DE1023844B

DE1023844B - Process for bringing gases into contact with coal-like solids

Info

Publication number: DE1023844B
Application number: DEST3602A
Authority: DE
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1951-07-09
Filing date: 1951-07-09
Publication date: 1958-02-06

Description

Verfahren zum Inberührungbringen von Gasen mit kohleartigen Feststoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung kohleartiger Feststoffe als Wirbelschicht und findet besonders bei der Umwandlung solcher Feststoffe, z. B. Kohle aller Art, Braunkohle, Torf, Ölschiefer, Teersand, Koks, Ölkoks, celluloseartiger Stoffe einschließlich Lignin usw., in Kohlenoxyd enthaltende Gase, wie Generatorgas, Wassergas, Synthesegas u. dgl., Anwendung; sie betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Menge der aus der Wirbelschicht mitgerissenen Feststoffmenge. Besondere Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein Vergasungsverfahren, wobei die zu vergasenden kohlenstoffartigen Feststoffe durch ein aufwärts strömendes Gas in Wirbelung, ähnlich einer siedenden Flüssigkeit, versetzt sind. Dabei wird das Mitreißen von Feingut aus der Wirbelschicht und das Schmelzen der Teilchen infolge Überhitzung innerhalb der Wirbelschicht auf ein Mindestmaß dadurch gebracht, daß mitgerissenes Feingut und im Bedarfsfall auch dichtphasige Feststoffe aus der Gaserzeugungszone abgezogen und entweder in einer getrennten Verbrennungszone, die mindestens einen Teil der für die Vergasungsreaktion erforderlichen Wärme liefert, verbrannt oder einer zweiten Vergasungsreaktion unterworfen werden, um auf diese Weise den Gehalt der Wirbelschicht am Feingut und/oder den Kohlenstoffgehalt des Feingutes in der Wirbelschicht zu steuern.Process for contacting gases with carbonaceous solids - US Pat The invention relates to the treatment of carbonaceous solids as a fluidized bed and is particularly found in the conversion of such solids, e.g. B. coal of all kinds, Brown coal, peat, oil shale, tar sand, coke, oil coke, cellulosic materials including Lignin, etc., in gases containing carbon oxide, such as generator gas, water gas, synthesis gas and the like, application; it relates to a method for controlling the amount of out of the Fluidized bed entrained amount of solids. Particular embodiments of the invention relate to a gasification process, wherein the carbonaceous solids to be gasified by an upwardly flowing gas in vortex, similar to a boiling liquid, are offset. The entrainment of fine material from the fluidized bed and that Melting of the particles as a result of overheating within the fluidized bed to a minimum brought about that entrained fine material and, if necessary, also dense phase Solids withdrawn from the gas generating zone and either in a separate Combustion zone containing at least part of that required for the gasification reaction Supplies heat, incinerated or subjected to a second gasification reaction, In this way the content of the fines in the fluidized bed and / or the carbon content to control the fine material in the fluidized bed.

Es ist bekannt, kohleartige Feststoffe in einer Teilchengröße von etwa 6,3 bis 12,7 mm bis herunter zu etwa 160 Maschen/cm mit einem Vergasungsmittel wie Wasserdampf und/oder Sauerstoff oder Luft zwecks Erzeugung von Wasser- oder Generatorgas zu vergasen, während sie durch einen aufwärts strömenden Gasstrom in einen aufgewirbelten Zustand versetzt und auf der Vergasungstemperatur von etwa 815 bis 1370° gehalten werden. Diese Technik ist der üblichen Behandlung in Ruheschüttung weit überlegen; sie schafft größere Reaktionsflächen des Feststoffes, ein besseres Vermischen und eine stark verbesserte Temperaturregelung und liefert höhere Gasausbeuten in einem völlig kontinuierlichen Verfahren innerhalb kürzerer Reaktionszeiten.It is known to have carbonaceous solids in a particle size of about 6.3 to 12.7 mm down to about 160 mesh / cm with a gasifying agent such as water vapor and / or oxygen or air for the purpose of generating water or Gas generator gas while being fed in by an upward flowing gas stream a whirled-up state and at the gasification temperature of about 815 to 1370 °. This technique is the usual treatment in rest pouring far superior; it creates larger reaction surfaces of the solid, a better one Mixing and greatly improved temperature control and delivers higher gas yields in a completely continuous process within shorter reaction times.

Diese erheblichen Vorzüge lassen die Anwendung der Wirbelschichttechnik bei der Kohlenvergasung sehr reizvoll erscheinen, jedoch hat sie noch nicht die allgemeine technische Verwendung gefunden, die ihr zukommt. Einer der wichtigsten Gründe für die langsame Entwicklung liegt in den Schwierigkeiten, die mit der im wesentlichen vollständigen Umwandlung der zugeführten Kohle in Gas und in für das Verfahren unter wirtschaftlichen stetigen Umwandlungsbedingungen erforderliche Wärme, mit befriedigenden Dampfumwandlungsgeschwindigkeiten, wirtschaftlich tragbaren Temperaturen und mit dem Bau wirtschaftlicher Anlagen verbunden sind.These considerable advantages allow the use of fluidized bed technology Appear very attractive in coal gasification, but it does not yet have that found general technical use to which it is due. One of the most important The reason for the slow development lies in the difficulties encountered with the im substantial complete conversion of the supplied coal into gas and for the Process required heat under steady economic conversion conditions, with satisfactory steam conversion rates, economically acceptable temperatures and are associated with the construction of economic facilities.

Eine im wesentlichen vollständige Ausnutzung der kohleartigen Beschickung ist eine Hauptbedingung für die wirtschaftliche Durchführung der Kohlevergasung. Andererseits nimmt die Geschwindigkeit der Umwandlung des vergasenden Mittels bei der Wasser- und Generatorgasreaktion rasch ab, wenn die Kohlenstoffkonzentration in der Umwandlungszone abnimmt, so daß verhältnismäßig hohe Kohlenstoffkonzentrationen für die Erzeugung befriedigender Gasausbeuten bei einer gegebenen Temperatur je Zeit- und Reaktionsraumeinheit notwendig sind.Substantially full utilization of the coal-like feed is a main condition for the economic conduct of coal gasification. On the other hand, the rate of conversion of the gasifying agent increases the water and generator gas reaction rapidly declines when the carbon concentration decreases in the conversion zone, so that relatively high carbon concentrations for the production of satisfactory gas yields at a given temperature each Time and reaction space unit are necessary.

Dieses Problem wird ernstlich durch das übermäßige Mitreißen von Feingut in üblichen Vergasungsanlagen der Wirbelschichttechnik erschwert. Untersuchungen mit einer Versuchsanlage haben gezeigt, daß 16 kg oder mehr Kohle aus der Wirbelschicht des Vergasers je m3 erzeugtes Gas bei Gasgeschwindigkeiten von etwa 6 bis 60 cm/s trotz Anordnung eines Absitzraumes von 1,8 m oder mehr Höhe für die verdünnte Phase oberhalb der Wirbelschicht mitgerissen wird. Um den Verlust an kohleartigen Feststoffen zu verhüten, mußten verwickelte und kostspielige Trennvorrichtungen für Feststoff und Gas eingebaut werden, aus denen der abgetrennte Feststoff zu der Wirbelschicht zurückkehrt. Jedoch ist die Lösung des Mitreißproblems mit diesen Mitteln dadurch erschwert, daß die hohen Temperaturen und die korrodierende Atmosphäre der Vergasungszone es wünschenswert machen, die Abscheidevorrichtungen mindestens teilweise außerhalb der Vergasungszone anzubringen, was zu beträchtlichen Wärmeverlusten führt. Wenn so erhebliche Mengen an wieder abgeschiedenen mitgerissenen Feststoffen zur Vergasungszone mit niedrigerer Temperatur zurückkehren, wird es schwierig, wenn nicht unmöglich, optimale Vergasungstemperaturen einzuhalten. Zusätzlich wird mehr Sauerstoff oder Luft zum Ausgleich der Wärmeverluste benötigt.This problem is made serious by excessive fines entrainment made more difficult in conventional gasification plants of fluidized bed technology. Investigations with a pilot plant have shown that 16 kg or more of coal from the fluidized bed of the gasifier per m3 of gas produced at gas velocities of about 6 to 60 cm / s despite the arrangement of a sitting room with a height of 1.8 m or more for the diluted phase is entrained above the fluidized bed. About the loss of carbonaceous solids To avoid this, there had to be intricate and costly solids separators and gas are incorporated, from which the separated solid is added to the fluidized bed returns. However, the solution to the entrainment problem by these means is through this complicates the high temperatures and the corrosive atmosphere of the gasification zone make it desirable to have the separation devices at least partially outside to be attached to the gasification zone, which leads to considerable heat losses. if so significant amounts of entrained solids deposited again return to the lower temperature gasification zone it becomes difficult when not impossible to maintain optimal gasification temperatures. In addition, there will be more Oxygen or air is required to compensate for heat losses.

Eine weitere Betriebsschwierigkeit erwächst daraus, daß der aufgewirbelte Feststoff teilweise schmilzt, wenn konzentrierter Sauerstoff in die Wirbelschicht eingeblasen wird, insbesondere bei verhältnismäßig hohen Schichttemperaturen und hohen Sauerstoffzuführungsgescbwindigkeiten. Durch den Schmelzvorgang können die Teilchen so stark zusammengeballt werden, daß es schwierig, wenn nicht unmöglich wird, die Wirbelschicht aufrechtzuerhalten. Außerdem werden solche Zusammenballungen sich an dem Sauerstoffeintritt benachbarten Stellen des Gaserzeugers häufen und die Sauerstoffzuführungsleitung sowie umgebende Teile des Gaserzeugers gegebenenfalls verstopfen.Another operational difficulty arises from the fact that the whirled up Solid partially melts when concentrated oxygen enters the fluidized bed is blown in, especially at relatively high layer temperatures and high oxygen supply rates. Through the melting process, the Particles become so clumped together that it is difficult, if not impossible will maintain the fluidized bed. In addition, there are such agglomerations accumulate at points of the gas generator adjacent to the oxygen inlet and the oxygen supply line and surrounding parts of the gas generator, if applicable clog.

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten und bringt verschiedene weitere Vorteile, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ergeben werden.The invention overcomes these difficulties and brings various ones further advantages that emerge from the following description in connection with the drawings.

Fig. 1 bis 3 erläutern graphisch die Bedingungen für das Mitreißen und die Zusammensetzung der mitgerissenen Stoffe bei verschiedenen Behandlungen fester Stoffe in aufgewirbeltem Zustand; Fig. 4 bis 8 stellen schematisch die Vergasungsanlagen zur Ausführung verschiedener besonderer Ausführungsformen der Erfindung dar.Figures 1 through 3 graphically illustrate the conditions for entrainment and the composition of the substances entrained in different treatments solids in a whirled up state; 4 to 8 show schematically the gasification plants for carrying out various particular embodiments of the invention.

