-
Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen, insbesondere Synthesegasen,
in Abstichgaserzeugern Es ist bekannt, bei der Erzeugung von Brenngasen, insbesondere
Synthesegasen, z. B. für die Ammoniak-oder Methanolsynthese, in Abstichgaserzeugern,
die mit stückigen Brennstoffen, insbesondere Koks, von oben beschickt werden, zur
billigeren Gasherstellung staubförmige Brennstoffe mit heranzuziehen. So ist es
bekannt, Kohlenstaub in einer besonderen Brennkammer mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen
Gasen, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf oder Kohlensäure, zu verbrennen
und die heißen Verbrennungsgase durch die glühende Brennstoffsäule eines Abstichgaserzeugers
hindurchzuleiten.
-
Es ist ferner bekannt, Kohlenstaub mit den Vergasungsmitteln gemischt
in das Unterbeil eines Abstichgaserz.eugers einzuführen.
-
Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie Kohlenstaub verwenden,
daß also Mahlkosten aufgewendet werden müssen. Bei der zuerst angegebenen Arbeitsweise
wird außerdem der größte Teil des erzeugten Gases aus dem wertvolleren stückigen
Brennstoff und nur ein kleiner Teil aus dem staubförmigen Brennstoff gewonnen. Bei
dem zweiten Verfahren ist es schwierig, die nicht völlig vergasten feinen Kohlenstaubteilchen
in dem üblicherweise dem Gaserzeuger nachgeschalteten. Staubabscheider restlos aus
dem Gas zu entfernen und gegebenenfalls in den Gaserzeuger zurückzuführen und hier
zu vergasen, so daß hierbei ein Teil des Kohlenstoffs für die Vergasung verlorengeht.
-
Es ist außerdem bekannt, kleinstückigenBrennstoff, dessen Körnung
20 mm und mehr betragen kann, mittels einer außengekühlten Schnecke oder eines gekühlten
Kolbens in das ruhende Brennstoffbett eines Abstichgaserzeugers einzubringen und
mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zu vergasen.
-
Das mechanische Einbringen körnigen Brennstoffs in die heiße Zone
eines Abstichgaserzeugers bedeutet einen erheblichen technischen Aufwand, insbesondere
weil die Vergasungsmittel an zahlreichen, auf den Umfang verteilten Stellen in den
Gaserzeuger eingebracht werden müssen, um einen einwandfreien Gang des Gaserzeugers
zu gewährleisten. Es müssen demnach auch zahlreiche Eintragvorrichtungen vorgesehen
werden, und selbst dann würden die Vergasungsmittel vorzugsweise mit dem Koks und
nicht mit der in das Koksbett eingebrachten Kohle reagieren. Die Kohle würde mit
dem erzeugten Gas durch das Koksbett getragen werden.
-
Es wurde ferner schon von der in der Technik allgemein. bekannten,
Maßnahme, grobkörniges Gut pneumatisch zu fördern, Gebrauch gemacht und körniger
Brennstoff mit Vergasungsmitteln als Trägergas in einen Reaktionsraum gefördert,
in dem der Brennstoff ein Wirbelbett bildet. Dieses Verfahren hat den Nachteil,
daß das in dem Wirbelbett entstehende Gas je nach Art der zu vergasenden Kohle einen
mehr oder weniger hohen Methangehalt hat und daher für Synthesezwecke nicht geeignet
ist.
-
Bei einem weiteren zur Vergasung körnigen Brennstoffs dienenden bekannten
Verfahren wird dieser Brennstoff in einem kleinen Reaktionsraum, der als Wirbelkammer
ausgebildet ist, bei einer oberhalb des Schmelzpunktes der Schlacke liegenden Temperatur
teilweise vergast und die gasförmigen und festen Reaktionserzeugnisse in einen großen
Reaktionsraum, der zum Teil mit Füllkörpern, vorzugsweise Koks, versehen ist, eingeführt.
Im großen Reaktionsraum wird oberhalb der Füllkörperschicht eine Wirbelschicht erzeugt,
aus, der ein Teil des Brennstoffs abgeschieden und dem kleinen Reaktionsraum wieder
zugeführt wird.
