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Verfahren zur Beeinflussung der Zusammensetzung von Generatorgas oder
Wassergas In der Gaserzeubgungsindustrie ist vielfach erwünscht, die Zusammensetzung
des hergestellten Generatorgases zu beeinflussen. So kann z. B. bei einigen Kohlenarten
mit niedrigem Schlackenschmelzpunkt die Vergasung lediglich mit großem Dampfüberschuß
vorgenommen werden, folglich ist der Wasserstoff und Kohlensäuregehalt des erzeugten
Generatorgases sehr hoch; das hat aber oft eine nachteilige Wirkung, insbesondere
wenn das Gas zur Beheizung von Martinöfen verwendet wird, weil einerseits der große
Kohlensäuregehalt die Brenngeschwindigkeit des Gases stark herabsetzt und andererseits
der große Wasserstoffgehalt auf den Ofen bekanntlich schädlich einwirkt. Demnach
ist in solchen Fällen erwünscht, den Wasserstoff- und Kohlensäuregehalt des Generatorgases
herabzusetzen. In anderen Fällen dagegen, insbesondere bei Herstellung eines Synthesegases
oder bei Hydrierung, ist erwünscht, den Wasserstoffgehalt des Generatorgases zu
erhöhen. Mitunter kann auch erforderlich sein, den Methangehalt des Generatorgases
zu erhöhen, d. h. das Gas zu methanisieren.
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Wie aus den obigen Beispielen bereits hervorgeht, ist die Zusammensetzung
des Generatorgasesin verschiedenen Fällen nach ganz verschiedenen Gesichtspunkten
zu beeinflussen. Bisher stand aber kein Verfahren, zur
Verfügung,
mittels welchen die Beeinflussung im Gaserzeuger selbst in einer einfachen und billigen
Weise den jeweiligen Anforderungen entsprechend hätte erfolgreich vorgenommen werden
können. Der Zweck der Erfindung besteht darin, ein solches Verfahren zu schaffen.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß in eine der Vergasungszone
folgende, in der Regel höhere Zone des Gaserzeugers außerhalb desselben erzeugte
zusätzliche Gase eingeführt werden, deren Temperatur und Zusammensetzung den jeweiligen
Anforderungen entsprechen. Zu diesem Zweck wird in an sich bekannter Weise nach
dem Prinzip des Patents 573.112- in einem dem Gaserzeuger vorgeschalteten
Verbrennungsraum ein beliebiger Brennstoff, gegebenenfalls unter Zuführung von Wasserdampf,
mit Luft, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft verbrannt. Gemäß der Erfindung
wird nun das entstehende Rauchgasgemisch in eine der Vergasungszone folgende Zone
des Gaserzeugers, deren Temperatur niedriger als die der Vergasungszone ist, eingeführt,
wo unter Einwirkung dieses Rauchgasgemisches je nach den Anforderungen eine Anreicherung
oder Verarmung des in der Vergasungszone erzeugten Gases in Kohlensäure, Wasserstoff,
Kohlenoxyd bzw. Methan erfolgt.
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Es ist bereits bekannt, Vergasungsmittel, d. h. Mittel, die zur Vergasung
des festen Brennstoffes dienen, in eine höhere Zone des Gaserzeugers einzuführen.
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Demgegenüber stellen die gemäß der Erfindung einzuführenden heißen
Rauchgase keine Vergasungsmittel, vielmehr Beeinflussungsmittel dar, die dazu bestimmt
sind, aus dem im Generatorunterteil erzeugten Erstgas vorwiegend durch Reaktionen
in der Gasphase ein Zweitgas der gewünschten Zusammensetzung im Gaserzeuger selbst
herzustellen. Hierdurch wirb also ein neues und unerwartetes technisches Ergebnis,
nämlich die willkürliche und beliebige Beeinflussung des an anderer Stelle erzeugten
Generatorgases, erzielt.
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Dadurch, daß die in den Verbrennungsraum einzuführenden verhältnismäßigen
Mengen des Brennstoffes, des Verbrennungsmittels und gegebenenfalls des Wasserdampfes
je nach dem zu verbrennenden Brennstoff, der gewünschten Temperatur des Rauchgasgemisches
und dem Zweck der Beeinflussung geregelt werden, kann die Endzusammensetzung des
Generatorgases innerhalb weiter Grenzen geändert werden. So kann man im Verbrennungsraum
mit Brennstoff- oder Luft- bzw. Sauerstoff- oder Wasserdampfüberschuß arbeiten.
