DE340625C

DE340625C - Process for the extraction of by-products in the production of mixed gas through the alternating action of oxygen and water vapor on fuels of all kinds

Info

Publication number: DE340625C
Application number: DE1915340625D
Authority: DE
Original assignee: DEREN KINDER MARGARITA; FRIEDRICH SOMMER DR ING; LOUISE SIMMERSBACH GEB SUDERMA
Current assignee: DEREN KINDER MARGARITA; FRIEDRICH SOMMER DR ING; LOUISE SIMMERSBACH GEB SUDERMA
Priority date: 1915-10-08
Filing date: 1915-10-08
Publication date: 1921-09-16

Description

Verfahren zur Gewinnung von Nebenprodukten bei der Nischgaserzeugung durch abwechselnde Einwirkung von Sauerstoff und Wasserdampf auf Brennstoffe aller Art. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung der Nebenprodukte bei vier 1VIischgaserzeugung durch abwechselnde Einwirkung von Sauerstoff und Wasserdampf auf Brennstoffe aller Art. Das Verfahren arbeitet in der Weise, daß im Brennstoff ein oder mehr Reaktionszonenpaare gebildet werden und auf diese Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, z. B. atmosphärische Luft, abwechselnd mit Wasserdampf derart zur Einwirkung gebracht wird, daß jeweils eine der beiden Zonen jedes Paares mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gasgemisch und gleichzeitig die andere Zone mit Wasserdampf behandelt wird.Process for the extraction of by-products in the production of niche gas by alternating exposure to oxygen and water vapor on all fuels Art. The invention relates to a process for the recovery of the by-products with four mixed gas generation through the alternating action of oxygen and water vapor on fuels of all kinds. The process works in such a way that in fuel one or more pairs of reaction zones are formed and on these oxygen or an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas mixture, e.g. B. atmospheric Air is brought into action alternately with water vapor in such a way that each one of the two zones of each pair with oxygen or an oxygen-containing gas mixture and at the same time the other zone is treated with steam.

Bei der üblichen Erzeugung von Generatorgas mit Gewinnung der Nebenprodukte wird mit der erhitzten Vergasungsluft ein Über= schuß an Wasserdampf in den Gaserzeuger eingeführt, um in diesem die Temperatur so niedrig zu halten, daß ein möglichst großer Teil vom-Stickstoff der Kohle als Ammoniak entweicht. Von dem eingeleiteten Wasserdampf wird nur ein kleiner Teil unter Abspaltung von Wasserstoff zersetzt, während der bei weitem größere das Gas verdünnt ixnd das-Ammoniak schützt. Es entsteht ein Gas mit hohem Gehalt von Kohlendioxyd und - Wassertoff, das zum Betriebe von Gasmaschinen wegen der Gefahr von. Frühzündungen und zum Betriebe von metallurgischen Ofen wegen der infolge des hohen Kohlendioxydgehalts niedrigen Verbrennungstemperatur und der infolge des hohen Wasserstoffgehalts kurzen Flamme wenig geeignet ist.With the usual generation of generator gas with extraction of the by-products With the heated gasification air, an excess of water vapor enters the gas generator introduced in order to keep the temperature so low that a possible a large part of the nitrogen in the coal escapes as ammonia. From the initiated Only a small part of water vapor is decomposed with the elimination of hydrogen, while the much larger one dilutes the gas and protects the ammonia. It arises a gas with a high content of carbon dioxide and hydrogen, which is used for the operation of Gas engines because of the risk of. Pre-ignition and for the operation of metallurgical Oven because of the low combustion temperature due to the high carbon dioxide content and the short flame due to the high hydrogen content is not very suitable.

Nach Versuchen der Erfinder wirkt außer dem bekannten Einfluß der Oberfläche des -glühenden Brennstoffes, dem in bekannter Weise durch Wasserdamplzusatz teilweise begegnet werden kann, besonders der im Gase enthaltene freie Sauerstoff .bei den zur Vergasung erforderlichen Temperaturen auf die Nebenprodukte, besonders auf das Ammoniak, zersetzend und schädigend ein. Es läßt sich nicht vermeiden, daß aus der Vergasungsluft stammender freier Sauerstoff in der Randzone des Gaserzeugers oder in entstandenen Kanälen des Brennstoffes in die Höhe steigt und mit fertig gebildetem Gase bei Temperaturen unterhalb .des Entzündungspunktes von Wasserstoff und Kohlenoxyd zusammentrifft. In diesem Falle oxydiert der Sauerstoff das schon gebildete Ammoniak. Gegen diesen Vorgang bildet auch.der größte Zusatz von Wasserdampf nur sehr geringen Schutz, wie durch. Versuche nachgewiesen wurde.According to the inventors' experiments, in addition to the known influence, the Surface of the glowing fuel, which in a known manner by adding water vapor can partially be countered, especially the free oxygen contained in the gas .At the temperatures required for gasification on the by-products, especially on the ammonia, decomposing and damaging a. It cannot be avoided that Free oxygen originating from the gasification air in the edge zone of the gas generator or in the resulting channels of the fuel rises in the air and finished with formed gases at temperatures below .the ignition point of hydrogen and carbon dioxide meet. In this case the oxygen already oxidizes that ammonia formed. Against this process forms the largest addition of water vapor very little protection, as through. Experiments has been proven.

