WO2013041412A1

WO2013041412A1 - Entrained-bed reactor with rapid control of the gasification temperature

Info

Publication number: WO2013041412A1
Application number: PCT/EP2012/067759
Authority: WO
Inventors: Manfred Schingnitz; Norbert Fischer; Guido Schuld
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-03-28

Abstract

A method for generating gases by the entrained-bed gasification of pulverized fuels is proposed. These gases can be modified by adapted preparation processes such as cooling, dust separation, raw gas conversion and sour gas scrubbing to form synthesis gases for various syntheses. Thus, various syntheses can be carried out for methanol, DME or fuels, and use for generating electric power in gas and steam turbine processes is also possible. The invention is characterized by the following features: - pneumatic transport of the pulverized fuel with CO₂ as the carrier gas with suspension densities in the range of 200-500 kg/m³, - gasifying with oxygen in a reactor with a cooled reaction chamber contour, - arrangement of a cooling screen with water flowing through without evaporation, - measuring of the transferred amount of heat by measuring the amount and temperature of the cooling water, - use of the transferred amount of heat as a controlled variable for setting the fuel-oxygen ratio, - arrangement of a higher-level safety circuit for limiting the heat flow to the cooling screen to < 300 kW/m².

Description

Beschreibung description

Flugstromreaktor mit schneller Regelung der Air flow reactor with fast regulation of the

Vergasungstemperatur gasification temperature

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Gasen für die Synthese von chemischen Produkten und / oder zur Gewinnung von Elektroenergie, bei dem die in den Kühlschirm eines Flugstromreaktors eingetragene Wärmemenge schnell begrenzt werden kann. The invention relates to a process for the production of gases for the synthesis of chemical products and / or for the production of electric energy, in which the amount of heat introduced into the cooling screen of a fly-back reactor can be quickly limited.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckvergasung kohlenstoffhaltiger, staubförmiger Einsatzstoffe, im Weiteren auch als Brennstoffe bezeichnet, im Flugstrom zur Erzeugung CO- und H2- reicher Gase, die nach weiterer Aufbereitung als Synthesegase zur Erzeugung chemischer Produkte oder als energetische Gase zur Erzeugung von Elektroenergie in Gas- und Dampfturbinenkraftwerken genutzt werden können. The invention relates to a process for the pressure gasification of carbonaceous, dust-like feedstocks, also referred to as fuels, in the flow stream for producing CO- and H2- rich gases, which after further treatment as a synthesis gas for the production of chemical products or as energetic gases for the production of electric energy Gas and steam turbine power plants can be used.

Staubförmige Brennstoffe sind dabei auf Staubfeinheit zerkleinerte Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades, kohlenstoffhaltige Produkte der thermischen Kohlebehandlung und der Erdölaufbereitung sowie für die Vergasung, Dust-form fuels are pulverized coal of varying degrees of coalification, carbon-containing products of thermal coal treatment and crude oil treatment, and for gasification.

beispielsweise durch Dörrung (engl.: torrefaction) , for example by torrefaction,

vorbereitete Biomassen. prepared biomasses.

Die Technologie der Flugstromvergasung staubförmiger The technology of entrainment gasification more dusty

Brennstoffe ist umfangreich beschrieben worden, wobei Fuels has been extensively described, wherein

Reaktoren mit feuerfester Auskleidung oder einer gekühlten Reaktionsraumkontur bekannt sind, wobei diese Reactors with refractory lining or a cooled reaction space contour are known, these

Reaktionsraumkontur aus einer gasdicht verschweißten, wasserdurchflossenen Rohrwand besteht. Solche Systeme sind beispielsweise beschrieben in D.A. Bell u.a. „Coal Reaction space contour consists of a gastight welded, water-filled pipe wall. Such systems are described, for example, in D.A. Bell and others "Coal

Gasification and it's Applications", Verlag Elsevier 2011. WO 2008 / 12 5556 AI beschreibt ein Verfahren, bei dem der staubförmige Brennstoff mit CO₂ als Trägergas einem Gasification and it's Applications ", Elsevier 2011. WO 2008/125556 Al describes a method in which the dust-like fuel with CO ₂ as a carrier gas

