SE446101B - Sett och anordning for att generera gas - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en process för generering av en huvudsakligen CO och H2 innehållande gas ur godtyckliga kolhaltiga utgángsmate- rial och oberoende av dessas flyktandel, varvid den i det kolhaltiga utgângsmaterialet ingående flyktandelen kan tas tillvara och också omvandlas till CO och H2, och varvid det fysiska värmet i flykten och åtminstone "delvis i koksen återvinnes i processen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att fram- ställa en reaktiv koks för användning i processen för fullständig karburering av den i processen genererade gasen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en anordning för genomförande av processen enligt uppfinningen.

Detta uppnås medelst sättet enligt föreliggande uppfin- ning, som huvudsakligen kännetecknas av karbonering av styckeformigt kolhaltigt utgàngsmaterial i ett schakt under tillförsel av extern energi och oxidationsmedel, inmatning av i karboneringsschaktet genererad reaktiv koks via en gastät slussanordning i karbureringsschak- tet i beroende av koksförbrukningen däri, införande av den vid karboneringen alstrade och det kolhaltiga ut- gàngsmaterialets flyktandel innehållande varma gasen i ett förgasningssteg i och för krackning och refor- mering av de däri ingående beståndsdelarna samt ut- nyttjande av dess fysiska värmeinnehåll vid karbure- ring av den efter förgasning och partiell förbränning erhållna gasblandningen.

Företrädesvis regleras halten C02 + H20 i den gene- rerade produktgasen till 0 - 10% och därmed halten CO + H2 till 100 - 90%. 10 15 20 25 30 8406649-7 Enligt en utföringsform av uppfinningen genomföres kar- bonering av det kolhaltiga utgångsmaterialet vid en tem- peratur av 600 - 800°C. Härigenom erhålles en synnerligen reaktiv koks, och eftersom koksen matas direkt via en gas- tät slussanordning till efterföljande karbureringsschakt kommer den aldrig att exempelvis utsättas för luftens syre.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utgöres det styckeformiga kolhaltiga materialet av antracit, bitumi- nöst kol, lignit och/eller torv.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen styrs produktionen i karboneringsschaktet medelst nivåsonder i karbureringsschaktet. Genom att man utgår från godtyckliga kolhaltiga råmaterial, såsom torv, kan en högre koksför- brukning tillåtas i karbureringsschaktet om detta trots allt skulle erfordras trots att man använder reaktivt koks, exempelvis för erhållande av en gas som innehåller väsent- ligen 100% CO + H2.

I karboneringsschaktet genomföras en partiell oxidation och karbonering av det kolhaltiga utgångsmaterialet under samtidig tillförsel av extern energi och oxidationsmedel.

Enligt en utföringsform av uppfinningen tillföres oxida- tionsmedel i form av en gas innehållande 02, H20 och/eller 'CO . Oxidationsmedlet kan härvid helt eller delvis förvär- 2 mas före inträdet i karboneringsschaktet, varvid kan ut- -nyttjas utgående het produktgas.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen leds oxida- tionsmedlet helt eller delvis genom en brännkammare inne- fattande en olje- eller gaseldad brännare före inträdet i karboneringsschaktet. I det fall gas eldas i brännaren ut- nyttjas kyld och komprimerad produktgas, som eventuellt r:=}s4oefi4p9fp7 kan värmeväxlas med het produktgas före inträdet i brännaren.

*Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen kyles den i karboneringsschaktet producerade koksen före utträdet ur karboneringsschaktet. Detta kan ske genom att 5_ V kyld och komprimerad produktgas leds in i karboneringsschak- ' tets utmatningsrum. Alternativt kan kylningen ske genom kyl- ning av utmatningsbordet.

Härigenom uppnås att koksen blir mer lätthanterlig i den gas- täta slussen och dessutom blir materialvalet för slussanord- 10 iningen lättare- Uppfinningen innefattar även en anordning för genomförande av det inledningsvis beksrivna sättet enligt uppfinningen, innefattande en gasgenereringsdel med en förgasningskammare och ett karbureringsschakt samt en gastät tillförselanord- 15 ning för styckeformig kolbärare, och kännetecknas huvudsak- ligen av ett karboneringsschakt förbundet med nämnda karbu- reringsschakt via nämnda gastäta tillförselanordning för styckeformig kolbärare, en tillförselanordning för oxida- tionsmedel och energi, en utmatningsanordning i schaktets 20 botten för producerad reaktiv koks samt ett övre utlopp för vid karboneringen alstrad koksugnsgas.

