DE3784237T2

DE3784237T2 - Partiell oxydation von kohlenwasserstoffgasen.

Info

Publication number: DE3784237T2
Application number: DE8787308487T
Authority: DE
Inventors: Charles Parker Marion
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2007-09-26
Also published as: EP0276538A2; CA1283781C; NO172486B; EP0276538B1; NO172486C; AU7987387A; US4699631A; AU597118B2; EP0276538A3; NO874447L; DE3784237D1; NO874447D0

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf die partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffgasen, zum Beispiel Erdgas, für die Herstellung von gasförmigen Mischungen, die Synthesegas (Syngas), Reduktionsgas oder Heizgas enthalten.
Partielle Verbrennung von Methan mit im wesentlichen reinem Sauerstoff zur Herstellung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist seit langem bekannt, siehe US-Patent 2,582,938 (duBois Eastman und Leon P. Gaucher). Um aber (1) einen Verlust aufgrund nicht umgewandelten Kohlenstoffs und (2) Schwierigkeiten in nachgeschalteten Apparaturen aufgrund von Ruß zu vermeiden, stellte es sich in vorbekannten Verfahren zur partiellen Oxidation mit gasförmigen Ausgangsmaterialien als notwendig heraus, den Syngas-Erzeuger so zu betreiben, daß im wesentlichen kein Kohlenstoff gebildet wurde. Daher war der Sauerstoffverbrauch relativ hoch. Der Sauerstoffverbrauch war gewöhnlich größer als 245 Volumenanteile je 1000 Volumenanteile des erzeugten H&sub2;+CO. Die Temperatur in dem Gaserzeuger lag im Bereich von etwa 1316ºC bis 1427ºC (2400ºF bis 2600ºF) . Der Heizwert des erzeugten H&sub2;+CO betrug nur etwa 84% von dem des zugeführten Erdgases.
Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß durch das folgende, verbesserte, erfindungsgemäße partielle Oxidationsverfahren Synthesegas, Reduktionsgas und Brenngas wirtschaftlicher aus Kohlenwasserstoffgasen erzeugt werden können.
US-A-4411670 beschreibt die Erzeugung von Synthesegas aus schweren flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen mit hohen Metallkonzentrationen in einem partiellen Oxidationsverfahren. Der heiße, von einem ersten Gaserzeuger kommende Gasstrom wird durch Quenchen in einem Quenchtank abgekühlt und gewaschen. Der gesamte, aus dem Wasser des Quenchtanks wiedergewonnene Ruß wird als Teil der Ausgangsstoffe in den ersten Gaserzeuger zurückgeführt.
US-A-3,232,728 beschreibt die Erzeugung von Synthesegas durch partielle Oxidation eines flüssigen Kohlenwasserstoffs zur Erzeugung eines heißen Gasstromes, der mit Wasser in Berührung gebracht wird, um Kohlenstoff daraus zu entfernen. Der Kohlenstoff wird aus einer Aufschwemmung davon dadurch entfernt, daß sie mit flüssigem Kohlenwasserstofföl in Berührung gebracht wird und das Wasser verdampft wird, um eine Öl- und Kohlenstoffdispersion zu erzeugen, die in die Reaktionszone eingebracht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein partielles Oxidationsverfahren zur Herstellung gasförmiger Mischungen mit H&sub2;, CO und anderen gasförmigen Stoffen ausgehend von Kohlenwasserstoffgas geschaffen, das folgende Schritte enthält:
(1) Schaffen eines Stroms von Kohlenwasserstoffeinsatzgas mit oder ohne Zumischung eines Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Rückführgasstroms bei einer Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 760ºC (1400ºF), so wie etwa 149ºC (300ºF) bis etwa 454ºC (850ºF) und vorzugsweise geeignet, um (a) den sich ergebenen Gasstrom (wenn notwendig) zu entschwefeln, und (b) alles in diesen Gasstrom eingedüste Wasser zu verdampfen, wobei besagter Zulaufstrom von Kohlenwasserstoff und/oder der Kohlenwasserstoffrückführgasstrom etwa 40 bis 100 Vol.-% CH&sub4; enthält;
(2) Mischen besagten Gases aus (1) mit einer wässrigen Dispersion von zurückgeführtem Kohlenstoffruß;
(3) Erwärmen, soweit notwendig, um besagte Mischung aus (2) bei einer Temperatur im Bereich von 149ºC (300ºF) bis 760ºC (1400ºF), so wie etwa 371ºC (700ºF) bis etwa 538ºC (1000ºF) zu halten, um besagtes Aufschwemmwasser vollständig zu verdampfen und besagte Rußpartikel in besagter Mischung des Kohlenwasserstoffeinsatzgases und zurückgeführten Gases, soweit vorhanden, vollständig zu dispergieren;
(4) Reagierenlassen besagter erwärmter Mischung aus Schritt(3) mit einem Strom eines vorzugsweise vorgewärmten, freien Sauerstoff enthaltenden Gases, dessen Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 982ºC (1800ºF) liegt, in einer (normalerweise wärmefest ummantelten, eine freie, nach unten gerichtete Strömung aufweisenden) Reaktionszone mit partieller Oxidation (normalerweise frei von Katalysator und Füllkörpern), um einen abströmenden Rohgasstrom herzustellen, bei einer Temperatur im Bereich von 927ºC (1700ºF) bis 1316ºC (2400ºF) und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 253 bar (1 bis 250 Atmosphären), und im wesentlichen umfassend H&sub2;, CO und CO&sub2;; wenigstens eines der Gase H&sub2;O, CH&sub4;, N&sub2;, Ar, H&sub2;S, und COS und mitgerissenen freien Kohlenstoffruß, so daß das Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff im Gesamtzulauf zu besagter Reaktionszone im Bereich von ungefähr 0,75 bis 1,15 liegt; der spezifische Sauerstoffverbrauch im Bereich von ungefähr 212 bis 235 liegt; die Verweilzeit im Bereich von ungefähr 2,5 bis 10, so wie etwa 3 bis 6 Sekunden ist; und besagter freier Kohlenstoffruß im Bereich von ungefähr 0,1 bis 3 Gewichtsprozent des gesamten Kohlenstoffgehalts besagter Mischung aus Kohlenwasserstoffeinsatzgas, zurückgeführtem Ruß-Wasser, und Rückführgas, soweit im Zulauf vorhanden, erzeugt wird;
(5) Abkühlen des abströmenden Rohgasstroms aus Schritt (4) auf eine Temperatur im Bereich von 38ºC (100ºF) bis 427ºC (800ºF) (was durch indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel, die Wasser oder einem anderen Medium, und/oder durch direkten Kontakt mit Wasser in einer Gasquench- und/oder Gaswaschzone geschehen kann); und Waschen des teilweise abgekühlten, abströmenden Rohgasstromes mit Wasser in einer Gaswaschzone, um einen im wesentlichen rußfreien Strom von Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas und einen getrennten Strom einer wässrigen Dispersion von Kohlenstoffruß zu erzeugen;
(6) Bereitstellen besagter wässriger Dispersion als eine pumpfähige Ruß-Wasser-Dispersion mit etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-% Kohlenstoffruß; und
(7) Zurückführen der im wesentlichen gesamten Ruß-Wasser-Dispersion nach Schritt (2) zur Mischung mit besagter Gasmischung aus Schritt (1).