Bei normalen Wirbelschichtverfahren, z. B. katalytischer Spaltung, wird das Mitreißen von Feststoff aus der Wirbelschicht hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases und durch die Teilchengröße des aufgewirbelten Feststoffes bestimmt. Bekanntlich nimmt die Menge des aus der Wirbelschicht mitgerissenen Feststoffes mit steigender Gasgeschwindigkeit und Abnahme der durchschnittlichen Teilchengröße der Wirbelschicht bei sonst gleichen Bedingungen zu. Es ist auch bekannt, daß ein bestimmtes Verhältnis an Feingut von z. B. bis etwa 15 bis 25 % in der Wirbelschicht erwünscht ist, um eine reibungslose Aufwirbelung zu sichern und Verstopfungen zu vermeiden. Wenn die Menge an Feingut sehr stark zunimmt, wird das Wirbelschichtverhalten des Feststoffes nachteilig beeinflußt. Aus dem Betrieb mit Spaltkatalysatoren weiß man, daß bei Wirbelschichtverfa.hren ganz allgemein keine günstigen Ergebnisse bei Erhöhung des Feingutgehaltes des Feststoffes über die für die glatte Überführung des Feststoffes in den Wirbelschichtzustand erforderliche Menge erreicht wird und daß eine weitere Zunahme des Feingutgehaltes die Ausbildung der Wirbelschicht erschwert und übermäßiges Mitreißen feiner Teilchen aus der Wirbelschicht zur Folge hat.In normal fluidized bed processes, e.g. B. catalytic cleavage, The entrainment of solids from the fluidized bed is mainly due to the velocity of the fluidizing gas and by the particle size of the fluidized solid certainly. It is known that the amount of solids entrained from the fluidized bed decreases with increasing gas velocity and decreasing average particle size the fluidized bed under otherwise identical conditions. It is also known that a certain ratio of fine material of z. B. up to about 15 to 25% in the fluidized bed is desirable to ensure smooth fluidization and prevent blockages avoid. When the amount of fines increases very sharply, the fluidized bed behavior becomes of the solid is adversely affected. Know from the operation with fission catalysts one that with fluidized bed processes generally no favorable results Increase in the fine material content of the solids over that for the smooth transfer of the solid in the fluidized bed state required amount is achieved and that a further increase in the fines content makes the formation of the fluidized bed more difficult and result in excessive entrainment of fine particles from the fluidized bed.

Es wurde nun gefunden, daß die Menge an mitgerissenem Feingut aus einer Wirbelschicht, die aus Teilchen von praktisch allen Größen innerhalb des Wirbelschichtbereiches von etwa 1 bis 1000 Mikron oder mehr besteht, zunimmt, wenn der Gehalt der Wirbelschicht an Feingut von 0 bis 40 Mikron Größe zunimmt, und zwar bis zu einem bestimmten Maximum; eine weitere Zunahme des Feingutgehaltes der Wirbelschicht bewirkt eine entsprechende Abnahme der mitgerissenen Feststoffmenge. Diese Ergebnisse sind in dem Diagramm der Fig. 1 wiedergegeben, die die Abhängigkeit der mitgerissenen Feststoffmenge in kg/m3 Gas (Ordinate) vom Gehalt der Wirbelschicht an Feingutteilchen von 0 bis 40 Mikron in Gewichtsprozent darstellt. Kurven I und II wurden durch Veränderung des Feingutgehaltes (0 bis 40 Mikron) zwischen 0 und 70 Gewichtsprozent in Kohle-M'irbelschichten eines Gaserzeugers erhalten, die im übrigen folgende Teilchengröße aufweisen: Mikron Gewichtsprozent 40 bis 60 0 bis 57 60 bis 80 0 bis 24 80 bis 150 0 bis 62 150 bis 1000 0 bis 95 bei linearen Gasoberflächengeschwindigkeiten von 15 und 38,1 cm/s. Beide Kurven zeigen ein deutliches Maximum im Verhältnis der mitgerissenen Menge, das bei einem Feingutgehalt von etwa 30 Geurichtsprozent liegt. Die Kurven fallen nach beiden Seiten scharf ab.It has now been found that the amount of fines entrained from a fluidized bed consisting of particles of virtually all sizes within the fluidized bed range of about 1 to 1000 microns or more increases when the fines content of the fluidized bed is from 0 to 40 microns in size increases, up to a certain maximum; a further increase in the fines content of the fluidized bed causes a corresponding decrease in the amount of solids entrained. These results are shown in the diagram of FIG. 1, which shows the dependence of the entrained amount of solids in kg / m 3 of gas (ordinate) on the content of fine material particles of 0 to 40 microns in the fluidized bed in percent by weight. Curves I and II were obtained by changing the fines content (0 to 40 microns) between 0 and 70 percent by weight in coal-swirled layers of a gas generator, which otherwise have the following particle size: Micron weight percent 40 to 60 0 to 57 60 to 80 0 to 24 80 to 150 0 to 62 150 to 1000 0 to 95 at linear gas surface velocities of 15 and 38.1 cm / s. Both curves show a clear maximum in the ratio of the amount entrained, which is at a fines content of about 30 percent by weight. The curves drop sharply on both sides.

Die in Fig. 1 zusammengestellten Versuchsergebnisse beweisen, daß im Gegensatz zur bisherigen Annahme und Erwartung das :Mitreißen fester Stoffe aus einer Wirbelschicht dadurch verringert werden kann, daß in dieser ein wesentlich über dem für die Aufwirbelung erforderlichen Gehalt liegender Gehalt an Feingut aufrechterhalten wird. Die Ergebnisse erklären auch, warum diese eigenartige Erscheinung bei den üblichen Verfahren nicht beobachtet werden konnte, bei denen eine fortschreitende Zerkleinerung des Feststoffes und Bildung von Feingut während des Verfahrens erfolgen, beispielsweise bei der Schieferdestillation oder Synthese von Kohlenwasserstoffen mit Eisenkatalysatoren aus Ha und C 0 nach der Wirbelschichttechnik. Diese Verfahren liefen normalerweise bei einem Feingutgehalt weit links vom Maximum der Mitreißkurve der betreffenden Wirbelschicht an. Mit fortschreitender Bildung von Feingut durch Zerkleinerung der Feststoffe wächst die mitgerissene Feststoffmenge als Funktion der Zunahme des Gehaltes an Feingut jedoch weit schneller als dieser, so daß das Maximum der Mitreißkurve von der linken Seite aus nahezu erreicht, aber niemals überschritten wurde und unzulässig hohe Feststoffmengen mitgerissen wurden.The test results compiled in Fig. 1 prove that In contrast to the previous assumption and expectation: that solid substances are carried away a fluidized bed can be reduced that in this one essential Content of fines above the content required for the fluidization is maintained. The results also explain why this strange appearance could not be observed in the usual procedures in which a progressive Comminution of the solids and formation of fines take place during the process, for example in shale distillation or the synthesis of hydrocarbons with iron catalysts made from Ha and C 0 according to the fluidized bed technology. These procedures usually ran far to the left of the maximum of the entrainment curve for fines the relevant fluidized bed. With the progressive formation of fine material through As the solids are comminuted, the amount of solids entrained increases as a function the increase in the content of fine material, however, far faster than this, so that the Maximum of the entrainment curve almost reached from the left, but never exceeded and inadmissibly high amounts of solids were entrained.

Auf Grund der vorstehenden Erwägungen und angegebenen Zahlen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Menge der aus einer Wirbelschicht durch das aufströmende Gas mitgerissenen Feststoffe dadurch zu verringern, daß die Menge der Teilchen unter 40 Mikron in der Wirbelschicht auf einem Wert gehalten wird, der eine glatte Aufwirbelung ermöglicht, aber über dem ein Maximum an mitgerissener Feststoffmenge ergebenden Wert liegt. Hierfür geeignete Gehalte an Feingut können bei Befolgung dieser Regel in weiten Grenzen in Abhängigkeit hauptsächlich von der Art der betreffenden Feststoffe, der Verteilung der Teilchengröße in der Wirbelschicht und der linearen Oberflächengeschwindigkeit der aufwirbelnden Gase schwanken. Der Gehalt an Feingut, bei dem ein Maximum an Feststoff mitgerissen wird, und damit der für eine wesentliche Verringerung der mitgerissenen Menge geeignete Gehalt wird durch wenige Vorversuche ermittelt, die von dem Fachmann unschwer an Hand der Kurven der Fig. 1 ausgeführt werden können. Da ein gewisser Feingutgehalt für reibungslose Aufwirbelung erforderlich ist und dieser häufig in unmittelbarer Nähe des Maximums liegt, wird das Verfahren gemäß der Erfindung bei einer Feingutmenge betrieben, die wesentlich über dem Maximum der mitgerissenen Feststoffmenge liegt. Beispielsweise liegt bei der Vergasung von Kohle der Feingutgehalt über 30, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 60 Gewichtsprozent; denn es wurde festgestellt, daß bei der Kohlevergasung das Maximum der mitgerissenen Feststoffmenge bei 30 Gewichtsprozent liegt, wie aus Fig. 1 hervorgeht.Based on the above considerations and the figures given, proposed according to the invention, the amount of flowing from a fluidized bed through the Gas entrained solids by reducing the amount of particles below 40 microns is maintained in the fluidized bed at a level that ensures smooth fluidization enabled, but above that resulting in a maximum amount of entrained solids Value lies. For this purpose, suitable contents of fine material can be obtained if this rule is followed within wide limits depending mainly on the type of solids concerned, the distribution of the particle size in the fluidized bed and the linear surface velocity of the swirling gases fluctuate. The content of fine material at which a maximum of Solid is entrained, and thus for a substantial reduction in entrained amount suitable content is determined by a few preliminary tests, the can easily be carried out by a person skilled in the art using the curves in FIG. 1. Because a certain fineness is required for smooth fluidization and if this is often in the immediate vicinity of the maximum, the method according to of the invention operated at an amount of fines that is significantly above the maximum the amount of solids entrained. For example, is in the gasification of Coal the fine material content above 30, preferably in the range from 40 to 60 percent by weight; because it was found that in the coal gasification the maximum of the entrained The amount of solids is 30 percent by weight, as can be seen from FIG.

