DE2421114A1 - Gasifcn. of solid fuels - of two types in successive beds, using gas from first to gasify second, more reactive material - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Gewinnung von Gasen aus festen Brennstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gasen aus festen Brennstoffen. Für die Durchführung dieses Verfahrens werden Brennstoffe von unterschiedlicher Art und Beschaffenheit verwendet, die unabhängig davon, ob es sich um oxidierende oder hydrierende Vergasung handelt, unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dies gilt vor allem in Bezug auf ihre Reaktionsfreudigkeit und die Temperaturen, bei denen die Vergasung wirtschaftlich durchgeführt werden kann.Process for obtaining gases from solid fuels The invention relates to a process for the extraction of gases from solid fuels. For the Carrying out this process are fuels of different types and Texture used regardless of whether it is oxidizing or hydrogenating Gasification acts have different properties. This is especially true in terms of their responsiveness and the temperatures at which the gasification can be carried out economically.
Bei der Vergasung von weniger reaktionsfreudigen Brennstoffen kommen normalerweise höhere Temperaturen zur Anwendung mit der Folge, dass auch das dabei gewonnene Produktgas mit einer entsprechend hohen Temperatur anfällt. Dabei ist esin vielen Fällen unvermeidbar, dass das Produktgas auch noch hohe Gehalte an Kohlendioxid und/oder Wasserdampf aufweist.When gasifying less reactive fuels normally higher temperatures for use with the result that that too obtained product gas is obtained with a correspondingly high temperature. It is In many cases it is unavoidable that the product gas also has high levels of carbon dioxide and / or has water vapor.
Es ist selbstverständlich möglich und bekannt, die im Produktgas enthaltene fühlbare Wärme als Abwärme in irgendeiner Weise zu nutzen. Dabei ist es jedoch häufig aufgrund der gegebenen Umstände nicht möglich, in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit optimale Ergebnisse zu erzielen. Eine gegebenenfalls notwendige Reduzierung des Gehaltes an Kohlendioxid und Wasserdampf wurde zudem zusätzliche Massnahmen erfordern.It is of course possible and known to contain those contained in the product gas to use sensible heat as waste heat in any way. However, it is often the case not possible due to the given circumstances in terms of profitability to achieve optimal results. Any necessary reduction in the The content of carbon dioxide and water vapor would also require additional measures.
Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, dass seine Wirtschaftlichkeit wesentlich verbessert wird, wobei die Qualität des Endproduktgases allen praktischen Anforderungen genügen soll.The invention is based inter alia on the object of a method of the type described in the introduction so that its profitability is significantly improved, the quality of the end product gas being all practical Should meet requirements.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass zwei unterschiedliche Brennstoffe nacheinander in hintereinanderge schalteten Vergasungsbereichen vergast werden und das im ersten Bereich erzeugte Gas als Vergasungsmittel in den zweiten Bereich geführt wird und in letzterem ein Material vergast wird, welches rektionsfreudiger ist als das im ersten Bereich vergaste Material, und die Temperatur im ersten Bereich höher ist als im tweiten Bereich.To solve this problem, the invention proposes that two different Fuels gasified one after the other in cascading gasification areas and the gas generated in the first area as a gasification agent in the second Area is led and in the latter a material is gasified, which is more reactive is than the material gasified in the first area, and the temperature in the first area is higher than in the wide range.
Als besonders zweckmässig hat es sich herausgestellt, im ersten Bereich Steinkohle und im zweiten Bereich Braunkohle unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Mediums, vorzugsweise eines Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisches zu vergasen. Entsprechendes gilt auch für Steinkohlenkoks im ersten Bereich und Braunkohlenkoks im zweiten Bereich. Bei der Vergasung von Steinkohle bzw. Steinkohlenkoks müssen verhältnismässig hohe Vergasungstemperaturen eingehalten werden. Wenn diese oberhalb der Schlackenfliesstemperatur liegen, findet die Reaktion z. B. bei etwa 15000 C statt, so dass ein Produktgas mit einer Temperatur von etwa 1400 - 15000 C und einem hohen Gehalt an Kohlendioxid und Wasserdampf abgezogen wird. Die Erfindung ermöglicht die weitere Ausnutzung dieses Produktgases durch Umsetzung mit einem Brennstoff höherer Reaktivität als Steinkohle oder Steinkohlenkoks, beispielsweise mit Braunkohle oder Braunkohlenkoks. Letztere setzen sich noch bei verhältnismässig tiefen Temperaturen bis beispielsweise 7000 C um, so dass Wärme sowie Kohlendicond und Wasserdampf, die in dem aus dem Steinkohlen-Vergasungsbereich abgezogenen Gas enthalten sind, noch weitgehend ausgenutzt bzw. umgesetzt werden können.It has been found to be particularly useful in the first area Bituminous coal and, in the second area, lignite using an oxygen-containing one Medium, preferably one Oxygen-water vapor mixture too gas. The same applies to hard coal coke in the first area and lignite coke in the second area. When gasifying hard coal or hard coal coke relatively high gasification temperatures are maintained. If this is above the slag flow temperature, the reaction takes place z. B. at about 15000 C. instead, so that a product gas with a temperature of about 1400 - 15000 C and a high content of carbon dioxide and water vapor is withdrawn. The invention enables the further utilization of this product gas by reaction with a fuel higher reactivity than hard coal or hard coal coke, for example with lignite or brown coal coke. The latter still settle at relatively low temperatures up to 7000 C, for example, so that heat as well as carbon dioxide and water vapor, contained in the gas withdrawn from the coal gasification area, can still be largely exploited or implemented.
