DE3035485A1 - Kontinuierliches verfahren zur vergasung von kohlenstoff enthaltenden materialien in einem wirbelbett-system - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-INÜ. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SAIsDMAiR

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Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf und Partner, P.O.Box 860245, 8000 München 86 ' Ihr Zeichen Unser Zeichen Mauerkircherstraße 45

Yourref. Ourref. 22. 105 8000 MÜNCHEN 80 19. Sept. 1980

Anwaltsakte-Nr.: 31 105

ÜONSANTO COJYIPANY St. L ο u i s, Missouri / USA

Kontinuierliches Verfahren zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden -Materialien in einem Wirbelbett-System

X/Si - /2 -

130015/0917

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2O-21-O141A GW

■Ζ-

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von Kohlen^· stoff enthaltenden Materialien. Einmal betrifft die vorliegende Erfindung die Behandlung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien, wie beispielsweise von Kohle, Koks und Kohlenwasserstoffen zur Herstellung von Oxiden des Kohlenstoffs daraus. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas mit hoher Reinheit, Kohlenmonoxid, oder einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid, aus Kohlenstoff enthaltenden Materialien.

Kohle und Koks können mit Sauerstoff und/oder Dampf bei relativ hohen Temperaturen zur Umwandlung der Kohle oder des Kokses in Wasserstoff und Kohlenmonoxid behandelt werden, welche Produkte für verschiedene Zwecke, einschließlich der Synthese von organischen Verbindungen daraus, brauchbar sind. Wenn Dampf allein zur Vergasung von Kohle oder Koks verwendet wird, ist es erforderlich, Wärme aus einer äußeren Quelle zuzuführen. Die durch die Vergasung von Kohle mit relativ reinem Sauerstoff freigesetzte Wärme führt zu einem Wärmeüberschuß. Als Ergebnis werden Dampf und Sauerstoff normalerweise zusammen in derartigen Verhältnissen eingesetzt, daß die. Netto-Reaktionswärme ausreichend ist, um die gewünschten Temperaturen für die Vergasung der Kohle oder des Kokses aufrechtzuerhalten. Bei der Verwendung der Kombination von Dampf und Sauerstoff in der vorstehend geschil-

130015/0917 " ^/3

derten Weise kann der Sauerstoff in einer im wesentlichen
reinen Form eingesetzt werden, und durch eine derartige
Arbeitsweise ist das Verfahren kontinuierlich, thermisch
zweckentsprechend und liefert ein Gas, das Wasserstoff und
Kohlenmonoxid enthält.

Die Verwendung yon Sauerstoff ist eine ökonomische Belastung und erhöht die Kompliziertheit des Verfahrens. Wenn man den Sauerstoff in das Verfahren in Form von Luft anstelle von
gereinigtem Sauerstoff einführt, wird der durch die Verwendung von Luft erzielte ökonomische Vorteil dadurch zunichte gemacht, daß das Produktgas große Mengen an verdünnendem
Stickstoff enthält. Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zu schaffen, welches die Reinigung des Sauerstoffes
eliminiert, jedoch ein Gas liefert, das im wesentlichen frei von Stickstoff ist.

Die US-Patentschrift 2 602 809 beschreibt die Vergasung von festen, Kohlenstoff enthaltenden Materialien unter Verwendung von Metalloxiden, wie Fe-,0. oder Fe~0₃, die als Hauptquelle für Sauerstoff in der Reaktion dienen. Das beschriebene Verfahren verwendet einen Gegenstrom von Kohle und Metalloxid in einem gewirbelten Zustand in einem Reaktor zur
Durchführung der Reduktion des Metalloxids zur Freisetzung
von Sauerstoff und Bewirken der Oxidation der Kohle mit dem

13001B/0917 ~^/4~

3035481

freigesetzten Sauerstoff unter Bildung yon Kohlenstoffoxiden. Das reduzierte Metalloxid wird rückoxidiert.für eine erneute Verwendung mit Luft, wobei es durch die Wärme aus der exothermen Luftoxidationsreaktion erhitzt wird. Wenn man ein Synthesegas-Produkt wünscht, wird ein Teil des reduzierten Metalloxids mit Dampf bei einer erhöhten Temperatur unter Bildung yon Wasserstoff rückoxidiert. Dieser Wasserstoff wird dann mit dem aus der Kohlevergasung erhaltenen Kohlenmonoxid unter Bildung des Synthesegases gemischt.

Die vorliegende Erfindung schafft ein vereinheitlichtes Verfahren zur Herstellung von hochreinem Synthesegas aus Kohlenstoff enthaltenden Materialien. In diesem Verfahren wird ein Metall-Sauerstoff enthaltendes Material als Übertragungsmittel für Sauerstoff und Wärme für die oxidative Vergasung von Kohlenstoff enthaltendem Material eingesetzt. Das Metall-Sauerstoff enthaltende Material kann als ein Wärme- und Sauerstoffträger gekennzeichnet werden und wird hier ganz allgemein als Oxidationsmittel bezeichnet. Nach einem Hauptgesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden Dampf, Kohlendioxid, Synthesegas oder Mischungen daraus zum Wirbeln und Transportieren des Oxidationsmittels durch ein nach oben strömendes Gleichstromsystem verwendet. Synthesegas wird zuerst durch das Oxidationsmittel oxidiert und erhitzt unter Bildung yon Kohlendioxid, oder Wasser und Kohlendioxid, in

130015/0917 "^/5

einer das Oxidationsmittel reduzierenden Zone, vor dem Kontakt des Oxidationsmittels und der Gase mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material in einer Vergasungszone. Die Kohlenstoff enthaltenden Materialien werden überwiegend zu Kohlenmonoxid, oder Kohlenmonoxid und Wasserstoff, in einer solchen Weise oxidiert, daß der in der Luft enthaltene Stickstoff das Produkt-Synthesegas nicht verunreinigt. Die Vergasung der Kohlenstoff enthaltenden Materialien wird durch abwechselnde Oxidation und Reduktion eines gewirbelten Oxidationsmittels bewerkstelligt. Nach der Vergasung wird das reduzierte Oxidationsmittel, das in Form des elementaren Metalls oder in einem niedriger oxidierten Zustand vorliegen kann, in einer oxidierenden Zone rückoxidiert und der Zyklus wiederholt. Der Ausdruck reduziertes Oxidationsmittel, wie er hier verwendet wird, bezieht sich entweder auf das elementare Metall, oder auf einen niedrigeren Oxidationszustand, wie er durch Reduktion des Oxidationsmittels erhalten wird.

