DE1902558A1

DE1902558A1 - Gasifying lignite with a high water content

Info

Publication number: DE1902558A1
Application number: DE19691902558
Authority: DE
Inventors: Prof Dr-Ing Hermann Schenck; Prof Dr-Ing Werner Wenzel
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1969-01-20
Filing date: 1969-01-20
Publication date: 1971-02-11
Also published as: DE1902558B2

Abstract

As in DT 1793050, the coal-water mixture is passed vertically upwards in a countercurrent through a lead melt. Spec., device comprises a reaction chamber with an inlet for heated metal melt, an outlet for the gas produced and an additional outlet for gasification residues at it upper end, and an inlet for the coal-water mixture at its base. Below the latter inlet is an outlet for metal melt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von wasserhaltiger Kohle.Method and device for the gasification of hydrous coal.

Zusatz zu Patentanmeldung P 17 96 050.8 Die Hauptanmeldung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von wasserhaltiger Kohle, insbesondere von Braunkohle mit hohem Wassergehalt (Rohbraunkohle). Das Neue gemäss der Hauptanmeldung besteht unter anderem darin, dass das Kohle-Wasser-Gemisch als plastische oder fluide Masse durch ehe Rohrleitung in den Vergasungs-Reaktionsraum eingebracht wird, wobei die für die für die Umsetzung des Gemisches notwendige Wärme durch eine im Kreislauf geführte und ausserhalb des Reaktionsraumes aufgeheizte Metallschmelze zugeführt wird.Addition to patent application P 17 96 050.8 The main application concerns a method and a device for gasifying hydrous coal, in particular of lignite with a high water content (raw lignite). The new according to the main registration consists, among other things, in the fact that the coal-water mixture as plastic or fluid Mass is introduced into the gasification reaction space through the pipeline, wherein the heat necessary for the conversion of the mixture through a circuit guided and heated metal melt outside the reaction chamber will.

Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung der Neuerung gemäss der Hauptanmeldung. Ihr liegt die Aufgabe zu Grunde, das Verfahren gemäss dem Hauptpatent so duszugestalten, dass die durch die Metallschmelse zugeführte Wärme optimal auogenutzt wird. Ausserdem soll die innerhalb des Kreislaufs umzuwältende Metallmenge möglichst gering gehalten werden.The invention aims at a further embodiment of the innovation according to of the main registration. It is based on the task, the process according to the main patent designed in such a way that the heat supplied by the metal tube is optimally used will. In addition, the amount of metal to be circulated within the circuit should be as possible be kept low.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass das Kohle-Wasser-Gemisch von unten nach oben im Gegenstrom unmittelbar durch die vorzugsweise aus Blei bestehende Fietdllschmelze hindurchgeführt wird.To solve this problem, the invention proposes that the coal-water mixture from bottom to top in countercurrent directly through the lead, which is preferably made of lead Fietdllschmelze is passed through.

Es ist bekannt, dass Gegenstromprozesse sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht im allgemeinen optimale Ergebnisse zeitigen, wenn der Wärmeaustausch indirekt durch Wandungen hindurch erfolgt. D. h; also, dass das die Wärme zuführende Medium einerseits und das zu erwärmende Material oder Materialgemisch andererseits nicht in unmittelbare Berührung miteinander kommen. Hingegen ist in solchen Fällen9 bei denen ein direkter Wärmeübergang stattfinden soll, die Anwendung des Gegenstromverfahrens im allgemeinen nicht möglich, weil durchweg die fluiden Medien, die als Wärmeträger benutzt werden, zugleich auch das zu erwärmende Material im Gleichstrom mitführen, solange dieses Material in Bezug auf Gewicht und Grösse der einzelnen Teile, aus denen es eusammengestzt ist, nicht bestimmte Voraussetzungen erfüllt, die beim Kohle-Wasser-Gemisch, von dem die Erfindung ausgeht, nicht gegeben sind.It is known that countercurrent processes are both technical and generally produce optimal results from an economic point of view, if the heat is exchanged indirectly through the walls. D. h; so that that the heat-supplying medium on the one hand and the material or material mixture to be heated on the other hand, do not come into direct contact with one another. On the other hand, in such cases9 in which a direct heat transfer should take place, the application the countercurrent process is generally not possible, because they are all fluid Media that are used as heat transfer media, as well as the material to be heated carry along in direct current as long as this material is in terms of weight and size the individual parts of which it is composed are not definite presuppositions fulfilled, which is not given in the coal-water mixture, from which the invention is based are.

