DE2360757C2 - Automatisches Steuern eines Verfahrens zum thermischen Vergasen von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff und Wasserdampf - Google Patents

Description

a) die Zufuhr von Ausblasdampf zur Brennerlanze wird abgestellt,

b) dem Reaktor wird das Inertgasspülmittel zugeführt,

c) die Zuleitung (21) für Kohlenwasserstoffe zum Reaktor wird geöffnet und die Rückleitung (30) geschlossen,

d) die zum Reaktor führende Vergasungsmittelleitung (22) wird geöffnet und das Ausblasrohr (36) geschlossen,

e) die Zufuhr von Inertgasspülmittel wird gestoppt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Abstellen des Vergasungsbetriebs folgende Steuerungsmaßnahmen über die Steuerungseinrichtung durchführt:

a) die Sauerstoffleiturg (31) wird geschlossen,

b) die Vergasungsmittelleitung (22) wird geschlossen,

c) dem Reaktor wird Inertgasspülmittel zugeführt,

d) die Rückleitung (30) der Kohlenwasserstoffe wird geöffnet und die Kohlenwasserstoffzufuhr zum Reaktor gestoppt,

e) der Brennerlanze (40) wird Ausblasdampf zugeführt,

f) die Zufuhr von Inertgasspülmittel zum Reaktor

wird nach Ablauf einer Verzögerungszeitspanne wieder gestoppt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (20) zum alsbaldigen Wiederanfahren des abgestellten Vergasungsbetriebs warm gehalten wird, wobei man eine kleine Menge der Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf durch die Brennerlanze (40) zerstäubt und im Reaktor mit Luft verbrennt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Vergasen von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel unter einem Druck von mindestens 3 bis über 100 bar bei Temperaturen im Bereich von etwa 1000 bis 1500° C in einem Reaktor mit über Ventile zu öffnenden und zu schließenden Zuleitungen für die Kohlenwasserstoffe, die Vergasungsmittel und ein Inertgas-Spülmittel und mit Einrichtungen zum Kühlen und Waschen des vor allem Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Produktgases.

Vergasungsverfahren dieser Art, durch welche meist Heizöl durch partielle Oxydation vergast wi> d, sind z. B. aus den deutschen Offenlegungsschriften 16 67 628 und 21 17 236 bekannt. Da die Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren unter ziemlich extremen Bedingungen von Temperatur und Druck arbeiten, treten nicht selten Störungen auf. So gibt es z. B. plötzlich auftretende Undichtigkeiten, verstopfte Filter in der Kohlenwasserstoffleitung, Stromausfälle, Ausfälle in vorgeschalteten Anlagen oder auch Bedienungsfehler.

Bei den meisten Störungen ist es erforderlich, die Anlage so weit abzustellen, daß der Vergasungsbetrieb unterbrochen ist. Das Abstellen und Wiederanfahren der Anlage erfordert ein feinfühliges und genaues Abstimmen und Steuern verschiedener Komponenten, was an das Bedienungspersonal hohe Anforderungen stellt. Dabei ist zusätzlich zu beachten, daß bei einer nur kurzen Unterbrechung des Vergasungsbetriebes ein schnelles Anfahren der Anlage nur dann möglich ist, wenn das Innere des Vergasungsreaktors während der Abschaltzeit nicht unter eine Temperatur von etwa 900° C absinkt.

Aus der DE-OS 19 12 061 ist ein Notregelschema für Störungen beim Betrieb eines katalytischen Reformierungsprozesses bekannt, das während des Normalbetriebs ständig mitläuft. Um alle Daten berücksichtigen zu können, ist der Einsatz eines Digitalrechners notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren einer thermischen Vergasung automatisch gesteuert anzufahren. Dabei sollen auf einfache Weise Notfälle sicher beherrscht werden und die Wiederaufnahme des Normalbetriebs leicht möglich sein. Erfindungsgemäß wird dies durch die Maßnahmen erreicht, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannt sind.

