DE1496367A1

DE1496367A1 - Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasstromes

Info

Publication number: DE1496367A1
Application number: DE19621496367
Authority: DE
Inventors: Ivan Mayer; Trense Ronald V
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co; Esso Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1961-03-27
Filing date: 1962-03-12
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3146089A; GB986009A; BE615646A; MY6500180A; MY6500182A; GB986010A; AT262347B; AT261790B

Description

2OOO Hamburg 36, ^ 5.

Esplanade 36 a

Dr. W. Kühl

Patentanwalt

Telegramm-Adresse: Döllnerpa Telefon: 34 6131

Besearah and Eng» Co,

BdSchreibung

BSSO RESSAEGH AHD ENGINEERING- COKPAIfX", Elizabeth, New Jersey, Y₀St₀A.

Verfahren aur Herstellung eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasstromes,

Ausgeschieden aus der Patentanmeldung B 22 554 IYa/12 i

Pur diese Anmeldung wird die Priorität vom 27. März 1961 aus der USA-Patentanmeldung Serial Ko* 98 346 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft Gaserzeugungsverfahren.

Bei Gaserzeugungsverfahren werden Gase, wie Leuchtgas, Eeduktionsgas, Wassergas und dergl., die Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthalten, im allgemeinen durch Umsetzung eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes, wie Koks, Kohle oder Kohlenstoff, m±t Luft hergestellt. Die so erhaltenen Gase kön-

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nen dann für die metallurgische Erzreduktion oder für andere bekannte Verfahren Anwendung finden*

Be wurde bereits vorgeschlagen, bei der Erzeugung von Reduktionsgasen einen Teil des kohlenstoffhaltigen Materials durch waseerstoffhaltige Verbindungen, wie Wasserstoff selbst oder insbesondere strömungsfähige Kohlenwasserstoffbrennstoffβ, zu ersetzen. Das Beduktionegas wird durch Teilverbrennung oder Spaltung des Kohlenwasserstoffbrennstoffes erzeugt. Geeignete Brennstoffe für diesen Zweck sind z.B. flüssige und gasförmige Brennstoffe, wie Erdgas, Acetylen, Kohlengas, Kokaofengas, ölgas, leichte Erdölgase, z.B. Methan, Äthan, Propan und als Nebenprodukte anfallende Ofengase, ferner Erdöldestillationerückstände, aus rohem Erdöl durch Destillation, Wärmespaltung, katalytische Spaltung, Hydroformierung und dergl. gewonnene Deetillatbrennstofföle, rohes Erdöl, Dieseltreibstoffe, Grasöle, Leuchtöl, Benzin und Schwerbenzine. Aus wirtschaftlichen Gründen werden die flüssigen Heizöle gemäss der ASTM-Normvorschrift D-396-48T im allgemeinen bevorzugt, während die Rückstandeheizöle Nr. 5 und 6, die als "Bunkeröl C" bezeichnet werden, besonders bevorzugt werden, in einigen Gegenden rechtfertigen die dort herrschenden Verhältnisse die Verwendung von Naturgas, welches zu etwa 90 Ί» aus Methan und zum Rest aus leichteren Kohlenwasserstoffen bis einschliesslich Ο,-Κοηίβη-wasserstoffen besteht.

Es wurde nun gefunden, dass die Erzeugung und Ausnutzung von Reduktionsgasen beim Gaserzeugüngsverfahren verbessert werden kann, wenn das Molverhältnis von Wasserstoff zu Sauer-

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stoff in der Ofenbeschickung gesteuert wird. Arbeitet man mit einen bestimmten Bereich von Molverhältnissen von Wasserstoff zu Sauerstoff, indem man die entsprechende stöchiometrische Stoffbilanz in den zugeführten Stoffen innehält« und awar so, dass dabei die richtige Wärmebilanz innegehalten wird, so wird die Reaktorkapasität des Gaserzeugungsverfahrens weit über die normalen Erwartungen hinaus erhöht.