Pu Aus diesem Grunde wird bei der Behandlung von Rohpbraunkohle, die auch für das Verfahren gemäss der Erfindung besondera geeignet ist mit heissen Gasen durchweg das Gleichstromverfahren angewendet.Pu For this reason, in the treatment of raw brown coal, the is also particularly suitable for the method according to the invention with hot gases the direct current method was used throughout.

Entgegen den aus dem Stand der Technik herzuleitenden Erfahrungen hat sich nun überraschend gezeigt, dass bei der Verwendung einer Metallschmelze, die vorzugsweise aus flüssigem Blei besteht, die Ubertragung der Wärme an das Reaktionsgemisch ohne Schwierigkeiten im Gegenstromverfahren durchgeführt werden kann. Dabei ist nicht zu befürchten, dass das Gemisch, insbesondere also die Kohleteilchen, von der im Kreislauf geführten Schmelze mitgenommen werden. Vielmehr tritt der besondere Vorteil auf, dass zwischen den Stellen, an denen die Schmelze den Reaktionsraum hinein und aus diesem wieder herausgeführt wird, eine grosse Temperaturdifferens eingehalten werden kann, die beispielsweise in der Grössenordnung von 1000 - 4500 C liegt. Hierdurch ergeben sich verhältnismäsig geringe umauwälzende Mengen an Blei oder einem anderen Metall und eine vorteilhafte Ausnutzung der Wärme in der Metallschielze für jeweils denjenigen Abschnitt des Verfahrens, der den betreffenden Schielze-Temperaturen am buten angepdsst ist. In jene' Bereich der Schmelze, der die niedrigste Temperatur aufweist, also der untere Bereich, erfolgt bei Temperaturen von etwa 4500 - 6500 C die Verdampfung des im Gemisches enthaltenen Wassers. Im daran nach oben anschliessenden Bereich der Schselse, der eine Temperatur etwa von 650 - 7500 C aufweist, erfolgt die tohlentgasung. Im oberen Bereich der Schmelze, der zugleich auch die höchste Temperatur, etwa in der Grössenordnung von 750 - 10000 C aufweist, läuft die endotherme Vergasungsreaktion ab, die auf derart hohe Temperaturen besonders angewiesen ist.Contrary to the experience that can be derived from the state of the art it has now surprisingly been shown that when using a metal melt, which preferably consists of liquid lead, the transfer of heat to the reaction mixture can be carried out without difficulty in the countercurrent process. It is there is no need to fear that the mixture, in particular the coal particles, of the circulated melt are taken along. Rather, the special occurs Advantage on that between the points where the melt enters the reaction space is led in and out of this again, a large temperature difference can be adhered to, for example in the order of magnitude of 1000 - 4500 C lies. This results in relatively small amounts of lead, which turn around or another metal and an advantageous use of the heat in the metal Schielze for that section of the process that corresponds to the relevant Schielze temperatures at the buten is adjusted. In those 'area of the melt that has the lowest temperature , i.e. the lower range, takes place at temperatures of around 4500-6500 C the evaporation of the water contained in the mixture. In the following upwards Area of the Schselse, which has a temperature of about 650 - 7500 C, takes place the tube degassing. In the upper area of the melt, which is also the highest Temperature, roughly in the order of magnitude of 750 - 10,000 C, runs the endothermic Gasification reaction, which is particularly dependent on such high temperatures.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung kann eine Vorrichtung benutzt werden, deren Reaktionsraum nahe seinem oberen Ende eine Zutrittsöffnung für die aufgeheizte Metallschmelze, eine Austrittsöffnung für das resultierende Gas und gegebenenfalls eine zusätzliche Austrittsöffnung für die Vergasungsrückstände und an seinem unteren Ende eine Zutrittsöffnung für das Kohle-Wasser-Gemisch und zweckmässig unterhalb desselben eine AustrittsOffnung für die Metallschmelze aufweist.To carry out the method according to the invention, a device are used, the reaction space of which has an access opening near its upper end for the heated molten metal, an outlet opening for the resulting Gas and, if necessary, an additional outlet opening for the gasification residues and at its lower end an access opening for the coal-water mixture and suitably has an outlet opening for the molten metal underneath it.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema der Längs schnitt durch einen Reaktionsraum mit den zugehörigen Einrichtungen dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention in the scheme the longitudinal section through a reaction chamber with the associated facilities.