Detaillierte Beschreibung

Die Erfindung wird weiter verständlich durch Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, die eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsweise des Verfahrens einschließt, und in der:
Fig. 1 ein Schemadiagramm des Verfahrens ist;
Fig. 2 ein Schnitt durch einen Dreistrombrenner ist; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Leistungsvergleichs ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zur partiellen Oxidation zur Herstellung gasförmiger Mischungen mit H&sub2;O+CO, d.h. Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas. Die Hauptbestandteile in Synthesegas sind H&sub2; und CO, und das Molverhältnis H&sub2;/CO des Synthesegases wird durch das gewünschte Endprodukt festgelegt. Die Menge eines jeden gasförmigen Bestandteils im Produktgas bestimmt die Verwendung der Gasmischung. Reduktionsgas ist reich an H&sub2;+CO, aber arm an H&sub2;O+CO; Brenngas enthält H&sub2;, CO und CH&sub4;.
In dem Verfahren wird ein zugeführtes Kohlenwasserstoffgas in Zumischung mit einer wässrigen Dispersion von zurückgeführtem Kohlenstoffruß in einen Syngaserzeuger mit einer senkrechten, wärmefest ummantelten, als freie Strömung ausgebildeten Reaktionszone frei von Füllstoffen und Katalysator eingeführt. In dieser Zone reagiert das zugeführte Gas durch partielle Oxidation mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, das ebenfalls in die Reaktionszone eingeführt wird. Die Temperatur in der Reaktionszone liegt im Bereich von etwa 927ºC (1700ºF) bis 1316ºC (2400ºF), so wie etwa 982ºC (1800ºF) bis etwa 1204ºC (2200ºF). Der Druck in der Reaktionszone liegt im Bereich von ungefähr 1 bis 253 bar (1 bis 250 Atmosphären), so wie etwa 15 bis 100 bar (Atmosphären) . Die Aufenthaltszeit im Gaserzeuger beträgt etwa 2,5 bis 10 Sekunden, so wie etwa 3 bis 6 Sekunden.
Festlegungsgemäß besteht das dem Syngaserzeuger, auch als Reaktor bezeichnet, zugeführte Kohlenwasserstoffgas aus gesättigten und ungesättigen Kohlenwasserstoffgasen aus der aus C&sub1; bis C&sub6; bestehenden Gruppe, und aus Mischungen daraus. Zum Beispiel kann das zugeführte Kohlenwasserstoffgas etwa 40 bis 100 %Vol. CH&sub4; enthalten. Der Schwefelgehalt im zugeführten Kohlenwasserstoffgas kann im Bereich von ungefähr 0 bis 400 000 ppm liegen. Typische zugeführte Kohlenwasserstoffgasströme enthalten alle der normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffe und Mischungen davon. Erdgas ist ein vorzugsweise zugeführtes Kohlenwasserstoffgas. Wahlweise kann ein Strom von zurückgeführtem Gas mit dem zugeführten Kohlenstoffgas gemischt werden. Zum Beispiel kann das Verhältnis von zurückgeführtem Gas zu zugeführtem Kohlenwasserstoffgas im Bereich von ungefähr 0 bis 1, so wie ungefähr 0,01 bis 0,1, Volumenanteile von zurückgeführtem Gas pro Volumen von zugeführtem Kohlenwasserstoffgas betragen. Das zurückgeführte Gas kann irgendein Abfallgasstrom des Systems oder irgendein Kohlenwasserstoffe und/oder Sauerstoff enthaltendes Gas von außerhalb sein, zum Beispiel Reinigungsgas aus einem Ammoniakkreis oder Abgas aus der Kälteerzeugung.
Der zugeführte Strom von Kohlenwasserstoffgas, mit oder ohne besagtem zurückgeführten Brenngas, wird wahlweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa 149ºC (300ºF) bis etwa 454ºC (850ºF) , so wie etwa 260ºC (500ºF) bis etwa 427ºC (800ºF), in einem Vorwärmer erwärmt. Wenn der zugeführte Gasstrom mehr als einige ppm Schwefel enthält, kann er durch eine mit Zinkoxid oder einem anderen aktiven Absorbens gefüllte Schutzkammer geleitet werden, um das Gas zu entschwefeln. Es ist nicht nötig, einen zugeführten Gasstrom, der Schwefel enthält, zu entschwefeln, soweit die partielle Oxidation betroffen ist, aber eine Entschwefelung im ist allgemeinen für nachfolgende Prozesse vorteilig. Der teilweise vorgewärmte und wenn nötig entschwefelte Kohlenwasserstoffgasstrom wird mit einer Dispersion von zurückgeführtem Ruß-H&sub2;O gemischt, um eine Zulaufmischung herzustellen, die auf eine Temperatur im Bereich von etwa 149ºC (300ºF) bis etwa 760ºC (1400ºF) vorgewärmt und dann in den Syngaserzeuger eingeleitet wird und durch partielle Oxidation mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas reagiert.
Durch Definition ist die Bezeichnung "freien Sauerstoff enthaltendes Gas" ein Gas, das aus Luft, sauerstoffangereicherter Luft, d.h. mehr als 21 Mol-% Sauerstoff, und im wesentlichen reinem Sauerstoff, das heißt mindestens 95 Mol-% Sauerstoff, ausgewählt ist. Luft ist nur dann ein bevorzugtes, freien Sauerstoff enthaltendes Gas, wenn große Mengen von Stickstoff im Syngas verwendet, toleriert oder wirtschaftlich entfernt werden können. Das O/C- Verhältnis (Atome freier Sauerstoff dividiert durch Atome Kohlenstoff) in der Reaktionszone der partiellen Oxidation liegt im Bereich von ungefähr 0,75 bis 1,15, in Abhängigkeit von der Reinheit des freien Sauerstoff enthaltenden Gasstromes und der Höhe der Vorwärmung des Zufuhrstroms. Zum Beispiel ist das O/C-Atomverhältnis für im wesentlichen reinen Sauerstoff im Bereich von etwa 0,75 bis 0,95. Für Luft und mit Sauerstoff angereicherte Luft liegt das O/C-Atomverhältnis im Bereich von etwa 0,85 bis 1,15.