Typische Ziele der vorliegenden Erfindung bestehen in der Schaffung

(1) eines Verfahrens zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien,

(2) eines Verfahrens zur Umwandlung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien in Kohlenstoffoxide,

(3) eines Verfahrens zur Herstellung eines Synthesegases, und

13001S/0917 ~^/6~

(4) eines verbesserten Verfahrens zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien, in welchem das erhitzte Oxidationsmittel durch Synthesegas zumindest partiell unter Bildung von Kohlendioxid, oder Dampf und Kohlendioxid, vor dem Kontakt mit dem Kohlenstoff enthaltenden Material und dessen Vergasung reduziert wird.

Verschiedarie andere Aufgaben, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann nach Kenntnisnahme dieser Beschreibung, der Zeichnung und der Ansprüche zugänglich gemacht worden sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drei-Zonen-System verwendet, in welchem ein Oxidationsmittel, wie Eisenchromiterz, bei einer erhöhten Temperatur gewirbelt und zumindest partiell durch Synthesegas in einer reduzierenden Zone unter Bildung von Kohlendioxid, oder Dampf und Kohlendioxid, reduziert wird. Das partiell reduzierte Oxidationsmittel und Begleitgase bewegen sich unter Wirbelbedingungen in eine Vergasungszone, in welcher ein Kontakt mit Kohlenstoff enthaltendem Material unter Bedingungen erfolgt, durch welche das Kohlenstoff enthaltende Material zu Kohlenstoffoxiden, hauptsächlich zu Kohlenmonoxid, oxidiert wird. Der gasförmige Abstrom aus der Vergasungszone wird zur Reinigung entfernt und das reduzierende Oxidationsmittel in eine oxidierende

130015/0917 " ^Π "

•η-

Zone überführt, in welcher es mit Luft unter solchen Bedingungen in Kontakt gebracht wird, daß das Oxidationsmittel rückoxidiert und erhitzt wird. Ein Teil der durch die Luftoxidation freigesetzten Wärme wird als Eigenwärme in dem Oxidationsmittel gespeichert, wodurch Wärme für die Reduktions- und Vergasungszone geliefert wird. Das erhitzte, reoxidierte Oxidationsmittel wird in die Reduktionszone zurückgeführt .

In dem bevorzugten Betriebsverfahren in den verschiedenen Zonen wird teilchenförmiges Oxidationsmittel im Wirbelzustand gehalten und kontinuierlich durch das Reaktionssystem im Kreis geführt. Durch die gesamte Vergasungszone werden lineare Gasgeschwindigkeiten derart aufrechterhalten, daß die festen Materialien in den Gasen mitgeführt werden. Es werden Gasgeschwindigkeiten von über etwa 3,05 m/s für einen derartigen Betrieb verwendet. Die tatsächlich verwendeten Gasgeschwindigkeiten werden von der Größe, Form und den Dichten der eingesetzten festen Materialien abhängen. Bei diesem Betriebstyp werden innerhalb oder außerhalb der Vergasungszone Mittel zur Abtrennung von festen Materialien, die in dem gasförmigen Abstrom mitgerissen worden sind, vorgesehen werden.

Das in der vorliegenden Erfindung brauchbare Oxidationsmittel

130015/0917 ~^/8~

wird gewöhnlich ein teilchenförmiges Material einer solchen Größe sein, daß es fähig ist, gewirbelt zu werden, und es wird ein Metalloxid enthalten, das unter den Betriebsbedingungen des Systems reduzierbar und rückoxidierbar ist. Es können verschiedene Metalloxide und Metalloxid enthaltende Materialien als Oxidationsmittel zur Lieferung von Sauerstoff in die Heduktions- und Vergasungszone verwendet werden. Als" Oxidationsmittel geeignete Materialien enthalten Oxide von Eisen, Kobalt, Nickel, Molybdän, Mangan, Barium, Vanadin, Chrom, Kupfer, Ger, Uran, und Mischungen davon. Natürlich vorkommende Erze, wie beispielsweise Eisenchromiterz, die Eisenoxid enthalten, können als. Oxidationsmittel verwendet werden.

Die in der Reduktion und der Vergasung angewandte Temperatur kann über einen weiten Bereich variieren. Vorzugsweise wird eine derartige Reaktion in einem Bereich von 80O⁰C bis 1200°C durchgeführt werden. Der Druck auf das System kann ebenfalls variieren. Das System kann unter Drucken von 34,5 bis 13,789 kPa betrieben werden.

Wie bereits früher erwähnt, verwendet das erfindungsgemäße Verfahren ein Wirbelsystem mit Strömungsrichtung nach oben, wobei das Oxidationsmittel und das Kohlenstoff enthaltende Material in gleicher Richtung fließen. Die Durchwirbelung

130015/0917

und der Transport der Materialien werden durch Einführen eines Trägergases in das System erzielt. Das Trägergas kann gegenüber den verschiedenen Reaktionen inert sein, jedoch sind es vorzugsweise Dampf, Kohlendioxid, Synthesegas oder Mischungen daraus, die in die Reaktion eintreten, wodurcheine Handhabung von überschüssigem Gas eliminiert wird. Das Trägergas wird in solchen Raten eingeführt, daß es die Materialien wirbelt und transportiert, und eine turbulente Strömung der Materialien in dem System aufrechterhält. Die Einführung von Gasen bei Geschwindigkeiten von 3,05 bis 9,14 m/s wird gewöhnlich ausreichend sein, jedoch ist diese Variable durch die Größe, Form und Dichte der Materialien, die sich durch das System bewegen, diktiert.

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Figur 1 ist eine schematische Erläuterung der Vorrichtung in dem unter Bezugnahme auf die Vergasung von Kohle unter Verwendung einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid-Synthesegas beschriebenen System.

Gemäß Figur 1 wird frisches Oxidationsmittel nach Bedarf aus dem Vorratsbehälter 1 durch die Leitung 2 in die Oxidationszone 3 eingeführt. Luft wird im Kompressor 4 verdichtet und durch die Leitung 5 am Boden der Oxidationszone 3 ein-

130015/0917 ^Λ° "

geführt. Die Oxidationszone 3 wird auf solchen Bedingungen gehalten, bei denen das Oxidationsmittel durch den Sauerstoff aus der Luft in einer exothermen Reaktion oxidiert wird. Die exotherme Reaktion erhitzt das Oxidationsmittel.