Flugstromvergasungsreaktor zugeführt und bei Temperaturen zwischen 1200-1800°C zu Rohgas umgesetzt wird, wobei die im Kühlschirm erzeugte Dampfmenge gemessen und zur Regelung des für die Vergasung des Brennstoffes erforderlichen C / 0 - Verhältnisses genutzt wird. Das Rohgas wird zu Synthesegas aufbereitet und beispielsweise in Fischer- Tropsch- oder Dimethyläther- Synthesen eingesetzt. Nachteilig erweist sich hierbei die zeitlich verzögerte und ungenaue Messung der Dampfmenge, auch weil dieser Dampf im gesättigten Zustand anfällt. Änderungen in der Wärmeübertragung wirken sich erst mit erheblicher zeitlicher Verzögerung durch die Trägheit des Systems aus. Demgegenüber stehen nur einige Sekunden zur Verfügung, um Änderungen im C / 0 - Verhältnis zu erkennen und entsprechende regelungstechnische Maßnahmen Gas flow reactor is fed and reacted at temperatures between 1200-1800 ° C to raw gas, wherein the amount of steam generated in the cooling screen measured and used to control the required for the gasification of the fuel C / 0 ratio. The raw gas is processed to synthesis gas and used for example in Fischer-Tropsch or dimethyl ether syntheses. The disadvantage here proves the time-delayed and inaccurate measurement of the amount of steam, also because this vapor is obtained in the saturated state. Changes in the heat transfer affect only with considerable delay by the inertia of the system. In contrast, only a few seconds are available to detect changes in the C / 0 ratio and appropriate control measures

durchzuführen. Daraus resultiert die Möglichkeit des perform. This results in the possibility of

Sauerstoffdurchbruches mit der Gefährdung nachfolgender Oxygen breakthrough with the threat of subsequent

Anlagenteile. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der gleichzeitigen Regelung der Sauerstoff- und der Plant components. Another disadvantage arises from the simultaneous control of oxygen and

Brennstoffmenge . Dies kann zu Schwingungen im Regelungssystem führen, was zu Instabilitäten im Vergasungsprozess führen kann . Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren für einen Flugstromvergaser anzugeben, das eine rasch wirkende Begrenzung der in den Kühlschirm eines Flugstromreaktors eingebrachten Wärmemenge realisiert. Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Fuel quantity. This can lead to vibrations in the control system, which can lead to instabilities in the gasification process. The invention is based on the problem of specifying a method for an entrained-flow gasifier, which realizes a rapid-acting limitation of the amount of heat introduced into the cooling screen of an entrained flow reactor. The problem is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass man durch entsprechende Einstellung des Druckes in den Rohren des Kühlschirmes die Verdampfung verhindert und den flüssigen Zustand beibehält. Aus dem aufgeheizten Kühlschirmwasser kann in einem nachgeschalteten Wärmetauscher dennoch Dampf erzeugt werden. Die übertragene Wärmemenge kann sehr genau aus der Temperaturdifferenz und der exakten Messung der According to the invention, the problem is solved by preventing evaporation by appropriate adjustment of the pressure in the tubes of the cooling screen and the liquid Condition is maintained. From the heated cooling screen water can still be generated in a downstream heat exchanger steam. The amount of heat transferred can be determined very accurately from the temperature difference and the exact measurement of the

Kühlwassermenge ermittelt werden. Dieser Vorgang vollzieht sich sehr schnell, so dass er für die Steuerung der Cooling water quantity can be determined. This process is very fast, allowing him to control the

Vergasungstemperatur durch Regelung des C / 0 - Verhältnisses (Einsatzstoff / Vergasungsmittel - Verhältnis) genutzt werden kann. Es wurde weiterhin gefunden, dass die Verdampfung bei einer Wärmeübertragung auf den Kühlschirm < 300 KW/m² Gasification temperature can be used by controlling the C / 0 ratio (feed / gasification ratio). It was further found that the evaporation at a heat transfer to the cooling screen <300 KW / m ²

unterdrückt werden kann. Um Zerstörungen durch Überhitzung des Kühlschirmes zu vermeiden, wird zusätzlich zu can be suppressed. In order to avoid destruction by overheating the cooling screen, in addition to

regelungstechnischen Maßnahmen eine Not- Abschaltung des Reaktors bei Annäherung an diesen Grenzwert eingeleitet. control measures initiated an emergency shutdown of the reactor when approaching this limit.