.Das neue Verfahren vermeidet diese .Gefahr, indem es die Erzeugung von Gas durch Einblasen von Luft von der Erzeugung und Erhaltung der Nebenprodukte durch Einblasen von Dampf trennt. Es läßt sich auch so nicht ganz vermeiden, daß mit dem Dampf etwas Luft eindringt, denn der Kesseldampf enthält immer etwas Luft, und andererseits ist es als vorteilhaft bekannt, der Vergasungsluft kleine Dampfmengen zur Erzielung eines besseren Gases zuzusetzen..The new process avoids this .danger by preventing the generation of gas by blowing air from the generation and conservation of by-products by blowing in separates from steam. It can't quite be done like that either avoid that some air penetrates with the steam, because the boiler contains steam always some air, and on the other hand it is known to be beneficial to the gasification air add small amounts of steam to achieve a better gas.

Wesentlich und für das neue Verfahren kennzeichnend ist es, daß die Hauptmengen von Dampf und Luft nacheinander, also nicht gleichzeitig auf den Brennstoff einwirken. Während der Einführung der Vergasungsluft erwärmen sich die der Luftzuführung zunächst liegenden Brennstoffschichten durch den Vergasungsvorgang schneller und höher als die weiter entfernt liegenden Schichten, so daß in den heißeren Schichten während des späteren Einblasens von Wasserdampf der meiste Dampf zersetzt wird; es bildet sich so eine Reaktionszone, die durch zweckentsprechende Anordnung der Düsen für Dampf und Luft in die für die höchste Nebenproduktgewinnung geeignete Form und Höhe gebracht werden kann.It is essential and characteristic of the new process that the Main quantities of steam and air one after the other, i.e. not on the fuel at the same time act. During the introduction of the gasification air, the air supply heats up initially lying fuel layers through the gasification process faster and higher than the more distant layers, so in the hotter layers most of the steam is decomposed during the later injection of water vapor; it forms a reaction zone, which by appropriate arrangement of the Nozzles for steam and air into the one suitable for the highest by-product recovery Shape and height can be brought.

Die Ammoniakbildung in der Reaktionszone nimmt nach Versuchen der Erfinder selbst bei gleichbleibender Temperatur mit der Zeit ab. Der durchgeleitete Wasserdampf wird-wohl noch zersetzt, doch bildet er immer weniger Ammoniak. Es wurde festgestellt, daß der Wasserdampf nur die dicht an der Brennstoffoberfläche liegenden Stickstoffteilchen in Ammoniak überführt. Durch die Dichte des Brennstoffes wird ein weiteres Eindringen des Wasserdampfes verhindert und die A.mmoniakbildung nimmt ab, wenn die oberflächlich erreichbaren Stickstoffverbindungen verzehrt sind. Durch die nach der Dampfperiode erfolgende Behandlung des Brennstoffes mit Luft wird durch Verbrennung oder Vergasung die Stickstoffarme Oberschicht entfernt, und der dann in der nachfolgenden Dampfperiode eintretende Wasserdampf findet neu freigelegte Stickstoffverbindungen vor und kann wieder reichlich Ammoniak entwickeln. Es wird so die aufzuwendende Dampfmenge gegenüber dem bisherigen Verfahren verringert, weil bei diesem ein großer Teil des Dampfes von bereits . stickstofffreiem Brennstoff ohne Ammoniakbildung zersetzt wurde. Der damit verbundene, für die Nebenproduktengewinnung nutzlose Wärmeverbrauch wird bei dem neuen Verfahren vermieden und stellt einen bedeutenden wirtschaftlichen Fortschritt dar.The ammonia formation in the reaction zone increases according to experiments Inventor declines over time, even if the temperature remains the same. The passed through Water vapor is still decomposed, but it forms less and less ammonia. It was found that the water vapor only lies close to the fuel surface Nitrogen particles converted into ammonia. Due to the density of the fuel prevents further penetration of the water vapor and decreases ammonia formation when the superficially accessible nitrogen compounds are consumed. By the treatment of the fuel with air after the steam period is carried out by Incineration or gasification removes the nitrogen-poor top layer, and then the water vapor entering in the subsequent steam period finds newly exposed ones Nitrogen compounds and can develop plenty of ammonia again. It will so the amount of steam to be used is reduced compared to the previous method, because at this a large part of the steam from already. nitrogen-free fuel decomposed without ammonia formation. The associated, for by-product extraction Useless heat consumption is avoided in the new process and provides a represent significant economic progress.