Das Oxidationsmittel wird aus der Oxidationszone 3 durch die Leitung 6 in den unteren Teil der Reduktionszone 7 transportiert. Durch die Leitung 8 wird Synthesegas in den Boden der Reduktionszone in einer solchen Rate eingeführt, daß das Oxidationsmittel gewirbelt wird und sich nach oben durch die Reduktionszone 7 in die Vergasungszone 9 bewegt. In der Reduktionszone 7 bewirkt der Kontakt des Synthesegases mit dem erhitzten Oxidationsmittel eine Reduktion des Oxidationsmittels und Bildung von Wasser und Kohlendioxid aus dem Synthesegas» Kohle aus dem Vorratsbehälter 10 wird durch die Leitung 11 dem Trockner-Pulverisator 12 zugeführt, wo sie bis zu einer Teilchengröße im Bereich von 40 bis 200 Mikron (40 bis 200 pm) gemahlen und auf weniger als 2 % Feuchtigkeit durch Kontakt mit dem durch Leitung 13 eingeführten Abstrom aus der Oxidationszone 3 getrocknet wird. Die Gase aus dem Trockner-Pulverisator 12 werden durch die Leitung 14 entfernt. Die getrocknete/pulyerisierte Kohle wird durch die Leitung 15 in den Einspeiser 16 transportiert. Die Kohle wird von dem Einspeiser 16 durch die Leitung 17 abgemessen und durch die Leitung 18 in die Vergasungszone 9 eingeführt.

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Zusätzliches Synthesegas und Dampf werden durch die Leitungen 31 und 32 eingespeist, um die Kohle in die Vergasungszone 9 zu bewegen. In der Vergasungszone 9 wird die Kohle durch Kontakt und turbulentes Mischen mit der nach oben strömenden Mischung von erhitztem Oxidationsmittel und Gasen aus der Reduktionszone 7 zu überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff oxidiert. Die Reaktionsgase und das Oxidationsmittel werden getrennt. Eine derartige Trennung kann durch einen Zyklonabscheider bewerkstelligt werden, der im oberen Teil der Vergasungszone 9 angeordnet ist. Das reduzierte Oxidationsmittel wird aus dem oberen Teil der Vergasungszone 9 durch die Leitung 19 entfernt und in die Oxidationszone 3 zur Rückoxidation und erneutem Erhitzen eingeführt. Der gasförmige Äbstrom wird aus der Vergasungszone 9 durch die Leitung 20 entfernt und in den Zyklon 21 eingeführt. Wahlweise können die Reaktionsgase und das Oxidationsmittel zusammen aus der Vergasungszone 9 durch die Leitung 20 entfernt und in einem ersten Zyklon (nicht gezeigt) getrennt werden. In diesem Falle würde die Leitung 19 den ersten Zyklon mit der Oxidationszone 3 zur förderung des Oxidationsmittels yerbinden und der gasförmige Äbstrom würde in den Zyklon 21 geleitet werden. Im Zyklon 21 werden mitgerissene Feststoffe, wie beispielsweise Äsche und feiner Abrieb getrennt und durch die Leitung 22 zur Beseitigung entfernt. Der gasförmige Äbstrom wird dann durch die Leitung 23 in die

13001 B/091 7 " ^/12 "

Schwefelentfernungszone 24 geführt. Der entschwefelte gasförmige Abstrom wird durch Leitung 25 dem Gaskompressor 26 zugeführt. Der entschwefelte Abstrom wird durch Leitung 27 in eine Zone 28 zur Entfernung von saurem Gas geleitet, aus welcher Kohlendioxid durch Leitung 29, und im wesentlichen reines Synthesegas durch Leitung 30 abgezogen werden. Ein Teil des gasförmigen Abstroms aus der Schwefelentfernungszone 24 wird durch die Leitungen 31 und 8 zur Reduktionszone 7, und durch die Leitungen 31 und 18 in die Vergasungszone 9 zum Transport der Kohle geführt. Wie in der Zeichnung angegeben, kann ein Wärmeaustausch der verschiedenen Gasströme stattfinden. Ebenso kann auch (nicht gezeigt) das feste Oxidationsmittel und die Kohle mit einem Gas, wie Kohlendioxid, zwischen den verschiedenen Zonen zur Entfernung von Gasen, wie beispielsweise Stickstoff, abgestreift werden.

Falls Dampf, Kohlendioxid, oder Mischungen daraus verwendet werden sollen, kann man diese Gase durch die Leitung 32 in die Leitung 18 einführen, anstelle von oder zusätzlich zu Synthesegas aus Leitung 31. Wenn Dampf, Kohlendioxid, oder Mischungen daraus als einziges Gas für das Wirbeln und die Reduktion des Oxidationsmittels verwendet werden sollen, werden diese Gase in die Reduktionszone 7 durch die Leitung 8 anstelle von Synthesegas aus Leitung 31 eingeführt. Verschiedene Stufen und Hilfsfunktionen, wie beispielsweise

130015/0917 ^/13 "

der Trockner-Pulverisator 12, der Einspeiser 16, die Kompressoren 4 und 26, der Zyklon 21, die Schwefelentfernung und die Entfernung von saurem Gas 28 sind dem Fachmann wohlbekannte Standard-Funktionen und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden.

Die Teilchengröße des Kohlenstoff enthaltenden Materials, falls dieses ein Feststoff ist, und des in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten „Oxidationsmittels können innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Jedoch werden die Feststoffe gewöhnlich in einem Teilchengrößenbereich von 40 bis 200 Mikron (40 bis 200 jam) eingesetzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges, Kohlenstoff enthaltendes Materien, vergast werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die Vergasung von festen, Kohlenstoff enthaltenden Materialien brauchbar, wie beispielsweise von Kohle, einschließlich eines breiten Bereiches von Kohle von Ligniten bis zu Anthraziten, Tierkohle, Torf, Koks, Koksabrieb, Holzspäne, KeIp, und dergleichen. Auch flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Rohöle als solche, oder Fraktionen, wie beispielsweise Asphalte und Vakuumrückstände, Schieferöl, raffinierte öle, wie beispielsweise Heizöl, Cycleöl, Bunker C-öl und Teere, Produkte aus Chemieanlagen, wie aromatische Öle und schwere

- /14 -

130015/0917

Teere, und Teere aus den Teersanden, können als das Kohlenstoff enthaltende Material als Beschickung für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden.