-
Dieses Verfahren hat bei seiner Anwendung auf Abstichgaserzeuger den
Nachteil, daß je nach Größe des Gaserzeugers, der den großen Reaktionsraum im Sinne
des bekannten Verfahrens darstellen würde, sechs bis zwölf kleine Reaktionsräume
erforderlich wären, damit ein einwandfreier Gang des Gaserzeugern gewährleistet
würde. Da in Wirbelkammern -als solche müßten die kleinen Reaktionsräume ausgebildet
werden - sehr große Wärmeverluste auftreten, wäre dieses Verfahren bei Anwendung
auf Abstichgaserzeuger unwirtschaftlich.
-
Die bei den zuvor beschriebenen Verfahren bei der Vergasung körniger
Kohle zur Herstellung eines kohlenwasserstofffreien Synthesegases auftretenden Nachteile
können nun vermieden werden, wenn man erfindungsgemäß bei einem Abstichgaserzeuger,
der
in üblicher Weise mit stückigem Brennstoff, vorzugsweise Koks,
von oben beschickt wird, körnige Kohle mit einer Korngröße bis zu etwa 20 mm und
mehr mit Vergasungsmitteln als Trägergas durch die Formen in das ruhende Koksbett
einbläst und mit den vom Gasstrom durch das Koksbett getragenen entgasten Kohleteilchen
über dem ruhenden Bett aus stückigem Koks eine Wirbelschicht erzeugt, in die Vergasungsmittel
eingeführt werden. Da beim Einblasen von körniger Kohle mittels Vergasungbmittel
in die heiße Zone des Abstichgaserzeugers die Vergasungsmittel hauptsächlich mit
dein Koks reagieren, ist es zweckmäßig, nur so viel Sauerstoff in die heiße Zone
des Gaserzeugers einzuführen, daß die entstehende Wärme gerade ausreicht, um den
Wärmebedarf zum Aufheizen der Kohle und des Sauerstoffs, zur Spaltung der aus der
Kohle stammenden Kohlenwasserstoffe, zum Umsetzen des Wasserdampfes und der übrigen
gegebenenfalls als Trägergas benutzten endotherm reagierenden Vergasungsmittel,
zum Schmelzen der Schlacke sowie die Wärmeverluste zu decken. Die restlichen zur
Vergasung der Kohle erforderlichen Vergasungsmittel werden oberhalb der ruhenden
Koksschicht in das Wirbelbett aus entgasten Kohleteilchen eingeführt. Dadurch wird
erreicht, daß nur wenig Koks und viel Kohle vergast wird.
-
Um einen möglichst hohen Anteil des Brenngases aus der Kohle zu erzeugen,
ist es ferner vorteilhaft, einen Teil des in das ruhende Koksbett einzublasenden
Sauerstoffs zusammen mit Frischkohle und den anderen Teil des Sauerstoffs zusammen
mit entgaster Kohle, welche unmittelbar aus der Wirbelschicht abgezogen wird, in
das Gaserzeugerunterteil zu geben, wobei man zweckmäßig diese Kohle in der Nähe
der Zufuhr der Frischkohle einführt.
-
Der in dem dein Gaserzeuger nachgeschalteten Staubabscheider etwa
noch anfallende brennbare Staub wird zusammen mit der Frischkohle und/oder der entgasten,
aus der Wirbelschicht unmittelbar abgezogenen Kohle in die untere, heiße Zone des
Gaserzeugers eingeführt.
-
Zum Betrieb der Wirbelschicht ist je nach der Höhe und der Art des
zu wirbelnden Gutes eine Gasmenge von etwa 300 bis 800 m3/h und m2 Querschnitt erforderlich.
Bei zu großer Gasmenge werden mit den abziehenden Gasen die kleineren Teilchen des
Wirbelgutes ausgetragen. Es ist deshalb vorteilhaft, nur so viel von dem im Unterteil
des Gaserzeugers entstandenen Gas in die Wirbelschicht zu führen, wie zum Wirbeln
notwendig ist. Das übrige Gas zieht man unterhalb der Wirbelschicht durch einen
-zweiten Gasausgang ab, entfernt daraus die entgasten Kohleteilchen in einem Staubsack
und fördert sie durch eine Eintragsvorrichtung in die Wirbelschicht und gegebenenfalls
zum Teil in das Gaserzeugerunterteil. Die aus der Wirbelschicht und vom Staubsack
kommenden Gasströme werden, zweckmäßig gemeinsam, in einem Zyklonabscheider oder
einer anderen trocken arbeitenden Feinreinigungsanlage, z. B. einem Elektrofilter,
weitgehend von Kohlenstaub befreit. Dieser kann mit der Frischkohle und/oder mit
entgaster Kohle in die heiße Zone des Gaserzeugers eingeführt werden.