Die gasförmige Zusammensetzung des abströmenden Rohgasstroms aus der Reaktionszone in Mol-% ist wie folgt: H&sub2; 10,0 bis 68,00, CO 15,0 bis 60,0, CO&sub2; 1,0 bis 30,0, H&sub2;O 2,0 bis 50,0, CH&sub4; 0,0 bis 28,0, H&sub2;S 0,0 bis 20, COS 0,0 bis 3,0, N&sub2; 0,0 bis 60,0, Ar 0,0 bis 1,8 und NH&sub3; 0 bis 0,02. Ebenfalls im heißen abströmenden Gasstrom enthalten ist freier Kohlenstoffruß im Bereich von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent des Gesamtkohlenstoffgehalts der besagten Mischung aus zugeführtem Kohlenwasserstoffgas, zurückgeführtem Ruß-Wasser und zurückgeführtem Gas, soweit vorhanden.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann durch Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung erfolgen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert, in der ein herkömmlicher Syngaserzeuger mit partieller Oxidation kontinuierlich betrieben wird.
Wie in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt, wird ein Zulaufstrom von Kohlenwasserstoffgas, z.B. Erdgas und/oder anderer Kohlenwasserstoffgase, in Leitung 1 wahlweise in Leitung 2 mit einem Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden zurückgeführten Gasstrom von Leitung 3 gemischt. Das zugeführte Kohlenwasserstoffgas und/oder der zurückgeführte Kohlenwasserstoffgasstrom enthalten etwa 40 bis 100% Vol. CH&sub4;. In einer Ausführungsform kann der Rückführgasstrom nur 0 bis 20 Mol-% Kohlenwasserstoffe enthalten und hat eine Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 316ºC (600ºF) . Der Anteil in Volumenprozent des zurückgeführten, Kohlenwasserstoff und/oder H&sub2; enthaltenden Gases in seiner Mischung mit dem zugeführten Kohlenwasserstoffgas liegt im Bereich von etwa 0 bis 50, so wie etwa 1 bis 10. Das Gas auf Umgebungstemperatur aus Leitung 2 wird in einer oder mehreren Stufen auf eine Temperatur im Bereich von etwa 316ºC (600ºF) bis 760ºC (1400ºF) im Vorwärmer 4 erwärmt, der ein gefeuerter Gaserhitzer sein kann. Andere Mittel, um zumindest einen Teil der Wärme zu liefern, um das Gas aus Leitung 2 zu erwärmen, können verwendet werden, wie indirekter Wärmetausch gegen heißes Syngas oder Dampf, wie etwa Dampf, der im Synthesegaskühler erzeugt wird. Wahlweise ist der Wasserstoff und/oder Kohlenwassterstoff enthaltende Rückführstrom ein Abgas aus der Kälteerzeugung aus der Gasreinigungszone (nicht dargestellt). Zum Beispiel enthält in einer Ausführungsform der besagte Zulaufstrom von Kohlenwasserstoffgas mit Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltendem Rückführgas in (1) wenigstens 20 Mol-% Kohlenwasserstoffe und hat eine Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 316ºC (600ºF).
Die erwärmte Mischung von zugeführtem Kohlenwasserstoffgas in Leitung 6 kann wahlweise durch Durchleiten durch Leitung 7, Ventil 8, Leitung 9 und den Zinkoxid enthaltenden Entschwefler 10 entschwefelt werden. Das entschwefelte, weniger als 1 ppm Schwefel enthaltende Gas wird durch die am Fuß liegende Leitung 11 herausgeführt. Entschwefler 10 kann ein Zinkoxid oder ein anderes aktives Absorbens enthaltendes Gefäß sein und kann umgangen werden, indem der zugeführte Kohlenwasserstoffgasstrom in Leitung 6 durch Leitung 16, Ventil 17 und Leitung 18 geführt wird. Der gesamte zugeführte Kohlenwasserstoffstrom in Leitungen 11 oder 18 wird mit einer pumpfähigen, wässrigen, 0,5 bis 4 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß enthaltenden Aufschwemmung aus Leitung 19 in den Mischgefäßen 20 oder 21 gemischt. Folglich kann der zugeführte Kohlenwasserstoffgasstrom in Leitung 11 durch Leitung 22, Ventil 23, Leitung 24 in das Mischgefäß 21 geleitet werden. Gleichzeitig kann die wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß in Leitung 19 durch Leitung 25 in das Mischgefäß 21 geführt werden. Gleichzeitig kann der zugeführte Kohlenwasserstoffgasstrom in Leitung 18 über Leitung 26, Ventil 27 und Leitung 28 in das Mischgefäß 20 geführt werden. Alternativ kann der zugeführte Kohlenwasserstoffstrom in Leitung 11, wenn die Ventile 17 und 23 geschlossen sind, über die Leitungen 35, 26, Ventil 27 und Leitung 28 in das Mischgefäß 20 geführt werden. Mischgefäße 20 und 21 sind mit inneren Sprühdüsen wie 80 und 81 ausgerüstet, angeordnet, um das rückgeführte Ruß- Wasser zu zerstäuben, so daß es verdampft, ohne daß Wassertropfen auf Gefäß oder Rohrwände auftreffen.
Mischgefäße 20 und 21 können gleichzeitig oder getrennt eingesetzt werden. Die Mischung von zugeführtem Kohlenwasserstoffgas und wässriger Kohlenstoffruß-Dispersion in den Mischgefäßen 20 und 21 wird durch Leitung 36, Ventil 38, Leitung 39, Leitung 40 abgezogen; oder durch Leitung 37, Ventil 41, Leitung 42 und Leitung 40. Alternativ kann die Mischung der Ströme dadurch geschehen, daß der Strom des zugeführten Kohlenwasserstoffgases durch den Hauptaxialdurchlaß eines T-Mischers, Venturimischers, einer Spraydüse, eines Mischgefäßes oder einer Kombination davon durchgeleitet wird, während gleichzeitig eine wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß durch mindestens einen weiteren Durchlaß im besagten Mischer geleitet wird, der senkrecht zum besagten Hauptaxialdurchlaß sein kann. Die Mischung von zugeführtem Kohlenwasserstoffgas und wässriger Kohlenstoffruß-Dispersion in Leitung 40 wird durch die Windungen in Vorwärmer 4 geführt und auf eine Temperatur im Bereich von 316ºC (600ºF) bis 760ºC (1400ºF), so wie etwa 371ºC (700ºF) bis 538ºC (1000ºF) erwärmt. Die erwärmte Mischung in Leitung 43 wird durch den nach unten feuernden Brenner 44 geschickt, der im oberen Kopfteil des Reaktors 50 zur partiellen Oxidation angeordnet ist.
