DE960307C

DE960307C - Verfahren zur stetigen Stadtgaserzeugung aus OElen

Info

Publication number: DE960307C
Application number: DEO2343A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Pilz; Dipl-Ing Werner Wehrheim
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1952-05-09
Filing date: 1952-05-09
Publication date: 1957-03-21

Description

Stadtgas wird gewöhnlich durch Entgasung von Kohle erzeugt, wobei man häufig das anfallende Destillationsgas durch Zusatz von reinem oder karburiertem, aus der Brennstoffvergasung stammendem Wassergas streckt. An vielen, zu den Kohlengewinnungsstätten entfernt oder frachtungünstig gelegenen Stellen besteht ein dringendes Bedürfnis, Stadtgas aus einem anderen, frachtgünstigeren' Brennstoff als Kohle zu erzeugen. Hierfür kommen hauptsächlich heizkräftige öle unterschiedlicher Herkunft, insbesondere Rückstandsöle" aus der Erdöldestillation, in Betracht. Es ist noch kein stetig und betriebssicher arbeitendes Verfahren bekannt, das gestattet, aus derartigen ölen unmittelbar ein Gas zu erzeugen, dessen Beschaffenheit, insbesondere Heizwert, Dichte sowie Gehalt an Wasserstoff und inerten Bestandteilen, der Beschaffenheit eines normgerechten Stadtgases entspricht.

Diesem empfindlichen Mangel abzuhelfen, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung. Sie unterscheidet sich dadurch grundsätzlich von den zahlreichen bekannten Vorschlägen, öle als Karburierungsmittel zusätzlich in die Gaserzeugungsöfen oder Wassergaserzeuger einzuführen. Nach einem weiteren, nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag der gleichen Anmelderin sollen die aus den Gaserzeugungsöfen kommenden heißen Destillationsgase unter Zusatz heizkräftiger öle, insbesondere der in der Nebengewinnungsanlage an-

fallenden Rückstandsöle, im Gegenstrom zu glühen dem Koks durch einen besonderen Reaktionsraum geleitet und anschließend in der üblichen Weise weiterbehandelt werden. Zwar kann man bei diesem Verfahren mit wesentlich höherem ölzusatz arbeiten als . bei den vorbekannten Vorschlägen, doch handelt es sich auch hier nur um einen ölzusatz, während nach wie vor Kohle den Grundstoff für die Stadtgaserzeugung bildet. ίο Es sind auch eine Reihe von Krackverfahren bekannt, bei denen zum Kracken von Ölen eine Apparatur dient, in welcher als unmittelbare Wärmeträger dienende Feststoffe im Kreislauf umgewälzt werden. Dieser Apparatur wird ein Gemisch von Wasserdampf undöldämpfen zugeführt. Diese hauptsächlich zur Erzeugung hochwertiger Olefine und Motortreibstoffe dienenden Verfahren haben den Nachteil, daß die Verdampfung des Ausgangsöles in einer besonderen Apparatur in einem vorhergehenden Arbeitsgang vorgenommen werden muß. Auch fällt bei diesen bekannten Krackverfahren neben einem verhältnismäßig geringen Bruchteil gasförmiger Produkte und flüssigen Kohlenwasserstoffen als Enderzeugnis ölkoks an. Erst bei weiterer Umwandlung der flüssigen und festen Enderzeugnisse in besonderen Arbeitsgängen ist es möglich, zu einem Mischgas zu kommen, das die Beschaffenheit normgerechten Stadtgases besitzt.

Nach einem anderen Verfahren soll Stadtgas aus Ölrückständen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Jedoch arbeitet dieses Verfahren periodisch, also nicht stetig, und wird so gesteuert, daß neben den gasförmigen Produkten erhebliche Mengen Ruß und rufihaltigen Teeres anfallen. Eine restlose Vergasung der ölrückstände zu normgerechtem Stadtgas ist bei diesem Verfahren weder beabsichtigt noch möglich.