In einer technischen Versuchsanlage ausgeführte Kohlevergasungsversuche haben ferner gezeigt, daß eine zusätzliehe Wirkung die beschriebene Erscheinung bei den Vergasungsbedingungen überlagert. In diesem Fall scheint die mitgerissene Feststoffmenge stark durch die Rückführung der mitgerissenen Feststoffe in die Wirbelschicht beeinflußt zu werden. Die graphische Darstellung der Fig. 2 erläutert diese Erscheinung durch eine Kurve, die die Abhängigkeit des Mitreißens von Feststoff aus der Wirbelschicht (in kg/m3 erzeugtes Gas) von dem Verlust an Feststoff (in den Zyklonen nicht abgeschiedene Feststoffmenge), ausgedrückt in Gewichtsprozent des mitgerissenen Feststoffes aus der Wirbelschicht, in logarithmischem Maßstab zeigt. Feststoffverlust ist gleich 100 minus der prozentualen Rückgewinnung in dem außerhalb des Gaserzeugers angeordneten Zyklon. Die Bedingungen, unter denen diese Kurve bestimmt wurde, waren folgende: Temperatur, ' C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870 bis 1040 Druck, atü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 0 bis 0,27 Zusammensetzung des zugeführten Gases in Molprozent Wasserdampf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 71 02 ...................... « ........ 14 bis 39 N2 -f- CO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 bis 81 Gasgeschwindigkeiten, cm/s Wirbelschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 bis 60 Verdünnte Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bis 15 Anfängliche Verteilung der Teilchengröße in Gewichtsprozent 0 bis 40 Mikron ................ 0 bis 50 40 bis 100 Mikron . . . . . . . . . . . . . . . . 10 bis 40 100 bis 500 Mikron . . . . . . . . . . . . . . . . 15 bis 75 über 500 Mikron . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 25 Die Kurve von Fig. 2 zeigt, daß in dem Maße, wie der Feststoffverlust abnimmt, d. h. wie die Wiedergewinnungswirkung des Zyklons zunimmt, die mitgerissene Feststoffmenge sehr rasch ansteigt. Der Einfluß des Feststoffverlustes auf das Mitreißen überschattet die normalen starken Wirkungen der Geschwindigkeit und der Teilchengröße in dem Ausmaße, daß eine einzige Linie der Wechselbeziehung gezogen werden konnte, obwohl in bezug auf Teilchengröße und Geschwindigkeiten stark schwankende Wirbelschichten verwendet wurden. Ferner betrugen die mitgerissenen Feststoffmengen in vielen Fällen ein Vielfaches von denen, welche sich aus dem Geschwindigkeits- und Teilchengrößeverhältnis bei den herrschenden Bedingungen hätten voraussagen lassen.Coal gasification tests carried out in a technical test facility have also shown that an additional effect is superimposed on the described phenomenon under the gasification conditions. In this case, the amount of entrained solids appears to be strongly influenced by the return of the entrained solids to the fluidized bed. The graph in FIG. 2 illustrates this phenomenon by means of a curve which shows the dependence of the entrainment of solids from the fluidized bed (in kg / m3 gas produced) on the loss of solids (amount of solids not separated in the cyclones), expressed in percent by weight of the entrained solid from the fluidized bed, shows on a logarithmic scale. Solids loss is equal to 100 minus the percentage recovery in the cyclone located outside the gas generator. The conditions under which this curve was determined were as follows: Temperature, 'C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870 to 1040 Pressure, atü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 0 to 0.27 Composition of the supplied gas in mole percent Steam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 to 71 02 ...................... «........ 14 to 39 N2 -f- CO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 to 81 Gas velocities, cm / s Fluidized bed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 to 60 Diluted phase. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 to 15 Initial distribution of particle size in percent by weight 0 to 40 microns ................ 0 to 50 40 to 100 microns. . . . . . . . . . . . . . . . 10 to 40 100 to 500 microns. . . . . . . . . . . . . . . . 15 to 75 over 500 microns. . . . . . . . . . . . . . . . 0 to 25 The curve of FIG. 2 shows that as the solids loss decreases, that is, as the recovery efficiency of the cyclone increases, the amount of entrained solids increases very rapidly. The effect of solids loss on entrainment overshadows the normal strong effects of velocity and particle size to the extent that a single line of correlation could be drawn despite the fact that fluidized beds that vary widely in particle size and velocity have been used. Furthermore, the amounts of solids entrained were in many cases a multiple of those which could have been predicted from the velocity and particle size ratio under the prevailing conditions.

Bei den Arbeiten in der Versuchsanlage, wo die anfängliche Verteilung der Teilchengröße der Wirbelschicht anzeigt, daß der Gehalt an Feingut weniger als 30 Gewichtsprozent betrug, bei welchem Gehalt das Mitreißen nach den Kurven der Fig. 1 ein Maximum erreicht, kann die Erscheinung des zunehmenden Mitreißens mit wachsender Zyklonwirksamkeit und Rückführung an Feingut teilweise erklärt werden.When working in the pilot plant, where the initial distribution the particle size of the fluidized bed indicates that the content of fines is less than 30 percent by weight was the content at which the entrainment according to the curves of Fig. 1 reaches a maximum, the phenomenon of increasing entrainment with increasing cyclone effectiveness and return to fine material can be partially explained.

Im Laufe der zu Fig. 2 beschriebenen Versuche wurde der Aschegehalt der mitgerissenen Feststoffe mit dem der Schicht verglichen, aus der Feststoff bei verschiedenen Aschegehalten in der Schicht mitgerissen wurde. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind im Diagramm der Fig. 3 zusammengestellt, wo Gewichtsprozente Asche in den mitgerissenen Feststoffen den Gewichtsprozenten Asche in der Wirbelschicht gegenübergestellt sind. Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß bei Aschegehalten in der Schicht von 20 bis 60 Gewichtsprozent die Asche in den mitgerissenen festen Stoffen im wesentlichen konstant bei etwa 15 Gewichtsprozent bleibt. Die Wirbelschichten enthielten merkliche '.Mengen an Teilchen vom gleichen Durchmesser wie die mitgerissene Menge. Wenn die Aschegehalte auf der Basis der gleichen Teilchengröße verglichen wurden, wurde wieder gefunden, daß der Aschegehalt der mitgerissenen Teilchen im wesentlichen konstant bei etwa 150/, lag gegenüber Aschegehalten in der Schicht von 20 bis 60 Gewichtsprozent. Mit anderen Worten besitzen die mitgerissenen Feststoffe einen Kohlenstoffgehalt, der höher ist als der durchschnittliche Kohlenstoffgehalt der Schicht, und sind im Kohlenstoffgehalt gleich dem Koksfeinen, das in den Gaserzeuger mit frischer Beschickung eintritt.In the course of the experiments described for FIG. 2, the ash content of the entrained solids was compared with that of the layer from which solids were entrained at different ash contents in the layer. The results of this investigation are compiled in the diagram in FIG. 3, where the weight percent ash in the entrained solids is compared with the weight percent ash in the fluidized bed. From Figure 3 it can be seen that with ash contents in the layer of 20 to 60 percent by weight, the ash in the entrained solid matter remains essentially constant at about 15 percent by weight. The fluidized beds contained appreciable amounts of particles of the same diameter as the amount entrained. Again, when the ash levels were compared on the basis of the same particle size, the ash level of the entrained particles was found to be essentially constant at about 150 % versus ash levels in the layer of 20 to 60 weight percent. In other words, the entrained solids have a carbon content higher than the average carbon content of the bed and are equal in carbon content to the coke fines entering the fresh charge gas generator.

Die Fig. 2 und 3 zeigen: Wenn versucht wird, Feingut in der Anlage durch die üblichen Mittel der Vergrößerung der Zyklonwirksamkeit und somit verstärkter Rückführung mitgerissener Feststoffe zu der Wirbelschicht zurückzuhalten, wird übermäßig viel mitgerissen; Versuche zur Verringerung des Ausmaßes des Mitreißens führen zu vergrößerten Verlusten an mitgerissenen Feststoffen, d. h. zum selektiven Verlust von Feststoffen mit sehr hohem Kohlenstoffgehalt und somit zu einer schlechten Ausnutzung des Gesamtkohlenstoffes in dem Verfahren. Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten.Figs. 2 and 3 show: When an attempt is made, fine material in the system by the usual means of increasing the efficiency of the cyclone and thus more Retaining recirculation of entrained solids to the fluidized bed becomes excessive much carried away; Attempts to reduce the level of entrainment lead to increased losses of entrained solids; d. H. to selective loss of solids with a very high carbon content and thus poor utilization of the total carbon in the process. The invention overcomes these difficulties.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das bevorzugte Mitreißen von Feststoffen mit hohem Kohlenstoffgehalt dadurch auf ein Mindestmaß gebracht, daß der Kohlenstoffgehalt derjenigen Feststoffteilchen in der Schicht verringert wird, deren Größe der der mitgerissenen Feststoffe entspricht. Die Wirksamkeit dieses Verfahrens wird durch die Tatsache bewiesen, daß der Kohlenstoffgehalt des in der Schicht zurückgehaltenen Feingutes, das die gleiche Teilchengröße wie das aus der Schicht mitgerissene Feingut besitzt, annähernd dem Kohlenstoffgehalt der Schicht entspricht, d. h. wesentlich niedriger als der Kohlenstoffgehalt des mitgerissenen Feingutes ist. Zur Durchführung dieser Ausführungsform der Erfindung werden die aus der Wirbelschicht mitgerissenen Feststoffe von dem erzeugten Gas in einer üblichen Trennanlage zum Scheiden von Gas und Feststoffen abgetrennt, dann der Verbrennung in einer besonderen Verbrennungszone unter zu einer wesentlichen Verringerung ihres Kohlenstoffgehaltes führenden Bedingungen unterworfen und die so erhaltenen Ascheteilchen mit geringem Kohlenstoffgehalt zur Wirbelschicht zurückgeführt. Dieses Feingut mit kleinerem Kohlenstoffgehalt wird in Übereinstimmung mit Fig. 2 bei den Wirbelschichtbedingungen nicht wieder mitgerissen werden, sondern das Mitreißen aus der Wirbelschicht wird wieder im wesentlichen eine Funktion der Schichtgeschwindigkeit und Teilchengröße. In dieser Weise kann der Gehalt an Feingut auf der gewünschten Höhe und so die mitgerissene Feststoffmenge im Bedarfsfall auf der rechten Seite des Maximums der Kurven der Fig. 1 gehalten werden. In allen Fällen können daher die für die Überführung in den Wirbelschichtzustand erforderlichen Gehalte an Feingut aufrechterhalten werden.According to one embodiment of the invention, the preferred entrainment is of solids with a high carbon content thereby reduced to a minimum, that the carbon content of those solid particles in the layer is reduced whose size corresponds to that of the entrained solids. The effectiveness of this Process is evidenced by the fact that the carbon content of the in the Withheld fines that are the same particle size as that from the layer Layer has entrained fine material, approximately the carbon content of the layer corresponds to, d. H. much lower than the carbon content of the entrained Is fine. To carry out this embodiment of the invention, the solids entrained from the fluidized bed by the generated gas in a conventional Separation plant for separating gas and solids separated, then incineration in a special combustion zone under to a substantial reduction in their Subjected to the carbon content leading conditions and the ash particles thus obtained returned to the fluidized bed with a low carbon content. This fine ware with lower carbon content is in accordance with Fig. 2 in the fluidized bed conditions will not be entrained again, but will be entrained from the fluidized bed again essentially a function of bed velocity and particle size. In this way, the content of fines can be at the desired level and so the carried away Amount of solids, if required, on the right-hand side of the maximum of the curves of Fig. 1 are kept. In all cases, therefore, the transfer to the required contents of fines are maintained in the fluidized bed state.