Ein geeigneter Anwendungsfall für die Erfindung ist die Wasserdampfvergasung gemäss dem sogenannten Pattenhausen-Prozess, bei dem die Kohle mit hochüberhitztem Wasserdampf zur Reaktion gebracht wird. Der Wasserdampf gibt hierbei unter Abkühlung diejenige Wärmemenge ab, die für seine Umsetzung mit der Kohle erforderlich ist. Dabei sind jedoch, um diese Wärmemengen auf zu bringen, erhebliche Wasserdampfüberschüsse notwendig. Bei der Vergasung von Steinkohle liegt die untere Temperaturgrenze, bis zu der der Wasserdampf unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Umsetzungsgeschwindigkeiten abgekühlt werden kann, bei etwa 90bs.A suitable application for the invention is steam gasification according to the so-called Pattenhausen process, in which the coal with highly overheated Water vapor is reacted. The water vapor releases while cooling the amount of heat that is required for its implementation with the coal. However, in order to generate this amount of heat, there are considerable excesses of water vapor necessary. When gasifying hard coal, the lower temperature limit is to to which the water vapor taking into account more economical Implementation speeds can be cooled down at around 90bs.
Die Erfindung gibt hier die Möglichkeit, das Produktgas der Pattenhausen-Vergasung von Steinkohle mit Braunkohle in Berührung zu bringen, deren untere wirtschaftliche Vergasungstempratur etwa 2000 C niedriger liegt als die der Steinkohle.The invention here gives the possibility of using the product gas of the Pattenhausen gasification of bituminous coal to bring into contact with lignite, the lower of which is economic Gasification temperature is about 2000 C lower than that of hard coal.
Bei der Herstellung von Reduktionsgas ist es vorteilhaft, die Vergasung in der ersten Stufe möglichst weitgehend in Bezug auf die Kohlenstoff-Umsetzung durchzuführen und die Vergasung in der zweiten Stufe nicht bis zur völligen Umsetzung des Kohlenstoffes durchzuführen, wobei ein Kohlenstoffüberschuss bei der Vergasung gewährleistet sein muss. Auf diese Weise wird erreicht, dass das End-Produktgas nur noch geringe g Restgehalte an H20 und C02 aufweist.When producing reducing gas, it is advantageous to use the gasification in the first stage as much as possible with regard to the carbon conversion to carry out and the gasification in the second stage not until complete implementation of carbon to be carried out, with an excess of carbon in the gasification must be guaranteed. In this way it is achieved that the end product gas has only a small amount of residual H20 and C02.
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann dem Vergasungsmittel für den ersten Vergasungsbereich Wasserstoff zugesetzt werden. Letzterer wird mit dem Brennstoff des ersten Bereiches zu Methan umgesetzt. Dies erfolgt normalerweise in einem Temperaturbereich von etwa 700 - 8000 C.According to a further proposal of the invention, the gasification agent Hydrogen can be added for the first gasification area. The latter is with the fuel of the first area converted to methane. This is usually done in a temperature range of about 700 - 8000 C.
In vielen Fällen wird es zweckmässig sein, für den ersten und/ oder den zweiten Vergasungsbereich FluidatbettvergBung anzuwenden.In many cases it will be useful for the first and / or the second gasification area to use fluidized bed gasification.