Die automatische Steuerung beschleunigt das Anfahren so weitgehend, daß auch bei mehrsträngigen Anlagen mit mehreren Reaktoren ohne Zeitverlust angefahren werden kann. Dies wirkt sich z. B. dahingehend aus, daß ein Warmhalten durch zusätzliche Maßnahmen während einer Abstellphase der gesamten Anlage wegfallen kann. Dazu werden die erforderlichen

Steuerungsmaßnahmen stets in der richtigen Reihenfolge und vollständig ausgeführt

Es ist zweckmäßig, daß die Steuerung des Anfahrens des Vergasungsverfahrens einen ersten, das Bereitstellen der Kohlenwasserstoffe und Vergasungsmittel bewirkenden und/oder kontrollierenden Steuerungsabschnitt enthält, bei welchem die Kohlenwasserstoffe über eine Ringleitung aus ihrem Vorratsbehälter und wieder zurück und die Vergasungsmittel über eine gemeinsame Leitung ins Freie geleitet werden.

Während des Abstellens des Vergasungsbetriebes ist es vor allem wichtig, daß kein Sauerstoff und kein Wasserdampf in den Reaktor gelangen kann. Dies kann einmal durch aufwendige, gut schließende Ventile in den entsprechenden Zuführleitungen erreicht werfen. Es hat sich jedoch als noch vorteilhafter erwiesen, die Absperrung z. B. der Sauerstoffleitung durch ein aus drei Ventilen bestehendes System zu bewirken. Hierbei sorgt ein Ventil in einer Stichleitung zwischen den beiden anderen, hintereinander angeordneten Ventilen dafür, daß restlicher Sauerstoff, der noch durch das erste, geschlossene Ventil strömt, ins Freie entweichen kann. In der Vergasungsmittelleitung wurde dieses Drei-Ventil-System in ein System aus zwei Absperrarmaturen abgewandelt, wobei ebenfalls eine Leitung ins Freie vorhanden ist.

Einzelheiten des Verfahrens und der Steuerung werden an Beispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Verfahrensschema einer Vergasungsanlage,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Absperreinrichtung in der Vergasungsmittelleitung,

Fig.3 ein Blockschaltbild für die Steuerung des Bereitstellens der Kohlenwasserstoffe und Vergasungsmittel,

F i g. 4 ein Blockschaltbild für die Steuerung des Anfahrens der Anlage,

Fig.5 ein Blockschaltbild für die Steuerung des Abstellens und Warmhaltens und

Fig.6 ein Blockschaltbild für das Steuern des Quenchwassers.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, werden im Reaktor 20 Kohlenwasserstoffe, z. B. Heizöl, aus der Leitung 21 zusammen mit den Vergasungsmitteln Sauerstoff und Wasserdampf aus der Vergasungsmittelleitung 22 durch partielle Oxydation umgesetzt. Die beiden Rückschlagventile 23 und 24 lassen die Strömung zum Reaktor hin ungehindert durch. Die Kohlenwasserstoffe werden von einem nicht dargestellten Behälter durch eine Vorpumpe 25 angesaugt und weiter zu einer Dosierpumpe 26 gefördert und von dieser in die Leitung 27 gedruckt. Die durch die Leitung 27 strömenden Kohlenwasserstoffe werden durch einen Druckmesser 28 und einen Druchflußmesser 29 überwacht. Die Leitung 27 verzweigt sich einmal in die Leitung 21 und zum anderen in die Rückleitung 30, welche zurück zum Behälter der Kohlenwasserstoffe führt. Die Leitung 30 ist durch das Ventil 4, die Leitung 21 durch das Ventil 5 verschließbar.

Die Vergasungsmittel sind Sauerstoff und Wasserdampf; auch Kohlendioxyd kann zusätzlich noch verwendet werden, doch bleibt dies nachfolgend unberücksichtigt. Sauerstoff kommt aus der Leitung 31, die mit einem Durchflußmesser 32 versehen ist. Der Wasserdampf wird durch die Leitung 33! zugeführt, dessen Menge ebenfalls von einem Durchflußmesser 34 überwacht wird. Die Vergasungsmittel vermischen sich in der Leitung 22. Das sichere Absperren der Sauerstoff leitung 31 wird durch die Ventile 1 und 2 sowie die Stichleitung 35 mit dem Ventil 3 gesichert Bei abgestellter Sauerstoffzufuhr sind die Ventile 1 und 2 geschlossen, das Ventil 3 ist offen und ermöglicht, daß Sauerstoff aus einer eventuellen Undichtigkeit des Ventils 1 über die .Stichleitung 35 ins Freie entweichen kann, ohne am ebenfalls geschlossenen Ventil 2 einen Druck aufbauen zu können.