-Enligt en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar den en kylgasledning anordnad att mynna i kar- boneringsschaktets, utmataranordningen inrymmande, utmat- 25 ningsrum.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen uppvisar an- ordningen en gasledning från karboneringsschaktets gasut- lopp till förgasningskammaren. Härigenom matas flyktandelen i det styckeformiga kolhaltiga utgàngsmaterialet direkt in 30 i förgasninqskammaren för krackning och rnformcring. 20 30 8406649-7 Enligt ytterligare en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar den ledningar för tillförsel av oxidationsmedel till karboneringsschaktet innefattande kompressororgan och värmeväxlarorgan för värmeväxling med varm prudnktgas.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar den en brännkammare in- gående i ledningen för oxidationsmedelstillförsel.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av anordningen enligt uppfinningen är i brännkammaren anordnad en olje- eller gaseldad brännare.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar den en för recirkulation av produktgas anordnad ledning innefattande en kylanord- ning och en efterföljande kompressor, vilken ledning myn- nar-i brännaren. Recirkulationsledningen kan vidare inne- fatta en värmeväxlare för värmeväxling av den kylda och komprimerade produktgasen med het produktgas, varvid led- ningen företrädesvis också innefattar en by-passledning för att produktgasen valfritt, helt eller delvis skall kunna värmeväxlas.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritning, pà vilken figuren visar ett föredraget utförande av en anläggning för genomförande av sättet enligt uppfinningen.

Anordningens gasgenereringsdel innefattar en förgasnings- enhet med en med 1 betecknad kammare för genomförande av förgasning och partiell förbränning av finfördelat kolhal- tigt utgångsmaterial samt ett med 2 betecknat karburerings- schakt, fyllt med koks 3. iÜfy ä4oše49-7 Förgasningskammaren är företrädesvis utformad som en cy- lindrisk kammare med väggar 4, 5. I och för sig kan flera förgasningskammare vara anordnade i anslutning till kar- bureringsschaktet. Ett eller flera slaggutlopp 6 är anord- 5 nade för utmatning av slagg från karbureringsschaktet och förgasningskammaren. Genererad gas avdrages genom ett gas- *utlopp 7 i schaktets övre del. Styckeformig kolbärare till- föres till schaktet genom en i schaktets topp mynnande gas- _ tät.slussanordning 8. Förgasningskammaren l mynnar i schak- 10 ö tets nedre del varifrån gasen passerar upp genom koksbädden och ut genom gasutloppet.

I anslutning till förgasningskammaren är anordnad åtmins- tone en brännare, som i det visade utförandet utgöres av en plasmagenerator 9. Plasmageneratorn är ansluten till 15 förgasningskammaren via en ventilanordning 101 Oxidations- 'medel införes i plasmageneratorn genom en tillförselled- ning ll. Oxidationsmedlet kan utgöra bärgas, som leds ge- nom plasmageneratorn alternativt kan en separat bärgas ut- nyttjas. Den i plasmageneratorn genererade heta, turbulen- 20 ta gasen införes i förgasningskammaren genom plasmagenera- torns mynning 12. Det kolhaltiga bränslet, som företrädes- vis föreligger i pulverform, införes genom en tillförsel- ledning 13 in i en koncentriskt runtom plasmageneratorns mynning anordnad ringspalt 14 och/eller en lans 15, som 25 också kan utnyttjas för tillförsel av eventuellt tillsats- lmedel.

I schaktet är vidare anordnade lansar 16, 17 för tillförsel av eventuellt ytterligare oxidationsmedel, såsom t.ex. H20, C02, för utnyttjande av fysiskt överskottsvärme i gasen. 30 Detta ger då också möjlighet att reglera gasens tempera- tur och sammansättning.

I förgasningskammarens invid koksfyllningen belägna ände är anordnad on första avkännaranordning 18 och i gamut- 8406649-7 loppet 7 från schaktet är anordnad en andra avkännaranord~ ning 19, för temperaturmätning och/eller gasanalys och med hjälp av dessa två avkännaranordningar kan processen styras.

