DD232507A5 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von im wesentlichen kohlenoxidgas und wasserstoffgas enthaltendem gas aus kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem ausgangsmaterial - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas enthaltendem Gas aus kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens, mit dem im wesentlichen aus Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas bestehendes Gas mit geringem Schwefelgehalt hergestellt werden kann. Erfindungsgemaess wird der vorkommende Schwefel gleichzeitig mit der Erzeugung von Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas enthaltendem Gas in einer Schlacke gebunden. Dabei wird das kohle- und/oder Kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial in Pulverform oder fluessiger Form zusammen mit Oxydiermittel und Schlackenbilder in eine Verbrennungszone und unter gleichzeitiger Zufuhr von Waermeenergie injiziert. Die Verbrennungszone wird im Unterteil eines mit stueckfoermigem, festem kohlehaltigem Material und schwefelbindendem Schlackenbilder gefuellten Schachtes erzeugt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen Kohlenoxydgas und Wasserstoff enthaltendem Gas aus kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Technik ist u. a. mit Vorteil anwendbar zur Herstellung von reduzierendem Gas für chemische Prozesse, Ersatzbrennstoff für Öl, Gas zum Betrieb von Gasturbinen und Gas für metallurgische Öfen.
Bisher bekannte Verfahren zur Herstellung solcher Gase erfordern viel Energie und sind auch mehr oder weniger kompliziert aus verfahrenstechnischen Gesichtspunkten.
Nach diesen Verfahren hergestellte Gase weisen außerdem u. a. hohe Schwefelgehalte auf sowie hohe Restgehalte von Kohlendioxid und Wasser, d. h. sie erzeugen Produkte, die in hohem Grad umweltverschmutzend wirken.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens, mit dem aus festem oder flüssigem kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial ein brennbares Gas hergestellt werden kann, das im wesentlichen aus Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas mit geringem Schwefelgehalt besteht unter gleichzeitiger Bindung des vorkommenden Schwefels in einer Schlacke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Technologie für die Herstellung eines aus Kohlenoxidgas und Wasserstoffgas bestehenden Gases und eine Anlage hierfür.zur Verfügung zu stellen.
Durch die vorliegende Erfindung hat es sich überraschenderweise als möglich erwiesen, die Unzuträglichkeiten und Nachteile derfrüher bekannten Technikzu beseitigen, wobei das hauptsächliche Kennzeichen des der Erfindung gemäß vorgeschlagenen Verfahrens darin besteht, daß das Ausgangsmaterial in Pulverform oder flüssiger Form zusammen mit Oxydiermittel und Schlackenbilder in eine Verbrennung ;zone injiziert wird unter gleichzeitiger Zufuhr von Wärmeenergie, und daß die Verbrennungszone im Unterteil eines mit stückförmigem, festem, kohlehaltigem Material und schwefelbindendem Schlackenbilder gefüllten Schacntes erzeugt wird.
Das in dieser Weise erfindungsgemäß hergestellte Gas weist einen geringen Schwefelgehalt und geringe Restgehalte von Kohlendioxyd und Wasser im Vergleich mit früheren Verfahren auf. Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist der, daß der Schwefel in einer Schlackenphase gebunden wird, was besonders umweltfreundlich ist und beispielsweise nicht dazu führt, daß Schwefelwasserstoff gebildet werden kann.'Außerdem ist das erfindungsgemäß hergestellte Gas im wesentlichen frei von höheren Kohlenwasserstoffen.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erzielt man auch eine einfache Regelung des eigentlichen Prozesses dadurch, daß man hier einen Brennstoff puffer in dem Schacht hat, wodurch die Genauigkeitsanforderungen vermindert, die für die Zufuhr von Sauerstoffgas und pulverförmigem Brennstoff zu dem Schacht gelten, d. h. eine Abweichung im Verhältnis zwischen Sauerstoffgas und pulverförmigen Brennstoff führt nicht zu einer Verschlechterung der Qualität des abgezogenen Gases.
Zweckmäßigerweise kann im Rahmen der Erfindung als schwefelbindender Schlackenbilder Kalk oder Dolomit und als Oxydiermittel eine Gasmischung, die Sauerstoffgas und/oder Wasser enthält, verwendet werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Auführungsform der Erfindung kann somit die Temperatur und der Wasserstoffgehalt des im Schacht hergestellten Gases unter gleichzeitiger Ausnützung des physischen Wärmegehaltes des Gases durch Wasserzufuhr im Oberteil des Schachtes, d. h. oberhalb der Vebrennungszone geregelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Verbrennungsgeschwindigkeit und die Temperatur durch geregelte Zufuhr von Wärmeenergie zu der Verbrennungszone geregelt werden, und diese Regelung kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Oxydiermittel erwärmt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Wärmequelle ein Plasmagenerator verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens, und diese Anordnung wird hauptsächlich gekennzeichnet durch einen schachtartigen, mit einer Mischung von stückförmigem, festem, kohlehaltigem Material und schwefelbindendem Schlackenbilder gefüllten Reaktor mit Zufuhranordnungen für das kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial, die in eine im Unterteil des Schachtes befindliche Verbrennungszone mündet, und eine Ablaßrinne zum kontinuierlichen Abzug der gebildeten Schlacke und eine im Oberteil des Reaktors vorgesehene Gasabzugsleitung sowie Vorrichtungen zur Zufuhr von eventuell benötigter zusätzlicher Wärmeenergie. Zweckmäßigerweise ist der Reaktor mit Wasserzufuhrvorrichtungen versehen, die oberhalb der Verbrennungszone münden.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, teilweise im Schnitt dargestellt.