Man erhält demnach durch das Verfahren ein gutes Generatorgas und ermöglicht gleich-- zeitig die Gewinnung von Nebenprodukten aus dem Generatorgas, weil die Ammoniak-Bildung vor der Einwirkung des freien Sauer-Stoffes, der das Ammoniak zerstören würde, geschützt bleibt.A good generator gas is thus obtained by the method and at the same time enables by-products to be obtained from the generator gas, because the ammonia formation precedes the action of the free acidic substance, which is the ammonia would destroy, remains protected.

Durch weitere Versuche :der Erfinder wurde festgestellt, daß Schwefelwasserstoff an heißen Brennstoffoberflächen noch weit leichter durch Sauerstoff oxydiert werden kann als das Ammoniak. Daraus erhellt ein iveiterer wesentlicher Fortschritt des neuen Verfahrens. Leitet man nämlich Wasserdampf nach der Luft in die heiße Brennstoffschicht, so bildet sich aus dem Wasserdapipf und dem Schwefel des Brennstoffs Schwefelwasser-: Stoff, der die in der Reaktionszone noch vor-! handenen oder durch den Dampf mitgebrachten geringen Sauerstoffmengen dadurch bei seitigt, daß er zu schwefliger Säure oder Schwefel und Wasserdampf sich oxydiert. Der Sauerstoff kann so nicht mehr zerstörend auf das Ammoniak einwirken, und die Ammoniakausbeute wird größer als bei den bisherigen Verfahren. Bei diesen oxydierte nämlich die große gegenwärtige Luftmenge den Schwefelwasserstoff fast völlig zu Schwefeldioxyd, so daß er seine schützende Wirkung nicht entfalten konnte. Leitet man aber nur Dampf ohne Luft ein, so wird nur ein kleiner Teil des gebildeten Schwefelwasserstoffes oxydiert, und der Rest bleibt als solcher im Gase und erhöht neben seiner schützenden Wirkung den Heizwert .des Gases durch seinen großen Heizwert, der so durch das neue Verfahren nutzbar -wird.Through further experiments: the inventor found that hydrogen sulfide can be more easily oxidized by oxygen on hot fuel surfaces can as the ammonia. From this it is evident a further essential advance of the new procedure. If one directs water vapor after the air into the hot fuel layer, Thus, from the water vapor and the sulfur of the fuel, sulfur water is formed: Substance that is still in the reaction zone! existing ones or brought along by steam small amounts of oxygen due to the fact that it is too sulphurous acid or Sulfur and water vapor are oxidized. The oxygen can no longer be destructive act on the ammonia, and the ammonia yield will be greater than the previous ones Procedure. In these, the large amount of air presently oxidized the hydrogen sulphide almost completely to sulfur dioxide, so that it does not develop its protective effect could. But if you only introduce steam without air, only a small part of the The hydrogen sulfide formed is oxidized, and the remainder remains as such in the gas and, in addition to its protective effect, increases the calorific value of the gas through its high calorific value, which can be used by the new process.

Der Schwefelwasserstoff wird durch die Dampfdüsen oder durch besondere Düsen eingeleitet. Er bildet sich in -der Dampfperiode auch in der Brennzone selbst, da er aus dem Schwefelgehalt des Brennstoffes und dem Wasserdampf bei erhöhter Temperatur entsteht. Um den Schwefelgehalt des Brennstoffes zu erhöhen, also die Schwefelwasserstoffbildung zu begünstigen, können Pyrit oder Waschberge oder andere schwefelhaltige Verbindungen zugesetzt werden.The hydrogen sulfide is through the steam nozzles or by special Nozzles initiated. It forms in the steam period also in the combustion zone itself, because it consists of the sulfur content of the fuel and the water vapor at elevated temperature arises. To increase the sulfur content of the fuel, i.e. the formation of hydrogen sulfide To favor, pyrite or wash mountains or other sulfur-containing compounds can be used can be added.