Weiterhin wird die Regelung des Brennstoff - Sauerstoff- Verhältnisses hier durch die Beeinflussung nur einer Größe, entweder der Sauerstoff- oder der Brennstoffmenge Furthermore, the regulation of the fuel - oxygen ratio here by the influence of only one size, either the amount of oxygen or fuel

vorgenommen . Das den Vergasungsraum verlassende Rohgas gelangt gemeinsam mit der flüssigen Schlacke in einen nachgeschalteten performed . The raw gas leaving the gasification space passes together with the liquid slag into a downstream one

Quenchraum, wo durch Einspritzen von Wasser im Überschuss das Rohgas gekühlt und teilweise von mitgeführter Feinschlacke befreit wird. Im anschließenden, den Stand der Technik repräsentierenden Verfahren, wird durch Feinreinigung, Quenchraum, where by injecting water in excess, the raw gas is cooled and partially freed from entrained fine slag. In the subsequent, representing the prior art process, by fine cleaning,

Einstellung des im Synthesegas erforderlichen CO / H₂ Adjustment of the CO / H ₂ required in the synthesis gas

Verhältnisses sowie durch Entfernung unerwünschter saurer Gasbestandteile wie H₂S und CO₂ die notwendige Gasqualität für die nachfolgende Synthese erzielt. Die Technologie der Gaswäsche mag dabei so ausgestaltet sein, dass ein CO₂- reicher Gasstrom entsteht, der rekomprimiert als Gas für die Bespannung und die Förderung des Brennstaubstromes eingesetzt werden kann. Diese Forderung wird beispielsweise durch das bekannte Rectisol- Verfahren erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ratio and by removal of undesirable acidic gas constituents such as H ₂ S and CO _2, the necessary gas quality achieved for the subsequent synthesis. The technology of gas scrubbing may be designed in such a way that a CO ₂ -rich gas stream is produced, which can be used as a gas for the covering and the conveyance of the fuel dust stream in a recompressed manner. This requirement is met, for example, by the known Rectisol method. Advantageous developments of the invention are in the

Unteransprüchen angegeben. Subclaims specified.

Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt: The invention is explained in more detail below as an exemplary embodiment in a scope necessary for understanding with reference to a figure. Showing:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic representation of the invention

Verfahrens in einem Flugstromvergaser mit Flüssigkeits-gekühlter Reaktionsraumkontur . Method in an air flow gasifier with liquid-cooled reaction space contour.

Zur Vergasung eines Brennstoffes, beispielsweise For the gasification of a fuel, for example

Steinkohlenstaub, mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas wird ein Reaktor eingesetzt, dessen Vergasungsraum 1 durch einen von Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, Coal dust, with a gas containing free oxygen, a reactor is used, the gasification chamber 1 by one of coolant, in particular cooling water,

durchströmten Kühlschirm 2 begrenzt und vom Druckmantel 8 umhüllt ist. Den unteren Abschluss bildet der Gas- und flowed through the cooling screen 2 is limited and enveloped by the pressure jacket 8. The lower end forms the gas and

Schlackeaustragskörper 3, der die Vergasungsprodukte Rohgas und Schlacke 5 in einen nachfolgenden Quenchraum abführt. Die Kühlschirmrohre sind gasdicht verschweißt und mit einer wärmeisolierenden Stampfmasse beschichtet. Zur Abführung der in den Kühlschirm übertragenen Wärmemenge dient ein Slag discharge body 3, which discharges the gasification products raw gas and slag 5 into a subsequent quenching space. The cooling screen tubes are gas-tight welded and coated with a heat-insulating ramming mass. To dissipate the amount of heat transferred into the cooling screen is used

Kühlkreislauf 14, der mit Temperaturmessungen 11 und 12 am Ein- 6 und Ausgang 7 des Kühlschirmes bestückt ist. Weitere Temperaturmessungen 13 können an beliebigen Stellen des Cooling circuit 14, which is equipped with temperature measurements 11 and 12 at the input 6 and output 7 of the cooling screen. Further temperature measurements 13 can be made anywhere on the