Die getrennte Verbrennungszone ist vorzugsweise eine Flugstaubfeuerung in Form einer Übertragungsleitung, einer Zyklonfeuerung od. dgl. Das zu verbrennende Feingut kann dort in einer Mischung aus Sauerstoff und Dampf derart suspendiert werden, daß die Temperatur der Suspension etwa 5 bis 28' unterhalb des Ascheschmelzpunktes gebracht werden kann. Die heiße Suspension wird vorzugsweise als Ganzes in die Wirbelschicht entleert, um mindestens einen Teil der Wärme, des Sauerstoffes und des Wasserdampfes, die für die Vergasung erforderlich sind, zu liefern. Zusätzlicher Sauerstoff und Wasserdampf können unmittelbar der Wirbelschicht zugeleitet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung kann auch auf Zweikammervergasungsanlagen angewendet werden, wobei ein besonderes Heiz-Verbrennungsgefäß für die aufgewirbelte Masse benutzt wird, um die für die Vergasung erforderliche Wärme durch Verbrennung des aufgewirbelten Vergasungsrückstandes zu erzeugen, und kein Sauerstoff dem Gaserzeuger zugeführt wird. Bei dieser Arbeitsweise wird Feingut aus dem Zyklon, aus Erhitzer und Gaserzeuger stammend, mit mindestens einem Teil der insgesamt erforderlichen Luft in einem besonderen Hochtemperaturofen verbrannt, um Kohlenstoff aus dem Feingut zu entfernen, und die ganze so erzeugte feine Asche wird zu der Wirbelschicht in das Heiz-Verbrennungsgefäß zurückgeführt. Die große, zwischen diesem und dem Gaserzeuger umlaufende Menge an Feststoff neigt dazu, den Kohlenstoffgehalt des Feingutes in beiden Kammern auszugleichen.The separate combustion zone is preferably an airborne dust furnace in the form of a transmission line, a cyclone furnace or the like. The one to be burned Fine material can be suspended there in a mixture of oxygen and steam be that the temperature of the suspension is about 5 to 28 'below the ash melting point can be brought. The hot suspension is preferably fed into the fluidized bed as a whole emptied to remove at least part of the heat, oxygen and water vapor, necessary for the gassing. Extra oxygen and Steam can be fed directly to the fluidized bed. These Embodiment of the invention can also be applied to two-chamber gasification plants with a special heating combustion vessel for the whirled up mass is used to generate the heat required for gasification by burning the generated gasification residue, and no oxygen to the gas generator is fed. In this way of working, fine material is made from the cyclone, from the heater and gas generators, with at least a portion of the total required Air burned in a special high-temperature furnace to remove carbon from the fines to remove, and all of the fine ash so produced becomes the fluidized bed in returned to the heating combustion vessel. The big one, between this and the gas generator circulating amount of solid tends to reduce the carbon content of the fines in balance both chambers.

Gemäß einer anderen Abänderung dieser Ausführungsform der Erfindung wird die gesamte aus einer Gaserzeuger-Wirbelschicht mitgerissene Menge in einen zweiten Gaserzeuger vom Wirbelschichttyp geleitet, um dort eine Wirbelschicht zu bilden, die ausschließlich aus Feststoffen besteht, die aus dem ersten Gaserzeuger mitgerissen wurden. Vergasung wird in beiden Gaserzeugern durchgeführt. Die zweite Wirbelschicht weist als Folge ihres außergewöhnlichen hohen Anteiles an Teilchen bis zu 40 Mikron ein sehr niedriges Mitreißverhältnis auf. Die Teilchengrößeverteilung ist etwa folgende Mikron Gewichtsprozent 0 bis 40 25 bis 95 40 bis 100 5 bis 75 100 bis 150 0 bis 25 über 150 0 bis 10 Kohlemassen dieser Art können leicht und gleichmäßig bei linearen Oberflächengasgeschwindigkeiten von etwa 3 bis 60 cm/s in eine Wirbelschicht mit Dichten von etwa 16 bis 400 kg/m3 übergeführt werden. Zusätzlich wird mindestens ein wesentlicher Teil des Kohlenstoffgehaltes der ersten mitgerissenen Menge in Form von erzeugtem Gas entfernt, wodurch nicht nur Kohlenstoffverluste auf ein Mindestmaß gebracht werden, sondern auch eine weitere Verringerung der mitgerissenen Feststoffmenge erzielt wird. Aus dieser zweiten Schicht mitgerissene und in Trenneinrichtungen abgeschiedene feste Stoffe können entweder unmittelbar zu der zweiten Schicht zurückgeführt oder zuerst weiter durch eine Hochtemperaturverbrennung in ihrem Kohlenstoffgehalt herabgesetzt und dann zu der zweiten und./oder der ersten Wirbelschicht zwecks zusätzlicher Steuerung der mitgerissenen Feststoffmenge zurückgeführt werden. In ähnlicher Weise kann an Kohlenstoff verhältnismäßig armes Feingut aus der zweiten unmittelbar zur ersten Wirbelschicht zwecks Steuerung des Wirbelschichtverhaltens derselben und der mitgerissenen Feststoffmenge geleitet werden. Die erforderliche Wärme kann ebenfalls in einer Zweikammeranlage, wie vorher angegeben, erzeugt werden.According to another modification of this embodiment of the invention, the entire amount entrained from a gas generator fluidized bed is passed into a second gas generator of the fluidized bed type in order to form a fluidized bed there which consists exclusively of solids which have been entrained from the first gas generator. Gasification is carried out in both gas generators. The second fluidized bed has a very low carry-over ratio due to its exceptionally high proportion of particles up to 40 microns. The particle size distribution is approximately as follows Micron weight percent 0 to 40 25 to 95 40 to 100 5 to 75 100 to 150 0 to 25 over 150 0 to 10 Coal masses of this type can be transferred easily and evenly at linear surface gas velocities of about 3 to 60 cm / s into a fluidized bed with densities of about 16 to 400 kg / m3. In addition, at least a substantial part of the carbon content of the first entrained amount is removed in the form of generated gas, which not only minimizes carbon losses, but also achieves a further reduction in the amount of entrained solids. Solids entrained from this second layer and separated in separation devices can either be returned directly to the second layer or first further reduced in their carbon content by high-temperature combustion and then returned to the second and / or the first fluidized bed for the purpose of additional control of the amount of entrained solids. In a similar way, fine material relatively poor in carbon can be passed directly from the second fluidized bed to the first fluidized bed for the purpose of controlling the fluidized bed behavior of the same and the amount of solids entrained. The required heat can also be generated in a two-chamber system, as previously indicated.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die mitgerissene Feststoffmenge dadurch verringert, daß mindestens ein wesentlicher Teil der mitgerissenen Feststoffe aus der Anlage entfernt wird, ohne in irgendeiner Form in die Wirbelschicht, aus der er mitgerissen wurde, zurückgeführt zu werden. Der Gehalt der Wirbelschicht an Feingut kann hierbei auf der linken Seite des Mitreißmaximurns der Kurven der Fig.1 gehalten werden. Jedoch werden Feststoffverluste in dem aus den Zyklonen abziehenden Gas verhältnismäßig hoch sein und müssen Vorkehrungen zur Ausnutzung des Kohlenstoffgehaltes der mitgerissenen Feststoffe vor ihrer Entfernung aus der Anlage getroffen werden.According to another embodiment, the amount of solids entrained is reduced by at least a substantial portion of the entrained solids is removed from the plant without entering the fluidized bed in any way that he was carried away to be brought back. The content of the fluidized bed of fine material can here on the left side of the entrainment maximum of the curves of the Fig.1 are kept. However, solids are lost in the cyclones withdrawing Gas can be relatively high and must take precautions to exploit the carbon content the entrained solids are taken before they are removed from the system.

Nach einer Abänderung dieser Ausführungsform werden die aus der Gaserzeuger-Wirbelschicht mitgerissenen Feststoffe in einer Verbrennungszone verbrannt, aus der die Asche in flüssigem Zustand entfernt wird, während die heißen Verbrennungsgase zur Gaserzeugerschicht geleitet werden, um mindestens einen Teil, vorzugsweise aber die ganze für die Vergasung erforderliche Wärme zu liefern. Hierbei wird die mitgerissene Feststoffmenge aus den oben angegebenen Gründen verringert und gleichzeitig das Schmelzen innerhalb der Gaserzeuger-Wirbelschicht dadurch vermieden, daß der gesamte für die Wärmeerzeugung erforderliche Sauerstoff der getrennten Verbrennungszone in einer solchen «'eise zugeführt wird, daß der Sauerstoff dort praktisch vollständig verbraucht wird und praktisch kein frischer Sauerstoff in die Gaserzeuger-Wirbelschicht eintritt. Wenn es der Wärmebedarf der Anlage erfordert, können grobe Feststoffe aus der Gaserzeuger-Wirbelschicht in gleicher Weise zu der Verbrennungszone geleitet werden. Arbeitsbedingungen von Verbrennungszonen dieser Art in Verbindung mit der Benutzung einer Wirbelschicht-Vergasungsanlage sind bereits beschrieben worden. Im Gaserzeuger unverändert verbleibender Kohlenstoff kann zur Dampferzeugung oder für andere Zwecke verwendet werden.According to a modification of this embodiment, the gas generator fluidized bed is used Entrained solids are burned in a combustion zone, from which the ashes in the liquid state is removed, while the hot combustion gases to the gas generating layer be directed to at least a portion, but preferably the whole for gasification to supply the required heat. The amount of solids entrained is thereby removed the reasons given above while reducing the melting within the gas generator fluidized bed avoided in that all of the heat generation required oxygen of the separate combustion zone in such an ice is supplied that the oxygen is practically completely consumed there and practically no fresh oxygen enters the gas generator fluidized bed. if the heat demand of the plant requires coarse solids from the gas generator fluidized bed be sent to the combustion zone in the same way. Working conditions of Combustion zones of this type in connection with the use of a fluidized bed gasification plant have already been described. Carbon remaining unchanged in the gas generator can be used to generate steam or for other purposes.

Die zuletzt beschriebene Abänderung kann leicht bei Zweikammeranlagen in analoger Weise benutzt werden, wie für die Rückführung der mitgerissenen, in ihrem Kohlenstoffgehalt herabgesetzten Feststoffe in die Wirbelschicht, aus der sie stammen, angegeben ist.The modification described last can easily be made in two-chamber systems can be used in an analogous manner as for the return of the entrained, in their carbon content reduced solids in the fluidized bed from which they originate is indicated.

Nunmehr wird die Erfindung im einzelnen beschrieben, wobei auf Fig. 4 bis S Bezug genommen wird, die verschiedene Anlagen zur Ausführung der Erfindung schematisch darstellen.The invention will now be described in detail, referring to Fig. Referring to Figures 4 through 5, the various systems for practicing the invention represent schematically.

Fig. 4 zeigt einen Wassergaserzeuger 10, einen Zyklon 20 zur Trennung von Gasen und Feststoffen und eine Hochtemperaturv erbrennungszone 30, deren Funktion und Zusammenwirken an der Erzeugung von Wassergas aus Tieftemperaturkoks als Beispiel erläutert werden soll. Die Anlage kann auch analog für die Herstellung von Generatorgas und für die Vergasung anderer kohleartiger Feststoffe benutzt werden.Fig. 4 shows a water gas generator 10, a cyclone 20 for separation of gases and solids and a high temperature combustion zone 30, their function and cooperating in the production of water gas from cryogenic coke, for example should be explained. The plant can also be used for the production of generator gas and for the gasification of other carbonaceous solids.