ίο Beim Betrieb der Vergasungsanlage ist dagegen das Ventil 3 geschlossen und die beiden Ventile 1 und 2 sind offen.

Das öffnen und Absperren der Vergasungsmittelleitung 22 erfolgt durch das Zusammenwirken der Ventile 8 und 7. Die Wirkungsweise dieser beiden Ventile wird mit Hilf 3 der F i g. 2 weiter unten erläutert

Von der Vergasungsmittelleitung 22 zweigt ein Ausblasrohr 36 ab, welches durch das Ventil 6 geöffnet und geschlossen wird. Durch das geöffnete Ausblasrohr 36 kann Vergasungsmittel ins Freie entweichen. In die Leitung 22 stromab vom Ventil 8 mündet eine Leitung 37 für die Stickstoffzufuhr; verschließbar ist die Leitung 37 durch das Ventil 9. Die Leitung 38 mit dem Ventil 10 dient der Zufuhr von Luft.

Die Kohlenwasserstoffe aus Leitung 21 werden in den Brenner 39 eingeführt und durch die als Düse wirkende Brennerlanze 40 in den Reaktor versprüht. Im Ncrmalbetrieb erfolgt das Versprühen der Kohlenwasserstoffe unter der Wirkung ihres Förderdruckes von etwa 30 bis 170 atm. Die partielle Oxydation im Reaktor 20 erfolgt unter Mitwirkung der Vergasungsmittel aus Leitung 22, welche zunächst in die Brennerkammer 41 eingeleitet werden und dabei auch die Brennerlanze 40 kühlen, bevor sie weiter in den Reaktor einströmen. Der Reaktor 20 ist mit einem Thermoelement 42 zur Messung seiner Innentemperatur ausgerüstet.

Das im Reaktor 20 erzeugte Produktgas enthält vorwiegend Wasserstoff und Kohlenmonoxyd. Es strömt zunächst durch einen Abhitzekessel 43 und dann mit niedrigerer Temperatur in der Leitung 44 zu einem Quenchrohr 45 mit nachfolgendem Rußabscheider 46. Das Rohgas steht dann in der Leitung 47 zur Verfügung, welche eine Abzweigleitung 48 mit Ventil 15 aufweist, die zur Fackel führt. Die Leitung 48 ist mit einem

"5 Druckmesser 19 versehen, wodurch der Druck bis zum Innern des Reaktors 20 überwacht wird, da dazwischen keine nennenswerten Druckverluste auftreten.

Im Abhitzekessel 43 wird Wasserdampf erzeugt, der in der Leitung 49 abgeführt wird. Eine davon abzweigende Leitung 50 führt Wasserdampf über das Ventil 11 in die Zuführleitung 21 für Kohlenwasserstoffe. Der in die Leitung 21 eingeführte Wasserdampf wird nachfolgend auch Ausblasdampf genannt, da er auch zum Reinigen und Kühlen der Brennerlanze 40 benutzt wird. Von der Leitung 44 für Produktgas zweigt eine Leitung 51 mit Ventil 12 zu einem nicht dargestellten Anheizkamin ab. Der Anheizkamin und ein zugehöriger Anheizbrenner (ebenfalls nicht dargestellt) dienen zum Vorwärmen des Reaktors 20, wenn dessen Innentemperatur unter einem Schwellenwert vor. etwa 900°C iiegt. Verdampftes Wasser wird dem Abhitzekessel 43 durch die Leitung 52 nachgeliefert. Quenchwasser wird dem Quencl.rohr 45 in der Leitung 53 mit dem Ventil 13 zugeführt. Die Leitung 54 am Rußabscheider 46 dient der Ableitung von Rußwasser; sie ist durch das Ventil 14 an- und abstellbar.