Im Gegensatz dazu wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren normgerechtes Stadtgas unmittelbar aus Ölen, vorzugsweise aus Rückstandsölen der Erdöldestillation, als Grundstoff gewonnen. Dabei erfolgt die Wärmeübertragung durch im Kreislauf geführte Feststoffe, die als unmittelbare Wärmeträger an sich bekannt sind. Im Gegenstrom zu diesen hocherhitzten von oben nach unten absinkenden Feststoffen werden gemäß der Erfindung die Ausgangsöle in den Reaktionsraum eingeleitet, in dessen Unterteil verdampft, zu ölgas aufgespalten und anschließend im Oberteil des Reaktionsraumes in Gegenwart überhitzten Wasserdampfes und gegebenenfalls eines weiteren Sauerstoffträgers, vorzugsweise Luft, zu Stadtgas umgesetzt. Zweckmäßig führt man den als Wärmeträger dienenden feinkörnigen Feststoff im Kreislauf und heizt ihn vor Wiedereintritt in den Reaktionsraum in einer besonderen, vorzugsweise . gasbeheizten Erhitzerkammer auf die erforderliche Temperatur auf. Diese hängt von der Beschaffenheit des aufzuspaltenden Öles ab. Sie liegt etwa zwischen 900 und 1200⁰ C und wird in jedem Fall über der im Oberteil des Reaktionsraumes, der Gasspaltzone, notwendigen Reaktionstemperatur gehalten. Durch entsprechende Bemessung des Reaktionsraumes sowie geeignete Führung des Wärmeträgers und der entstehenden Gase kann man die fühlbare Wärme des Trägerstoffes im Reaktionsraum bis auf etwa 500⁰ C ausnutzen. Dabei findet im Unterteil dieses Raumes, der ölspaltzone, die Verdampfung und Aufspaltung des Fnischöles zu Ölgas, das einen Heizwert von etwa 10 000 WE/Nm³ hat, bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen statt, so daß hier eine zu weit gehende, den Betrieb erschwerende Ölkrackung vermieden wird. Auch in der Gasspaltzone wird das in der Ölspaltzone entstandene ölgas infolge der Gegenwart von Wasserdampf nur einer milden thermischen Behandlung unterworfen. Soweit sich ölkoks bildet, setzt sich dieser auf dem im Kreislauf geführten Feststoff ab und wird bei Wiedereintritt in dem oberen Teil des Reaktionsraumes durch die Wasserdampfreaktion wieder vollständig vergast. Gemäß den bekannten Reaktionen zwischen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf bei hohen Temper raturen bilden sich in der Gasspaltzone vornehmlich Kohlenoxyd und Wasserstoff. Zur Erhöhung der Gasausbeute kann man Luft als Sauerstoff träger in regelbarer Menge zusätzlich in die Gasspaltzone einleiten mit der Beschränkung, daß der hierdurch in das Endgas gelangende Stickstoff dessen zulässigen Gehalt an inerten Bestandteilen nicht übersteigen darf.

Infolge der endothermen Reaktionen in der Gasspaltzone wird dem Wärmeträger laufend Wärme entzogen. Um trotzdem mit nicht allzu hohen Eintrittstemperaturen des Wärmeträgers arbeiten zu müssen, kann man nach einer Weiterbildung der Erfindung-einen zusätzlichen gasförmigen Wärmeträger in die Gasspaltzone einleiten. Hierfür eignet sich besonders ein entsprechend erhitztes heizkräftiges Brenngas, gegebenenfalls ein aufgeheizter Teilstrom des erzeugten Endgases selbst. Ferner ist es zweckmäßig, die in dieser Zone sich abspielenden Reaktionen durch Zusatz eines geeigneten Katalysators bekannter Beschaffenheit zu dem umlaufenden Wärmeträger zu beschleunigen. Gegebenenfalls kann man auch neben oder an Stelle der Einführung heißen Brenngases in die Gasspaltzone als umlaufenden Wärmeträger einen kohlenstoffhaltigen Feststoff verwenden, durch dessen Abbrand der etwa noch fehlende Wärmebedarf dieser Zone gedeckt wird. Dabei ist dem umlaufenden Wärmeträger eine dem Abbrand entsprechende! Menge frischen Kohlenstoffes vor Eintritt in die Erhitzerkammer zuzusetzen. Als kohlenstoffhaltiger Wärmeträger eignet sich besonders feinkörniger Hochtemperaturkoks.