Bas erfindungsgemSsse Verfahren zur Erzeugung eines Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasstromes aus einem festen kohlenstoffhaltigen Stoff, einem flüssigen oder gasförmigen wasseretoffhaltigen Brennstoff und einem aauerstoffhaltigen Gas besteht darin, dass die etöehiometrische Bilanz der Ausgangsstoffe so eingestellt wird, dass das Molverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff im Bereich von 1,2 bis 1,8 bleibt.

Vorzugsweise wird das Molverhältnis Η« ι 0« innerhalb der Grenzen von 1,26 bis 1,79 gehalten.

Nach einem bekannten Verfahren zur Erzeugung von Synthese- oder Brenngas durch Vergasen fester Brennstoffe werden feste Brennstoffe in einer verdampfbaren flüssigkeit suspendiert, die Suspension wird in stetigem Strom durch eine Heizzone, geleitet und dabei so erhitzt, dass die Flüssigkeit verdampft, wobei eine in starkem Wirbel fliessende Dispersion der Brennstoffteilchen in dem Dampf der Flüssigkeit entsteht, und schliesslich werden die Brennstoffteilchen zusammen mit dem Dampf und gegebenenfalls den in der Heizzone entstehenden Destillationsprodukten oder auch nach !Brennung von dem Dampf und den Destillatipnsprodufc-sen ±n eine Vergasungszone geleitet und

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dort rait Sauerstoff vergast» Obwohl bei diesem Verfahren als verdarapfbare Flüssigkeit auch flüssige Kohlenwasserstoffe verwendet werden können, dient vorzugsweise Wasser als verdampfbare Flüssigkeit» in welchem Falle ein wasserstoffhaltiger Brennstoff an der Umsetzung nicht teilnimmt. Abgesehen davon wurde die Bedeutung der Innehaltung eines Molverhältnisses von Wasserstoff zu Sauerstoff im Bereich von 1,2 bis 1,8 bisher nicht erkannt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen feinzerteilter fester oder flüssiger Brennstoffe und/oder durch Spalten gasförmiger Brennstoffe in einer Wirbelschicht, in die unten endotherm reagierende Vergasungsmittel und in einem Abstand darüber exotherm reagierende Vergasungsmittel eingeführt werden, und in einer Nachvergasungszone oberhalb der Wirbelschicht, in die weitere Vergasungsmittel (Nachvergasungsmittel) eingeführt werden, werden die exotherm reagierenden Naohvergasungsmittel in die Grenzzone zwischen der Wirbelschicht und der Naohvergasurigszone und die endotherm reagierenden Nachvergasungsmittel darüber eingeführte Dieses Verfahren hat den Zweck, den aus der Wirbelschicht hochgerissenen Flugstaub im Gaserzeuger ohne Bildung von Verschlakkungen in den Gasabgängen oder in der Gaserzeugerausmauerung auch bei ieraperaturen über dem Ascheerweichungspunkt der Vergasung zugänglich zu machen. Es wird jedoch nicht unter Innehaltung der gemäss vorliegender Erfindung angewandten Molverhältnisse von Wasserstoff zu Sauerstoff durchgeführt.

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Bei der Bestimmung des Molverh&ltnisses H₂ ί O₂ ist der Wasserstoffgehalt als der gesamte Wasserstoffgehalt aller Bestandteile des Gebläsewindes, wie des wasserstoffhaltigen Brennstoffes, des in dem Gebläsewind enthaltenen Waseerdaapfes, des gegebenenfalls ausserdem zugeführten Wasserdampfes usw., zuzüglich des in dem Koks oder dem festen kohlenstoffhaltigen Material enthaltenen Wasserstoffes definiert. Der molare Sauerstoffgehalt wird unter Berücksichtigung des gesamten Sauerstoffgehaltes aller Bestandteile des Gebläsewindes, wie der Gebläseluft, des an Sauerstoff angereicherten Gebläsegases und des in dem Gebläsewind enthaltenen Wasserdampfee berechnet» Jedoch wird bei der Berechnung des molaren Verhältnisses von Wasserstoff zu Sauerstoff der in der Feuchtigkeit des festen Anteiles der Beschickung enthaltene Sauerstoff nicht mit eingerechnet.

