NO125294B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for avstengning av driften av et gassgenereringssystem.

Denne oppfinnelse angår fremstilling

av høytemperaturgasser ved høyt trykk, og

spesielt bråkjøling eller skrubbing av gasser

av høy temperatur ved høyt trykk. Spesielt

angår oppfinnelsen, i en av sine utførelses-former, fremstilling av kullmonoksyd og

vannstoff, eller syntesegass hvor et kullstoffholdig brensel bringes til å reagere

med en oksyderende gass som inneholder

fritt surstoff, og hvor de varme resulter-ende gassformige reaksjonsprodukter kjøles

ved direkte berøring med flytende vann i

en mengde som er større enn den mengde

som kan fordampes ved avkjølingen av de

gassformede reaksjonsprodukter.

Kullstoffholdige brennstoffer, der-iblant gassformede og flytende kullvannstoffer og faste brennstoffer som kull, koks

og lignitt, kan omdannes til kulloksyd og

vannstoff ved reaksjon med en oksyderende

gass som inneholder fritt surstoff. Det kan

f. eks. anvendes luft, på surstoff anriket

luft, eller praktisk talt rent surstoff som

kilde for fritt surstoff. Som regel foretrek-kes praktisk talt rent surstoff. Når det gjelder tyngre kullstoffholdige brennstoffer,

dvs. flytende og faste brennstoffer, er det

som regel fordelaktig å la brennstoffet reagere med en blanding av fritt surstoff og

vanndamp, mens tilstedeværelse av vanndamp som regel ikke er ønkelig — selv om

den eventuelt kan være til stede — når det

gjelder behandling av gassformede brennstoffer.

Det er for ikke lenge siden blitt utvik-let en fremgangsmåte for katalytisk reaksjon mellom kullstoffholdige brennstoffer

og fritt surstoff på denne måte i en kom-

pakt reaksjonssone av strømningstypen (se f. eks. U.S. patent nr. 2 701 756 og 2 655 443). En slik fremstilling av syntesegass kan ut-føres ved høyt trykk, som kan være så høyt som 56—70 kg/cm-, fortrinnsvis 7—35 kg/ cm<2>, og et temperaturområde på 1100°— 1925° C. Ved partiell oksydasjon av det kullstoffholdige brennstoff under disse be-tingelser kan det oppnås praktisk talt fullstendig omdannelse av brennstoffet til kulloksyd og vannstoff. I det rå gass-produkt finnes det som regel små mengder av kulldioksyd, lette kullvannstoffer og fritt kullstoff.

Ved slik framstilling av syntesegass er det ønskelig å bråkjøle de varme reaksjons-gasser, som forlater reaksjonskammeret, fra reaksjonstemperaturen som er over 1100° C, til en temperatur av under ca. 315° C, i løpet av kort tid. Ved sådan bråkjøling av de varme gasser forblir disses sammensetning praktisk talt uforandret og det hindres slike uheldige reaksjoner som foregår ved langsom avkjøling. De sist-nevnte uheldige reaksjoner medfører som regel dannelse av fritt kullstoff og kullvannstoffer. Det er å foretrekke å bråkjøle de fra gassreaktoren kommende hete gasser ved direkte kontakt — ved praktisk talt reaktortrykk — med flytende vann som holdes i et reservoar som gassene ledes inn i, og fra hvilket de ledes bort ved et punkt under væskens overflate.

Denne bråkjølingsmetode er i og for seg meget bra, men frembyr det problem at når generatoren avstenges må det hindres at flytende vann fra bråkjølingsbe-holderen trenger inn i reaksjonskammeret. Det er klart at det er farlig hvis flytende 1 vann får komme i berøring med den ild-faste foring i gassgeneratoren, der som regel har en temperatur over 1100° C når i generatordriften stanses. Temperaturen i i bråkjølingsbeholderen er ikke over 290° C, og som regel under 260° C. I et hvert til-felle er bråkjølingsvannets temperatur ikke 1 over den temperatur som svarer til koke- 1 punktet av vann ved det trykk som opptrer 1 i bråkjølingssonen, hvilket fortrinnsvis er i praktisk talt lik trykket i gassgeneratoren.