Im Betrieb wird feinzerteilter Tieftemperaturkoks durch Leitung 1 dem Gaserzeuger 10 in durch ein Ventil oder eine andere Meßeinrichtung 3 gesteuerter Menge zugeführt. Leitung 1 kann ein Teil einer üblichen Einrichtung zum Fördern feinzerteilter Feststoffe sein, z. B. eines belüfteten Standrohres, eines unter Druck stehenden Vorratsbehälters, eines mechanischen Förderers od. dgl. Die Teilchengröße des Beschickungskokses kann zwischen etwa 12,7 mm und 160 Maschen ',"cm oder darunter liegen. Bevorzugte Kornklassierungen sind folgende 1likron Gewichtsprozent 0 bis 40 40 bis 50 40 bis 100 25 bis 35 100 bis 150 10 bis 15 150 bis 500 10 bis 15 über 500 0 bis 5 Der feinzerteilte Koks bildet im Gaserzeuger 10 oberhalb des Verteilungsrostes 5 eine dichte aufgewirbelte Masse 1T", welche durch die gasförmigen Reaktionsprodukte und durch mittels Leitungen 12 und 14 und Rost 5, wie später noch erklärt wird, zugeführte Gase und Dämpfe in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand übergeführt ist. Masse Mlo bildet einen mehr oder weniger gut definierten oberen Spiegel Lla und hat eine scheinbare Dichte von etwa 80 bis 160 kg/m3. Lineare Oberflächengasgeschwindigkeiten innerhalb der Masse Mlo von etwa 30 cm/s sind im allgemeinen für diesen Zweck geeignet.In operation, finely divided low-temperature coke is fed through line 1 to the gas generator 10 in an amount controlled by a valve or other measuring device 3. Line 1 can be part of a conventional device for conveying finely divided solids, e.g. B. a ventilated standpipe, a pressurized storage container, a mechanical conveyor or the like. The particle size of the feed coke can be between about 12.7 mm and 160 mesh ', "cm or less. Preferred grain classifications are as follows 1likron weight percent 0 to 40 40 to 50 40 to 100 25 to 35 100 to 150 10 to 15 150 to 500 10 to 15 over 500 0 to 5 The finely divided coke forms in the gas generator 10 above the distribution grate 5 a dense swirled mass 1T "which is converted into a liquid-like state by the gaseous reaction products and by the gases and vapors supplied by means of lines 12 and 14 and grate 5, as will be explained later Mass Mlo forms a more or less well defined upper level Lla and has an apparent density of about 80 to 160 kg / m3.Linear surface gas velocities within the mass Mlo of about 30 cm / s are generally suitable for this purpose.

Vergasungsmittel, wie Wasserdampf und Sauerstoff, und Wärme in Form von fühlbarer Wärme heißer Verbrennungsgase und mitgerissener Feststoffe aus Verbrennungszone 30 werden durch Leitungen 12 und 14 in ausreichenden Mengen zugeführt, um Schicht Hl. auf der gewünschten Vergasungstemperatur von etwa 980 bis 1040°, einem Kohlenstoffgehalt von etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent und einem Arbeitsdruck von etwa 27 bis 34 atü zu halten. Bei Temperaturen von Gas und festen Stoffen in Leitung 12 von etwa 1200 bis 1315° ist die zur Erzeugung von Wassergas erforderliche Wasserdampfmenge etwa 0,4 bis 0,8 kg/kg Koksbeschickung.Gasification agents, such as water vapor and oxygen, and heat in the form of sensible heat from hot combustion gases and entrained solids from combustion zone 30 are supplied through lines 12 and 14 in sufficient quantities to keep layer Hl at the desired gasification temperature of about 980 to 1040 °, a carbon content of about 30 to 40 percent by weight and a working pressure of about 27 to 34 atmospheres. At temperatures of gas and solids in line 12 of about 1200 to 1315 °, the amount of water vapor required to generate water gas is about 0.4 to 0.8 kg / kg of coke charge.

Erzeugtes Gas, welches unter den angegebenen Bedingungen etwa 0,8 bis 2,4 kg mitgerissene Feststoffe je m3 enthält, wird über dem Spiegel Llo abgezogen und durch Leitung 16 zum Abscheider 20 geleitet, der vorzugsweise außerhalb des Gaserzeugers 10 angeordnet ist und ein einzelnes oder vielfaches Zyklonsystem mit einer Wirksamkeit von 85,0 bis 99,99 °/o sein kann. Das Gas mit sehr geringen Mengen an Feingut von zumeist bis 10 Mikron Korngröße wird durch Leitung 22 abgezogen und im Bedarfsfall in einer (nicht dargestellten) Einrichtung weiterbehandelt.Generated gas, which under the specified conditions about 0.8 contains up to 2.4 kg of entrained solids per m3, is deducted from the level Llo and passed through line 16 to separator 20, which is preferably outside of the Gas generator 10 is arranged and a single or multiple cyclone system with an effectiveness of 85.0 to 99.99%. The gas in very small quantities fine material of mostly up to 10 microns grain size is drawn off through line 22 and if necessary, further treated in a facility (not shown).

Die in Zyklon 20 abgetrennten Feststoffe enthalten etwa 70 bis 90 Gewichtsprozent Kohlenstoff und haben beispielsweise folgende Kornklassierungen Mikron Gewichtsprozent 0 bis 40 90 40 bis 100 8 100 bis 150 2 Diese Feststoffe ziehen in einem Standrohr 24 nach unten, das durch einen oder mehrere Anschlüsse 26 mit kleinen Mengen Gas, z. B. Wasserdampf, Luft, Sauerstoff, Rauchgase, belüftet wird. Die in Standrohr 24 abziehende Feststoffmenge kann durch einen Schieber 28 oder eine andere Meßeinrichtung gesteuert werden. Die durch Schieber 28 gehenden Feststoffe treten in eine Verbrennungszone 30 ein und werden dort in einem Gemisch von durch Leitung 32 zugeführtem Wasserdampf und Sauerstoff suspendiert. Leitung 32 erhält Sauerstoff aus Beschickungsleitung 34 über Leitung 36 und Dampf aus Beschickungsleitung 38 über Leitung 40. Die absoluten und relativen, der Verbrennungszone 30 zugeführten Mengen an Dampf und Sauerstoff und die durch Schieber 28 zugeführte Feststoffmenge sollen so gesteuert und abgestimmt werden, daß die Temperatur der Suspension durch Verbrennung so weit gesteigert wird, daß sie mindestens 5 bis 28° unterhalb des Schmelzpunktes der Asche liegt, der für die meisten üblichen kohleartigen Feststoffe zwischen 1370 und 1650° liegt. Etwa 0,18 bis 0,32 kg Dampf und etwa 0,3 bis 0,5 kg Sauerstoff je kg frischer Kohlebeschickung sind gewöhnlich für diesen Zweck geeignet. Bei den angegebenen Bedingungen wird der Kohlenstoffgehalt der in der Verbrennungszone 30 verbrannten Feststoffe auf etwa 20 bis 50 Gewichtsprozent verringert werden.The solids separated in cyclone 20 contain about 70 to 90 percent by weight of carbon and have the following grain classifications, for example Micron weight percent 0 to 40 90 40 to 100 8 100 to 150 2 These solids pull down in a standpipe 24 which is supplied through one or more connections 26 with small amounts of gas, e.g. B. water vapor, air, oxygen, flue gases, is ventilated. The amount of solids withdrawn in standpipe 24 can be controlled by a slide 28 or some other measuring device. The solids passing through gate 28 enter a combustion zone 30 and are suspended there in a mixture of water vapor and oxygen supplied through line 32. Line 32 receives oxygen from feed line 34 via line 36 and steam from feed line 38 via line 40. The absolute and relative amounts of steam and oxygen supplied to combustion zone 30 and the amount of solids supplied through gate 28 are to be controlled and adjusted so that the temperature the suspension is increased by incineration so that it is at least 5 to 28 ° below the melting point of the ash, which for most common coal-like solids is between 1370 and 1650 °. About 0.18 to 0.32 kg of steam and about 0.3 to 0.5 kg of oxygen per kg of fresh coal feed are usually suitable for this purpose. Under the stated conditions, the carbon content of the solids burned in the combustion zone 30 will be reduced to about 20 to 50 percent by weight.

Die Suspension verbrannter Feststoffe in Gasen verläßt Verbrennungszone 30 durch Leitung 42 und geht durch Leitung 12 und Rost 5 zur Masse j'Vllo, um Wärme zuzuführen und den Kohlenstoffgehalt und den Gesamtgehalt an Feingut mit bis zu 40 Mikron Korngröße einzustellen, welche die mitgerissene Feststoffmenge aus Masse .Mio bestimmen. Bei den angegebenen Bedingungen kann der durchschnittliche Kohlenstoffgehalt der Teilchen bis 40 Mikron in Schicht Mlo etwa 20 bis 60 Gewichtsprozent betragen, d.h. wesentlich unterhalb der des mitgerissenen Feingutes liegen, wenn Verbrennungszone 30 nicht benutzt würde. Bei Verwendung von Verbrennungszone 30 werden jedoch die Gesamtmenge des mitgerissenen Gutes und Kohlenstoffverluste des Systems auf einem Minimum gehalten. Der restliche Sauerstoff- und Dampfbedarf des Gaserzeugers 10 wird durch Leitungen 34, 38 und 14 zugeführt. Bei den Bedingungen dieses Beispiels können etwa 0,3 bis 0,5 kg zusätzlicher Sauerstoff und etwa 0,1 bis 1 kg zusätzlicher Wasserstoff je kg Koksbeschickung durch Leitung 14 zugeführt werden. Fester Vergasungsrückstand von durchschnittlicher Teilchengröße und einem Kohlenstoffgehalt von etwa 30 bis 40 Gewichtsprozent kann aus Gaserzeuger 10 über ein mit Schieber 46 ausgerüstetes Standrohr 44 abgezogen werden. Der so wiedergewonnene Koks kann im Kesselhaus oder für andere Zwecke verwendet werden.The suspension of burnt solids in gases leaves the combustion zone 30 through line 42 and goes through line 12 and grate 5 to ground j'Vllo for heat and the carbon content and the total content of fines with up to 40 micron grain size set, which is the amount of solid entrained from mass Determine .Mio. Under the specified conditions, the average carbon content of the particles up to 40 microns in layer Mlo are about 20 to 60 percent by weight, i.e. are significantly below that of the entrained fine material if the combustion zone 30 would not be used. When using combustion zone 30, however, the Total amount of good carried along and carbon losses from the system on one Kept to a minimum. The remaining oxygen and steam requirements of the gas generator 10 is fed through lines 34, 38 and 14. Under the conditions of this example can add about 0.3 to 0.5 kg of additional oxygen and about 0.1 to 1 kg of additional oxygen Hydrogen per kg of coke charge can be fed through line 14. Solid gasification residue of average particle size and a carbon content of about 30 to 40 percent by weight can be extracted from gas generator 10 via a valve 46 equipped Standpipe 44 can be withdrawn. The coke recovered in this way can be stored in the boiler house or used for other purposes.