Beispiel

Die Erfindung kann z.B. bei der Erzeugung von Leuchtgas, Reduktionsgas oder Wassergas in Wanderbetten, Huheschüttungen und Wirbelsohichtbetten, angewandt werden. Wenn Reduktionsgase hergestellt werden, die hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehen, ermöglicht die Steuerung des Holverhältnisses H₂ : O₂ im Bereich von 1,2 bis 1,8 und vorzugsweise von 1,26 bis 1,79 z.B. bei normalen Gaserzeugungstemperaturen von 982 bis 1315° 0 durch Einregelung der stöchiometriachen Stoffbilanzen in den dem Verfahren zugeführten Ausgangsstoffen die Anwendimg eines minimalen Reaktorvolumens für eine gegebene

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Gaserzeugung. Venn man ζ »Β. bei der Herstellung von Y.'asoergas aus Bunkeröl C in einem bei dem Vergasungsverfahren oder aus Erdölkoke erzeugten Wirbelschichtkoksbett die Zufuhrgeschwindigkeit der Luft und des als Brennstoff dienenden Hüokstandsöles, wie Bunkeröl C, oder eines Brennstoffes mit einem Wasserstoff: Kohlenstoff-Atomverhältnis von 1,2 bis 1,8 derart steuert, dass bei einer Temperatur von 1093° C das Molverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff innerhalb der erfindungsgemässen Grenzen eingestellt wird, so sind für die Vergasung der gleichen Menge an Kohlenstoff je Zeiteinheit die folgenden Reaktorbedingungen in Abhängigkeit von dem Molverhältnis H₂ t O₂ erforderlich.

Einfluss der Steuerung des Molverhältnissee H₂ 8 Og

kg Kohlenstoff im Reaktor ₀ $e ϊ£ο! &ew Reaktor zugefühi

2 ten Sauerstoffs je Stunde

0 234,5

0,358 210

0,7165 199,6

1,256 195

1,433 193,2

1,612 195

1,792 196,4

2,77 208,2

3,96 227,3

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Wie sich aus den obigen Werten ergibt, erzielt asm durch Einstellung dee Molverhältnissee von Wasserstoff zu Sauerstoff in Bereich von 1,2 T>is 1,8 und vorzugsweise von 1,26 Me 1,79» insbesondere in Bereich von 1,2 bis 1,5, bei der Gaserzeugung unerwartete Vorteile hinsichtlich des Heaktorvolunens und des Wirkungsgrades.

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Claims

Patentanwalt

'X* ^Kühl S? 1* tfär* 1965

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Eeeo Research end Eng. Co.

Patentansprüche

Patenten s p r ü ο h e

Verfahren zur Erzeugung eines Wasserstoff und Kohlen- . monoxyd enthaltenden Gasstromes auB eines festen kohlenstoffhaltigen Stoff, eine» flüssigen oder gasföraigen waeseretoffhaltlgen Brennstoff und eines eaueretoffhaltigen Gae, daduroh gekennaeiohnet, dass die etöchiometrische Bilanz der Auegangestoffe m eingestellt wird, dass das Molverhttltnie von Btoff zu Sauerstoff im Sfftiefe ran 1,2 Mi U 8

» f. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_t das· aan bei einer Gasereeügiuigsteaperatur sswißchen 982 und 1315° O iirbeiiet.

% Verfahren naßh Anepruch 2, dadurch gekennzeichnet, d*ee al« KBseerstoffhaltiger Brennetoff ein flüeeiger Brennstoff und ale eauerBtoffhaltigee Oae luft verwendet wird.

g ^ BAD ORIGINAL