Kühlschirmes zusätzlich angeordnet sein. Eine Kreislaufpumpe 15 sorgt für die Aufrechterhaltung der Kühlwasserströmung, wobei die Kühlwassermenge 18 am Austritt 7 gemessen wird. Die Kühlung des Kreislaufwassers geschieht im Dampferzeuger 16, die erzeugte Dampfmenge 17 wird entnommen und an zweckmäßiger Stelle in den Gesamtprozess eingebunden. Sauerstoff als Cooling screen additionally be arranged. A circulation pump 15 ensures the maintenance of the flow of cooling water, wherein the amount of cooling water 18 is measured at the outlet 7. The cooling of the circulating water takes place in the steam generator 16, the amount of steam generated 17 is removed and integrated at an appropriate point in the overall process. Oxygen as

Vergasungsmittel und Brennstoff werden über die Leitungen 10 und 9 dem Vergasungsbrenner 4 zugeführt und ihre Mengen in 19 beziehungsweise 20 gemessen. Der Kühlschirm 2 ist ein thermisch hochbelastetes Bauteil; die in den Kühlschirm übertragene Wärmemenge hängt von der Temperatur im Vergasungsraum 1 ab und wird durch Erwärmung des Kreislaufwassers aufgenommen, wobei eine Verdampfung des Kreislaufwassers durch Einhaltung entsprechender Drücke und Temperaturen vermieden wird. Die Temperaturdifferenz des Kühlwassers zwischen Ein- und Austritt 6 beziehungsweise 7 wird mit einer Ermittlung der Temperaturdifferenz 21 erfasst und ergibt gemeinsam mit der in 18 gemessenen Kühlwassermenge im Funktionsglied 23 die auf den Kühlschirm übertragene Gasification agent and fuel are supplied via the lines 10 and 9 to the gasification burner 4 and measured their amounts in 19 and 20 respectively. The cooling screen 2 is a thermally highly loaded component; The amount of heat transferred into the cooling screen depends on the temperature in the gasification chamber 1 and is absorbed by heating the circulating water, wherein evaporation of the circulating water is avoided by maintaining appropriate pressures and temperatures. The temperature difference of the cooling water between inlet and outlet 6 or 7 is detected with a determination of the temperature difference 21 and, together with the measured in 18 cooling water amount in the functional member 23, the transferred to the cooling screen

Wärmemenge. Veränderungen der übertragenen Wärmemenge werden sehr schnell durch die exakte Temperatur- und Mengenmessung detektiert und über das Funktionsglied 23 die Steuerbefehle an das Sauerstoffregelventil 22 erteilt. Änderungen der Amount of heat. Changes in the amount of heat transferred are detected very quickly by the exact temperature and quantity measurement and issued via the function member 23, the control commands to the oxygen control valve 22. Changes in the

Temperatur im Vergasungsraum 1 können beispielsweise durch Abweichungen der Zusammensetzung des Brennstoffstaubes entstehen. Sollte die auf den Kühlschirm 2 übertragene Temperature in the gasification chamber 1 can arise, for example, by deviations in the composition of the fuel dust. Should the transferred to the cooling screen 2

Wärmemenge die Belastung von 300 KW/m² überschreiten, so ist partielle Verdampfung nicht auszuschließen und über das Quantity of heat exceed the load of 300 KW / m ² , so partial evaporation can not be excluded and on the

Funktionsglied 23 wird die Sauerstoffzufuhr über das Ventil 22 heruntergeregelt oder geschlossen. Function member 23, the oxygen supply via the valve 22 is down-regulated or closed.