Fig.2 zeigt in etwas vereinfachter Darstellung die Absperrarmaturen 7 und 8, durch welche die Verga-

20

25

30

sungsmittelleitung 22 geöffnet und geschlossen wird. Die Armatur 8 ist ein Doppelkeilplattenschieber, der in Fig.2 in der Schließstellung dargestellt ist. Ist der Druck in einer der beiden Zweige der Leitung 22 niedriger als etwa 30 atm, so ist die verschließende Platte 55 bzw. 56 noch steif genug, um abzudichten. Wird der Druck aber höher, so läßt sich ein leichtes Verbiegen der anliegenden Schließplatte nicht ganz vermeiden, wodurch eine gewisse Undichtigkeit hervorgerufen wird und Vergasungsmittel in das Ventilgehäu- ^|0 se 57 eindringen kann. Der Druck im Gehäuse 57 liegt auch auf der anderen Platte und drückt diese dichtend auf ihren Sitz. Zum Entspannen ist das Gehäuse mit einer Stichleitung 58 versehen, die, falls das Ventil 7 offen ist, das Vergasungsmittel ins Freie ableitet. Das '5 Ventil 7 ist in F i g. 2 in der geöffneten Lage gezeichnet; geschlossen wird es durch Einführen von Druckluft in die Membran 59, durch welche die Ventilspindel 60 mit dem Schließkörper 61 gegen den Ventilsitz 62 gedrückt wird.

Zum öffnen des Ventils oder Schiebers 8 wird die Spindel 63 durch einen Elektromotor 64 mit ihren Platten 55 und 56 nach oben gezogen. Die geöffnete Lage des Schiebers 8 wird durch einen wegabhängigen Endschalter 66 gemeldet, der dann ausgelöst wird, wenn der Auslöser 66a den Kontakt 66b berührt. Die Schließlage des Schiebers 8 wird durch zwei Schalter, einen wegabhängigen Endschalter 67 und zusätzlich noch durch einen davon unabhängigen kraftabhängigen Schalter 68 weitergemeldet. Der wegabhängige Endschalter 67 besteht aus dem Auslöser 67a und dem Kontakt 676. Der kraftabhängige Schalter wird dann ausgelöst, wenn die auf die Platten 55 und 56 ausgeübte Schließkraft einen vorgegebenen Mindestwert überschritten hat. Er ist in der F i g. 2 vereinfacht durch eine Feder 69, den Fühler 70 und den Kontakt 71 wiedergegeben. Wenn die auf die Ventilspindel 63 wirkende Schließkraft groß genug ist, wird die Feder 69 soweit zusammengedrückt, daß sich der Fühler 70 und der Kontakt 71 berühren, was in an sich bekannter Weise in ein elektrisches Spannungssignal umgewandelt wird. Die Schließlage durch zwei Schalter weiterzumelden, ist deshalb zweckmäßig, weil sich die Länge der Spindel 63 durch Erhitzung im Schiebergehäuse 57 verlängern kann, so daß allein nur ein wegabhängiger Endschalter nicht immer genügend zuverlässig zu sein braucht, da die Länge der Spindel 63 bei verschiedenen Temperaturen um mehrere Millimeter differieren kann. Andere Ventile, die keinen wesentlich unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind, können sowohl die Öffnungs- wie die Schließlage allein durch wegabhängige Endschalter anzeigen. Dies ist z. B. für Ventil 7 möglich.