Auf der Zeichnung ist ein für das Verfahren bestimmter Gaserzeuger dargestellt. Der Gaserzeuger hat zwei Brennstoffzonen I und II, die in der beschriebenen Weise abwechselnd mit Dampf und Luft (Sauerstoff o. dgl.) behandelt werden. Die Grenzen der Zonen sind durch strichpunktierte Linien angedeutet. Der Gaserzeuger a wird durch eine Beschickungsvorrichtung b mit Brennstoff versorgt. Er hat eine Anzahl von Düsen c und d .mit angeschlossenen Leitungen e und f, durch die abwechselnd Dampf oder Luft zugeführt wird. Das erzeugte Gas entweicht im Grenzgebiet der beiden Zonen durch an die Ableitung 12 angeschlossene Kanäle g.The drawing shows a gas generator intended for the process. The gas generator has two fuel zones I and II, which are treated alternately with steam and air (oxygen or the like) in the manner described. The boundaries of the zones are indicated by dash-dotted lines. The gas generator a is supplied with fuel by a charging device b. It has a number of nozzles c and d. With connected lines e and f, through which steam or air is alternately supplied. The gas produced escapes in the border area of the two zones through channels g connected to the discharge line 12.

Zunächst werden die beiden Zonen I und II mit Luft angeblasen, bis die ganze Beschik l:ung glüht. Dann wird durch die Düsen c an Stelle der Luft Dampf in die obere Zone II eingeblasen, während die Luftzufuhr in der unteren Zone I fortdauert. Die Zone II erzeugt also jetzt Wassergas mit hohem Ammoniak Behalt und wird dabei abgekühlt, während die Zone I -bei steigender Temperatur Generatorgas erzeugt. Sobald der Stickstoffgehalt der Brennstoffoberfläche in Zone II verbraucht ist, wird durch :die Düsen c Luft in die Zone II eingeleitet, während jetzt der "Zone I durch die Düsen d Dampf zugeführt wird, so daß nun die Zone I Wassergas und Ammoniak, die Zone II dagegen -Generatorgas liefert. Die Gase ziehen gemeinsam durch -lie Kanäle g und die Leitung 1a ab.First, the two zones I and II are blown with air until the whole Beschik l: ung glows. Then through the nozzles c in place the air blows steam into the upper zone II, while the air supply in the lower Zone I persists. Zone II is now producing water gas with a high ammonia content and is thereby cooled, while Zone I - generator gas when the temperature rises generated. As soon as the nitrogen content of the fuel surface in Zone II is consumed is, is introduced through: the nozzles c air into zone II, while now the "Zone I is fed through the nozzles d steam, so that now the zone I water gas and ammonia, while Zone II supplies generator gas. The gases pull together through -lie channels g and line 1a.

Es ist natürlich nicht notwendig, daß der Generator nur zwei Zonen enthält. Man kann vielmehr eine beliebige Anzahl von Paaren abwechselnd arbeitender Zonen über den ganzen Gaserzeuger verteilen. Wenn man besonders hohe Zonen haben will, so kann man niehrere"Düsenreihen übereinander anordnen. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß das Gas durch eine zwischen den zwei Zonen eines Paares liegende Leitung abgeführt wird, vielmehr könnte man bei vorliegendem Beispiel das Gas der Zone II im oberen Teil des Generators, das Gas der Zone I im unteren Teil abführen.It is of course not necessary that the generator only has two zones contains. Rather, one can have any number of pairs working alternately Distribute zones over the entire gas generator. When you have particularly high zones If you want, you can arrange more "rows of nozzles" one on top of the other. It is not imperative that the gas pass through one between the two zones of a pair horizontal line is discharged, in the present example one could rather that Zone II gas in the upper part of the generator, Zone I gas in the lower part dissipate.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Process for the recovery of by-products in the production of mixed gas by the alternating action of oxygen and water vapor on fuels of all kinds, characterized in that one or more pairs of reaction zones are formed in the fuel, and that oxygen or an oxygen-containing gas or gas mixture alternates with water vapor on these zones is brought to the effect that in each case one of the two zones of each pair is treated with oxygen or an oxygen-containing gas mixture and at the same time the other zone is treated with water vapor. J. The method according to claim r, characterized in that hydrogen sulfide alone or in a mixture with other reducing gases is introduced into the reaction zones or is generated by adding sulfur-containing compounds to the fuel.