Hvis tilførselen av reaksjonsdeltakere i til gassgenereringssonen avbrytes mens i bortføringen av reaksjonsprodukter fra 1 denne sone fortsettes, slik at trykket i gassgenereringssonen og den til denne tilknyt- 1 tede bråkjølingssone med sitt vanninnhold får lov å synke, Vil det snart nås et punkt 1 hvor trykket i gassgenereringssonen og brå- i kjølingssonen ligger under damptrykket av vannet i kjølesonen. Når trykket faller under kokepunktet av vannet i kjølesonen ut-vikles det plutselig vanndamp fra dette i vann, og denne vanndamp tvinges inn i den i hete generator. Dette er en meget farlig tilstand, som lett kan føre til at den hete ild- i faste isolasjon inne i gassgeneratoren øde-legges. En slik tilstand kan unngås ved at trykket inne i generatoren og bråkjølings-systemet senkes mens tilførsel av reaksjonsdeltakere fortsettes, slik at vanndamp som avgis fra vannet i bråkjølingssonen føres bort sammen med produktgassen. Denne fremgangsmåte har to ulemper. For det første må produktgassen som regel bli «luftet ut», for under normale driftsfor-hold blir denne gass avlevert med et meget stort trykk, og kompressorene og annet ut-styr er bare konstruert for å behandle gass som har et høyt trykk. For det annet kan det være av avgjørende betydning at gass-generatorens drift kan bli stanset hurtig på grunn av stans i tilførselen av gass eller surstoff eller på grunn av en farlig tilstand i apparaturen.

Oppfinnerne har funnet, at gassgeneratoren kan stanses øyeblikkelig uten fare for at vann eller vanndamp trenger inn i den varme generator. I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved at man opphører med innføringen av reaksjonsdeltakere i gassgenereringssonen praktisk talt utén nedsettelse av trykket i denne, mens det fortsettes med å tilføre vann til kjølesonen ved en temperatur under den som svarer til vanns kokepunkt ved det i denne sone her-skende trykk, og trykket i systemet nedsettes ved at de gassformede reaksjonsprodukter trekkes bort fra systemet i en slik mengde at trykket i gassgenereringssonen loldes over vannets damptrykk i kjøle-sonen.

Ved utførelse av oppfinnelsen blir inn-<l>øringen av reaksjonsdeltakere i gassgene-•eringssonen stanset, mens man samtidig stopper borttrekkingen av reaksjonspro-Jukter fra denne sone og fra den tilknyt-tede, under trykk stående bråkjølingssone. ?å denne måte blir generatoren og brå-ijølingssonen «korket igjen» slik at det ikke nntrer noen vesentlig trykknedsettelse iverken i gassgeneratoren eller i bråkjøl-ngssonen. Samtidig fortsettes stadig til-førselen av kjølevann til og bortføring av ijølevann fra bråkjølingssonen ved en temperatur som ligger under den som svarer til kokepunktet av vann ved det trykk som tiersker i denne sone. (Ofte blir varmt vann tilført til gassbråkjølesonen under normal irift.) Trykket blir så gradvis nedsatt i re-iksjonssonen og kjølesonen ved at det trekkes bort gass i en slik mengde at trykket i reaksjonssonen den hele tid holdes Dver vannets damptrykk i kjølesonen. Ved stansning av gassgeneratoren er det generelt ønskelig å bringe trykket i generatoren med tilhørende bråkjølingssystem ned til atmosfæretrykk. Dette skjer ved at kjøle-vann, dvs. vann med en temperatur av under 100° C, innføres i kjølesonen og at det trekkes bort vann fra denne sone inntil vannets temperatur i kjølesonen er blitt senket til under kokepunktet ved at atmosfæretrykk, dvs. til under 100° C. Nedset-telsen av trykket i gassgeneratoren og i bråkjølingssystemet skjer ved at det luftes ut gass, fortrinnsvis fra bråkjølingsbehol-deren, inntil trykket har fått den ønskede nedsatte verdi der som regel er atmosfæretrykk.