Dimensionierungsbeispiel : Dimensioning example:

In einer Anlage zur Flugstromvergasung von Steinkohlenstaub mit einer Bruttoleistung von ca. 500 MW werden stündlich 61,5 Mg Kohle verbraucht. Diese Kohle zeichnet sich durch folgende Zusammensetzung aus: C 72,3 Ma% In an air flow gasification plant for hard coal dust with a gross capacity of approx. 500 MW, 61.5 Mg of coal are used every hour. This coal is characterized by the following composition: C 72.3%

H 3,6 Ma% H 3.6%

0 13,7 Ma% 0 13.7%

N 0,6 Ma% N 0.6%

S 0,9 Ma% S 0.9%

A 6,9 Ma% A 6.9%

W 2,0 Ma% W 2.0 Ma%

Die Vergasungstemperatur beträgt 1700 °C, der Vergasungsdruck 4,2 MPa (42 bar) . Der Steinkohlenstaub wird über die Leitung 9 dem Vergasungsbrenner 4 zugeführt. Als Transportgas für den Staub dient Kohlendioxid in einer Menge von 8.200 m³ i.N./h. Die Staubmenge wird in 20 gemessen. Die benötigte The gasification temperature is 1700 ° C, the gasification pressure 4.2 MPa (42 bar). The coal dust is fed via the line 9 to the gasification burner 4. As a transport gas for the dust carbon dioxide is used in an amount of 8,200 m ³ iN / h. The amount of dust is measured in 20. The needed

Sauerstoffmenge für die Vergasung liegt bei 32.300 m³ i.N./h und gelangt über die Leitung 10 zum Vergasungsbrenner. Die Sauerstoffleitung 10 ist u.a. mit der Mengenmessung 19 und der Regelarmatur 22 ausgestaltet. Die erzeugte trockene The amount of oxygen for the gasification is 32.300 m ³ iN / h and passes via line 10 to the gasification burner. The oxygen line 10 is configured inter alia with the quantity measurement 19 and the control valve 22. The generated dry

Rohgasmenge beträgt 124.300 m³ i.N./h und wird über den Crude gas is 124,300 m ³ iN / h and is over the

Austragskörper 3 gemeinsam mit der flüssigen Schlacke einem nachgeordneten, in der Figur nicht eingezeichnetem Quenchraum zugeführt. Die Rohgasanalyse ergibt: Discharge body 3 is supplied together with the liquid slag a downstream, not shown in the figure Quenchraum. The raw gas analysis shows:

H2 21,1 Vol H2 21.1 vol

CO 74,3 Vol CO 74.3 vol

C02 3,7 Vol CO 2 3.7 vol

N2 0,6 Vol N2 0.6 vol

H2S 0,3 Vol H2S 0.3 vol

Der Heizwert des Rohgases beträgt 11.650 KJ / m i.N. The calorific value of the raw gas is 11,650 KJ / m i.N.

Für die Abführung der aus dem Vergasungsraum 1 auf den For the discharge of the gas from the room 1 on the

Kühlschirm 2 übertragenen Wärmemenge ist ein Kühlkreislauf installiert, wobei die Eintrittstemperatur 11 des Kühlwassers bei 210°C und die Austrittstemperatur 12 bei 241, 5°C liegt. Aus der Temperaturdifferenz zwischen 12 und 11, sowie der Kühlwassermenge, gemessen in 18, wird im Funktionsglied 23 eine Wärmemenge von 28,5 GJ / h detektiert. Ändert sich die Wärmemenge durch eine veränderte Temperatur im Vergasungsraum 1, so werden durch das Funktionsglied 23 die erforderlichen Steuersignale an die Regelarmatur 22 geleitet, um je nach Art der Temperaturänderung im Vergasungsraum 1 die Cooling screen 2 transmitted heat amount, a cooling circuit is installed, the inlet temperature 11 of the cooling water at 210 ° C and the outlet temperature 12 is 241, 5 ° C. From the temperature difference between 12 and 11, as well as the Cooling water amount, measured in 18, a heat quantity of 28.5 GJ / h is detected in the functional element 23. If the amount of heat changes as a result of a changed temperature in the gasification chamber 1, then the required control signals are conducted to the control valve 22 by the functional element 23 in order, depending on the type of temperature change in the gasification chamber 1

