NO158066B - Fremgangsmaate for forgassing av et karbonholdig materiale. - Google Patents

Abstract

Et stykkeformet karbonholdig materiale forgasses til en gassblanding i det vesentlige bestående av CO og Hved at materialet via en sluseanordning (6) tilføres oveni-fra til en reaktor (1) til et bestemt fyllingsnivfi.Den genererte gass føres ut av reaktoren (1) ved et nivå som er lavere enn det karbonholdige materialets overflate (10). Oksydasjonsmiddel og/eller varmeenergi tilføres delvis ved et nivå som ligger over materialets overflate (10) og delvis til et nivå som ligger under nivået for en rørledning (4) for utføring av generert gass.En anordning for utførelse av fremgangsmåten omfatter en reaktor (1) med en øvre sluseanordning (61 for gasstett innmatnlng av det karbonholdige materialet, en slaggavtapningsanordning (13, 14)., samt en rørledning (5) for utførsel av generert gass, samt hensiktsmessig plasserte plasmageneratorer (3, 7) for tilførsel av varmeenergi og rørledninger (2, 8, 9) for innføring av et oksydasjonsmiddel.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte avden art som er angitt i krav l's ingress.

Man har i lang tid forgasset karbon i sjaktovner og retor-tere samt også utført partiell forgasning i forbindelse med forkoksning. Ulempen ved disse kjente metoder er dels at forholdet mellom CO og H2 i den genererte gass ikke kan regu-leres, men først og fremst at gassen også inneholder en rekke uønskede stoffer såsom hydrokarbon, alkoholer, fenoler og tjære. Sistnevnte skyldes hovedsakelig at forgasningen delvis skjer under lav temperatur, dvs. ved temperaturer under 1000°C og under reduserende forhold.

For å avhjelpe disse svakheter har man i den senere tid ut-viklet andre karbonforgasningsmetoder hvor forgasningen skjer under høy temperatur og oksyderende forhold, slik som eksempelvis Koppers-Totzek^metoden. Denne metoden har imidlertid den ulempe a:t H20-innholdet på grunn av den termodynamiske likevekt blir relativt høy, hvilket innebærer at den på

denne måte fremstilte gassen for å kunne anvendes f.eks.

til reduksjon av jernmalm først må avkjøles, vaskes og siden gjenoppvarmes. Videre er muligheten ifølge denne kjente metode til å påvirke forholdet mellom CO og H2 fra forgasser-en utgående gass meget liten.

Det har nå overraskende vist seg at det er mulig å unngå ovennevnte ulemper og vanskeligheter ved de hittil kjente metoder ved å benytte fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse som er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del, nemlig at oksydasjonsmiddel og varmeenergi tilføres delvis over det stykkformige karbonholdige materialets overflate og delvis fra et lavere nivå som ligger under gassuttagningsnivået i reaktoren.

rfølge oppfinnelsen skjer forgasningen ved høy temperatur og under oksyderende forhold og samtidig vil den primært dannede gass passere et varmt sjikt av koks eller kokslignende materiale, hvoretter gassens innhold av H20 reagerer med karbon til H2 eller CO. Videre har den ifølge oppfinnelsen foreslåtte metode mulighet til regulering av C0/H2~forholdet når varmeenergi tilføres via plasmageneratorer, hvoretter forholdet mellom H20, C02 og 02 i den oksyderende gassen kan variere innenfor vide grenser.

Øvrige særtrekk ved oppfinnelsen fremgår av kravene 2-7.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de to vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 er en skisse av en egnet anordning for utførelse av

fremgangsmåten, og

fig. 2 viser en alternativ utførelse av den i fig. 1 viste

anordning når det gjelder reaktorens nedre del.

Den i fig. 1 og alternativt fig. 2 viste anordningen består av en sjaktovn 1, som nederst er forsynt med rør 2 og plasmageneratorer 3, hensiktsmessig plassert symmetrisk rundt sjakten 1, hvis rør 2 er forsynt med innmatningsan-ordninger for oksydasjonsmiddel, eksempelvis ; o ■, H20 eller C02, samt eventuelt pulverformig karbonholdig materiale.

På et høyere nivå er sjakten 1 forsynt med en rørledning ,4 med gassuttak 5 for å avlede den i sjakten genererte gassen. Øverst er sjakten 1 forsynt dels med en gasstett sluseanordning 6 for tilførsel av stykkeformig karbonholdig materiale dels et rør for tilslutning til en plasmagenerator 7 og matnin-gsledninger 8, 9 for oksydasjonsmiddel. På et nivå mellom det faste materialets overflate 10 i sjakten 1 og rørledningen 4 munner ut i sjakten 1 tilførselsanordninger 11, 12 for eventuell tilførsel av ekstra oksydasjonsmiddel. Dersom prosessen ønskes drevet med flytende slagg eller fast aske, er sjaktens 1 bunn forsynt med enten et tapperør 13 (fig. 1) for slagg eller et roterende utmatningsorgan 14

(fig. 2) .