Zusammenfassend werden im erfindungsgemäßen Verfahren Kohlenstoff enthaltende Materialien unter Bildung von Synthesegas, Kohlenmonoxid, oder einer Mischung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid, in einem vereinheitlichten Drei-Zonen-System (Oxidationszone, Reduktionszone und Vergasungszone) unter Verwendung eines Metalloxids als Quelle für Sauerstoff und Wärme für die Vergasung mit Kohlenmonoxid, oder Dampf und Kohlenmonoxid, vergast. Das Synthesegas gelangt mit dem Metalloxid vor der Vergasung zur Freisetzung des Sauerstoffs und Umwandlung des Synthesegases in Kohlendioxid, oder Dampf und Kohlendioxid, als Vergasungsmedium in Kontakt.

Die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich in den nachfolgenden Beispielen erläutert.

In den folgenden Beispielen bestand der zur Durchführung der besonderen Kohlevergasungsversuche verwendete Reaktor aus einem 61 cm langen Rohr aus rostfreiem Stahl-Liste 40 mit einem Hauptabschnitt mit einem Innendurchmesser von 5,2 cm, das am Boden mit einem konischen Abschnitt mit einem einbeschriebenen Winkel von 40 , und oben mit einem erwei-

130015/0917

terten Abschnitt mit einem Innendurchmesser von 6,4 cm und einer Länge von 24,1 cm, mit einem konischen, mit einem Flansch versehenen Verbindungsabschnitt, versehen war. Das Wirbelgas wird durch den Boden des konischen Abschnittes des Reaktors und die Kohle an einem in der Mitte liegenden Punkt des konischen Abschnittes eingeführt. Die Vergasungsmittel werden durch einen Gasverteiler, der sich vom Oberteil des Reaktors nach unten durch das Wirbelbett und in den konischen Abschnitt hinein erstreckt, eingeführt. Die Produktgase werden durch das Oberteil des Reaktors zur Analyse abgezogen. Der Reaktor ist mit einer isolierten elektrischen Widerstandheizung ummantelt.

B e i s ρ i e 1 1

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von verschiedenen Kohlen unter Verwendung von Dampf als Vergasungsmittel und Eisenchromiterz aus den Transvaal Mines South Africa als Oxidationsmittel.

Bei jedem Versuch enthielt der Reaktor 1200 g [75 bis 350 Mikron (75 bis 350 Jim) ] des mit Stickstoff gewirbelten Oxidationsmittels . Das Oxidationsmittel wird auf einer Temperatur von 1050°C und einem Druck von 34,5 kPa gehalten. In 3,0 £/min Stickstoff mitgeführte Kohle wird in den Reaktor zusammen mit annähernd 3,6 g/min Wasser als Dampf als Ver-

130015/0917 " ^/16 "

-*>- 3035481 . Sä-

gasungsmittel eingeführt. Jeder Versuch wird etwa 30 Minuten lang durchgeführt, wobei die Reaktionsgase periodisch entnommen und analysiert werden. Die Gasgeschwindigkeit am Kohleneingang beträgt annähernd 0,2 m/s und am Reaktionsgasausgang annähernd 0,36 m/s. Die Ergebnisse für jede besondere untersuchte Kohle sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben, in welcher die Produktion die Kubikmeter Gas, hergestellt pro Kilogramm umgewandelter Kohle, die Selektivität die Molprozente Kohlenstoff, die in CO umgewandelt wurden, und die Produktivität die Kilogramm Kohlenstoff, die pro Stunde pro Kubikmeter des Oxidationsmittel-Bettes umgewandelt wurden, bedeuten.

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T a b e 1 1 e

Versuch

Zeit (min)

Produktion (m³/kg)

H₂/CO-

Molverhältnis

Selektivität
(Molprozent)

Produktivität (kg/h/m³)

4 6 8

10 15 20 25 30

4 6 8

10 15 20

1,77 2,45 3,30 2,80 3,03 3,18 3,05 3,08

1,68 2,18 2,23 2,24 2,30 2,32

0,4

1,1 2,0 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6

0,8 1/2 1,2 1,2 1,3 1,3

64,8
73,1
71,9
77,7
81,9
86,0
82,6
81,1

63,8
80,0
81,1

82,5
83,8
83,8

209,6 219,2 204,8 208,0 198,4 188,8 201,6 200,0

232,0 212,8 232,0

233,6 230,4 225,6

Tabelle I - Fortsetzung

Versuch

Zeit (min)

Produktion (m³/kg)

H₂/CO-Mo !verhältnis

Selektivität (Molprozent)	Produktivität (kg/h/m3)	f J
83,8	225,6	·· ι
84,4	224,0
16,8	153,6
61,3	160,0
71,6	156,8	O CO
75,0	150,4	OO 4M
76,9	145,6
78,5	163,2
79,2	168,0
81,3	160,0
75,5	158,4
76,4 76,7	158,4 164,8
79,0	169,6

CjO
CD

25	2,31
30	2,32
4	1,34
6	1,92
8	2,46
10	2,76
15	2,90
20	2,74
25	2,71
30	2,73
8	-
10	-
15	-
20	_

1,3 1,3

0,6 1,0 1,5 1,6 1,6 1,6 !,β 1,6

1,8 1,8

1,9 1,8

Tabelle I - Fortsetzung

Versuch

Zeit (min)

Produktion (ItI³Ag)

H₂/CO-Molverhältnis

Selektivität (Molprozent)

Produktivität (kg/h/m^J)

25 30

1,8

79,5 78,5

176,0 176,0

Versuch

Kohle

Kohlebeschickungsrate (g/min)

A	Wyoming-Moorkohle	3,4
B	Texas-Lignit	3,9
C	Illinois #6-Steinkohle	3,7
D	Indiana-Steinkohle	3,4

A6-

- *>- 3035481

B' e i s ρ i e 1 2

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von Kohle in Gegenwart eines inerten Wärmeträgers und demzufolge die Verbesserung der Verwendung eines Oxidationsmittels, wenn die Ergebnisse dieses Beispiels mit denjenigen des Versuchs A von Beispiel 1 verglichen werden.

Es wurde gemäß Beispiel 1, Versuch A gearbeitet, mit der Ausnahme, daß der Reaktor anstelle eines Oxidationsmittels 1000 g ct-Aluminiumoxid enthielt. Die Wyoming-Moorkohle wurde in einer Rate von 3,5 g/min und Wasser in Form yon Dampf in einer Rate von 3,7 g/min zugeführt.