Gleichzeitig wird ein freien Sauerstoff enthaltender Gasstrom in Leitung 51 auf eine Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 982ºC (1800ºF) in einem gefeuerten Vorwärmer 52 erhitzt und dann durch Leitung 53 und Brenner 44 in die Reaktionszone des Vergasers 50 geführt. Innige Mischung der Gasströme erfolgt an oder nahe der Spitze des Brenners 44.
Brenner 44 kann ein zwei-, drei- oder Vielstrombrenner sein. Für Beispiele geeigneter Brenner wird Bezug genommen auf die US-Patentnummern 3,874,592; 3,847,564,; 4,386,941; und 4,443,230. Zum Beispiel kann ein Dreistrombrenner 55, wie in Fig. 2 gezeigt, verwendet werden. Brenner 55 enthält eine zentrale Leitung 56, eine dazwischen liegende koaxiale Leitung 57, die die besagte zentrale Leitung umgibt und damit einen ringförmigen Durchlaß bildet, durch den die besagte vorgewärmte Mischung des zugeführten Kohlenwasserstoffgases mit oder ohne Zumischung eines Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Rückführgasstromes und einer in der Gasphase befindlichen wässrigen Dispersion von Kohlenstoffruß in Leitung 43 geführt wird, und einen äußeren, koaxialen, ringförmigen Durchlaß 58, der die besagte dazwischen liegende Leitung umgibt. Das vorgewärmte, freien Sauerstoff enthaltende Gas in Leitung 53 wird in zwei getrennte Ströme aufgeteilt. Ein Strom 59 geht durch die zentrale Leitung 56, und der andere, freien Sauerstoff enthaltende Gasstrom 60 geht durch den äußeren ringförmigen Durchlaß 58. In einer ähnlichen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die vorgewärmte Mischung des zugeführten Kohlewasserstoffgases mit oder ohne Zumischung eines Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Rückführgasstroms in zwei getrennte Ströme aufgeteilt. Einer der besagten Ströme geht durch die besagte zentrale Leitung nach unten, und der andere der besagten Ströme geht durch den äußeren ringförmigen Durchlass des Dreistrombrenners mit einer zentralen Leitung, einem dazwischen liegenden ringförmigen Durchlaß, der den besagten zentralen Durchlaß umgibt, und einem außeren ringförmigen Durchlaß, der den besagten dazwischen liegenden ringförmigen Durchlaß umgibt. Der Strom des freien Sauerstoff enthaltenden Gases geht durch den besagten dazwischen liegenden ringförmigen Durchlaß nach unten.
In einer weiteren Ausführungsform mit einem Dreistrombrenner wird ein Strom eines zugeführten Kohlenwasserstoffgases mit oder ohne Zumischung eines Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Rückführgasstromes und unter Vorwärmung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 149ºC (300ºF) bis etwa 760ºC (1400ºF), wie etwa 149ºC (300ºF) bis 454ºC (850ºF) durch eine zentrale Leitung 56 oder den äußeren ringförmigen Durchlaß 58 geführt. Eine flüssige oder in Gasphase befindliche wässrige Dispersion mit 0,5 bis 4 Gewichtsprozent Kohlenstoffruß bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis etwa 760ºC (1400ºF) wird durch den dazwischen liegenden ringförmigen Durchlaß geleitet, und ein Strom freien Sauerstoff enthaltenden Gases bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis etwa 982ºC (1800ºF) wird durch den verbleibenden freien Durchlaß im Brenner und in die Reaktionszone des Gaserzeugers geleitet. In einem solchen Fall findet die Mischung und Erwärmung der Reaktanden im Gaserzeuger mit partieller Oxidation statt.
In einer ähnlichen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird die zugeführte Gasmischung durch den dazwischen liegenden oder äußeren ringförmigen Durchlaß eines Dreistrombrenners mit einem zentralen Durchlaß, einem konzentrischen, dazwischen liegenden, ringförmigen Durchlaß, und einem konzentrischen äußeren, ringförmigen Durchlaß geleitet. Die wässrige Dispersion des rückgeführten Kohlestoffrußes wird durch den zentralen Durchlaß geleitet; und der Strom freien Sauerstoff enthaltenden Gases wird durch den verbleibenden freien Durchlaß im besagten Brenner geleitet. Die Geschwindigkeit jedes gasförmigen Stromes durch die zentrale Leitung eines Dreistrombrenners kann im Bereich von ungefähr 15 m/s (50 Fuß/s) bis Schallgeschwindigkeit liegen. Die Geschwindigkeit jedes gasförmigen Stromes durch jeden ringförmigen Durchlaß im Brenner liegt im Bereich von etwa 46 m/s (150 Fuß/s) bis Schallgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit einer wässrigen Dispersion von Kohlenstoffruß durch jeden Durchlaß des Brenners ist etwa 0,3 bis 15 m/s (1 bis 50 Fuß/s) bei einer Dispersion in flüssiger Phase und etwa 46 m/s (150 Fuß/s) bis Schallgeschwindigkeit bei einer verdampften Dispersion.
Der heiße abströmende Gasstrom, der den Syngaserzeuger 50 über die Leitung 64 bei einer Temperatur im Bereich von etwa 927ºC (1700ºF) bis etwa 1316ºC (2400ºF), so wie etwa 982ºC (1800ºF) bis etwa 1204ºC (2200ºF) verläßt, wird auf eine Temperatur im Bereich von etwa 38ºC (100ºF) bis etwa 427ºC (800ºF) abgekühlt, indem zunächst der heiße, abströmende Rohgasstrom in Leitung 64 durch den Gaskühler 65 geschickt wird, in dem der heiße Rohgasstrom auf eine Temperatur im Bereich von etwa 204ºC (400ºF) bis etwa 927ºC (1700ºF) abgekühlt wird, und dann der teilweise abgekühlte Gasstrom in Leitung 68 mit Wasser in einem zweistufigen Wäscher 69 gequencht und gewaschen wird. Der heiße Rohgasstrom wird im Gaskühler 65 durch indirekten Wärmetausch mit Kondensat oder Kesselspeisewasser aus Leitung 66 gekühlt. Als Nebenprodukt wird Hochdruckdampf erzeugt und verläßt den Gaskühler 65 über die Leitung 67. Mitgerissener, partikelförmiger Kohlenstoff in dem teilweise abgekühlten, abströmenden Gasstrom in Leitung 68 wird dadurch entfernt, daß