Im übrigen kann im Bedarfsfall in den zweiten Vergasungsbereich zusätzlich Wärme eingeführt werden.Otherwise, if necessary, the second gasification area can also be used Heat are introduced.
Die für die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung benötigte Wärme kann aus Kernreaktoren gewonnen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die erforderlichen Wärmemengen durch Verbrennen des aus dem Vergasungsprozess stammenden Restkokses zu gewinnen.The one required for carrying out the method according to the invention Heat can be obtained from nuclear reactors. Another possibility is to the required amount of heat by burning the gas from the gasification process To win residual coke.
Es war bereits als Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung angeführt worden, dass die Gehalte an H20 und C02 im End-Produktgas sehr niedrig gehalten werden können. Als weiterer Vorteil ist anzuführen, dass bei entsprechender Auswahl der Brennstoffe bestimmte unerwünschte Bestandteile des aus dem ersten Bereich kommenden Produktgases im zweiten Vergasungsbereich entfernt werden. So ist es möglich, die katalytische Wirksamkeit von Braunkohlenkoks dazu zu benutzen, das Produktgas der Steinkohlenvergasung aus dem ersten Vergasungsbereich von Teerbestandteilen oder dgl. zu reinigen. Ferner besteht die Möglichkeit, das Produktgas des ersten Vergasungsbereiches zu entschwefeln, wenn die Asche des im zweiten Bereich vergasten Brennstoffes eine entsprechende hohe Basizität aufweist. Letzteres kann ggf.It has already been mentioned as an advantage of the method according to the invention that the content of H20 and C02 in the end product gas was kept very low can be. Another advantage is that with the appropriate selection the fuels certain undesirable components of the coming from the first area Product gas can be removed in the second gasification area. So it is possible that catalytic effectiveness of lignite coke to use the product gas of the Hard coal gasification from the first gasification area of tar constituents or like. To clean. It is also possible to use the product gas from the first gasification area to desulfurize, if the ash of the gasified fuel in the second area a has a correspondingly high basicity. The latter can possibly
durch Zugabe von z. B. GaO oder MgO enthaltenden Zusätzen zu den im zweiten Vergasungsbereich vergasten Brennstoff erreicht werden.by adding z. B. GaO or MgO containing additives to the im second gasification area gasified fuel can be achieved.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Fliess-Schemen erläutert.Some exemplary embodiments of the invention are based on the following the flow diagrams shown in the drawing are explained.
Fig. 1 betrifft ein Verfahren, bei dem zwei feste Kohlenstoffträger mit einem freien sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel umgesetzt werden. In dem bei Umsetzungstemperaturen von 15000 G arbeitenden Primärvergaser 1 werden ein Gemisch aus Sauerstoff 2 und Wasserdampf 3 sowie feinkörniger, reaktionsträger fester Kohlenstoff 4, beispielsweise Steinkohle, eingebracht. Das bei der genannten Umsetzungstempratur oberhalb der Schlackenfliesstemperatur anfallende Produktgas 5 gelangt in den nachgeschalteten Sekundärreaktor 7. Die Schlacke 6 wird zum grössten Teil aus dem Primärreaktor 1 ausgetragen.Fig. 1 relates to a method in which two solid carbon supports be reacted with a free oxygen-containing gasification agent. In that at Conversion temperatures of 15,000 G working primary carburetor 1 are a mixture from oxygen 2 and water vapor 3 as well as fine-grained, inert solid carbon 4, for example hard coal, introduced. That at the implementation temperature mentioned Product gas 5 above the slag flow temperature reaches the downstream Secondary reactor 7. The slag 6 is for the most part from the primary reactor 1 carried out.
Im Sekundärreaktor 7 wird ein reaktionsfreudiger, möglicherweise vorgeschwelter fester Kohlenstoffträger mit dem aus dem Primärreaktor stammenden Produktgas 5 umgesetzt mit dem Ziel, den Gehalt an oxierenden Bestandteilen, insbesondere C02 und HO, im Produktgas 5 herabzusetzen und den Gehalt an möglichen Schadkomponenten, z. B. Schwefelwasserstoff, durch Bindung an basische Aschekomponenten des Kohlenstoffträgers 8 - oder'an zugegebenen Kalk oder dgl. - zu verringern. Aus dem Sekundärreaktor 7 treten somit das von Schadkomponenten und oxierenden BStandteilen weitgehende befreite Produktgas 10 und die mit den Schadkomponenten des Produktgases 5 angereicherte Asche 9 aus.In the secondary reactor 7 is a reactive, possibly pre-weltered solid carbon carrier reacted with the product gas 5 originating from the primary reactor with the aim of the content of oxidizing components, in particular C02 and HO, in the Reduce product gas 5 and the content of possible harmful components such. B. hydrogen sulfide, by binding to basic ash components of the carbon carrier 8 - oder'an added Lime or the like - to reduce. The secondary reactor 7 thus emits harmful components and oxidizing components largely liberated product gas 10 and with the harmful components of the product gas 5 enriched ash 9 from.