Sauerstoffmenge anzupassen und das erforderliche Brennstoff- Sauerstoff- Verhältnis herzustellen. Sollte die detektierte Wärmeübertragungsleistung auf den Kühlschirm 300 KW / m² überschreiten, wird über das Funktionsglied 23 der Befehl zum Schließen der SauerstoffZuführung durch das Ventil 22 Adjust the amount of oxygen and produce the required fuel-oxygen ratio. If the detected heat transfer rate to the cooling screen exceeds 300 KW / m ² , the command for closing the oxygen supply through the valve 22 is sent via the functional element 23

zugeleitet. Im angeführten Beispiel geschieht das bei fed. In the example given, this happens at

Kühlwassertemperaturen > 245°C am Ausgang 12. Damit wird partielles Sieden ausgeschlossen und der Kühlschirm Cooling water temperatures> 245 ° C at the outlet 12. This excludes partial boiling and the cooling screen

geschützt. Durch weitere Temperaturmessungen 13 an protected. By further temperature measurements 13 on

definierten Stellen des Kühlschirmes 6 können auch Zonen bevorzugter Wärmeübertragung identifiziert werden. defined areas of the cooling screen 6, zones of preferred heat transfer can be identified.

Die Erfindung ist auch gegeben durch ein Verfahren zur The invention is also given by a method for

Erzeugung kohlenmonoxid- und Wasserstoffreicher Rohgase durch Partialoxidation kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe unter Druck bei Temperaturen zwischen 1.300-1.900 °C im Flugstrom, enthaltend folgende Maßnahmen: Production of carbon monoxide and hydrogen-rich raw gases by partial oxidation of carbonaceous feedstocks under pressure at temperatures between 1,300-1,900 ° C in the air stream, comprising the following measures:

— Transport der staubfein aufgemahlenen - Transport of dust fine ground

kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffe als Gas- Feststoff- carbonaceous feedstocks as gas-solid

Suspension mit Kohlendioxid als Transportgas bei Suspension with carbon dioxide as a transport gas at

Suspensionsdichten im Bereich von 200-500 kg/m³ zum Vergasungsbrenner, Suspension densities in the range of 200-500 kg / m ³ to the gasification burner,

— Partialoxidation der kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Partial oxidation of the carbonaceous feedstocks with a free oxygen-containing

Vergasungsmittel in einem Reaktor mit gekühlter Gasification agent in a reactor with cooled

Reaktionsraumkontur, die aus einem gasdicht Reaction space contour, which is made of a gas-tight

verschweißten, wasserdurchflossenen Rohrschirm besteht, in dem das Kühlwasser die Wärme aufnimmt, ohne zu verdampfen, welded, water-carrying pipe screen is, in which the cooling water absorbs the heat without evaporating,

— Bestimmung der übertragenen Wärmemenge durch Mengen- und Temperaturmessungen im Rohrschirm, - Determination of the transferred heat quantity by quantity and temperature measurements in the pipe screen,

— Benutzung der übertragenen Wärmemenge als Regelgröße zur- Use of the transferred amount of heat as a controlled variable for

Einstellung des Einsatzstoff- Sauerstoff- Verhältnisses sowie Begrenzung der übertragenen Wärmeleistung auf maximal 300 KW/m² durch eine sicherheitsgerichtete Adjustment of the feed oxygen ratio and limitation of the transferred heat output to a maximum of 300 KW / m ² by a safety-related

Abschaltung der Sauerstoffzufuhr zum Schutz der Switch off the oxygen supply to protect the

gekühlten Reaktionsraumkontur. cooled reaction space contour.