der Gasstrom mit Wasser im herkömmlichen zweistufigen Gaswäscher 69 gewaschen wird. Das abgekühlte, rußfreie Produktgas verläßt den Wäscher 69 durch die Leitung 70 am Kopf des Gaswäschers 69. Eine pumpfähige wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 0,5 bis 4 Gewichtsprozent, so wie 1,0 bis 2,0 Gewichtsprozent, geht durch Leitung 71 am Fuß des Gaswäschers 69 ab. Wenn nötig, kann, um die besagte Feststoffkonzentration zu erzielen, ein beliebiges geeignetes Mittel verwendet werden, um die wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß in der Leitung 71 auf einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent zu konzentrieren. Zum Beispiel ist ein herkömmlicher Hydrozyklon 72 in der Zeichnung dargestellt. Abwasser geht am Fuß des Hydrozyklons durch Leitung 73 ab. Die konzentrierte wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß wird am Kopf des Hydrozyklons 72 abgezogen, und die pumpfähige konzentrierte Dispersion wird zu den Mischgefäßen 20 und 21 über die Leitung 19 zurückgeführt. Alternativ kann die Ruß-Wasser-Dispersion im zweistufigen Gaswäscher 69 konzentriert werden, indem der größte Teil des Wassers aus dem oberen Abschnitt zur Wäscheröffnung 74 über die Leitung 75 zurückgeführt wird, und nur eine kleine Menge dieses Wassers über die Leitung 76 in den unteren Abschnitt gepumpt wird.
Unter den oben angegebenen Betriebsbedingungen fand die partielle Oxidation von Erdgas mit Luft bei einer Temperatur in der Reaktionszone von etwa 1316ºC (2400ºF) bis etwa 1427ºC (2600ºF) statt. Der spezifische Sauerstoffverbrauch (SOC), zum Beispiel der Verbrauch in m³ (cu.ft. (SCF)) unter Standardbedingungen je 1000 m³ (cu.ft. (MSCF)) unter Standardbedingungen erzeugtes (H&sub2;+CO) lag im Bereich von etwa 245 bis 270. Der diesbezügliche Kaltgaswirkungsgrad (CGE), d.h. der obere Heizwert (vorzugsweise ausgedrückt in kJ (BTU)) von H&sub2;+CO im Produktgas, dividiert durch den oberen Heizwert (kJ (BTU)) des zugeführten Kohlenwasserstoffgases, lag gewöhnlich im Bereich von etwa 83 bis 84%.
Unerwarteterweise wurde gefunden, daß durch den verbesserten Prozess der maximale Kaltgaswirkungsgrad (CGE) erzielt werden kann, wenn das O/C-Verhältnis verringert wird und 100% des sich ergebenden, erhöhten, in einem einfachen Durchgang erzielten punktförmigen Anfalls im Produktgas zurückgewonnen wird und zur Löschung in Zumischung zu dem zugeführten Kohlenwasserstoffgas zurückgeführt wird. Weiterhin ist der spezifische Sauerstoffverbrauch (SOC) im Bereich von ungefähr 212 bis 235, und die Temperatur in der Reaktionszone wird auf den Bereich von etwa 927ºC (1700ºF) bis 1316ºC (2400ºF) abgesenkt. Der Kaltgaswirkungsgrad des verbesserten Verfahrens wird auf einen Wert im Bereich von etwa 84,5 bis 86,5% angehoben.
Für den Fall einer partiellen Oxidation mit Luft kann diese Verbesserung unter Bezugnahme auf die anhängende Fig. 3 erläutert werden, eine graphische Darstellung von CGE in Abhängigkeit von SOC, welche die beiden Parameter des Verbrauchs der beiden Hauptausgangsstoffe, zugeführter Kohlenwasserstoff (Erdgas) und Sauerstoff (verdichtete Luft) sind. Die untere Kurve C1 stellt die herkömmliche partielle Oxidation mit Luft von Kohlenwasserstoffgasen ohne Rückführung von Ruß dar. Diese Kurve wird durch aufeinanderfolgende Betriebspunkte erzeugt, wobei das O/C-Atomverhältnis in der Zufuhr von links nach rechts erhöht wird. Für alle Punkte links vom CGE-Maximum nimmt CGE mit dem O/C-Verhältnis ab und es wird mehr Restmethan und nicht umgewandelter Ruß (freier Kohlenstoff) erzeugt. Für Punkte rechts von diesem selben Maximum fällt CGE mit steigendem O/C-Verhältnis ab, weil, selbst wenn Methan und Kohlenstoff abnehmen, der Anfall von (H&sub2;+CO) wegen vollständigerer Oxidation zu H&sub2;O+CO&sub2; abfällt. Der Punkt N1 der normalen Betriebsbedingungen für konventionelle partielle Oxidation liegt zwangsläufig in einem relativ unwirtschaftlichen Gebiet bei hohem O/C und Temperatur, sodaß im wesentlichen kein Ruß erzeugt wird.
Die oberen Kurven in C2 und C3 in Fig. 3 stellen das verbesserte partielle Oxidationsverfahren der vorliegenden Erfindung dar, wobei der gesamte Ruß zurückgeführt wird und das O/C-Verhältnis für jeden Punkt dem Gesamtkohlenstoff sowohl in der Frischgaszuführung als auch im zurückgeführten Ruß entspricht. Da insgesamt aller Kohlenstoff umgesetzt wird, liegt CGE für das verbesserte Verfahren immer höher, außer bei sehr hohen O/C-Verhältnissen, wenn die Erzeugung von Ruß (und Methan) vernachlässigbar ist. Links vom CGE-Maximum für das neue Verfahren nimmt CGE nur wegen des ansteigenden Restmethans ab. Als allgemeine Korrelation gilt, daß Restmethan stets ansteigt, wenn (1) die Temperatur abfällt und (2) die Aufenthaltszeit in der Reaktionszone abnimmt. Die besten Betriebsbedingungen für das verbesserte Verfahren sind bei Punkt N2 und N3 links vom CGE-Maximum auf jeder Kurve. Bei diesen optimalen Punkten gleichen die Kostenersparnisse in SOC, verglichen mit SOC bei maximalem CGE, die Verluste von CGE, verglichen zu seinem Maximalwert, gerade aus. Der genaue Ort dieses hinsichtlich der Kosten optimalen Betriebspunktes hängt natürlich von den relativen Einheitskosten (Preisen) von zugeführtem Kohlenwasserstoff (Erdgas) und Sauerstoff (komprimierte Luft) ab, welches die beiden Hauptausgangsstoffe sind.