-
Das Verfahren hat den Vorteil, daß man in einem in üblicher Weise
betriebenen Abstichgaserzeuger, der von oben mit stückigem Brennstoff beschickt
wird, handelsübliche körnige Kohle vergasen kann, ohne daß besondere Mahlkosten
entstehen, ohne daß Vorverbrennungskammern oder Vorv ergasungsräume und die dadurch
bedingten Wärmeverluste erforderlich sind und ohne daß mechanische Eintragvorrichtungen
vorgesehen werden müssen. Es ist möglich, den Abstichgaserzeuger mit einem besonders
hohen Verhältnis von körniger Kohle zu stückigem Brennstoff zu betreiben, was wirtschaftlich
von besonderer Bedeutung ist.
-
An Hand der beiden Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.
-
Abb. 1 zeigt die Erzeugung eines methanarmen Synthesegases. Der Abstichgaserzeuger
1 wird über die Einfüllschleuse 2 vom Bunker 3 aus von oben mit Koks beschickt.
Handelsübliche körnige Kohle, die eine Körnung bis zu 20 mm haben kann, wird aus
dein Bunker 4 über die Eintragvorrichtung 5 und die Form 6 in den unteren, heißen
Teil des Gaserzeugers eingebracht, wobei bei der Herstellung von z. B. Synthesegas
für die Ammoniakerzeugung Luft als Trägergas verwendet und in der Form 6 Sauerstoff
-zugegeben wird.
-
Die mit d ent Gas durch die glühende Kokssäule nach oben getragenen
entgasten und zurrt Teil vergasten Kohleteilchen bilden oberhalb der Kokssäule 7
die Wirbelschicht B. die durch die von unten kommende Gasmenge in auf und ab wirbelnder
Bewegung gehalten wird und in welche durch mehrere Formen 9 ein Gemisch von Sauerstoff
und Dampf zur Vergasung der Kohleteilchen eingeblasen wird.
-
Aus der Wirbelschicht 8 wird durch den Überlauf 10 entgaste körnige
Kohle über die Eintragvorrichtung 11 und die Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas
in den Gaserzeuger eingeführt.
-
Vom Gasstrom aus der Wirbelschicht etwa mitgenommene Kohleteilchen
werden im Staubabscheider 13 aus dein Gas abgeschieden und ebenfalls über eine Eintragvorrichtung
14 und Form 12 mittels Kohlensäure als Trägergas in den Gaserzeuger eingeführt.
-
Gemäß Abb.2 wird der Ahstichgaserzeuger21 über Einfüllschleuse 22
aus Bunker 23 mit Koks beschickt. Körnige Kohle wird aus Bunker 24 über Eintragvorrichtung
25 und Form 26, in welcher Sauerstoff zugegeben wird, in das Gaserzeugerunterteil
gebracht. Die oberhalb der Kokssäule27 erzeugte Wirbelschicht 28 erhält die zu vergasende
Kohle einmal durch die mit den Gasen nach oben geführten Kohleteilchen und weiter
aus dem Staubsack 29, durch welchen ein unterhalb der Wirbelschicht 28 abgezogener
Gasstrotn fließt. Die entgasten Kohleteilchen aus dein Staubsack 29 werden durch
die Vorrichtung 30 gefördert. Der Wirbelschicht 28 werden durch die Formen 31 Vergasungsmittel
zugeführt. Ein Teil der itil Staubsack29 anfallenden entgasten Kohle wird über Eintragvorrichtung
32 und Form 33 in das Gaserzeugerunterteil zusammen mit exotherin oder einem Gemisch
von exotherm und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln zur Erzeugung der gewünschten
Temperatur eingeblasen. Die aus dem Staubsack 29 und der Wirbelschicht 28 abströmenden
Gasmengen werden bei 34 vereinigt, wobei eine Drosselklappe das Mengenverhältnis
der Teilströme einstellt, und im Zyklonabscheider 35 von Staub gereinigt. Der Staub
wird durch die Vorrichtung 36 und Form 33 zusammen mit den aus dem Staubsack 29
kommenden entgasten Kohleteilchen in das Gaserzeugerunterteil eingeführt.