Bezugs zeichenliste Reference sign list

1 Vergasungsraum 1 gasification room

2 Kühlschirm 2 cooling screen

3 Gas- und Schlackeaustragskörper 3 gas and slag discharge bodies

4 Vergasungsbrenner 4 gasification burners

5 Rohgas- und Schlackeabführung 5 raw gas and slag removal

6 Kühlwassereintritt 6 cooling water inlet

7 Kühlwasseraustritt 7 cooling water outlet

8 Druckmantel 8 pressure jacket

9 Leitung für die Zuführung des Brennstoffes 9 line for the supply of fuel

10 Leitung für die Zuführung des Sauerstoffes10 line for the supply of oxygen

11 Temperaturmessung am Kühlwassereingang11 Temperature measurement at the cooling water inlet

12 Temperaturmessung am Kühlwasserausgang12 Temperature measurement at the cooling water outlet

13 Temperaturmessung im Kühlschirm 13 Temperature measurement in the cooling screen

14 Kühlwasserkreislauf 14 cooling water circuit

15 Kühlwasserkreislaufpumpe 15 cooling water circulation pump

16 Dampferzeuger / Wärmetauscher 16 steam generator / heat exchanger

17 Dampfabführung 17 steam discharge

18 Mengenmessung des Kühlschirmwassers 18 Quantity measurement of the cooling screen water

19 Messung der Sauerstoffmenge 19 Measurement of the amount of oxygen

20 Messung der Brennstoffmenge 20 Measurement of the fuel quantity

21 Messung der Temperaturdifferenz 21 Measurement of the temperature difference

22 Regelventil für Sauerstoff 22 control valve for oxygen

23 Funktionsglied 23 functional element

24 Wärmeaufnahmemittel 24 heat-absorbing means

Claims

Patentansprüche claims

1. Verfahren zur Erzeugung kohlenmonoxid- und 1. A process for producing carbon monoxide and

Wasserstoffreicher Rohgase durch Partialoxidation Hydrogen-rich raw gases by partial oxidation

kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe bei Temperaturen zwischen 1300-1900°C und Drücken bis 10 MPa im Flugstrom, in einem Reaktor bei dem Carbonaceous feedstocks at temperatures between 1300-1900 ° C and pressures up to 10 MPa in the air flow, in a reactor at the

— in einem Druckmantel (8) ein Flüssigkeits-durchströmter Kühlschirm (2) einen Reaktionsraum (1) begrenzt, — der Kühlschirm mit einem Wärmetauscher (16) und einer - In a pressure jacket (8), a liquid-flow-through cooling screen (2) limits a reaction space (1), - the cooling screen with a heat exchanger (16) and a

Umwälzpumpe (15) einen Kühlflüssigkeitskreislauf (14) bildet, Circulation pump (15) forms a coolant circuit (14),

— ein Vergasungsbrenner (4) zum Einbringen von staubfein aufgemahlenem, kohlenstoffhaltigem Einsatzstoff (9) und freien Sauerstoff enthaltendem Vergasungsmittel (10) kopfseitig angeordnet ist, A gasification burner (4) is arranged on the head side for introduction of dust-finely milled, carbonaceous feedstock (9) and gasification agent (10) containing free oxygen,

umfassend folgende Maßnahmen: comprising the following measures:

— Förderung von Einsatzstoff als Gas- Feststoff- Suspension mit Kohlendioxid als Transportgas bei - Promotion of feedstock as a gas-solid suspension with carbon dioxide as a transport gas at

Suspensionsdichten im Bereich von 200-500 kg/m³ über denSuspension densities in the range of 200-500 kg / m ³ over the

Vergasungsbrenner in den Reaktionsraum (1), Gasification burner in the reaction space (1),

— Partialoxidation des Einsatzstoffes mit dem Partial oxidation of the starting material with the

Vergasungsmittel in dem Reaktionsraum (1) zu Rohgas, Gasification agent in the reaction space (1) to raw gas,

— Betrieb des Kühlflüssigkeitskreislaufes unterhalb des Siedepunktes der Kühlflüssigkeit, Operation of the coolant circuit below the boiling point of the coolant,

— Bestimmung der vom Kühlschirm aufgenommenen Wärmemenge durch Messungen der Kühlmittelmenge und der - Determining the amount of heat absorbed by the cooling screen by measurements of the coolant quantity and

Kühlmitteltemperatur, Coolant temperature,

— Verwendung der vom Kühlschirm aufgenommenen Wärmemenge als Regelgröße des Einsatzstoff- Vergasungsmittel- Verhältnisses zur Begrenzung der in den Kühlschirm übertragenen Wärmemenge. Use of the amount of heat absorbed by the cooling screen as a controlled variable of the feedstock gasification ratio to limit the amount of heat transferred into the cooling screen.