Darüber hinaus wurde im verbesserten Prozess unerwarteterweise gefunden, daß der Kaltgaswirkungsgrad durch Vergrößerung des Volumens der Reaktionszone bis zu einer durch übermäßigen Wärmeverlust aus dieser Zone gesetzten Grenze vergrößert wird, der spezifische Sauerstoffverbrauch verringert wird und die Temperatur in der Reaktionszone verringert wird. Wenn zum Beispiel das Volumen der Reaktionszone 25,5 m³ (900 cu.ft.) zur partiellen Oxidation eines Kohlenwasserstoffgases mit Luft beträgt, wobei alle Einspeisebedingungen konstant gehalten werden, wird durch den Betrieb in einer 34 m³ (1200 cu.ft.) großen Reaktionszone, d.h. eine Vergrößerung von 33 1/3%, der Kaltgaswirkungsgrad von etwa 84,4 auf 86,6% erhöht, der spezifische Sauerstoffverbrauch von etwa 230 auf 215 verringert und die Temperatur in der Reaktionszone von etwa 1124ºC (2056ºF) auf etwa 1054ºC (1930ºF) verringert. Vorteilhafterweise kann das Volumen der Reaktionszone für das verbesserte Verfahren im Vergleich mit dem Volumen der Reaktionszone für herkömmliche partielle Oxidation vergrößert werden. Diese gewinnbringende Vergrößerung kann typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 100% größer liegen. Dieses größere Volumen kann durch herkömmliche Rechenmethoden bestimmt werden. Einige Grundsätze sind im US- Patent Nr. 2,582,938 beschrieben. Eine Volumenvergrößerung der Reaktionszone trägt zur Vergrößerung der Aufenthaltszeit bei, aber vergrößert auch den Wärmeverlust und senkt die Temperatur ab. Demgemäß, während die herkömmliche Aufenthaltszeit in der Reaktionszone des Reaktors für partielle Oxidation im Bereich von etwa 2,0 bis 5 Sekunden für die partielle Oxidation eines Kohlenwasserstoffgases, z.B. Methan, liegt, ist die bevorzugte Aufenthaltszeit im verbesserten Verfahren im Bereich von etwa 2,5 bis 10 Sekunden, damit Restmethan minimiert wird. Daher kann das Volumen der Reaktionszone für partielle Oxidation im vorliegenden verbesserten Verfahren um einen Betrag größer sein als das Volumen der Reaktionszone für herkömmliche partielle Oxidation, der genügende Aufenthaltszeit schafft, um Restmethan im abströmenden Rohgasstrom aus der Reaktionszone auf das Minimum zu reduzieren, das bei dem unteren, zugeführten O/C-Atomverhältnis erzielbar ist, wobei aber alle anderen unabhängigen Variablen konstant gehalten werden.
Über die einfache, oben angegebene Optimierung der Kosten von Ausgangsmaterial allein hinaus ist es möglich, das verbesserte Verfahren voll sowohl hinsichtlich Betriebskosten wie auch Fixkosten zu optimieren, wie unten angegeben: Betriebskosten Fixkosten Kohlenwasserstoffgas- Zufuhr Zufuhr- und Vorwärmanlagen Oxidant (Luft oder Sauerstoff) "Guthaben" für erzeugten Dampf Weitere Aufwendungen, z.B. Brennstoff und Strom Andere Erfordernisse, z.B Arbeitskraft Brenneranlage und Reaktorvolumen Gaskühlungsanlagen Rußwiedergewinnungs- und Rückführanlagen
Um sowohl die Auslegung wie auch den Betrieb zu optimieren, werden alle obigen Kosten für zwei oder drei Punkte in der Nähe des Punktes der besten Betriebsbedingungen für das verbesserte Verfahren mit einem gegebenen Reaktorvolumen in Fig. 3 berechnet. Durch Wiederholen dieses Berechnungsvorgangs für mindestens zwei weitere Reaktionsvolumina ist es möglich, die optimalen Auslege- und Betriebsbedingungen auszuwählen.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens können die Ausgangsstoffe durch Einstellen des zugeführten Sauerstoff/Kohlenstoffverhältnisses (O/C= Anzahl von Atomen freien Sauerstoffs im Oxidantstrom dividiert durch Anzahl von Kohlenstoffatomen im zugeführten Kohlenwasserstoff-Frischgasstrom, zuzüglich des rückgeführten Ruß-Wassers, zuzüglich des rückgeführten Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Gases) optimiert werden, sodaß der sich ergebende spezifische Sauerstoffverbrauch und der Kaltgaswirkungsgrad zu einem Minimum der Gesamtkosten des Oxidants (Luft, sauerstoffangereicherte Luft, oder im wesentlichen reiner Sauerstoff) zuzüglich des zugeführten Kohlenwasserstoffgases je Einheitsvolumen des erzeugten (H&sub2;+CO) führen. Weiter können die gesamten Betriebskosten durch Einstellen des zugeführten O/C-Verhältnisses optimiert werden, sodaß die Gesamtnettokosten des Oxidantstroms zuzüglich des zugeführten Kohlenwasserstoffstroms zuzüglich der Betriebsaufwendungen (in erster Linie Brennstoff zur Vorheizung, aber einschließlich Dampfzufuhr, Strom, Kühlwasser und andere) zuzüglich aller anderen Erfordernisse des Betriebs (wie Arbeitskraft) abzüglich eines "Guthabens" für Dampfabgabe je Einheitsvolumen des erzeugten (H&sub2;+CO) minimiert werden. Auch kann die Auslegung der Verfahrenseinheit optimiert werden, indem der Auslegungswert des zugeführten O/C so ausgewählt wird, daß je Volumeneinheit des erzeugten (H&sub2;+CO) die gesamten Nettobetriebskosten zuzüglich aller Investitionskosten (wie für Zufuhr- und Vorheizanlagen, Brennerherstellung, Reaktorvolumen, Gaskühlungs- und Quenchanlagen, Rußwiedergewinnungs- und Rückführanlagen) minimiert werden. In einigen Fällen kann es eine festgelegte obere Grenze für die abströmende Methankonzentration geben, die durch Erfordernisse nachfolgender Prozesse bestimmt wird. Für diese Fälle ist es möglich, das O/C im Zustrom nur bis zu einem Wert abzusenken, der das austretende Methan an oder unterhalb dieser Grenze hält; damit wird die Optimierung immer noch ausgeführt, aber nur bis zu dem niedrigsten O/C herab, der bei einem solchen Methangrenzwert zulässig ist.
Die folgenden Beispiele erläutern eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung für den Fall, daß Luft als Oxidant verwendet wird.

