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Verfahren zur stetigen Erzeugung von Wassergas Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur stetigen Erzeugung von Wassergas, insbesondere Synthesegas,
aus bituminösen Brennstoffen nach dem Spülgasprinzip.
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Es sind Verfahren bekannt, bei welchen mit heißem, durch den Brennstoff
geleitetem Spülgas und Wasserdampf der Brennstoff ent- und vergast wird. Das Spülgas
und der Wasserdampf geben ihre fühlbare Wärme zwecks Schwelung, Destillation bzw.
Vergasung an den Brennstoff ab. Die hierbei entstehenden Schwel-undDestillationsgase
undDämpfe sowie das Wassergas verlassen den Gaserzeuger gemeinsam mit dem Spülgas.
Zur Wassergaserzeugung treten das hocherhitzte Spülgas und der Wasserdampf unten
in den Gaserzeuger ein und steigen durch den Brennstoff in ihm von oben nach unten
hoch, während der Brennstoff, im Gegenstrom zum Spülgas, durch den Gaserzeuger gleitet,
wobei er vollständig oder teilweise vergast wird. Bei einem solchen Gaserzeuger
werden zwei Zonen unterschieden. In der zunächst vom Spülgas durchströmten Zone
findet in Gegenwart von glühendem Kohlenstoff und Wasserdampf aus dem Spülgas die
Wassergasreaktion statt, wobei ein Teil der fühlbaren Wärme des Spülgases zur Vorwärmung
des Brennstoffes und zur Wassergasbildung abgegeben wird. Am oberen Ende dieser
Vergasungszone wird ein Teil des Spülgases und des erzeugten Wassergases als Nutzgas
abgesaugt; der andere Teil des Spül- und Wassergases strömt im Gaserzeuger durch
den Brennstoff weiter in die Entgasungszone und destilliert, schwelt und trocknet
den Brennstoff
unter Abgabe seiner fühlbaren Restwärme. Am oberen
Ende der Entgasungszone verläßt dieses Spülgas in fast vollkommen abgekühltem Zustande
mit den entstandenen Schwel-undDestillationsgasen und Dämpfen den Gaserzeuger, wird
in einem Erhitzer aufgeheizt und wieder dem Gaserzeuger zugeführt.
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Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die Erwärmung des
Brennstoffes und die Vergasung desselben in eine Zone verlegt sind; dadurch sinkt
die Temperatur des Spülgases sehr rasch nach dem Eintritt in die Vergasungszone,
und die Wassergas.-reaktion verläuft langsam. Außerdem wird der Brennstoff durch
seine Erhitzung in der Vergasungszone noch nachentgast, wodurch auch Kohlenwasserstoffe
in das Nutzgas gelangen. Wassergas für Synthesezwecke soll jedoch möglichst keine
Köhlenwasserstoffe enthalten.
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Es ist weiter bekannt, den Spülgasstrom so durch den Vergaser zu leiten,
daß sich dieser erst im Vergaserschacht in zwei Ströme teilt, von denen der eine
nur zur Vorbereitung und der andere zur Vergasung des Brennstoffs dient. Hierbei
wird aber im Schwelschacht nur wenig Wassergas erzeugt, das C02 arm ist, da der
Dampfanteil des Spülgases in dieser Zone nur gleich dem des Spülgases in der Vergasungszone
sein kann. Der Dampfanteil des Spülgases in der Vergasungszone ist aber abhängig
von der Nutzgaszusammensetzung.
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Ferner ist es bekannt, die Spülgaskreisläufe unabhängig voneinander
durch die Trocken- und Schwelzone bzw. durch die Vergasungszone zu leiten und auch
unabhängig voneinander zu erhitzen.
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Schließlich ist es auch bekannt, die Erzeugung von Wassergas mittels
zweier Spülgasströme in der Weise durchzuführen, daß der eine, zur Schwelung des
Brennstoffes dienende Teilstrom nach seiner Abkühlung in der Schwelzone zusammen
mit den Schwelprodukten einem Erhitzer zugeleitet und der andere, zur Vergasung
des geschwelfen Brennstoffes dienende Teilstrom mit dem erzeugten Nutzgas aus dem
Gaserzeugerschacht abgezogen wird.
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Alle bekannten Verfahren sind insofern unvollkommen, als bei ihnen
eine unabhängige Beeinflussung der beiden Spülgasströme nur möglich ist, wenn zwei
getrennte Erhitzer vorhanden sind. Für den Fall, daß aber nur ein Erhitzer außerhalb
des Gaserzeugers vorgesehen ist, ist bisher eine Teilung des Spülgasstromes in zwei
Teilströme erst nach Einführung des Spülgasstromes in den Gaserzeuger vorgeschlagen
worden.
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Die vorliegende Erfindung erreicht eine Verbesserung der bekannten
Technik bei solchen Einrichtungen, die mit zwei getrennten Spülgasströmen, aber
nur einem außerhalb des Gaserzeugers vorgesehenen Erhitzer arbeiten.
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Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Spülgasströme durch Teilung
des aus der Schwelzone austretenden, aus Spülgas und den gas- und dampfförmigen
Schwelprodukten bestehenden Gasstromes nach dessen Austritt aus dem Erhitzer und
vor Einleitung in den Gaserzeuger gebildet werden und die Temperaturen und die Wasserdampfgehalte
der beiden Spülgäsströme durch Zusatz von Gasen und Dampf unabhängig voneinander
eingestellt werden.