Für das automatische Steuern der Vergasungsanlage außerhalb des Normalbetriebes müssen vor allem Schaltkreise für das Anfahren und Abstellen der Anlage vorgesehen sein. Dazu soll auch das Bereitstellen der Kohlenwasserstoffe und der Vergasungsmittel sowie das Warmhalten des Reaktors nach dem Abstellen für ein aisbaldiges Wiederanfahren automatisch gesteuert ^M werden. Der Aufbau der Steuerung wird anhand der Blockschaltbilder der F i g. 3 bis 6 erläutert

Wenn die Anlage, z. B. nach vorausgegangenem Abstellen und Warmhalten des Reaktors, angefahren werden soll, sind zunächst die Ventile 3, 5, 6, 7, 10, 11 und 15 geöffnet,die Ventile 1,2,4,8,9,12, Bund 14sind geschlossen. Vorausgesetzt sei weiterhin, daß die zu vergasenden Kohlenwasserstoffe, z. B. Heizöl, und die Vergasungsmittel Sauerstoff und Wasserdampf vorhanden sind. Mit Hilfe der Fig. 3 sei das Verfahrens- und Schaltschema für das Bereitstellen der Anlage zum Anfahren erläutert. An einem UND-Glied 80 stehen zunächst vier Spannungssignale an:

Das Spannungssignal
52 bedeutet: Ventil 6 geöffnet,

53: Ventil 7 geöffnet,

54: Dosierpumpe 26 ist

eingeschaltet.

Wird nun noch durch eine Bedienungsperson die Fortschalttaste 81 gedrückt und ein weiteres Spannungssignal an das UND-Glied 80 weitergegeben, so gibt dieses ein Spannungssignal 55 weiter. Durch das Spannungssignal 55 wird Ventil 4 geöffnet und sobald dieses erfolgt ist, wird ein Spannungssignal 560 ausgelöst, wodurch das Ventil 5 geschlossen wird. Das geschlossene Ventil 5 erzeugt ein Spannungssignal 561, wodurch die Dosierpumpe 26 auf Soll-Leistung geschaltet wird, das Ventil 9 wird geöffnet, so daß Stickstoff in die Leitung 22 und den Reaktor 20 strömen kann. Dazu wird durch 561 auch das Ventil 1, welches als automatisches Mengen-Regelventil ausgebildet ist, langsam geöffnet; ferner wird das Ventil 2 geöffnet, und ist Ventil 2 offen, so erzeugt dies ein Spannungssignal 56, wodurch das Ventil 3 geschlossen wird. Durch 561 wird auch Ventil 10 geschlossen. Nunmehr strömen die Vergasungsmittel durch das geöffnete Ventil 6 und die Leitung 36 ins Freie, und die zur Vergasung bestimmten Kohlenwasserstoffe werden mit voller Leistung im Kreis durch die Leitung 27 und über das geöffnete Ventil 4 durch Leitung 30 zurück zum Behälter gepumpt. Das Ventil 9 wird durch ein Signal 563, welches durch ein Zeitverzögerungsglied 100 läuft, etwa 2 bis 5 Minuten nach dem öffnen wieder geschlossen.

Das nachfolgende Anfahren der Anlage wird durch eine Steuerung bewirkt, welche anhand der F i g. 4 erläutert sei. Zunächst stehen an einem prüfenden UND-Glied 32 folgende Spannungssignale an:

50

55

51:	Ventil 10 zu,
58:	Sauerstoffmenge nicht zu hoch.
59:	Sauerstoffmenge nicht zu tief,
510:	Ventil 3 zu.
511:	Ventil 9 zu,
512:	Reaktortemperatur höher als 9000C,
513:	die Wasserdampfmenge in Leitung 33 ist
	nicht zu tief,
514:	die Kohlenwasserstoffmenge in Leitung
	27 ist nicht zu tief.
515:	Ventil 12 zu,
516:	Ventil 15 auf.

Die Signale 58 und 59 werden vom Durchflußmesser 32 abgegeben, das Signal 512 kommt vom Thermoelement 42,513 kommt vom Durchflußmesser 34 und 514 wird vom Durchflußmesser 29 abgegeben. Sind alle Signale 51 und 58 bis 516 vorhanden, so leitet das UND-Glied 82 ein Signal 517 weiter, wodurch eine Kontrollampe 83 aufleuchtet Diese Kontrollampe zeigt somit u.a. an, daß die Mengen an Einsatzstoff und Vergasungsmittel sowie auch die Temperatur im Reaktor 20 normal sind. Das Signal 517 läuft auch durch ein Verzögerungsglied 84, welches eine einstellbare zeitliche Verzögerung im Bereich von 2 bis 5 Minuten bewirkt