Fig. 2 zeigt ins Fliess-Schema eines Verfahrens, bei welchem zwei feste Kohlenstoffträger mit einem wasserstoffhaltigen Vergasungsmittel umgesetzt werden.Fig. 2 shows a flow diagram of a method in which two solid carbon carriers reacted with a hydrogen-containing gasification agent will.
Das wasserstoffhaltige Vergasungsmittel 12, dem etwas Wasserdampf zugemischt sein kann, wird nach Aufheizung im Erhitzer 13 auf ca.The hydrogen-containing gasification agent 12, which is some water vapor can be mixed, after heating in the heater 13 to approx.
5000 C dem Vergasungsreaktor 14 zugeführt. Mit 15 bzw. 16 sind Zuleitung und Ableitung für das Heiznittel bezeichnet.5000 C supplied to the gasification reactor 14. With 15 or 16 are supply lines and derivation for the heating agent.
Im Vergasungsreaktor 14 werden feste Kohlenstoffträger umgesetzt.Solid carbon carriers are converted in the gasification reactor 14.
Der reaktionsträge, weitgehend von seiner Backneigung durch eine Vorbehandlung befreite feste Kohlenstoff 17 gelangt hier in der Wirbelschicht 18 bei ca. 800 - 9000 C zur Umsetzung; bei hohem Wasserdampfgehalt im Vergasungsmittel kann eine zusätzliche Beheizung zweckmässig oder erforderlich sein. Die Zuleitung für das Heizmedium ist mit 19, deseen Ableitung mit 20 bezeichnet.The unreactive, largely due to its tendency to bake due to a pretreatment released solid carbon 17 arrives here in the fluidized bed 18 at approx. 800 - 9000 C for implementation; at high Water vapor content in the gasifying agent additional heating may be useful or necessary. The supply line 19 for the heating medium and 20 for the derivative.
Das aus der Wirbelschicht 18 austretende Produktgas gelangt in die Wirbelschicht 22, in der eine Temperatur von ca. 600 - 7000 C herrscht. In diese Wirbelschicht wird ein reaktionsfreudiger, nicht backender Kohlenstoffträger 23 eingegeben. Dabei besteht ebenso wie im Fall der Wirbelschicht 18 die Möglichkeit einer Beheizung von aussen. Zuleitung und Ableitung für das Heizmittel sind mit 24 bzw. 25 bezeichnet.The product gas emerging from the fluidized bed 18 reaches the Fluidized bed 22, in which a temperature of approx. 600 - 7000 C prevails. In these The fluidized bed becomes a reactive, non-baking carbon carrier 23 entered. As in the case of the fluidized bed 18, there is the possibility heating from the outside. Inlet and outlet for the heating medium are included 24 and 25 respectively.
Nach der Umsetzungsreaktion verlassen das Produktgas 26 und die rieselfähige Asche 27 den Vergasungsreaktor 14.After the conversion reaction, the product gas leaves 26 and the free-flowing Ash 27 the gasification reactor 14.
Fig. 3 zeigt das Fliess-Schema des Pattenhausen-Verfahrens. In dem bei Temperaturen von ca. 9000 C arbeitenden Primärvergaser 30 wird ein feinkörniger, reaktionsträger Kohlenstoff 31 mit Wasserdampf 32 von ca. 9500 C umgesetzt. Der Wasserdampf wird in grossem Überschuss zugegeben; auf diese Weise wird die zur Vergasung notwendige Wärme in den Primärvergaser 30 gebracht, aus dem der Restkoks 33 abgezogen wird.Fig. 3 shows the flow diagram of the Pattenhausen process. By doing Primary carburetor 30 operating at temperatures of approx. 9000 C is a fine-grained, Reactive inert carbon 31 reacted with water vapor 32 at approx. 9500 C. Of the A large excess of steam is added; in this way it becomes gassing The necessary heat is brought into the primary gasifier 30, from which the residual coke 33 is withdrawn will.