Auf der Zeichnung wird der schachtartige Reaktor mit 1 bezeichnet. Der Reaktor 1 ist mit einer Mischung 2 aus stückförmigem, festem, kohlehaltigem Material, beispielsweise Steinkohle oder Koks, sowie mit schwefelbindendem Schlackenbilder gefüllt.
Die Mischung 2 wird dem Oberteil 3 des Schachtes von Reaktor 1 durch eine Gichtanordnung 4 mit gasgedichteten Zufuhrschleusen zugeführt. Der Oberteil des Schachtes von Reaktor 1 ist durch einen Deckel 5 verschlossen, in dem ein zentral gelegener Gasabzug 7 vorgesehen ist.
Im unteren Teil des Schachtes von Reaktor 1 wird eine Verbrennungszone 8 gebildet, beispielsweise mit Hilfe eines Plasmabrenners 9, der auch der Zufuhr einer Mischung 10 von kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial in Pulverform oder flüssiger Form, Schlackenbilder und Oxydiermittel über Zuführungsrohr 11 verwendet wird. Weiterhin ist eine Abzapfrinne 12 zum Abzug der Schlacke im unteren Teil des Schachtes von Reaktor 1 vorgesehen. Darüber hinaus sind Zufuhrvorrichtungen 13,14 für Wasser vorgesehen, die oberhalb der eigentlichen Verbrennungszone 8 münden.
Das kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial wird in Pulverform oder in flüssiger Form der Verbrennungszone 8zugeführt, zusammen mit Oxydiermittel, beispeilsweise Sauerstoffgas, und Schlackenbilder, vorzugsweise saurem Schlackenbilder, wobei die Verbrennungsgeschwindigkeit und die Temperatur leicht durch Zufuhr von Wärmeenergie zur Verbrennungszone geregelt werden kann. Dies kann entweder dadurch erzielt werden, daß das zugeführte Sauerstoffgas erwärmt wird, oder dadurch, daß ein Plasmagenerator 9 verwendet wird. Darüber hinaus kann man durch die oberhalb der Verbrennungszone gelegenen Wasserzufuhrvorrichtungen 13; 14 die Temperatur und den Wasserstoffgehalt des erzeugten Gases regeln unter gleichzeitiger Ausnützung des physischen Wärmegehaltes des Gases.
Die in der Zeichnung gezeigte Anlage kann beispielsweise in der im folgenden Beispiel beschriebenen Weise betrieben werden:
Bei einer Zufuhr in der Verbrennungszone 8 des Schachtes von Reaktor 1 von 610 m3 Sauerstoffgas 1 000 kg pulverförmiger Kohle
50 kg Schlackenbilder (AI2O3 = 20%, Si2 = 80%)
und einer gleichzeitigen Zufuhr von Wasser durch die Zufuhrvorrichtung 13; 14 in einer Menge von 330 Liter
erhielt man 2635 m3 abgehendes Gas mit einer Temperatur von 9500C und einer Zusammensetzung von CO2 3,3%
CO 58,4%
H2 34,6%
H2O 2,9%
N2 1,3%
sowie 240 kg Schlacke. Als Füllung in dem Schacht wurden 70 kg Koksund 120 kg Kalkstein verwendet und die Temperatur in der Verbrennunszone betrug etwa 1 5000C. Der Energiebedarf belief sich auf 45OkWh.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise im Rahmen der nachstehenden Ansprüche abgewandelt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas enthaltendem Gas aus kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial, gekennzeichnet dadurch, daß das Ausgangsmaterial in Pulverform oder flüssiger Form zusammen mit Oxydiermittel und Schlackenbilder in eine Verbrennungszone injiziert wird unter gleichzeitiger Zufuhr von Wärmeenergie, und daß die Verbrennungszone im Unterteil eines mit stückförmigem, festem, kohlehaltigem Materila und schwefelbindendem Schlackenbilder gefüllten Schach-tes erzeugt wird.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß man als schwefelbindenden Schlackenbilder Kalk oder Dolomit verwendet.
3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß man als Oxydiermittel eine Gasmischung, die Sauerstoff und/oder Wasser enthält, verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur und der Wasserstoffgehalt des in dem Schacht hergestellten Gases unter gleichzeitiger Ausnützung des physischen Wärmegehaltes des Gases durch Wasserzufuhr im Oberteil des Schachtes geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit und die Temperatur durch geregelte Zufuhr von Wärmeenergie in der Verbrennungszone geregelt wird.
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelung durch Erwärmung des Oxydiermittels erfolgt.
7. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmung in einem Plasmagenerator geschieht.
8 .Anordnung zur Herstellung eines im wesentlichen Kohlenoxydgas und Wasserstoffgas enthaltenden Gases aus kohle- und/oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsmaterial zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß einen schachtartigen, mit einer Mischung (2) von stückförmigem, festem, kohlehaltigem Material und schweifbindendem Schlackenbilder gefüllten Reaktor (1) mit Zufuhranordnungen (9; 11) für das kohle-und/oder kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial (10), die in einer im Unterteil des Schachtes befindlichen Verbrennungszone (8) münden, und eine Ablaßrinne (1.2) zu kontinuierlichen Abzug der gebildeten Schlacke und eine im Oberteil des Reaktors (1) vorgesehene Gasabzugsleitung (7) sowie Vorrichtungen (9) zur Zufuhr von eventuell benötigter zusätzlicher Wärmeenergie.
9. Anordnung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor (1) mit Wasserzufuhranordnungen (13; 14) versehen ist, die in dem Schacht oberhalb der Verbrennungszone (8) münden.
Hierzu 1 Seite Zeichnung
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