Beispiel

9,45 x 10&sup9; m³ (33.376.000 cu.ft. unter Standardbedingungen) täglich, gemessen bei 16ºC (60ºF) und einem Manometerdruck von 1x10&sup5; Pa (14,7 psig) einer Mischung mit Erdgas und mit einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Rückführgas von der Reinigung eines Ammoniakkreislaufs aus einem nachgeschalteten Prozeß werden miteinander vermischt und in einem gefeuerten Gasvorwärmer auf eine Temperatur von etwa 371ºC (700ºF) vorgewärmt. Die Zusammensetzung der zugeführten Gasmischung aus Erdgas zuzüglich Rückführgas ist in Tabelle 1 in Mol-% dargestellt: Tabelle 1 - Zusammensetzung der zugeführten Gasmischung Mol-% Methan Äthan Propan Butan Pentan Wasserstoff Kohlenmonoxid Argon Stickstoff
Die zugeführte, vorgewärmte Gasmischung wird in einem Mischgefäß mit 6,96 x 10³ kg (15337 pounds) zurückgeführter Ruß-Wasser-Dispersion pro Stunde mit einem Feststoffanteil von 1,0% und einer Temperatur von 121ºC (250ºF) gemischt. Die Mischung wird dann in einem gefeuerten Gasvorwärmer vorgewärmt, um eine Dispersion von Ruß im Gas mit einer Temperatur von 566ºC (1050ºF) und mit vollständig verdampftem Aufschwemmwasser und mit vollständig im Erdgas und Rückführgas dispergierten Rußpartikeln bei einem Manometerdruck von 34,5 x 10&sup5; Pa (500 psig) zu erzeugen.
Die Dispersion des partikelförmigen Kohlenstoffs im zugeführten Erdgas wird dann durch den dazwischen liegenden, ringförmigen Durchlaß eines Brenners mit einer zentralen Leitung, einem dazwischen liegenden, rlngförmigen Durchlaß, der besagte zentrale Leitung umgibt, und einem äußeren ringförmigen Durchlaß, der besagten dazwischen liegenden Durchlaß umgibt, geleitet. Gleichzeitig werden 7,64 x 10&sup5; kg (842 short tons) je Betriebstag von 100% des in Luft enthaltenen Sauerstoffs mit der unten in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung in Mol-% und bei einer Temperatur von 788ºC (1450ºF) in zwei Ströme aufgeteilt und durch die zentrale Leitung und den äußeren ringförmigen Durchlaß des besagten Brenners bei einem Manometerdruck von 34,5 x 10&sup5; Pa (500 psig.) geführt. Tabelle 2 - Zusammensetzung des Oxidationsmittelstroms Mol-% Sauerstoff Argon Stickstoff Wasserdampf
5,15 x 10¹&sup0; m³ (181.742.000 cu.ft. unter Standardbedingungen) abströmendes Rohsynthesegas (feucht) werden je Betriebstag aus der als freie Strömung ausgebildeten, wärmefest ummantelten Reaktionszone abgeführt, in der die partielle Oxidation bei einer Temperatur von 1124ºC (2056ºF) und einem Manometerdruck von 3,24 x 10&sup6; Pa (470 psig) stattfindet.
Der abströmende Rohgasstrom wird durch einen Gaskühler geleitet und auf eine Temperatur von 328ºC (623ºF) durch indirekten Wärmetausch mit Kesselspeisewasser abgekühlt. Hierdurch wird Dampf mit einer Temperatur von 317ºC (603ºF) und einem Manometerdruck von 1,08 x 10&sup7; Pa (1560 psig) erzeugt. Der teilweise abgekühlte, abströmende Rohgasstrom wird mit Wasser in einem herkömmlichen, zweistufigen Rußwäscher gewaschen. 69 kg (153 pounds) Ruß (unreagierter Kohlenstoff) werden je Stunde aus dem Gasstrom entfernt und bilden eine Dispersion mit dem Waschwasser. Die sich ergebende, wässrige Dispersion von Ruß mit 1,00 Gewichtsprozent Feststoffen wird zwecks Zumischung zur Mischung von Erdgas und Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltendem Rückführgas zurückgeführt. Wahlweise kann der Ruß-Wasser-Strom in einem Hydrozyklon auf etwa 3 Gewichtsprozent aufkonzentriert werden. Diese Konzentration wird in einer beliebigen Antage so hoch wie möglich gemacht, während die Pumpfähigkeit noch aufrechterhalten wird, um durch Minimieren der zu verdampfenden Wassermenge den Wirkungsgrad zu steigern. Die Zusammensetzung des erzeugten rußfreien Synthesegases ist unten in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 - Zusammensetzung des rußfreien Synthesegases Mol-% Kohlenmonoxid Wasserstoff Kohlendioxid Wasserdampf Methan Argon und seltene Gase Stickstoff und Spurenkomponenten

Claims

1. Verfahren zur partiellen Oxidation zur Herstellung von Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas, das die folgenden Schritte umfaßt:

