DE819713C - Verfahren zur Erzeugung von Brenn-, insbesondere Synthesegasen aus Koks und Kohlen, insbesondere juengeren Kohlen als Steinkohlen, wie Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Brenn-, insbesondere Synthesegasen aus Koks und Kohlen, insbesondere jüngeren Kohlen als Steinkohlen, wie Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts Bei der `Vergasung von Kohlen, insbesondere Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts, entstehen auch Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, die bei Synthesen, z. B. bei der Ammoniak- oder Methanolsyntbese, nicht an der Reaktion teilnehmen und daher störend wirken und zusätzliche Kosten, z. B. für Kompression, erfordern. Ein geeignetes Verfahren, bei welchem die genannten Kohlen, insbesondere jüngere Kohlen als Steinkohle, zu einem Synthesegas verarbeitet werden können, das frei von Kohlenwasserstoffen ist, ist praktisch außerordentlich wichtig.
• Es ist bekannt, Kokereigase und sogenannte Schwachgase, d. lt. solche. die weniger als i5oo kcal je Kubikmeter liefern, in Abstichgaserzeuger zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Kohlenoxvd und Wasserstoff einzuleiten. Es ist ferner bekannt, feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe, z. B. Braunkohle, zu verbrennen und die zwecks Verminderung der Temperatur mit Wasserdampf oder Kohlensäure gemischtenVerbrennungsgase in einen Abstichgaserzeuger hineinzubringen. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß in dem nachgeschalteten Gaserzeuger verhältnismäßig große Mengen wertvollen Kokses und in der vorgeschalteten Verbrennungsvorrichtung nur verhältnismäßig geringe Mengen der leicht zugänglichen und wenig wertvollen Braunkohle bzw. Braunkohlenbriketts verbraucht werden.
• Dieser erhebliche Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung dadurch vermieden, daß wertvoller Koks in an sich bekannter Weise in Abstichgaserzeugern und weniger wertvolle stückige Kohle, insbesondere jüngere Kohle als Steinkohle bzw. Briketts hiervon, in einem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger vergast werden, wobei die in letzterem entwickelten Gase in oder vor die Zone der höchsten Temperatur des nachgeschalteten Abstichgaserzeugers eingeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß das Verhältnis von beispielsweise vergasten Braunkohlenbriketts zu vergastem Koks im wesentlichen davon abhängig ist, welche Menge Kohlensäure und Wasserdampf mit dem im ersten Gaserzeuger erzeugten Gas, das die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe enthält, in den mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger hineingegeben wird. Dies hängt damit zusammen, daß die zur Reduktion von Kohlensäure und Zersetzung von Wasserdampf notwendige Wärmemenge in dem mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger aus der Reaktion C + 1/2 02 = C O + 264oo kcal/kmol gedeckt werden muß. Wird also neben den zu spaltenden Kohlenwasserstoffen viel Kohlensäure und Wasserdampf in den mit Koks betriebenen Abstichgaserzeuger gegeben, so wird wesentlich mehr Koks verbraucht, als wenn ein Gas zum A'bstichgaserzeuger gelangt, das von vornherein wenig Kohlensäure, also z. B. weniger als io %, z. B. 6 %, und wenig Wasserdampf, also z. B. weniger als 15 %, z. B. 5 %, enthält.
• Es ist daher Sorge zu tragen, daß bei der Vergasung der Kohlen, insbesondere der jüngeren Brennstoffe, möglichst wenig Kohlensäure entsteht und die zur Vergasung dieser Brennstoffe gegebenenfalls zugegebene Wasserdampfmenge weitgehend zersetzt wird. Diese Voraussetzung ist, wie sich gezeigt hat, bei Abstichgaserzeugern gegeben.
• Es ist zweckmäßig, den vorgeschalteten Abstichgaserzeuger mit einem Schwelaufsatz zu versehen, das entstandene Schwelgas gegebenenfalls vom Teer zu befreien und abzukühlen, damit auf diese Weise das dem mit Koks betriebenen nachgeschalteten Abstichgaserzeuger zuzuführende Gas frei von dem aus der groben Feuchtigkeit stammenden Wasserdampf ist. Man arbeitet dabei zweckmäßig so, daß nur ein Teil der entstehenden Gase durch den Schwelaufsatz geleitet wird und der andere Teil unmittelbar dem Koksabstichgaserzeuger zugeführt wird. Die den Gaserzeugern zugeführten Vergasungsmittel können durch Wärmetausch mit -dem Gas, das aus dem mit Koks betriebenen Gaserzeuger austritt, weiter aufgeheizt werden.
• In der Zeichnung ist eine schaubildliche Darstellung einer der Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage gegeben: A ist der Abstichgaserzeuger für stückige, insbesondere jüngere Kohlen als Steinkohlen, B ist der Abstichgaserzeuger für Koks, C ist ein Wärmetauscher zur Aufheizung der bei F zugeführten Vergasungsmittel, wie Luft oder Luft-Sauerstoff-Gemische oder Sauerstoff und Dampf, mit dem aus dem Koks-Abstichgaserzeuger B bei G abströmenden Synthesegas. D ist der Schwelaufsatz und E ein Teerscheider. Der Gang der Gase ist durch Pfeile angegeben.
• Der mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielte Vorteil geht aus der folgenden Gegenüberstellung der bisherigen Arbeitsweise (a) mit der Arbeitsweise nach der Erfindung (b) hervor.