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Für das Verfahren können feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe
beliebiger Art verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, die eigenen Gase
des Gaserzeugers zu verwenden. Wird aber die Erhöhung des Wasserstoffgehaltes bezweckt,
so können die besten Ergebnisse gegebenenfalls mit den billigsten festen Kohlenarten,
z. B. Rohtorf, erzielt werden, nachdem der hohe Feuchtigkeits- und Wasserstoffgehalt
dieser Brennstoffe die Zusammensetzung des Rauchgasgemisches in gewünschtem Sinne
beeinflussen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand eines Beispieles erläutert
werden, das die Vergasung einer Kohle mit niedrigem Schlackenschmelzpunkt oder die
Erzeugung von Mondgas betrifft. In diesem Fall kann z. B. das erzeugte Generatorgas
folgende Zusammensetzung haben:
| C 02 . . . . . . . . . . . 15,0010 |
| C O . . . . . . . . . . . 18,01/0 |
| H2 .. . . . . . . . . . . 21,01/0 |
| C H4 . . . . . . . . . . . 3,00/0 |
| N2 . . . . . . . . . . 43,00/0 |
| 100,0110 |
Dieses Gas soll nun einer solchen Beeinflussung unterworfen werden, die eine Herabsetzung
des H2 und C 02 Gehaltes herbeiführt. Zu diesem Zwecke wird ein Teil des Gases in
den obenerwähnten Verbrennungsraum zurückgeführt und dort mit einer Luftmenge, die
kleiner als die zur vollkommenen Verbrennung theoretisch erforderliche Luftmenge
ist, derart verbrannt, daß die Temperatur des erzeugten Rauchgases z. B. etwa iooo°
C beträgt. Wird dieses Rauchgas, welches neben C02, H2 und N2 noch einige Prozente
CO enthält, in jene Zone des Gaserzeugers eingeführt, in welcher eine Temperatur
von etwa iooo° C herrscht, so wird der C O-Gehalt des Rauchgases durch den Gaserzeuger
unverändert hindurchziehen, wogegen die im Rauchgas vorhandenen C 02 und H20 zusammen
mit dem von unten aufwärts strömenden überschüssigen Wasserdampf zu C O bzw. H2
reduziert werden. Demnach kann bei Einführung einer entsprechenden Rauchgasmenge
die oben angegebene ursprüngliche Zusammensetzung des Generatorgases derart verändert
werden, daß aus dem Gaserzeuger ein Generatorgas von folgender Endzusammensetzung
austritt:
| CO2 . . . . . . . . . . . 5,0010 |
| CO . . . . . . . . . . . . 29,o 0/0 |
| H2 . . . . . . . . . . . . 16,o 0/0 |
| C H4 . . . . . . . . . . . 3,00/0 |
| N2 . . . . . . . . . . 47,00/0 |
| 100,00/0 |
Wird die Verbrennung an Stelle von Luft mit Sauerstoff vorgenommen, so können noch
günstigere Ergebnisse erzielt werden.
Ist man bestrebt, die Zusammensetzung
eines im gewöhnlichen Wassergaserzeuger oder in einem Sauerstoffgaserzeuger (-wo
die Vergasung des Brennstoffes mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft
erfolgt) hergestellten Wassergases zu beeinflussen, urii den Wasserstoffgehalt des
Wassergases durch volle oder teilweise Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf
zu erhöhen, so wird im Verbrennungsraum die Verbrennung immer mit Sauerstoff oder
sauerstoffangereicherter Luft durchgeführt und das Verhältnis der im Verbrennungsraum
aufeinander wirkenden Komponenten derart gewählt, daß die Zusammensetzung, Menge
und Temperatur des Rauchgasgemisches den Umsetzungsbedingungen entsprechen, d. h.
im Endgas sich das gewünschte H2 : CO-Verhältnis einstellt.