(1) Schaffen eines Stroms von Kohlenwasserstoffeinsatzgas (mit oder ohne Zumischung eines Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Rückführgasstromes zu dem Strom) bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 760ºC (1400ºF), wobei besagter zugeführter Kohlenwasserstoffeinsatzgas- und/oder Kohlenwasserstoffrückführgasstrom etwa 40 bis 100 Vol.-% CH&sub4; enthält;

(2) Mischen besagten Gases aus Schritt (1) mit einer wässrigen aufgeschwemmten Dispersion von rückgeführtem Kohlenstoffruß in einer Einrichtung zur Gas-Flüssigkeitsmischung;

(3) Halten besagter Mischung aus Schritt (2) bei einer Temperatur in einem Bereich von 149ºC (300ºF) bis 760ºC (1400ºF), um besagtes Aufschwemmwasser zu verdampfen und besagte Rußpartikel in besagtem Kohlenwasserstoffeinsatzgas (und Rückführgas, falls vorhanden) zu dispergieren;

(4) Reagierenlassen besagter erwärmter Mischung aus Schritt (3) mit einem Strom eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases, dessen Temperatur im Bereich von Umgebungstemperatur bis 982ºC (1800ºF) liegt, in einer Reaktionszone mit partieller Oxidation, um einen abströmenden Rohgasstrom herzustellen, bei einer Temperatur im Bereich von 927ºC (1700ºF) bis 1316ºC (2400ºF) und einem Druck im Bereich von etwa 1 bis 253 bar (1 bis 250 Atmosphären) und im wesentlichen umfassend H&sub2;, CO, CO&sub2;, wenigstens eines der Gase H&sub2;O, CH&sub4;, N&sub2;, Ar, H&sub2;S und COS und mitgerissenen freien Kohlenstoffruß, so daß das Atomverhältnis von freiem Sauerstoff zu Kohlenstoff im Gesamtzulauf zu besagter Reaktionszone im Bereich von ungefähr 0,75 bis 1,15 liegt; der spezifische Sauerstoffverbrauch ungefähr im Bereich von ungefähr 212 bis 235 liegt; die Verweilzeit im Bereich von ungefähr 2,5 bis 10, so wie etwa 3 bis 6 Sekunden ist; und besagter freier Kohlenstoffruß im Bereich von ungefähr 0,1 bis 3 Gewichtsprozent des Gesamtkohlenstoffgehalts der besagten Mischung aus Kohlenwasserstoffeinsatzgas, zurückgeführtem Ruß-Wasser und Rückführgas, soweit im Zulauf vorhanden, erzeugt wird;

(5) Abkühlen des abströmenden Rohgasstroms aus Schritt (4) auf eine Temperatur im Bereich von 38ºC (100ºF) bis 427ºC (800ºF) und Waschen des teilweise abgekühlten, abströmenden Rohgasstroms mit Wasser in einer Gaswaschzone, um einen im wesentlichen rußfreien Strom von Synthesegas, Reduktionsgas oder Brenngas und einen getrennten Strom einer wässrigen Dispersion von Kohlenstoffruß zu erzeugen;

(6) Bereitstellen besagter wässriger Dispersion als eine pumpfähige Ruß-H&sub2;O-Dispersion mit 0,5 bis 4 Gew.-% Kohlenstoffruß; und

(7) Zurückführen der im wesentlichen gesamten Ruß-H&sub2;O-Dispersion aus Schritt (6) nach Schritt (2) zur Mischung mit besagter Gasmischung aus Schritt (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Kohlenwasserstoffgasstrom in Schritt (1) mit Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff enthaltendem Rückführgas gemischt wird, wenigstens 20 Mol-% Kohlenwasserstoffe enthält und eine Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis 316ºC (600ºF) hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Entschwefelung des Gases aus Schritt (1) vor dem Mischungsschritt (2) eingeschlossen ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (2) besagte Gasmischung aus Schritt (1) mit besagter Ruß-H&sub2;O-Dispersion durch Zerstäubung des zurückgeführten Ruß-Wassers in einem Mischungsbehälter gemischt wird, so daß dieses ohne Auftreffen von Tröpfchen der Dispersion auf den Behälter verdampft.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Gas aus Schritt (1) in Schritt (2) axial einer Mischeinrichtung zugeführt wird, während gleichzeitig die wässrige Dispersion von Kohlenstoffruß durch einen anderen Durchlaß in besagten Mischer zugeführt wird, welcher Durchlaß senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu besagtem axialen Zufuhrdurchlaß ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischungsschritt (2) dazu veranlaßt wird, innerhalb der Reaktionszone mit partieller Oxidation stattzufinden, indem der Gasstrom aus Schritt (1), die wässrig aufgeschwemmte Dispersion und der freien Sauerstoff enthaltende Gasstrom durch drei getrennte Durchlässe zur besagten Reaktionszone zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Mischung aus Schritt (3) in Schritt (4) durch den dazwischenliegenden, ringförmigen Durchlaß eines Dreistrombrenners mit einer zentralen Leitung, wobei der besagte dazwischenliegende, ringförmige Durchlaß besagten zentralen Durchlaß umgibt, und einem äußeren ringförmigen Durchlaß, der besagten dazwischenliegenden, ringförmigen Durchlaß umgibt, geschickt wird; und daß besagter Strom freien Sauerstoff enthaltenden Gases in zwei getrennte Ströme aufgeteilt wird, wobei ein Strom durch besagte zentrale Leitung abwärts strömt und der verbleibende Strom durch besagten äußeren, ringförmigen Durchlaß strömt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Gas aus Schritt (1) durch den dazwischenliegenden oder den äußeren, ringförmigen Durchlaß eines Dreistrombrenners mit einem zentralen Durchlaß, mit dem der besagte ringförmige Durchlaß konzentrisch ist, und mit dem der besagte äußere, ringförmige Durchlaß konzentrisch ist, geschickt wird; daß die wässrig aufgeschwemmte Dispersion durch den zentralen Durchlaß geschickt wird; und daß der Strom freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch den verbleibenden freien Durchlaß in besagtem Brenner geschickt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (6) den Schritt des Konzentrierens besagter wässriger Dispersion von Ruß einschließt.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaswaschzone in Schritt (5) eine obere und eine untere Waschzone umfaßt und das Verfahren den Schritt einschließt, den größten Teil des Wassers aus der oberen Zone über eine Wäscheröffnung zur oberen Zone zurückzuführen, während nur ein Bruchteil dieses Wassers in die untere Zone eingeführt wird.