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Durch die Erfindung ist es möglich, trotz des Vorhandenseins von nur
einem Erhitzer die Wasserdampfgehalte und Temperaturen der nach dein Erhitzer durch
Aufteilung entstandenen Spülgasströme unabhängig voneinander einzustellen. Dadurch
ergibt sich auch die Möglichkeit, die Zusammensetzung des aus der Vergasungszone
abgezogenen Nutzgases und des aus der Schwel- und Trocknungszone abgezogenen Spülgases
in gewollter Weise einzuregeln. Diese Einstellung kann so vorgenommen werden, daß
sowohl dem durch den Vergaserteil als auch dem durch den Schwel- und Trockenteil
geführten Spülgasstrom überhitzter Wasserdampf zugesetzt wird. Insbesondere können
auf diese Weise die Temperatur und der Wasserdampfgehalt des Spülgasstromes, der
zum Schwelen bzw. zum Trocknen dient, höher gehalten werden als bei den belmnnten
Verfahren, so daß auch eine beträchtlich höhere Wassergasausbeute mit hohem C02
Gehalt möglich ist. Dieser Spülgasstrom bereitet dabei den Brennstoff durch Entgasung,
Schwelung und Trocknung für die nachfolgende Vergasung vor und führt daher außer
dem erzeugten Wassergas noch die Kohlenwasserstoffe der Entgasungs- und Schwelgase
mit. Dieses Gasgemisch wird durch den Erhitzer geleitet, in dem die ausgetriebenen
Kohlenwasserstoffe bei hoher Temperatur mittels des Wasserdampf- und Kohlensäuregehaltes
des erzeugten Wassergases zu Wassergasbestandteilen, vorwiegend CO und H", umgesetzt
werden. Hiernach gelangt derBrennstoff mit annähernd gleicher Temperatur wie das
Spülgas in dieVergasungszone, so daß also sowohl die fühlbare Wärme des Spülgases
als auch die des Brennstoffes für die Wassergasbildung herangezogen werden. Da der
heiß in die Vergasungszone eintretende Brennstoff keine Temperatursteigerung mehr
erfährt, tritt keine Nachentgasung desselben auf. Das erzeugte Nutzgas enthält daher
keine Kohlenwasserstoffe und ist, nach Einstellung der Spülgastemperaturen und der
beiden Spülgasstrommengen für den jeweiligen Brennstoff, als Synthesegas geeignet.
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Soll ein Synthesegas erzeugt werden, das außer den Wassergasbestandteilen
auch noch andere Gase enthält, so können dieselben erfindungsgemäß dem Spülgasstrom
zugesetzt werden, und zwar entweder außerhalb des Gaserzeugers oder im Gaserzeuger
in der Vergasungs- oder in der Entgasungs- und Vorwärmzone. Zum Beispiel wird bei
der Erzeugung von stickstoffhaltigem Synthesegas in die Vergasungszone Luft eingeführt;
der Sauerstoff der Luft verbindet sich mit dem Kohlenstoff des Brennstoffes hauptsächlich
zu Kohlenoxyd, während der Stickstoff der Luft als inertes Gas mit den entstehenden
Vergasungsgasen den Gaserzeuger verläßt. Das den Gaserzeuger verlassende Gasgemisch
wird erforderlichenfalls einer Konvertierungsanlage zugeführt, um unerwünschte Gasbestandteile
in Synthesegasbestandteile umzuwandeln.
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Wird bei einem zu erzeugenden Nutzgas ein hoher Kohlenoxydgehalt gefordert,
wie er auch bei heißer
Führung des Wassergasprozesses nicht erreicht
werden kann, so wird beispielsweise in der Vergasungszone dem Spülgasstrom Sauerstoff
zugesetzt, Derselbe bewirkt eine Vergasung des Brennstoffes zu Kohlenoxyd, wodurch
eine Anreicherung des Nutzgases mit diesem Gas stattfindet. Ferner ist es möglich,
durch Einführung von Fremdgasen in die Vergasungszone, welche in Gegenwart von glühendem
Brennstoff und reaktionsfähigen Gasen im Spülgas gespalten oder umgesetzt werden,
die gewünschte Zusammensetzung des Nutzgases zu erhalten. Durch diese Maßnahmen
oder durch eine jeweils dem Fall angepaßte Kombination derselben lassen sich in
weiten Grenzen unabhängig von der. Art des verwendeten Brennstoffes beliebige Nutzgaszusammensetzungen
erreichen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann beispielsweise wie folgt durchgeführt
werden: Das in einem Erhitzer erhitzte Spülgas wird in zwei Teilströmen dein Vergaser
zugeleitet. Der eine Gasstrom tritt in etwa einem Viertel der Höhe der Brennstoffschicht
in den Vergaserschacht ein und wird nach unten geführt, wo er zusammen mit dem erzeugten
Wassergas als Nutzgas abgezogen wird. Dem zweiten Gasstrom wird überhitzter Wasserdampf
zugesetzt. Hierauf wird er über der Eintrittsstelle des ersten Stromes in den Schacht
des Vergasers und sodann durch die Brennstoffschicht nach oben geleitet. Infolge
der höheren Temperatur und des hohen Wasserdampfanteiles dieses Spülgasstromes ist
die Wassergasbildung im Vergleich zu dem bekannten Verfahren beträchtlich. Im Anschluß
daran wird der Brennstoff geschwelt und getrocknet. Das mit den entstehenden Schwelgasen
und Dämpfen abgezogene Spülgas ist sehr kohlensäurereich, weil die untere Temperaturlage
des Wassergasprozesses tief liegt und viel überschüssiger Dampf vorhanden ist. Es
wird nach etwaiger Abscheidung der höher siedenden Teerbestandteile in den Spülgaserhitzer
geleitet.