I förgasningskammaren 1 är vidare anordnade lansar 20 för 5 tillförsel av slaggbildare.

Anordningen innefattar vidare ett karboneringsschakt 21 med en tillförselanordning 22 för styckeformigt kolhaltigt ut- gångsmaterial 23. Oxidationsmedel och extern energi till- föres via en ringtrumma 24 med formor 25 som mynnar i 10 schaktet.

I schaktets botten är anordnad en utmatningsanordning i form av ett roterande bord 26 med en ledning 27, som står i direkt förbindelse med den gastäta slussanordningen 8 för inmatning av styckeformig koks i karbureringsschaktet. 15 Okidationsmedel i form av en 02, H20 och/eller C02 inne- hållande gas tillföres genom en ledning 28 och en kompres- sor 29 via ringtrumman 24 och formor 25 till karbonerings- schaktet. Oxidationsmedlet kan härvid förvärmas, helt el- _ler delvis, i en värmeväxlare 30 under utnyttjande av het 20 produktgas via en ledning 31, som är direkt förbunden med produktgasutloppsledningen 32.

Extern energi kan tillföras genom förbränning av olja eller gas.

I det fall olja utnyttjas förbrännes oljan i en brännare 33, KU LH som mynnar i en brännkammare 34, varvid oxidationsmedlet helt eller delvis leds genom brännkammaren via en ledning 35. Oxidationsmedlet kan härvid vara helt eller delvis för- värmt i värmeväxlaren 30.

I det fall gas utnyttjas för tillförsel av extern energi 10 15 q 0 1 L. 25 30 uttas en del av den producerade produktgasen via en led- ning 36 och kyls i en kylanordning 37, varefter gasen komp- rimeras till erforderligt tryck i en kompressor 38. Häri- från kan gasen helt eller delvis förvärmas i en värmeväx- lare 39, där den kalla produktgasen värmeväxlas med varm utgående produktgas, som tillföras via ledningen 40. Den 'sålunda kylda, komprimerade och eventuellt förvärmda pro- 'duktgasen införes därefter genom brännaren 33 i brännkam- maren 34.

Den i karbureringsschaktet producerade koksen kyles even- «tuellt före utmatningen ur schaktet för att underlätta hanteringen i den gastäta slussen. Detta åstadkommes en- ligt en utföringsform av uppfinningen genom att en del- ström av den kylda och komprimerade produktgasen inmatas i karboneringsschaktets utmatningsrum 41 via en grenled- _ ning 42 från kompressorn 38.

Den vid karboneringen bildade koksugnsgasen matas från ett utlopp 43 i schaktets topp genom en ledning 44 till för- ' gasningskammaren 1. Gasen har härvid en temperatur av cirka 500 - 700°C och innehåller det kolhaltiga utgångs- fmaterialets flyktandel. På detta sätt tas energin tillvara esamtidigt som gasens beståndsdelar direkt kan krackas och reformeras i förgasningskammaren.

Genom uppfinningen uppnås sålunda att reaktivt koks för karbureringen erhålles i önskad omfattning samtidigt som biprodukterna vid framställning av den reaktiva koksen omvandlas till värdefull gas.

Vanligen utgör den finfördelade kolbäraren som tillföres förgasningskammaren cirka 85%, den recirkulerade koks- ugnsgasen cirka 5% och den reaktiva koksen i karbure- ringsschaktet cirka 10% av den genererade produktgasen. 8406649-7 Vidare innehåller produktgasen normalt cirka 20% H2 och cirka 80% CO, men detta förhållande kan varieras exempel- vis genom att utnyttja vattenånga som oxidationsmedel i förgasningskammaren.

Claims (1)

10 15 20 25 10 P a t e n t k r a v ll Sätt vid generering av en huvudsakligen CO och H2 innehållande gas ur kolhaltigt utgångsmaterial, inne- fattande förgasning och partiell förbränning av finför- delat kolhaltigt utgångsmaterial med efterföljande kar- burering av den erhållna gasblandningen i ett koksfyllt schakt, k ä n n e t e c k n a t av karbonering av styckeformigt kolhaltigt utgångs- material i ett schakt under tillförsel av extern energi och oxidationsmedel, inmatning av i karboneríngsschaktet genererad reak- tiv koks via en gastät slussanordning i karburerings- schaktet i beroende av koksförbrukningen däri, införande av den vid karboneringen alstrade och det kolhaltiga utgångsmaterialets flyktandel innehållan- de varma gasen i ett förgasningssteg i och för krack- ning och reformering av de däri ingående beståndsde- -larna samt utnyttjande av dess fysiska värmeinnehâll vid karbure- ring av den efter förgasning och partiell förbränning erhållna gasblandningen. 2; _ Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att halten C02 + H20 i den genererade produktgasen regleras till 0 - 10% och att halten CO + H2 regleras till 100 - 90%.

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att karbonerinqen av det kolhaltiga utgångsmaterialet genom- föres vid en temperatur av 600 - 800°C. 10 15 20 8406649-7 ll

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det kolhaltiga utgångsmaterialet utgöres av styckeformig antracit, bituminöst kol, lignit och/eller torvbriketter.

5. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att processen i karboneringssteget styrs medelst nivàsonder i karbureringsschaktet.

6. _Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att oxidationsmedel i form av en 02, H20 och/eller C02 inne- vhállande gas tillföres karboneringsschaktet.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att oxidationsmedlet helt eller delvis förvärmes genom värme- växling med varm produktgas. 8, Sätt enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att oxidationsmedlet helt eller delvis leds genom en brännkammare innefattande en olje- eller gaseldad bränna- re före inträdet i karboneringsschaktet.

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att som gas i brännaren utnyttjas kyld och komprimerad produkt- gas.

10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda kylda och komprimerade produktgas värmeväxlas med het produktgas före inträdet i brännaren. ll. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den i karbonerinqsschaktet producerade koksen kyles före utträdet ur schaktet.

12. Sätt enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av att en kyld och komprimerad delström av den i karburerings- schaktet genererade gasen användes för kylning av koksen. i 84a ¿,e4gs -.vana ,m 10 15 30 12

13. Sätt enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av att koksen kyls genom Vattenkylning av utmatningsanord- ningen för koksen.

14. Anordning för generering av en huvudsakligen CO och H2 innehållande gas ur kolhaltigt utgângsmaterial, med förgasning och partiell förbränning av finfördelat kolhaltigt utgângsmaterial med efterföljande karbure- ring av den erhållna gasblandningen i ett koksfyllt .Schakt enligt krav 1, innefattande en gasgenererings- del med en förgasningskammare och ett karbureringsschakt samt en gastät tillförselanordning för styckeformig kol- bärare, k ä n n e t e c k n a d av ett karbonerings- schakt (21) förbundet med nämnda karbureringsschakt (2) via nämnda gastäta tillförselanordning (8) för stycke- formig kolbärare, en tillförselanordning (24, 25) för oxidationsmedel och_energi, en utmatningsanordning (26) i schaktets botten för producerad reaktiv koks samt ett övre utlopp (43) för vid karboneringen aletrad koksugns- gas.

15. 'Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av en kylgasledning (26, 42) anordnad att mynna i karbo- neringsschaktets, utmataranordningen (26) inrymmande, ntmatningsrum (41). '16. Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av en gasledning (44) från karboneringsschaktets gasut- lopp (43) till förgasningskammaren (1).

17. Anordning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av ledningar (28, 35) för tillförsel av oxidationsmedel till karboneringsschaktet innefattande kompressororgan (29) och värmeväxlarorgan (30) för värmeväxling med varm produktgas. (II 10 15 8406649-7 13

18. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av en brännkammare (34) ingående i ledningen (35) för oxidationsmedeltillförsel.

19. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av en i brännkammaren (34) anordnad olje- eller gaseldad brännare (3§).

20. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av en för recirkulation av produktgas anordnad ledning (36), inneíattande en kylanordning (37) och en efter- följande kompressor (38), vilken ledning mynnar i brän- naren (33).

21. Anordning enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a d av att recirkulationsledningen (36) innefattar en värme- växlare (39) för värmeväxling med varm produktgas samt en by-passledning (36a) förbi nämnda värmeväxlare (39).