Wenn übermäßig viel Feststoff im Gaserzeuger 10 schmilzt, verfährt man zweckmäßig so, daß fester Vergasungsrückstand aus Leitung 44 über Leitung 50 in die Leitung 14 in genügender Menge zugeleitet wird, um durch Verbrennung mindestens einen wesentlichen Anteil des in Leitung 14 anwesenden Sauerstoffs zu verbrauchen. In dieser Weise kann die Verbrennung von Gaserzeuger 10 ganz oder teilweise auf Verbrennungszone 30 und Leitung 14 umgelegt werden, wo der Sauerstoff schneller und gleichmäßiger mit größeren Mengen an festen Stoffen in Berührung gebracht werden kann. Die Verbrennungswärme wird somit in direkter Berührung mit größeren Feststoffmengen erzeugt, so daß örtliches Überhitzen über den Ascheschmelzpunkt hinaus im wesentlichen ohne Wärmeverlust vermieden wird.If an excessive amount of solid melts in the gas generator 10 , it is expedient to proceed in such a way that solid gasification residue is fed from line 44 via line 50 into line 14 in sufficient quantity to consume at least a substantial proportion of the oxygen present in line 14 by combustion. In this way, the combustion of gas generator 10 can be transferred in whole or in part to combustion zone 30 and line 14, where the oxygen can be brought into contact more quickly and more uniformly with larger quantities of solid substances. The heat of combustion is thus generated in direct contact with larger quantities of solids, so that local overheating beyond the ash melting point is avoided with essentially no loss of heat.

Das in Fig. 4 erzeugte Gas ist mit aus der in Ofen 30 und Gaserzeuger 10 stattfindenden Verbrennung stammenden Verbrennungsgasen verdünnt. Durch Verwendung einer Zweikammeranlage gemäß Fig. 5 kann dies vermieden werden.The gas generated in FIG. 4 is diluted with combustion gases from the combustion taking place in furnace 30 and gas generator 10. This can be avoided by using a two-chamber system according to FIG.

Fig. 5 zeigt einen Erhitzer 50 und ein Zyklonsystem 60 zusätzlich zu den wichtigen Teilen der Fig. 4.Fig. 5 shows a heater 50 and a cyclone system 60 in addition to the important parts of FIG. 4.

Im Betrieb kann Gaserzeuger 10 mit Kohle oder Koks nach den Angaben zu Fig.4 beschickt werden. Vergasung und Überführung der festen Stoffe in den Wirbelschichtzustand in Gaserzeuger 10 wird durch Zufuhr von insbesondere auf etwa 260 bis 980° überhitztem Dampf aus Leitung 38 über Leitung 14 und Rost 5 bewerkstelligt, wobei ein Überschuß an Feststoffen durch Standrohr 44 abgezogen wird. Etwa 0,3 bis 3,0 kg Dampf je kg Feststoffbeschickung können angewendet werden. Wärme wird dem Gaserzeuger 10 dadurch zugeführt, daß etwa 10 bis 100 kg festen Vergasungsrückstandes aus Schicht IN» je kg frischer Feststoffbeschickung durch Standrohr 45 oder eine andere Fördervorrichtung in einer durch Ventil 47 gesteuerten Menge einem getrennten Wirbelschichterhitzer 50 zugeführt, die Kohle dort durch Verbrennung auf etwa 28 bis 280° oberhalb der Vergasungstemperatur erhitzt wird, wie noch dargelegt wird, und die so erhitzte Kohle über das mit Schieber 57 versehene Standrohr 53 od. dgl. zu der Dampfleitung 38 und dem Gaserzeuger 10 in für Zweikammervergasungsanlagen bekannter Weise zurückgeführt wird. Verbrennung im Erhitzer 50 wird mittels durch Leitung 52 und Rost 54 in einer Menge von etwa 1 bis 3 kg je kg dem Generator 10 zugeführter kohleartiger Frischbeschickung zugeführter Luft aufrechterhalten. Die Feststoffe im Erhitzer 50 werden in eine Wirbelschicht 11,n übergeführt, die einen Spiegel L." und eine scheinbare Dichte von etwa 80 bis 480 kg/m3 besitzt. Das erzeugte Gas, welches 0,016 bis 16 kg; m3 mitgerissene Feststoffe, je nach den Arbeitsbedingungen, enthalten kann, gelangt aus dem Gaserzeuger zum Zyklon 20. Von dort wird das Gas durch Leitung 22 abgeleitet. Die abgeschiedenen Feststoffe werden zu der Verbrennungszone 30 über Leitung 24, wie zu Fig. 4 beschrieben wurde, geleitet. Jedoch wird Verbrennungszone 30 hier durch Leitung 32 mit Luft (statt mit Sauerstoff und Dampf) versorgt. Gleichzeitig nimmt Verbrennungszone 30 aus Erhitzer 50 mitgerissene Feststoffe je nach den Bedingungen in einer Menge von etwa 0,016 bis 16 kg/m3 Rauchgas auf, welche im Zyklon 60 abgetrennt und durch das mit Ventil 66 ausgerüstete Standrohr 64 zur Verbrennungszone 30 weitergeleitet werden. Rauchgas kann durch Leitung 62 abgelassen werden, vorzugsweise nach Wärmerückgewinnung. Das aus dem Erhitzer 50 mitgerissene Gut besitzt einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt als das des Gaserzeugers. Die Luftzufuhr zu Verbrennungszone 30 wird derart gesteuert, daß die hindurchströmende Suspension fester Stoffe im Gas durch Verbrennung auf etwa 5 bis 28° unterhalb der Ascheschmelztemperatur erhitzt wird, die wesentlich höher als die im Erhitzer 50 aufrechtzuerhaltende Temperatur ist. Etwa 0,02 bis 2,0 kg Luft je kg frischer Gaserzeugerbeschickung an Feststoffen reichen normalerweise für diesen Zweck aus. Die im Rauchgas suspendierten, Verbrennungszone 30 verlassenden Feststoffe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt treten in Erhitzer 50 durch Leitung 68 und Rost 54 praktisch mit der Temperatur der Verbrennungszone 30 ein, um Wärme dem Erhitzer 50 zuzuführen und dort die mitgerissene Feststoffmenge, wie zu Fig.4 beschrieben wurde, zu steuern. Da viel entkohltes Feingut aus Masse .tll.o zu Masse 11,11o zurückgeführt wird, wird das Mitreißverhältnis aus Gaserzeuger 10 in gleicher Weise gesteuert.During operation, gas generator 10 can be charged with coal or coke according to the information on FIG. Gasification and conversion of the solids into the fluidized bed state in gas generator 10 is accomplished by supplying steam superheated to about 260 to 980 ° from line 38 via line 14 and grate 5, an excess of solids being drawn off through standpipe 44. About 0.3 to 3.0 kg of steam per kg of solids charge can be used. Heat is supplied to the gas generator 10 in that about 10 to 100 kg of solid gasification residue from layer IN »per kg of fresh solid feed through standpipe 45 or another conveying device in an amount controlled by valve 47 is fed to a separate fluidized bed heater 50, the coal there by combustion is heated about 28 to 280 ° above the gasification temperature, as will be explained, and the coal heated in this way via the standpipe 53 or the like provided with slide 57 is returned to the steam line 38 and the gas generator 10 in a manner known for two-chamber gasification systems. Combustion in the heater 50 is maintained by means of air supplied through line 52 and grate 54 in an amount of about 1 to 3 kg per kg of fresh coal-like charge supplied to generator 10. The solids in the heater 50 are transferred into a fluidized bed 11, n, which has a mirror L. "and an apparent density of about 80 to 480 kg / m3. The gas produced, which is 0.016 to 16 kg; m3 entrained solids, depending on the working conditions, passes from the gas generator to cyclone 20. From there the gas is discharged through line 22. The separated solids are passed to the combustion zone 30 via line 24, as was described with regard to FIG here supplied with air (instead of oxygen and steam) through line 32. At the same time, combustion zone 30 absorbs solids entrained from heater 50, depending on the conditions, in an amount of about 0.016 to 16 kg / m3 flue gas, which is separated in cyclone 60 and through the standpipe 64 equipped with valve 66 can be passed on to combustion zone 30. Flue gas can be discharged through line 62, preferably after heat recovery The 50 entrained goods have a lower carbon content than that of the gas generator. The air supply to the combustion zone 30 is controlled in such a way that the suspension of solid substances in the gas flowing through is heated by combustion to about 5 to 28 ° below the ash melting temperature, which is significantly higher than the temperature to be maintained in the heater 50. About 0.02 to 2.0 kg of air per kg of fresh gas generator feed of solids is usually sufficient for this purpose. The solids with low carbon content suspended in the flue gas and leaving combustion zone 30 enter heater 50 through line 68 and grate 54 at practically the temperature of combustion zone 30 in order to supply heat to heater 50 and there the entrained amount of solids, as described for FIG to control. Since a lot of decarburized fine material from mass .tll.o is returned to mass 11.11o, the entrainment ratio from gas generator 10 is controlled in the same way.

Eine zur Steuerung der mitgerissenen Feststoffmenge durch Entfernung von Feingut und Vergasung der mitgerissenen Feststoffe in einer zweiten Vergasungszone geeignete Anlage wird in Fig. 6 erläutert. Diese Anlage besitzt eine zweite Vergasungszone 70 vom Wirbelschichttyp zusätzlich zu den wesentlichen Teilen der Fig.4.One to control the amount of solids entrained by removal of fines and gasification of the entrained solids in a second gasification zone suitable system is illustrated in FIG. This plant has a second gasification zone 70 of the fluidized bed type in addition to the essential parts of FIG.