• a) Aus Braunkohlenbriketts wird mittels Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel in einem Schachtgenerator bei fester Schlackenbildung durch exotherme Vergasung eiii Gas folgender Zusammensetzung erzeugt: C OZ 26,3 #-c, C O 21,.4 %C, H2 44,6%, CH4 5,6'c, N, 1,9%c.
• Die verwendeten Briketts haben eine grobe Feuchtigkeit von 14 %. -Von dem zur Vergasung zugegebenen Wasserdampf von o,343 kg je Nm3 Brikettgas verbleiben 0,216 kg umersetzter `Wasserdampf je Nm3 Brikettgas im Ausgangsgas für den nachgeschalteten Gaserzeuger. Weiter sind im Ausgangsgas 0,087 kg Wasserdampf je Nina Gas enthalten, der aus der groben Feuchtigkeit der vergasten Briketts stammt. Es ergibt sich daher insgesamt eine Wasserdampfmenge von 0.303 kg je Nm3 Brikettgas. Dieser und die im Gas vorhandene Kohlensäuremenge von 0.205 Nina je N m3 Brikettgas wird dem Wassergasgleichgewicht entsprechend im Abstichgaserzeuger zersetzt. Unter Berücksichtigung der Wärmeverluste sind für das entstellende Synthesegas Briketts und Koks im Verhältnis 1 :2,o6 aufzuwenden.
• b) Stellt man jedoch das Brikettgas erfindungsgemäß ebenfalls mittels Stauerstoff und Wasserdampf, jedoch in einem Abstichgaserzeuger her, so ergibt sich folgende Analyse für das hierbei erlialtene Gas: C 02 3 %, C O 6o %, H2 31 %, C H4 4 %, N2 2 %.
• Es bleiben bei einer Dampfzugabe von 0,244 kg je Nm3 Gas, die in dieser geringen Höhe nur bei einem A:bstichgaserzeuger möglich ist, und unter Berücksichtigung einer Wasserdampfzersetzung von etwa 8o %, die in dieser Höhe ebenfalls nur bei einem Abstichgaserzeuger erzielt wird, nur 0,045 kg Wasserdampf je Nm3 Gas. Im Ausgangsgas für den nachfolgenden Gaserzeuger sind weiterhin o,11 kg Wasserdampf je Nm3 Gas enthalten, der aus der groben Feuchtigkeit der vergasten Briketts stammt. Es ergibt sich daher insgesamt eine Wasserdampfmenge von 0,155 kg je Nm3 Gas.
• Da der Kohlensäuregehalt bei der Vergasung im ersten Abstichgaserzeuger von vornherein mit dem im zweiten Abstichgaserzeuger erzeugten Gas praktisch übereinstimmt, findet nur eine Zersetzung der oben angegebenen Wasserdampfmenge statt, so daß. ebenfalls unter Berücksichtigung der Wärmeverluste, hier das Verhältnis von Briketts zu Koks sehr günstig ist, nämlich 1 :0,457 beträgt.
• Das schließlich erhaltene Gas hat die Zusammensetzung: CO, 27o, C O 3o,8 %, H2 23,07c, C H4 0,270, N2 24,0t70.
• Es ergibt sich also, daß man bei Hintereinanderschaltung von zwei Abstichgaserzeugern, wobei beispielsweise im ersteren Braunkohlenbriketts und im zweiten Steinkohlenkoks vergast werden, ganz erhebliche 'Mengen an wertvollem Koks eingespart werden können, statt derer weniger wertvolle und leichter zugängliche Brennstoffe aufzuwenden sind Ein besonderer Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung liegt darin, daß es gestattet, das Verhältnis der Brennstoffe zu variieren, indem man den Kohlensäuregehalt oder Wasserdampfgehalt oder beide in dem Gas, das aus dem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger kommt, entsprechend ändert, so daß man sich jederzeit der allgemeinen Brennstofflage anpassen kann, je nachdem, ob mehr Koks oder mehr Braunkohle oder Briketts o. dgl. zur Verfügung stehen.
• Durch die Einleitung des Gases aus dem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger in den nachgeschalteten findet eine Temperaturerhöhung der aus dem nachgeschalteten Gaserzeuger austretenden Gase statt, die zweckmäßigerweise zur Dampferzeugung oder noch besser zur Vorwärmung der Vergasungsmittel in einem Wärmetauscher herangezogen wird, nachdem die Gase einen Staubabscheider durchlaufen haben.

Claims (3)

1. PATENTANSI'RÜC11E: 1. Verfahren zur Erzeugung von Brenn-, insbesondere Svnthesegasen aus Koks einerseits und stückigen Kohlen, insbesondere jüngeren Kohlen als Steinkohlen, wie Braunkohlen oder Braunkohlenbriketts, andererseits, dadurch gekennzeichnet, daB der Koks in an sich bekannter Weise in Abstichgaserzeugern und die anderen stückigen Brennstoffe in einem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger vergast werden, wobei die in letzterem entwickelten, zweckmäßig kohlensäure- und wasserdampfarmen Gase in oder vor ,die Zone der höchsten Temperatur des nachgeschalteten Abstichgaserzeugers eingeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der dem vorgeschalteten Abstichgaserzeuger zugeführte Brennstoff einen Schwelaufsatz durchläuft.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase des vorgeschalteten Gaserzeugers teils unmittelbar, teils durch den Schwelaclfsatz hindurch dem nachgeschalteten Gaserzeuger zugeführt werden. Verfahren nach Ansprüchen i .bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Vergasungsmittel durch Wärmetausch mit dem aus dem nachgeschalteten Gaserzeuger austretenden Gas aufgeheizt ,werden.