Das Kohle-Wasser-Gemisch 42 wird durch einen Trichter 41 in eine Pumpe 40 gegeben. Der hier erzeugte Materialstrom wird durch eine Leitung 44 über das Mundstück 53 in den Reaktionsraum 45 eingedrückt. In letzterem erfolgt die Zuführung der Metallachmelse über ein Regulierorgan 52 und eine Zuleitung 51, die im oberen Bereich des Reaktionsraumes 45 in denselben mündet. Die Metallschmelze hat, wenn sie in den Reaktionsraum 45 eintritt, eine Temperatur von beispielsweise 10000 C. Es steht innerhalb des Raumes etwa bis zur Niveauhöhe 54 und wird nach unten über eine Ableitung 55, in die ein Reguliertrgan 56 eingeschaltet ist, abgeführt. Die am unteren Ende den Reaktionsraum 45 verlassene Schmelze hat eine Temperatur von etwa 450 - 5000 C. Die Metallschmelze wird, nachdem sie den Reaktionsraum 45 verlassen hat, durch einen n der Zeichnung nicht dargestellten Kreislauf geführt, in welchem sie wiederum auf 10000 C erhitzt und gegebenenfalls gereinigt wird. Die Wärme für die Erhitzung der Metallschmelze kann in besonders vorteilhafter Weise einem Atomkernreaktor entnommen werden. Das über das Mundstück 53 in die Metallschmelze 57 eingeführte Kohle-Wasser-Gemisch wird zunächst getrocknet und im Verlauf seines weiteren Weges nach oben entgegen der Strömungerichtung der Metallschmelze durch diese entgast, wobei die hierbei entstehenden Gase Anlass zu einer starken Verwirbelung der Kohle und ihrer Entgasungsprodukte in der Schmelze sind. Hierbei findet eine intensive Reaktion des Wasserdampfes und der durch Entgasung entstandenen Kohlensäure mit dem Kohlenstoff unter Bildung permanenter brennbarer Gase statt. Diese Produktionsgase sammeln sich im oberen Bereich 58 des Reaktionsraumes 45 und werden über den Auslass-Stutzen 49 und das Regulierorgan 50 nach aussen abgeführt. Oberhalb des Niveaus 4 54 der Schmelze 57 sammeln sich die Vergasungsrückstände 59, die vornehmlich aus der Asche der Kohle bestehen. Diese Vergasungsruckstände werden als Abfall über das Sammelgefäss 47 über eine Schleuse 48 nach außen geführt.The coal-water mixture 42 is fed through a funnel 41 into a pump 40 given. The material flow generated here is passed through a line 44 via the Mouthpiece 53 pressed into reaction space 45. The feed takes place in the latter the Metallachmelse via a regulating member 52 and a supply line 51, which in the upper Area of the reaction space 45 opens into the same. The molten metal has when it enters the reaction space 45, a temperature of, for example, 10,000 C. It stands within the room approximately up to level 54 and is down over a discharge line 55, into which a regulating member 56 is switched on, discharged. the at the lower end the reaction space 45 abandoned melt has one Temperature of about 450 - 5000 C. The metal melt is after it has entered the reaction space 45 has left, passed through a circuit not shown in the drawing, in which it is again heated to 10,000 C and cleaned if necessary. the Heat for heating the molten metal can be used in a particularly advantageous manner taken from an atomic nuclear reactor. That via the mouthpiece 53 into the molten metal 57 introduced coal-water mixture is first dried and in the course of his further upwards against the direction of flow of the molten metal this is degassed, with the resulting gases giving rise to a strong turbulence the coal and its degassing products are in the melt. Here is a intensive reaction of the water vapor and the carbonic acid produced by degassing with the carbon to form permanent flammable gases. These production gases collect in the upper area 58 of the reaction chamber 45 and are via the outlet nozzle 49 and the regulating member 50 discharged to the outside. Above level 4 54 of the Melt 57 collects the gasification residues 59, which are mainly from the ash the coal exist. These gasification residues are collected as waste via the collecting vessel 47 out through a lock 48 to the outside.

Das erfindungsgeiässe Verfahren sur Vergasung von wasserhalteigen Kohlen erfolgt i1 wesentlichen bei Drücken bis tu etwa 50 eist.The method according to the invention on the gasification of water-containing Coaling takes place essentially at pressures up to about 50.

Claims

Claims che

1. Process for the gasification of hydrous coal, in particular of lignite with a high water content (raw lignite), the coal-water mixture as a plastic or fluid mass through pipeline (s) into the gasification reaction chamber introduced and the heat necessary for the implementation of the mixture by a Metal melt circulated and heated outside the reaction chamber is supplied, according to patent application P 17 96 050.8, characterized in that the coal-water mixture from bottom to top in countercurrent directly through the preferably made of lead molten metal is passed through.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a reaction space, characterized in that it is near its upper end an access opening for the heated molten metal, an outlet opening for the resulting gas and optionally an additional outlet opening for the Gasification residues and at its lower end an access opening for the coal-water mixture and expediently below the same an outlet opening for the molten metal having.