- /21 -

130015/0917

T a b" e' 1 1' e'

II

Zeit
(min)

Produktion

H₂/C0-Molverhältnis

Selektivität
(Molprozent)

Produktivität (kg/h/_m3)

4
6
8

10
15
20
25
30

2,36 2,98 3,03 2,95 2,90 2,86 2,84 2,83

1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6

71,9
73,5
73,7
73,5
74,0
75,2
74,3
75,4

163,2 188,8 193,6 190,4 193,6 187,2 185,6 184,0

3Q35485

B e i s ρ i e 1 3

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von Kohle unter Verwendung von Dampf und C0~ als Vergasungsmittel, im Gegensatz zu Dampf allein, wie dies in Beispiel 1 gezeigt wurde.

Es wurde wie in den Versuchen A und B des Beispiels 1 gearbeitet, mit der Ausnahme, daß als Vergasungsmittel 1,8 g/
min Wasser in .Form von Dampf und 2,24 Jl/min CO₂ eingespeist wurden.

- /23 -

130015/0917

T a b e' 1 1 e

III

Versuch

Zeit (min)

Produktion (m³/kg)

H₂/CO-Mo!verhältnis

Selektivität (Molprozent)

Produktivität (kg/h/m³)

4 6 8

10 15 20 25 30

4 6 G

10 15 20

25 30

2,65 2,83 2,91 3,02 2,90 2,98 2,95 2,93

0,4 0,5 0,6 0,6 0,6 0,2 0,1 0,1

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,1

0,1 0,1

74,6 80,2 82,2 83,0 82,5 82,5 82,6 83,8

83,1 83,4 83,0 85,4 85,2 84,6

84,6 84,9

228,8 220,8 211,2 214,4 219,2 288,8 225,6 225,6

232,0 232,0 228,

^24O'°€O 241,6

243,2 243,2

B e i s ρ i e 1 4

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von Kohle mit wiederholten Rückoxidationen von Eisenchromiterz als Oxidationsmittel .

Der Reaktor wurde mit 1200 g Oxidationsmittel gefüllt und auf 1050 C erhitzt. Es wurden 3,6 g/min Wyoming-Moorkohle, mitgeführt in 3,0 Ä/min Stickstoff, zusammen mit 3,5 g/min Dampf während eines Zeitraums von 20 Minuten in den Reaktor eingeführt, während welcher Zeit Proben der Reaktionsgase entnommen und analysiert wurden. Der Reaktor wird mit Dampf und Stickstoff gespült. Zur Rückoxidation des Oxidationsmittels wird Luft in den Reaktor während eines Zeitraums von 30 Minuten eingeleitet. Kohle, Stickstoff und Dampf werden in den gleichen Mengen erneut dem Reaktor während eines Zeitraums von 30 Minuten zugeführt und Proben der Reaktionsgase entnommen und analysiert. Der Reaktor wurde wiederum mit Dampf und Stickstoff gespült und Luft 30 Minuten lang zur erneuten Rückoxidation des Oxidationsmittels eingeleitet. Wiederum wurde Kohle, Stickstoff und Dampf in den gleichen Mengen dem Reaktor zugeführt, wobei Proben der Reaktionsgase entnommen und analysiert wurden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle IV niedergelegt.

- /25 -

130015/0917

T abfeile IV

Versuch

Zeit
(min)

Produktion (m³/kg)

H₂/CO-Molverhältnis

Selektivität
(Molprozent)

Produktivität (kg/h/m³)

ca ο ο

18
20

20 30

0,89 0,82

0,99 0,98

1,7 1,8

1,4 1,4

78,6
79,0

79,9
83,1

228,8 211,2

252,8 251,2

20 30

0,74 0,78

1,5 1,6

86,0
81,1

188,8 200,0

B e j' s ρ i e 1 5

Dieses Beispiel erläutert die Reduktion von Oxidationsmittel mit einem gasförmigen Fluidum in Abwesenheit von Kohle.

Der Reaktor wird mit 1160 g Eisenchromiterz gefüllt und auf 1050⁰C und 5 psig (34,5 kPa) gehalten. Eine Mischung von 3,65 Jl/min H₂ und 3,50 Ä/min CO wird in den Reaktor eingespeist. Es werden Proben der Produktgase und des Oxidationsmittels in 1 Minutenintervallen entnommen und analysiert. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle V niedergelegt.

- /27 -

130015/0917

T a b e 1 1 e

	I	Zeit (min)	co2	Produktgas,	Molprozent	H2O*	Oxidationsmittel Oxidation O/Fe	t
	\ to co	0	-	CO	Η2	-	1,50	0>
		1	48,7		-	47,1	1,42
co		2	45,8	4,0	0,3	48,9	1,34
O O	3	41,1	4,3	I1I	48,6	1,27	O OO cn
tn	4	26,4	8,1	2,3	41,8	1,22	CO
O	5	14,6	22,5	9,4	26,5	1,19
-j	6	12,4	33,6	25,4	21,7	1,16
	7 8	11,5 6,7	35,3	30,6	17,2 13,7	1,14 1,12
	9	4,7	37,9 40,9	33,4 38,7	8,4	1,11
	* Als Dampf		45,1	42,0

303548

B e 1 spiel 6

Dieses Beispiel erläutert die Rückoxidation des in Beispiel 5 erhaltenen reduzierten Oxidationsmittels.

Luft wird in einer Menge von 7,2 £/min in den Reaktor, der 1160 g reduziertes Eisenchromiterz enthält und auf 105O⁰C und auf einem Druck von 34,5 kPa gehalten wird, eingeführt. Es werden periodisch von den Reaktorgasen und dem Oxidationsmittel Proben entnommen und analysiert. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle yi niedergelegt:

T ä b e 1 1 e

VI

	Luft,	Molprozent	Oxidationsmittel Oxidation O/Fe
Zeit (min)	°2	N2	1,20
0		—	1,22
1	1,4	98,6	1,34
5	1,5	98,5	1,39
7	6,5	93,5	1,41
9	12,4	87,6	1,43
11	16,1	83,9	1,46
19	18,4	81,6	1,46
21	18,8	81,2

130015/0917

- /29 -

^_ - 303548S

B e i s ρ i el' 7

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von Kohle unter Verwendung von Dampf, C0„ und Dampf und CO₂ , als Vergasungsmittel.