2. Verfahren durch Anspruch 1 2. Method by claim 1

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

zur Regelung des Einsatzstoff- Vergasungsmittel - Verhältnisses immer nur die Vergasungsmittel - oder die Einsatzstoffmenge verändert wird. to control the feedstock gasification agent - ratio only ever the gasification agent - or the amount of feed is changed.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 3. The method according to claim 1 and 2

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

zur Bestimmung der vom Kühlschirm aufgenommenen Wärmemenge die Kühlmitteltemperaturen am Kühlmitteleinlass (6) und Kühlmittelauslass (7) gemessen werden. for determining the amount of heat absorbed by the cooling screen, the coolant temperatures at the coolant inlet (6) and coolant outlet (7) are measured.

4. Verfahren nach Anspruch 3 4. The method according to claim 3

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Temperatur am Kühlschirm zusätzlich zum Kühlmittelein- und Kühlmittelauslass an mindestens einer weiteren Stelle (13) des Kühlschirmes gemessen wird. the temperature on the cooling screen is measured in addition to the coolant inlet and coolant outlet at at least one further point (13) of the cooling screen.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

die Kühlung des Kühlmittels in dem Wärmetauscher (16) indirekt vollzogen und dabei Sattdampf (17) erzeugt wird. the cooling of the coolant in the heat exchanger (16) carried out indirectly while saturated steam (17) is generated.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

bei einer in den Kühlschirm eingetragenen Wärmemenge, die eine Wärmeleistung von 300 KW/m² erreicht, eine at a registered in the cooling screen amount of heat that reaches a heat output of 300 KW / m ² , a

sicherheitsgerichtete Abschaltung der Zufuhr von safety-related disconnection of the supply of

Vergasungsmittel erfolgt. Gasification agent takes place.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

das erzeugte Rohgas durch zielgerichtete the raw gas produced by targeted

Aufbereitungsmaßnahmen zu Wasserstoff, Synthesegasen oder energetischem Gas qualifiziert wird. Treatment of hydrogen, synthesis gas or energy gas.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch 8. The method according to any one of the preceding claims characterized by

zielgerichtete Aufbereitungsmaßnahmen zur Einstellung des gewünschten CO / H2 - Verhältnisses, zur Kühlung und/oder zur Entfernung von Sauergasen. Targeted treatment measures to set the desired CO / H2 ratio, to cool and / or to remove acid gases.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

das Rohgas mit einer Temperatur von 250-350°C nach einer Rohgaskonvertierung weiteren Aufbereitungsmaßnahmen zugeführt wird. the raw gas at a temperature of 250-350 ° C after a crude gas conversion is supplied to further treatment measures.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that

das Rohgas eine Stufe zur Entfernung der Sauergase durchläuft, in der ein Reingas- und ein Sauergasstrom abgezogen werden. the raw gas passes through a stage for removing the acid gases, in which a clean gas and an acid gas stream are withdrawn.

11. Verfahren nach Anspruch 10 11. The method according to claim 10

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

aus dem Sauergasstrom ein C02- Strom abgetrennt wird, der als Transportgas für die Zuführung der staubförmigen Einsatzstoffe zum Vergasungsreaktor eingesetzt wird. from the sour gas stream a C02 stream is separated, which is used as a transport gas for the supply of dust-like feedstocks to the gasification reactor.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 12. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas für eine Methanolsynthese genutzt wird. The generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used for a methanol synthesis.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 13. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas für eine Dimethyläthersynthese genutzt wird. The generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used for a dimethyl ether synthesis.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 14. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas für eine Fischer- Tropsch- Synthese genutzt wird. The generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used for a Fischer-Tropsch synthesis.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 15. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas die Herstellung von technischem Wasserstoff genutzt wird. The generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used to produce technical hydrogen.

16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 16. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas für einen Gas- und Dampfturbinenprozess genutzt wird. the generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used for a gas and steam turbine process.

17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 17. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das erzeugte kohlenmonoxid- und wasserstoffreiche Rohgas in einer Anlage genutzt wird, die eine Syntheseanlage mit einer Energieanlage kombiniert. The generated carbon monoxide and hydrogen-rich raw gas is used in a plant that combines a synthesis plant with an energy plant.

18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 18. The method according to any one of the preceding claims

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

in dem Kühlflüssigkeitskreislauf ein das Sieden vermeidender Druck aufgebaut wird. in the cooling liquid circuit, a boiling-avoiding pressure is built up.