Danach wird eine weitere Kontrollampe 85 eingeschaltet, welche die Bedienungsperson auffordert, eine Fortschalttaste 86 zu drücken, wenn das Anfahren der Anlage weitergehen soll. Stehen das Signal 517 und das durch Schließen der- Fortschalttaste 86 erzeugte Spannungssignal gemeinsam am UND-Glied 87 an, so gibt dieses ein Spannungssignal 518 weiter. Durch 5 18 wird das Ventil 111 geschlossen und durch das Schließen dieses Ventils wird ein weiteres Signal 519 erzeugt, das gemeinsam mit dem Signal 518 ein UND-Glied 88 auf Signaldurchlässigkeit schaltet. Durch das Signal 520 vom UND-Glied 88 wird das Ventil 5 der Kohlenwasserstoff-Zufuhrleitung 21 und gleichzeitig auch das Ventil 9 für die Stickstoffspülung geöffnet. Sobald das Ventil 5 geöffnet ist, wird ein Spannungssi^-.al 521 ausgelöst, wodurch das Ventil 4 geschlossen und damit die Rückleitung 30 der Kohlenwasserstoffe zum Behälter unterbrochen wird.

Wie aus Fig.4 noch zu erkennen, wird di'^rch 518 zusammen mit den Signalen 521 (Ventil 5 geöffnet) und 523, das vom Druckmesser 28 stammt und meldet, daß der Kohlenwasserstoffdruck im Sollbereich zwischen 20 und 100 atm liegt, ein weiteres UND-Glied 89 geschaltet. Dessen Signal 524 schließt das Ventil 7 und öffnet gleichzeitig den Schieber 8, so daß die Vergasungsmittel nunmehr durch die Leitung 22 zum Reaktor strömen können. Ist der Schieber 8 geöffnet, so wird dadurch ein Spannungssignal 525 ausgelöst, wodurch die Ventile 6 und 9 geschlossen werden.

Bei der Anfahrsteuerung ist es wichtig, daß zunächst Stickstoff über die Leitung 37, das geöffnete Ventil 9 und die Leitung 22 bereits vorher in den Reaktor geleitet wird, bevor die Kohlenwasserstoffe aus der Leitung 21 eintreten. Es hat sich nämlich gezeigt, daß andernfalls ölnebel in die Brennerkammer 41 zurückströmen können, wodurch beim erneuten Zuströmen von Sauerstoff ein Brand in der Kammer 41 ausgelöst werden kann.

Mit der einsetzenden Vergasungsreaktion im Reaktor 20 steigt dort der Gasdruck an. Wenn ein bestimmter Schwellenwert von z. B. 65 atm erreicht ist, wird durch den Druckmesser 19 ein Spannungssignal 527 ausgelöst, vgl. F i g. 6, wodurch das Ventil 13 geöffnet und die Quenchwasserzufuhr zum Quenchrohr 45 freigegeben wird.

Durch das Öffnen des Ventils 5 und Schließen des Ventils 4 füllt sich die Leitung 21 und aufgrund der düsenförmig verengten Brennerlanze 40 steigt der Druck in dieser Leitung weiter an. Der Druckanstieg, welcher durch den Druckmesser 28 registriert wird, ist ein Zeichen dafür, daß öl in den Reaktor strömt. Der Druckmesser 28 ist deshalb die geeignete Quelle, um das entscheidende Spannungssignal 523 zum Erzeugen von S 24 für das Ansteuern der Ventile 7 und 8 auszulösen. Das Ventil 14 in der Rußwasser-Ableitung 54 ist ein normales Regelventil mit Rückschlagfunktion, welches öffnet, wenn der Wasserstand im Rußabscheider zu hoch ist Es braucht deshalb nicht auch durch ein Spannunirssignal angesteuert zu werden.

Das Abstellen der Anlage wird einmal durch Störungen, zum anderen auch aufgrund freier Entscheidung durch eine Bedienungsperson ausgelöst Das Blockschaltbild hierfür ist in Fig.5 gezeig⁴.. Die Leitungen und ihre zugehörigen Signale haben folgende Bedeutung:

5 30: Kohlenwasserstoffdruck in der Leitung 27 ist nicht zu hoch, .