In besonderen Fällen kann es sich empfehlen, höizkräftdge gasförmige Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Methan in regelbarer Menge zusammen mit oder getrennt von dem aufzuspaltenden öl in den Reaktionsraum einzuleiten. Bei allen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung bleibt aber immer das· aufzuspaltende öl der in überwiegender Menge vorhandene Grundstoff für die Stadtgaserzeugung. In einem nach vorstehenden

Richtlinien ausgebildetem und. entsprechend bemessenen Reaktionsraum kann man bei Einhalten der günstigsten Betriebstemperaturen in den einzelnen Zonen unter entsprechendem Zusatz von Wasserdampf und/oder einem anderen geeigneten¹ Sauerstoffträger in die Gasspaltzone als Endgas ein normgerechtes Stadtgas etwa folgender Zusammensetzung aus einem üblichen Rückstandsol der Erdöldestillation herstellen: 2°/o CO₂, 2% CnH_n,,

ίο 4% C₂H₄, i2«/o CH₄, 23% CO, 50% H₂, 7% N₂.

Der thermische Wirkungsgrad des Verfahrens

nach der Erfindung beläuft sich auf etwa 65 bis

70%,· der Anfall an normgerechtem Stadtgas in Abhängigkeit von den geschilderten Ausführungsarten auf mindestens 1,6 m³/kg Einsatzöl. Die fühlbare Wärme des anfallenden Stadigases kann man zweckmäßig zur Erzeugung und Überhitzung des Wasserdampfes ausnutzen, der zur Durchführung der Reaktionen! in der Gasspaltzone erforder-Hch ist. Ein zur Erzeugung dieses Reaktionsdampfes nicht notwendiger Überschuß an fühlbarer Wärme kann beispielsweise zur Heißwasserbereitung oder Raumheizung dienen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren, zur stetigen Stadtgaserzeugung aus Ölen, insbesondere aus Rückstandsölen der Erdöldestillation in einem Arbeitsgang unter Verwendung hocherhitzter, als unmittelbarer Wärmeträger dienender und durch einen Reaktionsraum absinkender Feststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsöl stetig im Gegenstrom zu dem Feststoff in den Reaktionsraum eingeleitet, in dessen Unterteil verdampft und zu Ölgas aufgespalten sowie anschließend in dessen Oberteil in Gegenwart überhitzten Wasserdampfes und gegebenenfalls eines weiteren Sauerstoffträgers zu. Stadtgas umgesetzt wird, wobei gleichzeitig intermediär gebildeter Ölkoks, der sich auf dem Feststoff niedergeschlagen hat, im Oberteil des Reaktionsraumes durch die Wasserdampfreaktion wieder vollständig vergast wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Wärmeträger ein hocherhitztes Brenngas in regelbarer Menge

in die Gasspaltzone des Reaktionsrauimeis eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet, daß heizkräftige gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Methan, in regelbarer Menge in den Reaktionsraum, eingeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wärmeträger dienende und im Kreislauf geführte, vorzugsweise feinkörnige Feststoff vor Wiedereintritt iin den Reaktionsraum in eimer besonderen!, vorzugsweise gasbeheizten, Erhitzerkammar auf die erforderliche Eintrittstemperatur gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Wärmeträger dienenden Feststoff ein katalytisch wirkender Reaktionsbeschreuniger zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als umlaufender Wärmeträger ein kohlenstoffhaltiger Feststoff, vorzugsweise kleinkörniger Hochtemperaturkoks, verwendet wird, dessen Abbrand im Reaktionsraum durch Zufuhr einer entsprechenden Menge frischen Kohlenstoffes vor Eintritt in die Erhitzeirkammer ausgeglichen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme des anfallenden Stadtgases zur Erzeugung und Überhitzung des erforderlichen Reaktionsdampfes ausgenutzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 499 624, 2 499 703,

2499704, 2587669;

kanadische Patentschrift Nr. 469 242, ref. im

ehem. Zentralblatt, 1951, I, 1825.

©. 609 620/206 9.56 (609 843 3.57)