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Hatte z. B. das Generatorgas ursprünglich die folgende Zusammensetzung
I, so kann durch die Beeinflussung gemäß der Erfindung erreicht werden, daß das
Gas die folgende Endzusammensetzung 1I aufweisen wird:
| I II |
| C02 . . . . . . . . . i100/0 22,61/o |
| C O . . . . . . . . . . 58,00/0 23,4 0/0 |
| H2 . . . . . . . . . . 32,0 0/0 47,00/0 |
| C U, . . . . . . . . . 5,00/0 3,90/0 |
| C" H", . . . . . . . . o, 8 % 0,60/0 |
| N2 . . . . . . . . . . . 3;2 0/0 2,5 0/0 |
| 100,00/0 foo,o % |
In der Endzusammensetzung II ist das Verhältnis H2 : C O =:2 : i, so daß das Endgas
nach voller oder teilweiser Entfernung der Kohlensäure für die Zwecke .der Benzinsynthese
ganz besonders geeignet ist.
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Mitunter, insbesondere bei Sauerstoffgaserzeugern mit großer Gasleistung,
wie z. B. bei den nach dem Patent 5731I2 arbeitenden Abstichgaserzeugern, kann es
aber vorkommen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit der Kohlenoxydumsetzung mit den
von unten aufwärts strömenden Gasmengen nicht Schritt halten kann; in solchen Fällen
ist es zweckmäßig, dem in ,den Gaserzeuger beschickten Brennstoff Stoffe beizumengen,
die Oxyde der Metalle der Eisengruppe enthalten, wie Eisenerze, Glühspan u. dgl.,
und die infolge ihrer katalytischen Wirkung die Wasserstoffbildung zu Lasten des
Kohlenoxyds fördern. Dabei werden die dem Brennstoff zugesetzten Metalloxyde, wie
Eisenoxyd, in der unteren Zone des Gaserzeugers infolge der dort herrschenden hohen
Temperatur und reduzierendenAtmosphäre zudenentsprechenden Metallen, wie metallischem
Eisen, reduziert, wodurch die Selbstkosten der Gaserzeugung herabgesetzt werden
können.
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Durch andere an sich bekannte Kontaktstoffe und gegebenenfalls durch
entsprechende Einstellung der Druckverhältnisse im Gaserzeuger kann auch die Erhöhung
des Methangehaltes, d. h. die Methanisierung des Generatorgases, erzielt werden.
Zum Beispiel kann durch die Beeinflussung gemäß der Erfindung bei Verwendung entsprechender
Kontaktstoffe erreicht werden, daß ein Gas, welches ursprünglich die oben angegebene
Zusammensetzung I hatte, die folgende Zusammensetzung III aufweisen wird. Wird nun
aus einem Gas von dieser Zusammensetzung III die Kohlensäure z. B. bis 4% ausgewaschen
oder in einer anderen Weise entfernt, so erhält man ein Gas, das etwa die folgende
Zusammensetzung IV mit dem angegebenen Heizwert aufweist und somit dem Stadtgas
nahekommt
| III IV |
| C02 . . . . . . . . 31,5 0/0 4,00/0 |
| C O . . . . . . . . . 19,4 0/0 27,1 0/0 |
| H2 . . . . . . . . . 26,30/0 37,0 % Heizwert |
| C H4 . . . . . . . . 18,40/0 25,9 0/0 4@0 |
| C" Hm ....... o,90/9 1;10/0 kcal/NMS |
| N2 . . . . . . . . . 3,5 0/0 4,9 0/0 |
| ioo,o °/a foo,o l/o |
Das Verfahren gemäß der Erfindung spielt gleichfalls eine wichtige Ralle, insbesondere
bei Sauerstoffvergasung, in dem Fall, wenn eine Kohlenart mit großem Feuchtigkeitsgehalt
zu vergasen ist, zu deren Entgasung undAustrocknung derWärmeirihalt der in der Vergasungszone
-des Gaserzeugers entstehenden, verhältnismäßig kleinen Gasmenge nicht ausreicht.
Wird aber erfindungsgemäß in eine höhere Zone des Gaserzeugers ein zusätzliches
Rauchgasgemisch eingeführt, so wird durch die derart vergrößerte Gasmenge ermöglicht,
den hohen Wassergehalt der Kohle bei entsprechender Temperatur zu entfernen und
somit die gewünschte Gaszusammensetzung zu erhalten.