Den på tegningen viste anordning virker på følgende måte: Under og før forgasningen innmates det stykkeformige karbonholdige materialet eventuelt sammen med et svovelbindende middel eksempelvis dolomit via sluseanordningen 6 inn i sjakten 1 til et forutbestemt nivå. Varmeenergi tilføres ved hjelp av en eller flere plasmageneratorer 3 resp. 7 samtidig som oksydasjonsmiddel, så som eksempelvis 02, C02 eller YL^ O til-føres via tilførselsanordningene 2, resp. 8, 9. Det stykkeformige karbonholdige materialet som kan være stenkull,

koks, lignitt, trekull eller partielt trekull mm. utsettes for en høy temperatur under oksyderende forhold, hvoretter de flyktige bestanddelene utskilles og reagerer med oksydasjonsmidlet til hovedsakelig CO og H2, mens den ikke flyktige delen forkokses og danner et fast stykkeformig kokslignende produkt. Det er viktig at oksydasjonsmidlet tilsettes i overskudd slik at sotdannelse unngås. Oksydasjonsmidlet som ikke har reagert med det karbonholdige materialets flyktige bestanddeler vil lengre ned i sjakten 1 reagere med den dannede koksen under ytterligere dannelse av CO og eventuelt H20. De produkter som dannes i sjaktens øvre del ovenfor rørledningens 4 nivå er således et kokslignende produkt som går videre ned gjennom sjakten og et gassformig produkt hovedsakelig bestående av CO og U^, som forlater sjakten 1 gjennom rørledningen 4. Temperaturen på overflaten av det kornete materialet i sjakten kan komme opp i ca. 2000°C, mens den gass som forlater sjakten via rørledningen 4 har en temperatur ikke høyere enn 1500°C. Det er også mulig å til-føre nødvendig varmeenergi ved partiell forbrenning av det karbonholdige materialet med oksygen istedet for å anvende en plasmagenerator. Omkring bunndelen av sjakten 1 finnes et antall Våt? 2 plasert forsynt enten med plasmagenera-

torer eller med tilførselsanordninger for oksygen samt tilførselsanordninger for oksydasjonsmiddel og eventuelt pulveraktig karbonholdig materiale. På dette trinn skjer en fullstendig forgasning av såvel det gjennom sjakten nedrennende kokslignende materialet som det eventuelt innblåste pulveraktige karbonholdige materialet. Den CO2 og U^ O som eventuelt forlater reaksjonssonen umiddelbart før massen reagerer lengre oppe i sjakten med det nedrennende stykkeformige materialet til hovedsakelig CO eller H2.

Den genererte gass som hovedsakelig består av CO og H2 forlater sjakten gjennom rørledningen 4.

Det kan være hensiktsmessig på dette trinn gjennom material-rørene 2 å tilføre slaggdannere samt regulere slaggets vis-kositet og smeltepunkt og/eller svovelopptagende stoffer som inneholder Ca og/eller Mg, slik som eksempelvis dolomit-pulver. Det er også på dette trinn mulig å tilsette varme via plasmabrennere med partiell forbrenning av det karbonholdige materialet ved hjelp av oksygen.

Hvis man ønsker å danne flytende slagg, bør temperaturen i reaksjonssonen fremfor rørene 2 i sjaktens nedre del holdes over 1600°C. Under bruk av faste asker bør denne temperatur holdes under 1400°C.

Den heri.beskrevne fremgangsmåten ved å forgasse karbonholdig materiale gir store muligheter til å regulere H2/CO-forholdet i den genererte gass dels ved å regulere CO/H20-forholdet i oksydasjonsmidlet og dels ved at man regulerer varmetilførselen mellom partiell forbrenning og via plasma generatorene.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved forgasning av karbonholdig materiale til en gassblanding hovedsakelig inneholdende CO og H2 ved at stykkformig karbonholdig materiale via en sluseanordning tilføres en reaktor, fortrinnsvis en sjaktovn, oveni-fra til et forutbestemt fyllnivå under energitil-førsel, og hvor generert gass avtrekkes fra reaktoren ved et nivå under det karbonholdige materialets overflate, karakterisert ved at oksydasjonsmiddel og varmeenergi tilføres delvis over det stykkformige karbonholdige materialets overflate og delvis fra et lavere rtivå-soia ligger under gassuttagningsnivået i reaktoren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den genererte gass tas ut av reaktoren på et nivå som ligger mere enn 50 cm under det karbonholdige materialets påfyllingsnivå.

3. Fremgangsmåte, ifølge krav 1, karakterisert ved at tilførsel - av oksydasjonsmiddel og varmeenergi til reaktoren skjer på et nivå som ligger ca. 100 cm lavere enn gassuttagningsnivået.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at varmeenergien som tilføres over det karbonholdige materialets overflate tilføres ved hjelp av gass oppvarmet med plasmagenerator.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at et stykkformig materiale inneholdende Ca og/eller Mg tilsettes sammen med det stykkformige karbonholdige materiale for å binde svovel.

6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 4, karakterisert ved at et pulverfcrmig materiale inneholdende Ca og/eller Mg tilsettes sammen med pulverformig karbonholdig materiale for å binde svovel.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 6, karakterisert ved at forgasningen ut-føres ved et trykk som overstiger atmosfæretrykket.