532:
533:
534:

der vorgenannte Druck ist nicht zu tief,
die Sauerstoffmenge ist nicht zu hoch,
die vorgenannte Menge ist nicht zu tief,
die Wasserdampfmenge, gemessen durch den Durchflußmesser 34, ist nicht zu tief.

Bei normalem, störungsfreiem Betrieb stehen sämtliche Signale 530 bis 534 am UND-Glied 90 an und erzeugen das Signal 536.

Dieses Signal 536 wird durch das ODER-Glied 81 weiter zu einem weiteren UND-Glied 92 gegeben. Das Signal S 36 kann mit Hilfe des Schalters 93 manuell ersetzt werden, wenn während des Betriebes der Anlage an den Meßgeräten 28,32 und 34 gearbeitet werden soll. Das UND-Glied 92 wird noch durch folgende weitere Signale angesteuert:

537: Ventil 3 geschlossen,

538: Ventil 2 geöffnet,

539: Dosierpumpe 26 eingeschaltet.

Wenn alle Signale am UND-Glied 92 anstehen, gibt dieses ein Signal 541 weiter. Die Schaltung ist jedoch so eingerichtet, daß der Abstellvorgang nur weitergeht, wenn die Leitung L stromlos ist. Das kann einmal von Hand durch öffnen des Notausschalters 94 erfolgen oder aber dadurch, daß durch Fehlen eines der vorhergehend genannten Signale 530 bis 539 bei üblicherweise geschlossenem Schalter 94 das Signal 541 ausbleibt. Steht an der Leitung L keine Spannung an, so geschieht zum Zwecke des Abstellens der Anlage folgendes:

Ventil 2 wird schnell geschlossen und als Folge davon über Signal 542 Ventil 3 geöffnet. Ventil 1 und der Schieber 8 werden ebenfalls geschlossen, die Ventile 9 und 11 werden geöffnet. Der geschlossene Schieber 8 steuert über 543 das Ventil 6 zum öffnen an und das geöffnete Ventil 6 erzeugt den Impuls 544 zum öffnen des Ventils 7. Das Signal 543 vom geschlossenen Schieber 8 öffnet auch das Ventil 4 und sobald dieses geöffnet ist, schließt das Signal 540 das Ventil 5. Damit ist der Vergasungsbetrieb unterbrochen und der Reaktor 20 wird mit Stickstoff aus der Leitung 37 über das geöffnete Ventil 9 und die Leitung 22 gespült Der Ausblasdampf von Leitung 50 über Ventil 11 spült und kühlt die Brennerlanze 40.

Sobald der Gasdruck im Reaktor 20 unter z. B. 6 atm absinkt, was der Druckmesser 19 feststellt, steht ein Signal 547 am Zeitverzögerungsglied 95 an. 3 bis 5 Minuten später schaltet 547 das Ventil 9 zu und zeigt das Abschalten der Stickstoffspülung durch Aufleuchten der Koniroiiampe 96 an. Das zeitverzögerte Spannungssignal 547 wird auch auf ein UND-Glied 97 gegeben, an welchem auch der inverse Impuls von der Leitung L ansteht Durch das Aufleuchten der Lampe 96 wird die Bedienungsperson aufgefordert zu entscheiden, ob der Reaktor 20 warmgehalten werden soll oder nicht. Entscheidet sich die Bedienungsperson für das Warmhalten, so drückt sie den Taster 98, wodurch das UND-Glied 97 das Signal 548 weitergibt Durch 548 wird das Ventil 5 in der Kohlenwasserstoff-Zufuhrleitung wieder geöffnet und auch der Zutritt von Luft durch die Leitung 38 über das nunmehr geöffnete Ventil 10 in den Reaktor 20 ermöglicht Gleichzeitig wird die Dosierpumpe 26 auf kleine Förderleistung geschaltet Ist Ventil 5 geöffnet, schließt das Signal 549 das Ventil 4. Die Menge an Kohlenwasserstoffen, d.h. im allgemeinen Heizöl, beträgt für das Wannhalten etwa