Das den Primärvergaser 30 verlassende Produktgas 34, das eint Temperatur von etwa 8000 C aufweist, enthält grosse Mengen Wasserdampf im Überschuss. Die darin enthaltene Wärme wird im Sekundärvergaser 35, der bei ca. 7000 C arbeitet, mit einem reaktionsfreudigen Kohlenstoffträger 38 umgesetzt, wobei der Wasserdampf als Vergasungsmittel dient. Der Restkoks 37 kann dem Kohlenstoffträger 31 zugemischt werden, der dem Primärvergaser 30 zugeführt wird. Das End-Produktgas 39 verlässt den Sekundärvergaser 35 mit ca. 6ovo0 C.The product gas 34 leaving the primary gasifier 30 which is at a temperature of about 8000 C contains large amounts of water vapor in excess. The one in it contained heat is in the secondary carburetor 35, which is around 7000 C works, implemented with a reactive carbon support 38, the Water vapor is used as a gasification agent. The residual coke 37 can be the carbon carrier 31, which is fed to the primary carburetor 30. The final product gas 39 leaves the secondary carburetor 35 at approx. 6ovo0 C.
Fig. 4 zeigt das Fliess-Schema eines Ausführungsbeispiels, bei welchem zwei feste Kohlenstoffträger mit einem oxidierenden Vergasungsmittel, das im wesentlichen aus Wasserdampf besteht, umgesetzt werden. In den bei Temperaturen um 10000 C arbeitenden Primärvergaser 40, der durch ein Medium beheizt wird, das durch die Zuleitung 41 ein- und die Ableitung 42 austritt, gelangt feinkörniger, reaktonsträger Kohlenstoff 43 gemeinsam mit Wasserdampf 44, der in hohem Überschuss angeboten werden kann, zur Umsetzung. Das dabei entstehende Produktgas 45, das eine Temperatur von etwa 9000 C aufweist, wird in den Sekundärvergaser 46 eingeleitet, um dort mit reaktionsfreudigem Kohlenstoff 45 umgesetzt zu werden. Die Umsetzung, die bei Temperaturen von ca. 9000 C erfolgt, kann zusätzlich beheizt sein. Zu diesem Zweck sind eine Zuleitung 48 und eine Ableitung 49 für ein Heizmbeium vorgesehen. Der aus dem Sekundärvergaser 46 austretende Restkoks 50 kann zusammen mit Kohlenstoffträger 43 dem Primärvergaser zur weitergehenden Umsetzung beigemischt werden. Mit 51 ist die Asche bezeichnet, die aus dem Primärvergaser abgezogen wird; mit 52 ist das aus dem Seknndär-Vergaser austretende End-Produktgas bezeichnet.Fig. 4 shows the flow diagram of an embodiment in which two solid carbon supports with an oxidizing gasifying agent that is essentially consists of water vapor. In those working at temperatures around 10,000 C. Primary carburetor 40, which is heated by a medium that flows through the supply line 41 Entering and the discharge 42 exits, fine-grained, reactive carbon arrives 43 together with water vapor 44, which can be offered in large excess, for implementation. The resulting product gas 45, which has a temperature of about 9000 C, is introduced into the secondary carburetor 46 to be there with reactive Carbon 45 to be implemented. The implementation, which takes place at temperatures of approx. 9000 C takes place, can also be heated. For this purpose are a feed line 48 and a discharge line 49 for a Heizmbeium provided. The one from the secondary carburetor 46 escaping residual coke 50 can, together with carbon carriers 43, go to the primary gasifier can be added for further implementation. 51 is the ashes, which is withdrawn from the primary carburetor; at 52 it’s out of the secondary carburetor exiting Termed end product gas.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2553506A1 (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-02 | Ght Hochtemperaturreak Tech | Coal gasification using nuclear reactor cooling circuits - with cracking reactor in one and steam gasifier in other circuit |
DE3327743A1 (en) * | 1982-08-25 | 1984-03-08 | Hitachi, Ltd., Tokyo | METHOD FOR GASIFYING COAL |
-
1974
- 1974-05-02 DE DE19742421114 patent/DE2421114B2/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2553506A1 (en) * | 1975-11-28 | 1977-06-02 | Ght Hochtemperaturreak Tech | Coal gasification using nuclear reactor cooling circuits - with cracking reactor in one and steam gasifier in other circuit |
DE3327743A1 (en) * | 1982-08-25 | 1984-03-08 | Hitachi, Ltd., Tokyo | METHOD FOR GASIFYING COAL |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2421114B2 (en) | 1977-04-14 |
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