Bei der Anlage nach Fig. 6 kann der Gaserzeuger 10 nach den Angaben zu Fig. 4 betrieben werden, ausgenommen die Behandlung der im Abscheider 20 abgetrennten und durch Leitung 24 abgezogenen mitgerissenen Feststoffe. Diese Feststoffe können folgende Kornklassierung aufweisen Mikron Gewichtsprozent 0 bis 40 50 bis 90 40 bis 100 8 bis 40 100 bis 150 2 bis 10 Sie werden in den zweiten Gaserzeuger 70 geleitet, der Sauerstoff und Dampf zur Vergasung aus Leitung 34 und 38 über Leitungen 72, 74 und Rost 76 erhält. Etwa 0,04 bis 0,2 kg vorerhitzter Sauerstoff und etwa 0,05 bis 0,3 kg vorerhitzter Dampf je kg Frischbeschickung durch Leitung 1 reichen normalerweise für die Vergasung bei einer Temperatur von etwa 925 bis 1040° aus. Gaserzeuger 70 ist so ausgebildet, daß eine lineare Oberflächengasgeschwindigkeit von etwa 15 bis 45 cm/s bei diesen Bedingungen aufrechterhalten werden kann, so daß die Feststoffe im Gaserzeuger 70 eine relativ dichte aufgewirbelte Masse M7o mit einem Stand Lia und einer scheinbaren Dichte von 32 bis 320 kg/m3 bilden. Als Ergebnis der geringen durchschnittlichen Korngröße und der Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes infolge der zweiten Vergasung der Feststoffe im Gaserzeuger 70 ist die mitgerissene Feststoffmenge aus Gaserzeuger 70 verhältnismäßig gering, nämlich etwa 0,016 bis 32 kg/mg des dort erzeugten Gases. Dieses Gas mit diesem Gehalt an Feststoffen wird durch Rohr 78 zum Zyklon 80 abgezogen. Gas mit niedrigem Gehalt an Feststoffen kann durch Rohr 82 abgezogen werden, um mit dem im Gaserzeuger 10 erzeugten Gas in Leitung 22 vereinigt zu werden. Abgeschiedener Feststoff kann zur Masse 'i170 über Tauchrohr 84 zurückgeführt und überschüssiges Feingut aus Masse M" durch Leitungen 86 und 88 abgezogen werden.In the system according to FIG. 6, the gas generator 10 can be operated as described in FIG. These solids can have the following particle size classification Micron weight percent 0 to 40 50 to 90 40 to 100 8 to 40 100 to 150 2 to 10 They are directed into the second gas generator 70, which receives oxygen and steam for gasification from lines 34 and 38 via lines 72, 74 and grate 76. About 0.04 to 0.2 kg of preheated oxygen and about 0.05 to 0.3 kg of preheated steam per kg of fresh feed through line 1 are normally sufficient for gasification at a temperature of about 925 to 1040 °. Gas generator 70 is designed so that a linear superficial gas velocity of about 15 to 45 cm / s can be maintained at these conditions so that the solids in gas generator 70 form a relatively dense fluidized mass M7o having a level Lia and an apparent density of 32 to 320 kg / m3. As a result of the small average grain size and the lowering of the carbon content as a result of the second gasification of the solids in the gas generator 70, the amount of solids entrained from the gas generator 70 is relatively small, namely about 0.016 to 32 kg / mg of the gas generated there. This gas with this solids content is withdrawn through pipe 78 to cyclone 80. Low solids gas may be withdrawn through tube 82 to be combined with the gas generated in gas generator 10 in line 22. Separated solids can be returned to the mass' i170 via immersion tube 84 and excess fine material can be drawn off from mass M ″ through lines 86 and 88.

Die Anlage nach Fig. 6 arbeitet in der beschriebenen Weise zufriedenstellend. Es können aber noch weitere Verfeinerungen in der Steuerung der mitgerissenen Feststoffmenge und in der Kohlenstoffausnutzung vorgenommen werden: Die in Zyklon 80 abgeschiedenen Feststoffe haben unter Umständen immer noch einen verhältnismäßig hohen Kohlenstoffgehalt. Um den Kohlenstoffgehalt und damit die mitgerissene Feststoffmenge im Gaserzeuger 70 zu verringern, werden die Feststoffe ganz oder teilweise durch Standrohr 90 zu einer Verbrennungszone 30 von der in Fig. 4 und 5 dargestellten Art geleitet. Sauerstoff und Dampf werden der Verbrennungszone 30 in der beschriebenen Weise zugeführt, um die Suspension dort auf etwa 5 bis 28° unterhalb des Ascheschmelzpunktes zu erhitzen und den Kohlenstoffgehalt der Feststoffe zu verringern. Die heiße Suspension kann dann zur Masse .:17o durch Leitung 92 und/oder zur Masse Mlo im Gaserzeuger 10 durch Leitung 42 zurückgeführt werden, um dort, wie früher beschrieben, die Steuerung der Teilchengröße und Menge der mitgerissenen Feststoffe zu unterstützen. Zusätzliche Verbesserungen in der Steuerung dieser beiden Faktoren im Gaserzeuger 10 können dadurch erzielt werden, daß Feststoff aus Masse M7, unmittelbar zu ,3,110 über Leitung 86 in ausreichender Menge überläuft, um den Gehalt an Feingut mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von 0 bis 40 Mikron Teilchengröße innerhalb Masse AI, auf einer gewünschten Höhe von etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent zu halten.The system according to FIG. 6 works satisfactorily in the manner described. However, further refinements can be made in the control of the amount of solids entrained and in the use of carbon: The solids separated in Zyklon 80 may still have a relatively high carbon content. In order to reduce the carbon content and thus the amount of solids entrained in the gas generator 70, the solids are wholly or partially passed through standpipe 90 to a combustion zone 30 of the type shown in FIGS. 4 and 5. Oxygen and steam are fed to the combustion zone 30 in the manner described in order to heat the suspension there to about 5 to 28 ° below the ash melting point and to reduce the carbon content of the solids. The hot suspension can then be returned to the mass.: 17o through line 92 and / or to the mass Mlo in the gas generator 10 through line 42 to assist in controlling the particle size and amount of entrained solids there, as described earlier. Additional improvements in the control of these two factors in gas generator 10 can be made by overflowing mass M7 solids, immediately to 3.110, via line 86 in sufficient amount to maintain the low carbon fines content of 0 to 40 microns particle size within the mass AI, at a desired level of about 5 to 15 percent by weight.

Eine Anlage, die die mitgerissene Feststoffmenge durch eine vollständige Beseitigung der mitgerissenen Feststoffe ohne erhebliche Kohlenstoffverluste steuert und besonders leicht das Schmelzen der Teilchen im Gaserzeuger verhütet, ist in Fig. 7 erläutert. Die allgemeine Anordnung entspricht Fig. 4; es bestehen jedoch beachtliche betriebliche Unterschiede, vor allem in der Verwendung einer Verbrennungszone 100 mit flüssigem Schlackenabzug und im Fortfall der Zuführung reinen Sauerstoffs zum Gaserzeuger 10. A system which controls the amount of entrained solids by completely eliminating the entrained solids without significant carbon losses and which particularly easily prevents the particles from melting in the gas generator is illustrated in FIG. The general arrangement corresponds to Figure 4; However, there are considerable operational differences, above all in the use of a combustion zone 100 with liquid slag removal and in the absence of the supply of pure oxygen to the gas generator 10.

Nach Fig. 7 kann Gaserzeuger 10 mit kohleartigen Feststoffen, wie zu Fig.4 dargelegt wurde, beschickt werden. Vergasung und Überführung der Feststoffe in eine Wirbelschicht im Gaserzeuger 10 werden mittels einer heißen Mischung von Dampf und aus Verbrennungszone 100 über Leitung 12 und Rost 5 zugeführtem Rauchgas bewerkstelligt, wie später gezeigt wird. Die Bedingungen für Vergasung und Überführung können die gleichen wie für den Gaserzeuger 10 der Fig. 4 sein, obwohl Masse :IIlo einen wesentlich geringeren Anteil an Teilchen mit bis 40 Mikron enthält, welcher leicht wesentlich unterhalb des Mitreißmaximums der Kurven der Fig. 1 durch Beseitigung der mitgenommenen Feststoffe in der nachstehend beschriebenen Weise gehalten werden kann.According to FIG. 7, gas generator 10 can be charged with coal-like solids, as was set out in connection with FIG. Gasification and transfer of the solids into a fluidized bed in the gas generator 10 are accomplished by means of a hot mixture of steam and flue gas supplied from the combustion zone 100 via line 12 and grate 5, as will be shown later. Gasification and transfer conditions can be the same as for gas generator 10 of FIG. 4, although Mass: IIlo contains a much smaller fraction of particles up to 40 microns which is slightly below the entrainment maximum of the curves of FIG. 1 by elimination the entrained solids can be maintained in the manner described below.

Erzeugtes Gas mit etwa 0,8 bis 2,4 kg;m3 mitgerissenen Feststoffen wird durch Leitung 16 zu Zyklon 20 geführt, um dort, wie zu Fig.4 beschrieben, behandelt zu werden. Die mitgerissenen Feststoffe mit einem Gehalt von etwa 70 bis 90 Gewichtsprozent Kohlenstoff werden über Standrohr 24 zur Verbrennungszone 100 geleitet. Sauerstoff und Dampf werden der Verbrennungszone 100 aus Leitungen 36 und 40 in relativen und absoluten Mengen zugeführt, die zur Aufrechterhaltung der Temperatur in Verbrennungszone 100 über dem Ascheschmelzpunkt ausreichen, um allen in Verbrennungszone 100 vorhandenen Kohlenstoff zu verbrennen und die gesamte für die Vergasungsreaktion im Gaserzeuger 10 erforderliche Wärme zu erzeugen. Da der über Leitung 24 zugeführte Kohlenstoff normalerweise unzureichend zur Erzeugung aller in der Anlage erforderlichen Wärme und zum Verbrauch des gesamten der Verbrennungszone 100 zugeführten Sauerstoffs ist, werden grobe Feststoffe aus dem Gaserzeuger mit einem Gehalt von 20 bis 40 Gewichtsprozent Kohlenstoff unmittelbar aus Masse Mlo über Standrohr 102 der Verbrennungszone 100 in einer durch Ventil 104 gesteuerten Menge zugeleitet. Etwa 1 bis 2 kg grobe, durch Rohr 102 gehende Feststoffe je kg frischer Gaserzeugerbeschickung an Feststoffen werden normalerweise für diesen Zweck ausreichen. Der Sauerstoff- bzw. Dampfbedarf der Verbrennungszone 100 beträgt etwa 0,4 bis 0,6 bzw. etwa 0,1 bis 0,3 kg je kg frischer Gaserzeuger-Feststoffbeschickung bei den angegebenen Bedingungen, unter anderem Temperaturen von etwa 1480 bis 1810`.Generated gas with about 0.8 to 2.4 kg; m3 entrained solids is fed through line 16 to cyclone 20 , where it is treated as described for FIG. The entrained solids containing about 70 to 90 percent by weight carbon are passed to the combustion zone 100 via standpipe 24 . Oxygen and steam are supplied to combustion zone 100 from lines 36 and 40 in relative and absolute amounts sufficient to maintain the temperature in combustion zone 100 above the ash melting point to burn all of the carbon present in combustion zone 100 and all of that for the gasification reaction in gas generator 10 to generate the required heat. Since the carbon supplied via line 24 is normally insufficient to generate all the heat required in the system and to consume all of the oxygen supplied to the combustion zone 100, coarse solids from the gas generator with a content of 20 to 40 percent by weight carbon are produced directly from mass Mlo via the standpipe 102 to the combustion zone 100 in an amount controlled by valve 104. About 1 to 2 kg of coarse solids passing through tube 102 per kg of fresh gas generator charge of solids will normally be sufficient for this purpose. The oxygen or steam requirement of the combustion zone 100 is about 0.4 to 0.6 or about 0.1 to 0.3 kg per kg of fresh gas generator solids charge under the specified conditions, including temperatures of about 1480 to 1810 '.