0,5 bis 5% der Durchsatzmenge des Normalbetriebes. Diese geringe ölmenge kann durch die Geometrie der Brennerlanze 40 nicht mehr zerstäubt werden. Hierzu dient nunmehr der Ausblasdampf aus Leitung 50, der über das bereits geöffnete Ventil 11 in die Leitung 21 zuströmt. Die Ausblasdampfmenge wird so eingestellt, daß an der Brennerlanze ein Druckverlust erzeugt wird, der höher ist als der Druck zwischen der Vorpumpe 25 und der Dosierpumpe 26. Dadurch bleibt die Dosierwirkung der üblicherweise als Hubkolbenpumpe ausgebil- ι ο deten Dosierpumpe 26 erhalten. Für die üblichen praktischen Fälle wird ein Druck des Ausblasdampfes in der Leitung 50 von etwa 30 bis 80 atm eingestellt; dies genügt, um hierdurch die Zerstäubung der geringen ölmenge in den Reaktor 20 hinein zu bewirken. Das in den Reaktor 20 hinein zerstäubte öl wird mit der Luft aus der Leitung 38 verbrannt, wodurch die Temperatur im Reaktor vorzugsweise auf über 900⁰C gehalten wird.

Dies erleichtert das alsbaldige Wiederanfahren der Anlage.

Wird das Warmhalten des Reaktors 20 nicht gewünscht und demzufolge auch der Taster 98 nicht gedrückt, so wird der Reaktor nach einiger Zeit auf Atmosphärendruck entspannt. Dies geschieht z. B. durch weites öffnen des Ventils 15 von Hand, so daß das restliche Gas schnell ins Freie entweichen kann.

Das Abstellen des Quenchwassers durch Schließen des Ventils 13 — vgl. Fig.6 — erfolgt dann, wenn gleichzeitig beide Signale 551 und S52 am UND-Glied

99 anstehen. 551 vom Druckmesser 19 zeigt an, daß der Druck im Reaktor kleiner als ein Mindestwert von z. B. 11 atm ist; 552 wird ausgelöst, wenn der Kohlenwasserstoffdruck in der Leitung 27 kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, welcher im Bereich von 20 bis

100 atm eingestellt ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum thermischen Vergasen von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel unter einem Druck von mindestens 3 bis über 100 bar bei Temperaturen im Bereich von etwa 1000 bis 1500⁰C in einem Reaktor mit über Ventile zu öffnenden und zu schließenden Zuleitungen für die Kohlenwasserstoffe, die Vergasungsmittel und ein Inertgas-Spülmittel, und mit Einrichtungen zum Kahlen und Waschen des vor allem Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Produktgases, dadurch gekennzeichnet,

daß man die Kohlenwasserstoffe wahlweise über eine Rückleitung (30) zurück zum Vorratsbehälter oder durch eine Zuleitung (21) und durch eine Brennerlanze (40) in den Reaktor (20) pumpt, daß man den Sauerstoff aus einer Leitung (31) und den Wasserdampf aus einer Zufuhrleitung (33) in einer Vergasungsmittelleitung (22) mischt und das Vergasungsmittelgemisch wahlweise zum Reaktor oder über ein Ausblasrohr (36) ins Freie leitet, daß man Wasserdampf (Ausblasdampf) zum Reinigen und Kühlen der Brennerlanze bereithält,
daß man zum Steuern des Anfahrens des Vergasungsbetriebs in einer Steuerungseinrichtung zunächst das Bereitstellen der Kohlenwasserstoffe und Vergasungsmittel bewirkt und kontrolliert, bei welchem man die Kohlenwasserstoffe über eine Dosierpumpe (26) und die Rückleitung (30) zum Vorratsbehälter zurückpumpt und das Vergasungsmittelgemisch durch das Ausblasrohr (36) ins Freie leitet,

und daß man anschließend, bei gegebener Mindesttemperatur im Reaktor, über die Steuerungseinrichtung folgende weitere Steuerungsmaßnahmen durchführt: