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Verfahren zur Erhöhung der Gasausbeute bei der Entgasung von Brennstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Gasausbeute bei der Entgasung
von Brennstoffen, die üblicherweise in Kammeröfen zur Erzeugung von Gas und Koks
vorgenommen wird. Die aus dem Entgasungsraum abgezogenen Destillationsgase werden
bekanntlich in der Gasvorlage und der anschließenden Gaskühlung unmittelbar oder
mittelbar unter den Taupunkt ihrer kondensierbaren Bestandteile gekühlt. Dabei wird
die gesamte fühlbare Wärme der Destillationsgase unter entsprechendem Aufwand an
Kühlmitteln vernichtet. Außerdem fällt der gesamte aus der Kohlenfeuchtigkeit stammende
und in den Destillationsgasen enthaltene Wasserdampf in Form von Kondensat an und
muß in einem nachfolgenden Arbeitsgang von den aufgenommenen Wertstoffen, insbesondere
Teer und Ammoniak befreit werden. . Um insbesondere die große fühlbare Wärme
des in den Destillationsgasen enthaltenen Wasserdampfes auszunutzen und durch dessen
thermische Zersetzung zu Wassergas auch die Gasausbeute zu erhöhen, hat man schon
mehrfach vorgeschlagen, die aus dem Entgasungsraum entweichenden Destillationsgase
vor ihrer Kühlung über glühenden Brennstoff zu leiten. Zu diesem Zweck hat man die
Destillationsgase durch Deckenkanäle im Ofenmauerwerk oder durch außerhalb des Mauerwerks
liegende Leitungen aus einer Kammer in eine andere Kammer eingeführt, deren Brennstoffinhalt
bereits vollständig oder nahezu vollständig entgast ist. Hierbei ergibt sich der
Nachteil, daß die wasserdampfhaltigen Destillationsgase ohne innige Berührung mit
dem glühenden Koks dieser Kammer durch die Spalten im Kokskuchen und noch mehr
durch
die freien Räume zwischen Kokskuchen und Kammerwandungen streichen. Dabei findet
nur eine sehr unvollkommene thermische Zersetzung des Wasserdampfes statt. Der zur
Behebung dieses Mangels weiterhin gemachte Vorschlag, die Destillationsgase nur
in die Teernabt des glühenden Kokskuchens einzuleiten und aus dieser wieder abzusaugen,
erfordert verwickelte Ein- und Abführungseinrichtungen für die Destillationsgase.
Dieser Vorschlag hat sich daher im praktischen Betriebe auch nicht durchsetzen können.
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Alle diese Nachteile vermeidet man erfindungsgemäß dadurch, daß die
aus dem Entgasungsraum abgezogenen wasserdampfhaltigen Destillationsgase vor ihrer
Kühlung in einer von dem Gaserzeugungsofen getrennten Einrichtung über einen hocherhitzten
Kohlenstoffträger wie glühenden Koks geleitet werden, der im Gegenstrom zu den Destillationsgasen
durch die Einrichtung absinkt und nach Wiederaufheizung im Kreislauf in diese zurückgeführt
wird. Beim Durchstreichen der selbst in Bewegung befindlichen glühenden Koksschicht
treffen die Destillationsgase immer wieder auf frische Koksteilchen, ohne daß in
dem Koksbett größere Hohlräume oder Kanäle vorhanden sind, durch welche die Destillationsgase
ungekrackt entweichen könnten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt
man eine praktische vollständige Umwandlung des in den Destillationsgasen enthaltenen
Wasserdampfes zu Wassergas. Daneben erfolgt eine sehr vorteilhafte Zersetzung der
Teerbestandteile des Gases vornehmlich zu hochwertigen aromatischen Kohlenwasserstoffen
und eine weitgehende Zersetzung des Gasamffioniaks zu Stickstoff und Wasserstoff.
Infolge der Gegenwart von Wasserdampf bzw. Wasserstoff werden die beim Kracken der
Teerbestandteile anfallenden geringen Mengen an Ölkoks sofort beim Entstehen wieder
hydrierend abgebaut.
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Der bei der Aufspaltung der genannten Gasbestandteile nicht verbrauchte
Koks wird nach seinem Austritt aus dem Krackraum und Abtrenn . ung von Asche
und Koksgrus durch geeignete mechanische oder pneumatische Fördermittel zur Wiedererhitzung
auf Reaktionstemperatur einem Regenerator zugeführt und in diesem durch Zusatz von
Heizgas und Luft entsprechend aufgeheizt. Die durch den Abbrand im Reaktionsraum
verursachte Verminderung der umlaufenden Koksmenge wird durch Zusatz einer entsprechenden
Menge frischen Kokses ausgeglichen.
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Ein besonderer Värteil des erfindungsgernäßen Verfahrens besteht darin,
daß man dem in den Reaktions- oder Krackraum eingeführten glühenden Koks größere
Mengen an Rückstandsölen zusetzen kann. Bei der Kohlendestillation in Kammeröfen
fallen in der Nebengewinnungsanlage der Destillationsgase erhebliche Mengen solcher
Rückstandsöle an, die wegen ihres geringen Verkaufswertes bisher nur eine Belastung
des Kokerei- bzw. Gaswerksbetriebes bedeuteten. Durch den Zusatz dieser an sich
sehr heizkräftigen Rückstandsöle wird der Heizwert des den Krackraum verlassenden
Mischgases in vorteilhafter Weise gehoben. Das ist besonders dann wichtig, wenn
man sehr feuchte Kohlen im Kammerofen entgasen muß. Die b--i dem erfindungsgemäßen
Verfahren erfolgende I'msetzung der dann entstehenden sehr erheblichen Wasserdampfmengen
zu Wassergas rufen unter Umständen eine derartige Herabsetzung des Gasheizwertes
hervor, daß die ses nicht mehr einem normgerechten Stadtgas entspricht. Durc«h entsprechenden
Zusatz von Rückstandsölen kann man in allen Fällen den Heizwert des Endgases wieder
auf Stadtgasnorrn bringen. Als Reaktionskoks im Krackraum eignet sich insbesondere
feinkörniger Koks, der bisher in der Koksseparation als wenig brauchbarer Abfall
abfiel und höchstens in Zentralgeneratoren zur Erzeugung von Schwachgas vergast
werden konnte. Bei der Entgasung einer üb-
lichen Kokskohle in einem Kammerofen
fielen je
Tonne Einsatzkohle etwa 740 kg Koks an. Die in der Koksseparation
abgeschiedenen rund i2o kg
minderwertigen Feinkokses wurden in der Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verbraucht. Unter Zusatz von
170/0 Rii ' ckstandsöl, bezogen auf die Einsatzkohle, ergab sich eine Steigerung
der Ausbeute an normgerechtem Stadtgas auf das Dreifache. Das den Reaktionsraum
verlassende Gasgernisch enthielt etwa die vierfache Menge an Benzol und seinen Homologen
und etwa die dreifache Menge eines stark naphthalinhaltigen Teeres wie das Destillationsgas
vor Eintritt in den Krackraum.
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In der Zeichnung sind in vereinfachter Darstellungsweise zwei Ausführungsbeispiele
einer - zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Anlage
veranschaulicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i der Zeichnung werden die aus
dem Entgasungsraum abgezogenen wasserdanipfhaltigen Destillationsgase duich die
Leitung i einem Reaktionsraum 2 zugeleitet. Dieser ist mit einer im Gegenstrom zu
den aufsteigenden Destillationsgasen absinkenden Säule glühenden Kokses gefüllt.
Die entstehenden Reaktionsgase verlassen Raum 2 durch eine Leitung 3.
Der
nicht zur Reaktion verbrauchte Koks wird' über eine Schleuse4 einer Siebeinrichtung5
od. dgl. zugeführt. Der von Asche und Feinstgut, die bei 6
abgeführt werden,
befreite Koks gelangt über eine Fördereinrichtung 7 zu einer weiteren Fördereinrichturig
9, die ihn in einen Hochbunker io abliefert. Beim Einlauf in die Fördereinrichtung
9
wird der Abbrand im Raume 2 durch Zusatz von Frischkoks ersetzt, der durch
eine Fördereinrichtung 8 zur Fördereinrichtung 9 gelangt. Aus Bunker
io wird das Gemisch aus Kreislauf- und f rischem Koks über eine Schleuse
i i einem Erhitzer oder Regenerator 12 zugeleitet und aus diesem über eine Schleuse
14 wieder in den Krackraum 2 zurückgeführt. Zum gasdichten Abschluß der Schleusen
4, i i und 14 gegen die Außenluft kann man durch Leitungen 13 Rauchgas od.
dgl. in die Schleusen einleiten.
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Zum Wiederaufheizen des Kokses im Regenerator 12 dient ein Gemisch
von Heizgas und Luft, das
durch Leitung 15 zuströmt. Die im Regenerator
12 entstehenden Gase werden durch eine Leitung 16 über einen Abhitzekessel 17 und
einen Wärmeaustauscher 18 abgeleitet. Der Zusatz der Rückstandsöle erfolgt durch
eine Leitung ig, die über den Wärmeaustauscher 18 und einen weiteren in die Aeaktionsgasleitung
3 eingeschalteten Wärmeaustauscher 2o zum Krackraum 2 führt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2, unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen
im wesentlichen nur dadurch, daß der Reaktions- oder Krackraum in zwei parallel
geschaltete Teilräume 2 und 21 unterteilt ist. Hierbei ergibt sich die unter Umständen
vorteilhafte Möglichkeit, die Destillationsgase nur durch einen Teilrauni, den Raum
2, ZU
leiten und im anderen Teilraum:2i nur die durch Leitung ig eingeführten
Rückstandsöle zu kracken, wobei die Reaktionserzeugnisse durch eine Leitung 22 getrennt
abgeführt werden. Die in dem durch Leitung 22 strömenden Reaktionsgas in großer
Menge enthaltenen aromatischen und olefinischen Kohlenwasserstoffe können dann getrennt
auskondensiert und das Restgas dem durch Leitung 3
abgezogenen Gasgemisch
zugesetzt werden. Den bei 6 aus der Siebeinrichtung 5 abgezogenen
verhältnismäßig aschereichen feinkörnigen Brennstoff kann man- in einer Staubfeuerung
ausnutzen oder auch vergasen.
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Bei beiden Ausführungsformen ergibt sich der wesentliche Vorteil,
daa man . durch Einregelung der Menge und der Temperatur des dem Reaktionsraum :2
bzw. 21 zugeführten Kohlenstoffträgers die jeweils günstigsten Reaktionsbedingungen
schaffen kann. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung grundsätzlich von den bekannten
Vorschlägen, Rückstandsöle in eine Entgasungskammer oder einen Gaserzeuger einzuleiten.
Um den Gaserzeugungsvorgang nicht empfindlich zu störe ' n, ist hierbei nur
der Zusatz einer recht geringen ölmenge möglich. Außerdem entsprechen die im Gaserzeugungsraum
herrschenden Temperaturen vielfach nicht denjenigen Reaktionstemperaturen, die für
eine schonende Aufspaltung der öle ohne Bildung größerer Ölkoks-mengen, wünschenswert
sind.
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Zur Durchführung der Reaktion mit dem wasserdampfhaltigen Reaktionsgas
bzw. dem Rückstandsöl kann der bei der Entgasung anfallende feste Rückstand dienen,
und zwar unmittelbar auf der Temperaturstufe, ' mit der er die Entgasungseinrichtung
verläßt. Auf diese Weise wird die fühlbare Wärme des Entgasungsgutes ausgenutzt.
Handelt es sich bei diesem um wertvollen großstückigen Koks, so wird man im allgemeinen
von einer Vergasung desselben absehen. Man kann jedoch nach einerfi der bekannten
Verfahren der Trockenkokskühlung die fühlbare Wärme des entgasten Gutes gewinnen
und zur Erzeugung von Wasserdampf oder zür Erzeugung eines brennbaren Gases benutzen.
Die fühlbare oder latente Wärme, die dabei gewonnen wird, kann zur Wiederaufheizung
des Kohlenstoffträgers dienen, welcher im Kreislauf durch die Krackeinrichtung geführt
wird. Man kann zur Beschleunigung der einzelnen Reaktionen dem Kohlenstoffträger
katalytisch wirkende Stoffe zusetzen. Man kann ferner zur Auf lockerung der Brennstoffmasse
das Gemisch eines Kohlenstoffträgers und inerter, nicht an der Reaktion teilnehmender
Feststoffe im Kreislauf durch den Reaktionsraum führen. Unter Umständen genügt es
hierbei, den Kohlenstoffanteil dieses Gemisches so zu bemessen, daß im Reaktionsraum
praktisch der gesamte Kohlenstoff verbraucht wird. In diesem Fall ist dann nur eine
Wiederaufheizung der im Kreislauf geführten inerten Feststoffe erforderlich.