Oppfinnelsen skal bli nærmere forklart i forbindelse med den vedføyede tegning, der som eksempel viser et vertikalt snitt gjennom en gassgenerator med tilknyttet kjølebeholder. Det viste apparat er særlig egnet for fremstilling av syntesegass fra flytende kullvannstoffer, men de i forbindelse med samme beskrevne arbeidsprin-sipper gjelder generelt for liknende opera-sjoner hvor en gass av høy temperatur fremstilles ved et høyt trykk og bringes i intim berøring med en flyktig kjølevæske, f. eks. med vann eller en olje hvis kokepunkt ligger under den temperatur ved hvilken vedkommende høytemperaturgass genereres. Apparatet som benyttes til frem-bringelsen og bråkjølingen av gasser som inneholder kulloksyd — fra gassformede eller faste brennstoffer — er stort sett lik det på tegningen viste apparat. Hvis det anvendes fast brennstoff hvis aske er smeltbar kan det sørges for særskilte an-ordninger som samler opp og avkjøler slag-gen.

Den på tegningen viste gassgenerator 1 består av en trykkbeholder 2, som har en ildfast og varmeisolerende foring, som om-slutter et reaksjonskammer i hvilket det! ikke finnes noen fylling. Gjennom den av en ventil 5 styrte ledning 4 føres en disper-sjon av olje i vanndamp til en blander-brenner 6. Fra den av en ventil 9 styrte ledning 8 føres det for seg surstoff inn i brenneren 6. Vanndampen, oljen og sur-stoffet føres, intimt blandet med hverandre, inn i reaksjonssonen. I reaksjonssonen foregår det partiell forbrenning ved høy temperatur og høyt trykk, hvorved det dannes kulloksyd og vannstoff.

Fra kammeret 10 strømmer reaksjons-produktene gjennom utløpet 11 inn i en bråkjølingsbeholder 12, som inneholder vann og arbeider ved praktisk talt det samme trykk som generatortrykket. Gassene strømmer fra utløpet 11 gjennom et rør 13 til et punkt nedenfor overflaten 14 av vannet som befinner seg i bråkj ølingsbeholde-ren. Vann innføres stadig gjennom et rør 16 til en kjølering 17, som har et ringfor-met utløp 18 nær ved innersiden av røret 13. Dette vann hjelper til med å kjøle gassene og hindrer overhetning av røret 13.

Den nedre ende av røret 13 har sagtak-ker 19. Et parti av røret 13, mellom sagtakkene 19 og væskenivået 14, er forsynt med huller 21. Kombinasjonen av disse huller og sagtakkene bevirker intim berør-ing mellom de hete gasser og vannet i bråkjølingsbeholderen, slik at det oppnås praktisk talt momentan bråkjøling av gassene.

Røret 13 henger ned fra flensen 23. Røret 13 omgis av en skjerm 24, som strek-ker seg fra et punkt nedenfor den nedre ende av røret 13 til et punkt nær ved den øvre ende av beholderen 12. Skjermen 24 bæres fra røret 13 ved hjelp av ører 26. Av-standsstenger 27 holder den nedre del av skjermen 24 og de med denne forbundne deler i ønsket avstand fra beholderveggen.

En del av bråkjølingsvannet innføres som før nevnt i kjølebeholderen gjennom røret 16. Ytterligere mengder bråkjølings-vann tilføres gjennom røret 28. Fra bråkjølingsbeholderen trekkes det etter behov bort vann — slik at det ønskede væskenivå opprettholdes — gjennom et avløp 30 og et rør 31 i hvilket det er anbragt en ventil 32, som styres i overensstemmelse med en ni-våregulator 33. Gjennom luftåpningen 34 i røret 13, ovenfor væskenivået i bråkjøl-ingsbeholderen, kan gassene komme inn i røret 13 når tilførsel av reaksjonsdeltakere til sonen 10 opphører, slik at vann ikke kan bli suget fra bråkjølingsbeholder en inn i det hete reaksjonskammer.

Bråkj ølte produktgasser strømmer gj en - nom munnstykket 35 inn i ledningen 36, styret av en ventil 37. Munnstykket 35 befinner seg nedenfor den øvre ende av skjermen 24, slik at det hindres at vann tas med i produktgasstrømmen som tas ut gjennom røret 36.

Under driften av apparatet blir vanndamp og olje innført gjennom røret 4 og surstoff gjennom røret 8. Reaksjonsdelta-kerne blir grundig blandet sammen ved ut-løpet til reaksjonssonen 10, ved hjelp av brenneren 6. Forholdet mellom reaksjons-deltakerne reguleres, ved hjelp av ventilene 5 og 9, slik at det foregår partiell forbrenning i reaksjonsrommet 10 ved høyt trykk og høy temperatur, hvorved det dannes en gass som består i hovedsaken av kulloksyd og vannstoff, som strømmer ut gjennom utløpet 11. Røret 13 leder den hete syntesegass fra reaksjonskammeret inn i bråkjølingsrommet 12, hvor gassen kommer i intim berøring med vannet i dette rom, via hullene 21 og, om nødvendig, sagtakk-åpningene 19. Den avkjølte gass, hvis temperatur omtrent svarer til vanns koketem-peratur ved det trykk som hersker i generatoren og i bråkjølingsbeholderen, strøm-mer gjennom munnstykket 35 og røret 36, normalt ved et jevnt høyt trykk. Ventilen 37 er normalt åpen.

Når driften av gassgeneratoren skal avstenges for å avslutte driften, avbrytes

tilstrømningen av reaksjonsdeltakere til generatoren ved at man stenger ventilene 5 og 9. Samtidig stanses borttrekkingen av

reaksjonsprodukter fra bråkjølingsbehol-deren ved at man lukker ventilen 37. Da vannet i bråkjølingsbeholderen normalt befinner seg ved eller nær ved sitt kokepunkt ved det trykk som hersker i generatoren, er det klart at hvis trykket i systemet ble senket, f. eks. ved at gass trekkes ut gjennom ventilen 37 — vil vannet i bråkjølingsbe-holderen plutselig gå over i dampform. Ettersom generatoren avkjøles vil denne vanndamp passere gjennom utløpet 11 inn i den hete generator. Dette hindres ved at man stenger innløpene for reaksjonsdeltakere og for utløpet for produktgass, slik at generatoren og bråkjølingsbeholderen blir avstengt. I mellomtiden fortsettes til-førselen av kjølevann, eventuelt med min-dre hastighet, til bråkjølingsbeholderen. Overskudd av vann føres bort gjennom røret 31. Ettersom temperaturen av van-|net inne i bråkjølingsbeholderen faller blir

gasser tatt ut gjennom røret 36, regulert

av ventilen 37, slik at trykket i systemet

faller. Trykkreduksjonen må reguleres slik

at trykket inne i gassgeneratoren holdes

over vannets damptrykk i bråkjølingsbe-holderen. For å muliggjøre at trykket i

gassgenereringssystemet senkes til atmosfæretrykk er det nødvendig at vannet i

bråkjølingsbeholderen avkjøles til under

100° C, vanns kokepunkt ved atmosfæretrykk.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for avstengning av

driften av et gassgenereringssystem i hvilket det fremstilles gasser av høy temperatur ved innføring av reaksjondeltagere i en reaksjonssone som holdes på et høyt trykk, og bevirkning av reaksjon i denne sone, og hvor gassene, som har høy temperatur, i en tilknyttet kjølesone, ved praktisk talt det nevnte høye trykk bringes i kontakt, med en flyktig kjølevæske, hvis kokepunkt er lavere enn den temperatur ved hvilken gassene fremstilles, karakterisert ved at man stanser tilførselen av reaksjonsdel-tagerne til reaksjonssonen uten noen vesentlig nedsettelse av trykket i denne, og fortsetter å tilføre kjølevæske til kjøle-sonen ved en temperatur som er lavere enn den som svarer til kjølevæskens kokepunkt ved det eksisterende trykk i denne, og at man nedsetter trykket i gassgenereringssystemet ved at man fra dette trekker bort gasser i en slik mengde at trykket i reaksjonssonen holdes over damptrykket av kjølevæsken i kjølesonen.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at kjølevæsken er vann.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 2, karakterisert ved at vannets temperatur i kjølesonen nedsettes til under 100° C, og at trykket i reaksjonssonen nedsettes til atmosfæretrykk.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 2 eller 3, karakterisert ved at kulloksyd og vannstoff fremstilles ved at man bringer et kullstoffholdig brennstoff til å reagere med en gass som inneholder fritt surstoff ved et overatmosfærisk trykk i en kompakt reaksjonssone ved en autogent opprettholdt temperatur i området 1100—1925° C og bringer de gassformede reaksjonsprodukter i berøring i en tilknyttet reaksjonssone som holdes på praktisk talt det samme over-atmosfæriske trykk med en mengde vann som er større enn den mengde som kreves for metning av de gassformede reakjons-produkter ved det nevnte trykk og ved en temperatur på ikke over 290° C.