Es wird nach Beispiel 1, Versuch A gearbeitet, iait der Ausnahme, daß als Vergasungsmittel in Versuch A 1,8 g/min Wasser in Form von Dampf und 2,24 Ä/min CO₂ eingespeist wird. In Versuch B werden 3,6 g/min Wasser in Form von Dampf und in Versuch C 4,48 Ä/min CO₂ eingespeist. Die Ergebnisse der Analysen von periodisch entnommenen Proben des Produktgases sind in der nachfolgenden Tabelle VII niedergelegt.

- /3O -

130015/0017

T a b e Γ 1 e

VII

Versuch

Zeit (min)	Produktion (mJ/kg)
5	2,89
10	2,91
15	2,93
5	3,02
10	2,90
5	2,98
10	2,95

H₂/C0-Molverhältnis

Selektivität
(Molprozent)

1,4 1,4 1,4

0,6 0,6

0,2 0,1

79,9
81,0
83,1

83,0
82,5

82,5
82,6

Produktivität (kg/h/m³)

196,8 192,0 198,4

214,4 219,2

228,8 225,6

B e i s ρ i e 1 8

Dieses Beispiel erläutert die Vorteile der vorliegenden Erfindung in der Vorreduktion des Oxidationsmittels in der Vergasungsprodukt-Verteilung.

Beispiel 1, Versuch A wird in einem 30 Minuten-Versuch wiederholt, wobei periodisch die Reaktionsgas-Zusammensetzung und die Oxidation des Oxidationsmittels analysiert werden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VIII niedergelegt.

- /32 -

130015/0917

T ä b e 1 T e ' VIII

Zeit
(min)

Oxidationsmittel Oxidation O/Pe

CO,

CH₄ CO (Molprozent)

H,

CO
CD
O

JO ·
20
30

1,5 J,3 J,2 J,l 1,1 J,O 0,9 0,8

79,2	1,8	14,2	4,8	.	U) IO
28,9	2,4	49,5	20,1	GJ Oo
13,1	1,7	40,2	45,2
10,1	1,5	29,4	59,0
9,3	1,5	37,4	51,8
5,8	1,8	36,4	56,0	ο
6,3	2,0	35,5	56,2	ΟΙ
				CQ

Beispiel 9

Dieses Beispiel erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung die kontinuierliche Vergasung von Kohle gemäß der vorliegenden Erfindung. Eisenchromiterz wird in einer Rate von 190 g/min durch die Oxidationszone 3, die Leitung 6, die Reduktionszone 7, die Vergasungszone 9 und die Leitung 19 im Kreis geführt. Das Erz enthaltende FeO, das in die Oxidationszone 3 durch die Leitung 19 eintritt, wird mit am Boden der Oxidations zone 3 in einer Rate von 11,2 Ä/iain eingeleiteter Luft in Kontakt gebracht und 8,9 Ä/min Stickstoff am Kopf der Oxidationszone 3 durch die Leitung 13 abgezogen. Die in dem Oxidationsreaktor 3 stattfindende exotherme Oxidation liefert 65,8 kcal/Mol an oxidiertem PeO und erwärmt das Erz auf 1150°C, und oxidiert das FeO zu Fe₃O₃. Das Erz enthaltende ^e₃O₃ wird aus dem Oxidationsreaktor 3 durch die Leitung 6 entfernt und in die Reduktionszone 7 eingeführt. Synthesegas, bestehend aus gleichen Volumina H₃ und CO, wird durch Leitung 8 in die Reduktionszone 7 in einer Rate von 4,48 5,/min eingespeist. Das Fe₃O₃ wird durch das Synthesegas unter Bildung von Dampf und CO₂ reduziert. Die Reduktion ist endotherm und erfordert 4,6 kcal/Mol reduziertes Fe₃O₃, wodurch die Temperatur in der Reduktions zone 7 J.125°C beträgt. Das reduzierte Erz und die Gase strömen in die Vergasungszone 9, in welche 3,4 g/iuin fein zerteilte Kohle durch die Leitung 18 einge-

- /34 -

130015/0917

führt werden. Die Vergasung der Kohle mit dem Erz und Dampf und CO„ ist endotherm und erfordert 36,2 kcal/Mol, wodurch die Temperatur in der Vergasungszone 9 1025 C beträgt. Das reduzierte, Erz enthaltende PeO wird aus der Vergasungszone 9 abgezogen und durch die Leitung 19 erneut in die Oxidationszone 3 eingeführt. Der Abstrom aus der Vergasungszone 9 wird durch die Leitung 20 in einer Rate von 10,3 £/min entfernt und enthält .10 Molprozent CO₂/ 1 -Molprozent CH₄, 54 Molprozent CO und 35 Molprozent H«. Der Ausdruck PeO, wie er in diesem Beispiel und der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bedeutet eine Mischung aus Eisenoxiden mit einem durchschnittlichen Verhältnis von Sauerstoff zu Eisen von etwa 1,0 bis l,2j der Ausdruck Pe₀O., bedeutet eine Mischung von Eisenoxiden mit einem durchschnittlichen Verhältnis von Sauerstoff zu Eisen von 1,4 zu 1,6.

B e i s' ρ j' e 1 10

Dieses Beispiel erläutert die kontinuierliche Vergasung von No. 6-Heizöl gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 9 wird wiederholt unter Verwendung von 2,8 g/min No. 6-Heizöl als Beschickung anstelle der 3,4 g/min Kohle. Eisenchromiterz wird in einer Rate von 200 g/min anstelle von 190 g/min zirkuliert und die Vergasungsreaktion erfordert 48 kcal/Mol anstelle von 36,2 kcal/Mol. Der Abstrom

- /35 -

130015/0917

aus der Vergasungszone 9 wird mit einer Rate von 12,1 Ä/min anstelle von 10,3 Ä/min entfernt und enthält 13 Molprozent CO₂, 1 Molprozent CH₄, 42 Molprozent CO und 44 Molprozent H₂

Im Beispiel 11 besteht der für die Durchführung der besonderen Vergasungsversuche verwendete Reaktor aus einem 48,3 cm längen Rohr aus rostfreiem Stahl-Liste 40 mit einem Hauptabschnitt mit einem Innendurchmesser von 4,1 cm, das am Boden mit einem konischen Abschnitt aus rostfreiem Stahl, Typ 310, von 3,2 cm Länge versehen ist, der allmählich auf einen Durchmesser von 0,63 cm zuläuft, und das oben einen Flansch trägt. Wirbelgas und Kohlenstoff enthaltendes Material wird durch den Boden des konischen Abschnitts des Reaktors eingeführt. Die Produktgase werden durch den Oberteil des Reaktors zur Analyse entfernt. Der Reaktor ist mit einer isolierten, elektrischen Widerstandsheizung ummantelt.