Die geschmolzene Asche wird größtenteils im flüssigen Zustand unmittelbar aus Verbrennungszone 100 über Auslaß 106 abgezogen. Das heiße Gemisch aus nicht umgesetztem Dampf und Gasen, das jetzt praktisch frei von Sauerstoff und mitgerissenen Feststoffen ist, wird durch Leitung 42 abgezogen, geht zu einem Abscheider 108 zur Entfernung mitgerissener Aschetröpfchen und wird dann durch Leitung 12 dem Gaserzeuger 10 im wesentlichen mit der Temperatur der Verbrennungszone 100 zugeführt. Im Abscheider 108 angesammelte Ascheschmelze wird über Auslaß 110 abgelassen. Überschüssige grobe Feststoffteile werden aus Masse Ml, über Leitung 44 abgezogen, um einem Kesselhaus oder einer anderen Verwendung zugeführt zu werden. Bei den angegebenen Bedingungen kann die Masse Mlo einen durchschnittlichen Kohlenstoffgehalts von etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent und folgende Kornklassierung haben Mikron Gewichtsprozent 0 bis 40 5 bis 15 40 bis 100 25 bis 35 100 bis 150 10 bis 15 150 bis 500 30 bis 50 über 500 5 bis 15 Sie kann leicht bei linearen Oberflächengasgeschwindigkeiten von etwa 30 bis 60 cm/s in eine Wirbelschicht mit einer scheinbaren Dichte von etwa 240 bis 400 kg/m3 übergeführt werden.Most of the molten ash is withdrawn directly from combustion zone 100 via outlet 106 in the liquid state. The hot mixture of unreacted steam and gases, now practically free of oxygen and entrained solids, is withdrawn through line 42, goes to a separator 108 for removing entrained ash droplets, and is then passed through line 12 to gas generator 10 at substantially temperature fed to the combustion zone 100. Ash melt collected in separator 108 is drained off via outlet 110. Excess coarse solids are drawn off from mass Ml via line 44 in order to be fed to a boiler house or another use. Under the specified conditions, the mass Mlo can have an average carbon content of about 20 to 40 percent by weight and the following grain classification Micron weight percent 0 to 40 5 to 15 40 to 100 25 to 35 100 to 150 10 to 15 150 to 500 30 to 50 over 500 5 to 15 It can easily be converted into a fluidized bed with an apparent density of about 240 to 400 kg / m3 at linear surface gas velocities of about 30 to 60 cm / s.

Eine Anpassung an die Grundsätze der in Fig. 7 dargestellten Abänderung bei einer Zweikammervergasungsanlage, worin alle im Gaserzeuger erforderliche Wärme in Form fühlbarer Wärme von heißen, in einem getrennten Erhitzer hocherhitzten Feststoffen geliefert wird, ist in Fig. 8 wiedergegeben. Die in Fig. 8 gezeigte Anlage entspricht im wesentlichen der von Fig. 5, nur abgeändert durch die Verwendung einer Verbrennungszone 100 mit flüssigem Schlackenabzug.An adaptation to the principles of the modification shown in FIG in a two-chamber gasification system, in which all the heat required in the gas generator in the form of sensible heat from hot solids heated to a high temperature in a separate heater is shown in FIG. 8. The system shown in Fig. 8 corresponds essentially that of Figure 5, only modified by the use of a combustion zone 100 with liquid slag discharge.

Gaserzeuger 10 der Anlage nach Fig. 8 kann im wesentlichen nach den Angaben zu Fig. 5 betrieben werden. Die Arbeitsweise der Verbrennungszone 100 entspricht der von Fig. 7 mit der Abweichung, daß Verbrennungszone 100 zusätzlich zu den mitgerissenen Feststoffen und groben Feststoffen aus Gaserzeuger 10 über Leitungen 24 und 102 noch mitgerissene Feststoffe aus Erhitzer 50 über Leitung 56, Abscheider 60 und Leitung 64 erhält und daß ihr Luft (statt Sauerstoff und Dampf) durch Leitung 32 zugeführt wird. Die durch Leitung 24 strömenden Feststoffe haben einen höheren Kohlenstoffgehalt als die durch Leitung 64 strömenden, welch letztere sich dem Kohlenstoffgehalt in den Schichten 11'1o und 170 nähern, die sich wegen des starken Umlaufes zwischen diesen beiden Schichten nur wenig voneinander unterscheiden. Der Luftbedarf der Verbrennungszone 100 zum Schmelzen der Asche und vollständigen Verbrauch von Kohlenstoff und Sauerstoff beträgt etwa 0,1 bis 3,0 kg Luft je kg frischer Gaserzeuger-Feststoffbeschickung.Gas generator 10 of the system according to FIG. 8 can essentially according to the Details of FIG. 5 are operated. The operation of the combustion zone 100 corresponds to that of FIG. 7 with the difference that combustion zone 100 is in addition to the entrained Solids and coarse solids from gas generator 10 via lines 24 and 102 solids still entrained from heater 50 via line 56, separator 60 and Line 64 receives and that you air (instead of oxygen and steam) through line 32 is fed. The solids flowing through line 24 have a higher carbon content than those flowing through line 64, the latter depending on the carbon content in the layers 11'1o and 170 approach, which because of the strong circulation between these two layers differ only slightly from one another. The air requirement of the Combustion zone 100 to melt the ash and completely consume carbon and oxygen is about 0.1 to 3.0 kg of air per kg of fresh gas generator solids feed.

Die Rauchgase; die durch Leitung 107, Abscheider 108 und Leitung 68 zum Erhitzer 50 strömen, praktisch keine Feststoffe und flüssige Asche enthalten und eine Temperatur von etwa 1090 bis 1810° haben, können dem Erhitzer 50 mindestens einen wesentlichen Teil der für die Vergasungsreaktion erforderlichen Wärme zuführen, die dann auf den Gaserzeuger 10 in Form fühlbarer Wärme von aus dem Erhitzer durch Leitungen 53, 38 und 14 geführten Feststoffen übertragen wird. Ein Feststoffgleichgewicht wird durch Umlauf von Feststoff aus Masse Mlo zum Erhitzer 50 über Leitung 45, im wesentlichen wie zu Fig. 5 beschrieben, aufrechterhalten. Dieser Umlauf beträgt etwa 10 bis 200 kg je kg frischer Gaserzeuger-Feststoffbeschickung. Gewünschtenfalls wird Zusatzluft dem Erhitzer 50 über Leitung 52 zugeführt, um die Erhitzertemperatur etwa 10 bis 260' oberhalb der Gaserzeugertemperatur zu halten.The fumes; which flow through line 107, separator 108 and line 68 to the heater 50, contain practically no solids and liquid ash and have a temperature of about 1090 to 1810 °, the heater 50 can supply at least a substantial part of the heat required for the gasification reaction is then transferred to the gas generator 10 in the form of sensible heat from solids passed from the heater through lines 53, 38 and 14. A solids equilibrium is maintained by circulating solids from mass Mlo to heater 50 via line 45, essentially as described for FIG. This circulation is about 10 to 200 kg per kg of fresh gas generator solids charge. If desired, additional air is supplied to the heater 50 via line 52 in order to maintain the heater temperature approximately 10 to 260 ° above the gas generator temperature.

Die Bedingungen für die Umwandlung und Überführung in den Wirbelschichtzustand in Gaserzeuger 10 und Erhitzer 50 der Anlage nach Fig. 8 sind etwa folgende 'Gaserzeuger 10 Erhitzer 50 Temperatur, °C ....... 815 bis 1370 845 bis 1540 Mitgerissener Feststoff, kg/m3 . . . . . . . . . . . . . 0,016 bis 3,2 0,016 bis 3,2 Teilchengrößeverteilung in Gewichtsprozent 0 bis 40 Mikron ... 0 bis 20 0 bis 20 40 bis 100 . . . 5 bis 25 5 bis 25 100 bis 150 . . . 15 bis 30 15 bis 30 150 bis 500 ... 25 bis 50 25 bis 50 über + 500 . . . 5 bis 40 5 bis 40 Kohlenstoffgehalt der dichten Phasen in Gewichtsprozent .... 10 bis 60 10 bis 60 Die Anlagen nach Fig. 4 bis 8 können zur Verkokung verkokbarer Feststoffe, wie Kohle, Ölschiefer u. dgl., und für zahlreiche andere Zwecke in analoger Weise gebraucht werden und sind verschiedener Abänderung fähig. So kann z. B. der Umlauf dichtphasiger Feststoffe, der in Fig. 4 bezüglich Leitung 50 zur Verhütung des Schmelzens der Asche in der Wirbelschicht gezeigt ist, auch in den Anlagen nach Fig. 5 bis 8 analog verwendet werden. Gewünschtenfalls wird ein Teil der Frischbeschickung kohleartiger Feststoffe unmittelbar den Verbrennungszonen 30 oder 100 zugeführt. Auch kann die frische Feststoffbeschickung zur Entfernung von Feingut klassiert und das so abgetrennte frische Feingut unmittelbar den Verbrennungszonen 30 oder 100 zugeführt «erden. Dampf, der als Vergasungsmittel vorzugsweise erwähnt wurde, kann ganz oder teilweise durch Kohlendioxyd ersetzt «erden, wenn ein an C 0 reiches Gas erwünscht ist.The conditions for the conversion and conversion into the fluidized bed state in the gas generator 10 and heater 50 of the plant according to FIG. 8 are approximately as follows 'Gas generator 10 heater 50 Temperature, ° C ....... 815 to 1370 845 to 1540 Entrained solid, kg / m3. . . . . . . . . . . . . 0.016 to 3.2 0.016 to 3.2 Particle size distribution in percent by weight 0 to 40 microns ... 0 to 20 0 to 20 40 to 100. . . 5 to 25 5 to 25 100 to 150. . . 15 to 30 15 to 30 150 to 500 ... 25 to 50 25 to 50 over + 500. . . 5 to 40 5 to 40 Carbon content of dense phases in Weight percent .... 10 to 60 10 to 60 4 to 8 can be used for coking solids such as coal, oil shale and the like, and for numerous other purposes in an analogous manner and are capable of various modifications. So z. B. the circulation of dense phase solids, which is shown in Fig. 4 with respect to line 50 for preventing the melting of the ash in the fluidized bed, can also be used analogously in the systems according to FIGS. If desired, a portion of the fresh coal-like solids feed is fed directly to the combustion zones 30 or 100. The fresh solid charge can also be classified to remove fine material and the fresh fine material separated in this way can be fed directly to the combustion zones 30 or 100. Vapor which preferably has been mentioned as a gasifying agent can be completely or partly replaced by carbon dioxide "ground when a is 0 to C-rich gas desired.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for bringing gases into contact with carbonaceous solids, which have a significant proportion of particles in one grain size of much more than 40 microns, in the form of an upstream gas Dense mass transferred into a fluidized bed, characterized in that the Amount of solids entrained from this mass by the gas flowing upwards that the amount of particles below 40 microns in this mass is reduced to one Value is held that allows a smooth whirling, but above which a maximum is the value resulting from the amount of entrained solids. ?. Method according to claim 1, characterized in that when using low-temperature coke as coal-like Solids the content of the solids of particles below 40 microns greater than 30 percent by weight amounts to. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the remote Solids are subjected to an endothermic coal gasification reaction, their Carbon content decreased, and the now lower carbon solids in the Fluidized bed returned «earth.