleiding 15 toegevoerd.„Dit water stroomt via de sleuf 16 naar het binnenoppervlak 14 van de wand 2 op de wijze zoals door de pijlen d is aangegeven. Vervolgens stroomt het water volgens de pijlen e langs het binnenoppervlak 14 van de wand 2 van de 20 reactorruimte 1 naar beneden op dezelfde wijze zoals in verband met de figuren 1 en 2 is beschreven.

Bij de toepassing van de waterverdeelinrichting zoals weergegeven in figuur 4 wordt water via de leiding 22 aan de ringleiding 20 toegevoerd. Dit water stroomt dan via de poreuse 25 wand 21 naar het binnenoppervlak 14 van de wand 2, zoals aangegeven door de pijlen f. Vervolgens stroomt het water volgens de pijlen g langs het binnenoppervlak 14 van de wand 2 van de reactorruimte 1 naar beneden op dezelfde wijze zoals in verband met de figuren 1 en 2 is beschreven.

30 In het bovenstaande zijn slechts enkele mogelijke uit voeringsvormen van de waterverdeelinrichting volgens de uitvinding besproken. Vele uitvoeringvormen van de waterverdeelinrichting zijn echter mogelijk; hoofdzaak is dat de inrichting zodanig is uitgevoerd dat een waterlaag kan worden 3 4 0 3 4 9 3 .

·* s - 6 - geschapen en instandgehouden die zich uitstrekt langs tenminste een deel van het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte,

De hierboven beschreven reactor is aan de bovenzijde 5 voorzien van een uitlaat voor het afvoeren uit de raactorruimte van het geproduceerde synthesegas. Er zijn echter ook reactoren bekend van het type dat aan de onderzijde is voorzien van een uitlaat voor het geproduceerde synthesegas. Ook bij reactoren van het laatstgenoemde type kunnen de middelen volgens de 10 utivinding voor het scheppen en instandhouden van een waterlaag langs ten minste een deel van het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte met voordeel worden toegepast.

Het is niet noodzakelijk dat de waterlaag zich uitstrekt langs het gehele binnenoppervlak van de wand van de reactor-15 ruimte. Het is bijvoorbeeld mogelijk, dat de waterlaag zich slechts uitstrekt langs het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte gelegen beneden het niveau van de branders. In dat geval zullen de middelen voor het scheppen en instandhouden van de waterlaag zich ook beneden het niveau van de branders 2Q bevinden.

Éi λ ί 3 ft -¾ w 4 υ o -¾ » vj

Claims

2. Reactor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen een waterverdeelinrichting omvatten, aangebracht in het bovenste gedeelte van de reactorruimte.
3. Reactor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de water-10 verdeelinrichting is uitgevoerd als een overloop aangebracht nabij het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte.
4. Reactor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de waterverdeelinrichting is uitgevoerd als een sproei-inrichting.
5. Reactor volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de 15 waterverdeelinrichting is uitgevoerd als een ringleiding · aangebracht nabij het binnenoppervlak van de wand van de reactorruimte, welke ringleiding is voorzien van een water-doorlaat.
6. Reactor volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de 20 waterdoorlaat bestaat uit een sleuf of een serie openingen in de ringleiding.
7. Reactor volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat d^e waterdoorlaat wordt gevormd doordat ten minste een deel van de wand van de ringleiding bestaat uit een poreus materiaal.
8. Reactor volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de wand van de reactorruimte een kleine hoek, bijvoorbeeld 3°, maakt met een verticaal vlak. S 4 0 3 4 9 3 ** t - 8 - '
9. Werkwijze voor het produceren van synthesegas door partiële verbranding van een koolstof bevattende brandstof, met het kenmerk, dat hierbij een reactor wordt toegepast volgens een of meer der conclusies 1-7. i* * EG8H04/CS 8403483