B e' i s ρ i e 1 11

Dieses Beispiel erläutert die Vergasung von verschiedenen Kohlenstoff enthaltenden Materialien unter Verwendung von Kohlenmonoxid als Vergasungsmittel und Eisenchromiterz aus den Transvaal Mines von South Africa als Oxidationsmittel.

Bei jedem Versuch enthielt der Reaktor 580 g [75 bis 350 Mikron (75 bis 350 pm)] mit Stickstoff gewirbeltes Oxida-

- /36 -

130015/0917

tionsmittel. Das Oxidationsmittel wird auf einer Temperatur von 1O5O°C gehalten. Das Kohlenstoff enthaltende Material wird in den Reaktor zusammen mit annähernd 1,5 £/min Kohlendioxid als Vergasungsmittel eingespeist. Jeder Versuch wird etwa 15 Minuten lang durchgeführt, wobei Proben der Reaktionsgase periodisch entnommen und analysiert werden. Die Gasgeschwindigkeit in dem Reaktor beträgt annähernd 0,3 ft/s (9,1 cm/s) und die Kontaktzeit yon Gas/Feststoff annähernd 1,9 s. Die Ergebnisse für jedes besondere untersuchte Material sind in der nachfolgenden Tabelle IX angegeben, in welcher die Produktion die Kubikmeter Gas bedeutet, die pro Kilogramm an umgewandeltem Material gebildet werden.

- /37 -

130015/0917 i-

Tab e 1 1 e IX

Versuch

Zeit (min)

Produktion ³

Produkt (Molprozent)

CO

CO,

Kohlenstoffumwandlung (Molprozent)

CO O O

1 3 5 7 9

11 13

1 3 5 7 9

0,60 0,61 0,55 0,58 0,58 0,65

0,55 0,59 0,57 0,47

0,46	99,54
6,88	93,12
6,56	93,44
10,11	89,31
32,99	67,01
49,29	50,71
51,58	47,75
0,55	99,45
3,41	96,59
4,64	95,36
5,83	93,78
33,85	66,15

29,8 55,8 52,2 44,7 41,0 37,3 41,0

15,8 25,0 46,5 50,1 55,0

O CO Vi

00

Tabelle IX - Fortsetzung

Produkt

. Zeit Produktion Kohlenstoffumwandlung

versucn _(min) (m³/kg) CO CO₃ (Molprozent)

0,49 45,22 54,78 50,0

0,72 51,44 48,27 39,3

45	,22	54,	78
51	,44	48,	27
57	,50	42,	50

O 15 0,64 57,50 42,50 35,8

ο Versuch Kohlenstoffmaterial

A Ken tucky-Ho1zkohle 1,06

(75,8 Gew.-% Kohlenstoff - 1,2 Gew.-% Wasserstoff)

B U.S. Steel-Reinkoks 1,005

(83,5 Gew.-% Kohlenstoff - 1,4 Gew.-% Wasserstoff) O

CO Cn

CXD .CT)

U) «3

CO 03

·ίι5·

Nach Entfernung von CO_? enthielten die Produktgase in Versuch A 93 % CO und 7 % H„ und in Versuch B 95 % CO und 5 % H₂.

Beispiel 12

Dieses Beispiel erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung die kontinuierliche Vergasung von Holzkohle gemäß der vorliegenden Erfindung. Eisenchromiters wird in einer Rate von 190 g/min durch die Oxidationszone 3, die Leitung 6, die Reduktionszone 7, die Vergasungszone 9 und die Leitung 19 im Kreis geführt. Das Erz enthaltende FeO, welches in die Oxidationszone 3 durch die Leitung 19 eintritt, wird mit am Boden der Oxidationszone 3 in einer Rate von 11,2 Ä/min zugeführter Luft in Kontakt gebracht und 8,9 I/ min Stickstoff vom Kopf der Oxidationszone 3 durch die Leitung 13 abgezogen. Die in dem Oxidationsreaktor 3 stattfindende exotherme Oxidation liefert 65,8 kcal/Mol oxidiertes PeO und erhitzt das Erz auf 1150°C und oxidiert das FeO zu Fe₃O₃. Das Erz enthaltende Fe₃O₃ wird aus dem Oxidationsreaktor 3 durch die Leitung 6 entfernt und in die Reduktionszone 7 eingeführt. Kohlenmonoxid wird durch die Leitung 8 in die Reduktionszone 7 in einer Rate von 4,48 Ä/min eingespeist. Das Fe₃O₃ wird durch das Kohlenmonoxid unter Bildung von CO₃ reduziert. Die Reduktion ist annähernd thermoneutral, wodurch die Temperatur in der Reduktionszo-

- /40 -

130015/0917

ne 7 1135 C beträgt. Das reduzierte Erz und die Gase strömen in die Vergasungszone 9, in welche 2,94 g/min fein zerteilte Illinois #6-Holzkohle durch Leitung 18 eingeführt werden. Die Vergasung der Holzkohle mit dem Erz und CO₂ ist endotherm und erfordert 40,0 kcal/Mol, wodurch die Temperatur in der Vergasungszone 9 1025 C beträgt. Das reduzierte, Erz enthaltende FeO wird aus der Vergasungszone 9 abgezogen und durch die Leitung 19 erneut in die Oxidationszone 3 eingeführt. Der Abstrom der Vergasungszone 9 wird durch die Leitung 20 in einer Rate von 9 Ä/iain entfernt und enthält 15 Molprozent CO₂/ 84,8 Molprozent CO und 0,2 Molprozent H₂. Der Ausdruck PeO, wie er in diesem Beispiel und der Erfindung verwendet wird, bedeutet eine Mischung von Eisenoxiden mit einem durchschnittlichen Verhältnis von Sauerstoff zu Eisen von 1,0 zu 1,2; der Ausdruck Fe₂Oo bedeutet eine Mischung von Eisenoxiden mit einem mittleren Verhältnis von Sauerstoff zu Eisen von 1,4 zu 1,6.

130015/Q917

Claims (10)

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapfund Partner, P.O.Box 860245, 8000 München 86 ' Ihr Zeichen Unser Zeichen Mauerkircherstraße 45 Yourref. Ourref. 32 105 8000 MÜNCHEN 80 19. S ept. 1980 Anwaltsakte-Nr.: 31 105 Monsanto Company P ä t e h t a η s ρ r ü c h e

1. Kontinuierliches "Verfahren zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien in einem Wirbelbett-System, enthaltend eine Reduktionszone und eine Vergasungszone, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein teilchenförmiges, festes Oxidationsmittel bei einer erhöhten Temperatur in die Reduktionszone einführt,

(b) ein im wesentlichen sauerstoffreies Trägergas in einer solchen Eate in die Reduktionszone einführt, daß das Oxidationsmittel gewirbelt und veranlaßt wird, sich nach oben durch das System zu bewegen,

(c) die Reduktionszone unter Bedingungen derart hält, daß das Oxidationsmittel reduziert und das Trägergas zu

_x/si 130015/091?

»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hype-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayet Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

20-21-0141A GW

Kohlendioxid, oder einer Mischung von gasförmigem Wasser und Kohlendioxid oxidiert wird,

(d) Kohlenstoff enthaltendes Material in die Vergasungszone einführt, wodurch das Kohlenstoff enthaltende Material in dem sich nach oben bewegenden Oxidationsmittel und dem Kohlendioxid, oder in der Mischung von gasförmigem Wasser und Kohlendioxid mitgeführt und damit gemischt wird,

(e) die Vergasungszone unter Bedingungen derart hält, daß das Kohlenstoff enthaltende Material und das Kohlendioxid, oder die Mischung von Dampf und Kohlendioxid endotherm zu Kohlenmonoxid, oder einer Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt werden, und

(f) einen gasförmigen Äbstrom aus der Vergasungszone abzieht, der Kohlenmonoxid, oder Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kohlenstoff enthaltende Material Holzkohle, Kohle, Koks, Torf oder Öl ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kenn zeichnet, daß das Oxidationsmittel ein natürliches, oder synthetisches, Metalloxid enthaltendes Material ist.

130015/0917

3035481

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Eisenchromiterz ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Eisenoxid, Kupferoxid, Kobaltoxid, Ceroxid oder Manganoxid enthält.

6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Reduktionszone und der Vergasungszone aufrechterhaltenen Temperaturen im Bereich von 80O⁰C bis 1200⁰C liegen.

7. Verfahren nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas Kohlenmonoxid ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengeschwindigkeit in der Reduktionszone und der Vergasungszone größer als 3 Meter

pro Sekunde ist.

9. Kontinuierliches Verfahren zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien mit niedrigem Wasserstoffgehalt in einem Wirbelbett-System, enthaltend eine Reduktionszone und eine Vergasungszone, und eine damit verbundene Oxidationszone, dadurch gekennzeichnet, daß man

13001S/U917

. 3035481

(a) ein teilchenförmiges, festes Oxidationsmittel bei einer erhöhten Temperatur in die Reduktionszone einführt,

(b) ein im wesentlichen sauerstoffreies Trägergas in einer solchen Rate in die Reduktionszone einführt, daß das Oxidationsmittel gewirbelt und veranlaßt wird, sich nach oben durch das System zu bewegen,

(c) die Reduktionszone unter Bedingungen derart hält, daß das Oxidationsmittel reduziert und das Trägergas zu gasförmigem Kohlendioxid oxidiert wird,

(d) Kohlenstoff enthaltendes Material in die Vergasungszone einführt, wodurch das Kohlenstoff enthaltende Material in dem sich nach oben bewegenden Oxidationsmittel und dem Kohlendioxid mitgeführt und damit gemischt wird,

(e) die Vergasungszone unter Bedingungen derart hält, daß das Kohlenstoff enthaltende Material und das Kohlendioxid endotherm zu Kohlenmonoxid umgesetzt werden,

(f) einen gasförmigen Abstrom aus der Vergasungszone abzieht, der Kohlenmonoxid enthält,

(g) das reduzierte Oxidationsmittel aus der Vergasungszone abzieht und in die Oxidationszone einführt,

(h) ein oxidierendes Gas in die Oxidationszone einführt, (i) die Oxidationszone unter exothermen Bedingungen derart hält, daß das Oxidationsmittel zu einem höher oxidierten Zustand rückoxidiert und auf eine erhöhte Temperatur wieder aufgeheizt wird, die ausreicht, um die Oxi-

130015/0917

303549

dation des Trägergases und die Vergasung des Kohlenstoff enthaltenden Materials zu bewirken, und (j) das rückoxidierte, erhitzte Oxidationsmittel aus der Oxidationsζone abzieht und in die Reduktionszone einführt.

10. Kontinuierliches Verfahren zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Materialien in einem Wirbelbett-System, enthaltend eine Reduktionszone und eine Vergasungszone, und eine damit verbundene Oxidationszone, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein teilchenförmiges, festes Oxidationsmittel bei einer erhöhten Temperatur in die Reduktionszone einführt,

(b) ein im wesentlichen sauerstoffreies Trägergas in einer solchen Rate in die Reduktionszone einführt, daß das Oxidationsmittel gewirbelt und veranlaßt wird, sich nach oben durch das System zu bewegen,

(c) die Reduktionszone unter Bedingungen derart hält, daß das Oxidationsmittel reduziert und das Trägergas zu gasförmigem Wasser und Kohlendioxid oxidiert wird,

(d) Kohlenstoff enthaltendes Material und Dampf in die Vergasungszone einführt, wodurch das Kohlenstoff enthaltende Material in das sich nach oben bewegende Oxidationsmittel, das gasförmige Wasser und Kohlendioxid, eingespeist und damit gemischt wird,

(e) die Vergasungszone unter Bedingungen derart hält, daß

130015/0917

0354

das Kohlenstoff enthaltende Material, Dampf und Kohlendioxid endotherm zu einer Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt werden,

(f) einen gasförmigen Abstrom, enthaltend Kohlenmonoxid und Wasserstoff, aus der Vergasungszone abzieht,

(g) das reduzierte Oxidationsmittel aus der Vergasungszone abzieht und in die Oxidationszone einführt,

(h) ein oxidierendes Gas in die Oxidationszone einführt, (i) die Oxidationszone unter exothermen Bedingungen derart hält, daß das Oxidationsmittel zu einem oxidierten Zustand rückoxidiert und auf eine erhöhte Temperatur wieder aufgeheizt wird, die ausreicht, um die Oxidation des Trägergases und die Vergasung des Kohlenstoff enthaltenden Materials zu bewirken, und

(j) das rückoxidierte, erhitzte Oxidationsmittel aus der Oxidationszone abzieht und in die Reduktionszone einführt .

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