DE2001844A1 - Process and device for producing carbon monoxide by reacting glowing coke with oxygen and carbon dioxide - Google Patents

Process and device for producing carbon monoxide by reacting glowing coke with oxygen and carbon dioxide

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DE2001844A1 DE19702001844 DE2001844A DE2001844A1 DE 2001844 A1 DE2001844 A1 DE 2001844A1 DE 19702001844 DE19702001844 DE 19702001844 DE 2001844 A DE2001844 A DE 2001844A DE 2001844 A1 DE2001844 A1 DE 2001844A1
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Description

Essen, 12. Januar 1970 N 4375/7f Dr.Ha/FNEssen, January 12, 1970 N 4375 / 7f Dr Ha / FN

Heinrich Koppers Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 4300 Essen, Moltkestraße 29 Heinrich Koppers limited liability company, 4300 Essen, Moltkestrasse 29

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Kohlenmonoxyd durch Umsetzung von glühendem Koks mit Sauerstoff und KohlendioxydMethod and device for producing carbon monoxide by converting glowing coke with oxygen and carbon dioxide

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eineVorrichtung (Drehrostgenerator) zum Erzeugen von Kohlenmonoxyd durch Umsetzung von glühendem Koks mit Sauerstoff und Kohlendioxyd. The present invention relates to a method and an apparatus (Rotary grate generator) to generate carbon monoxide by converting glowing coke with oxygen and carbon dioxide.

Zur technischen Gewinnung von hochprozentigem Kohlenmonoxyd ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Umsetzung von glühendem Koks mit Sauerstoff und Kohlendioxyd erfolgt· Dieses unter dem Namen C02-Vergasung bekannte Verfahren arbeitet im allgemeinen mit einem Schachtofen, in dessen Unterteil der glühende I Koke mit Sauerstoff gemäß der GleichungFor the industrial isolation of high-proof carbon monoxide is known a method in which an implementation · done hot coke with oxygen and carbon dioxide This process known as the C0 2 gasification generally operates with a shaft furnace, in the bottom of the glowing I Koke with oxygen according to the equation

C + O2 » CO2 C + O 2 »CO 2

ungeaetst wird. Das dabei gebildete Kohlendioxyd wird sodann im oberen Teil des Schachtofens mit noch unverbrauchtem Koks zu Kohlenaonoxyd gemäß der Gleichung is not eaten. The carbon dioxide thus formed is then converted into carbon dioxide in the upper part of the shaft furnace with unused coke according to the equation

CO2 + C > 2COCO 2 + C> 2 CO

umgeeetst. Der Hauptnaohteil dieses Verfahrens let darin su ■then, daß dabei relativ hohe Temperaturen auftreten, die im umgeetst. The Hauptnaohteil this process, let it su ■ then, that this relatively high temperatures occur in the

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Bereich des Ascheschmelzpunktes liegen» Die aufschmelzende Asche ist aber sehr schwer vom Koks zu trennen, so daß eine kontinuierliche Arbeitsweise in diesem Falle sehr erschwert wird. Soweit es überhaupt gelingt, die geschmolzene Asche flüssig aus dem Schachtofen abzuziehen, muß diese in einem unterhalb des Schachtofens angeordneten Wasserbad abgeschreckt und granuliert werden. Dabei ist es unvermeidlich, daß Wasserdampf von unten in den Schachtofen eindringt und sich mit dem glühenden Koks gemäß der Wassergasreaktion unter Bildung von Wasserstoff umsetzt, der mit dem erzeugten Kohlenmonoxyd ausgetragen wird. Im Hinblick auf die Weiterverarbeitung des erzeugten Kohlenmonoxyds wird jedoch immer häufiger die Forderung erhoben, daß dessen Gehalt an Wasserstoff und Schwefelverbindungen möglichst gering sein soll. Aus diesem Grunde ist diese bei der nassen Aschenaustragung auftretende Nebenreaktion höchst unerwünscht.The area of the ash melting point is »The melting point However, ash is very difficult to separate from the coke, so that continuous operation is very difficult in this case will. As far as it is possible at all, the melted ashes to withdraw liquid from the shaft furnace, this must be quenched and granulated in a water bath arranged below the shaft furnace. It is inevitable that water vapor penetrates from below into the shaft furnace and is below with the glowing coke according to the water gas reaction Formation of hydrogen converts, which is discharged with the generated carbon monoxide. With regard to the further processing of the carbon monoxide produced, however, the requirement is increasingly raised that its content of hydrogen and sulfur compounds should be as low as possible. For this reason, this occurs with wet ash discharge Side reaction highly undesirable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sum Erzeugen von Kohlenmonoxid durch Umsetzung von glühendem Koks mit Sauerstoff und Kohlendioxyd zu schaffen, bei demThe present invention is therefore based on the object a process to create carbon monoxide by reacting glowing coke with oxygen and carbon dioxide, in which

a) ein einwandfreier kontinuierlicher Betrieb gewährleistet 1st unda) flawless continuous operation is guaranteed and

b) die Bildung von unerwünschtem Wasserstoff im erzeugten Kohlenmonoxyd möglichst weitgehend vermieden wird.b) the formation of undesired hydrogen in the generated Carbon monoxide is avoided as far as possible.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der ge· ^ >n Art, das dadurch Gekennzeichnet ist, daß der Koks in «..las:?. Drehrostgenerator mit einem von außen augeführten Gemisch Sauerstoff und Kohlendioxyd ungesetzt wird, wobeiThis object is achieved by a method of ge · ^> n Type, which is characterized by the fact that the coke in «..las:?. Rotary grate generator with an externally discharged mixture Oxygen and carbon dioxide is unset, whereby

a) die züge führte Säuerst off menge so "bemessen wird, daß in der Reaktionsschicht die Partialoxydation des Kokskohlenatoffe3 gemäß der Formela) the trains led acidic off quantity is so "dimensioned that in of the reaction layer the partial oxidation of the coke carbon3 according to the formula

C + 1/2 O2 ϊ COC + 1/2 O 2 ϊ CO

erfolgt,he follows,

b) gleichzeitig die Umsetzung des Kokskohlenstoffes mit den zugeführten Kohlendioxyd gemäß der Formelb) at the same time the implementation of the coking carbon with the supplied carbon dioxide according to the formula

C + CO2 V 2COC + CO 2 V 2CO

erfolgt,he follows,

c) die Reaktionstemperatur stets unterhalb des Ascheschmelzpunktes gehalten wird undc) the reaction temperature is always below the ash melting point is held and

d) die anfallende Asche trocken aus dem Drehrostgenerator ausgetragen wird. ™d) the ash is discharged dry from the rotary grate generator will. ™

Die unter a) genannte Reaktion, bei der im Gegensatz zur bekannten Arbeitsweise nur eine Partialoxydation des glühenden Kohlenstoffes bis zum Kohlenmonoxyd vorgenommen wird, ist dabei exotherm, während die unter b) genannte Reaktion endotherm ist. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren beide Reaktionen gleichzeitig nebeneinander ablaufen, wird erreicht, daß die Gesamtreaktion der Kohlenmonoxyderzeugung autotherm ist. Dadurch ist es möglich,The reaction mentioned under a), in which, in contrast to the known procedure, only a partial oxidation of the glowing carbon to carbon monoxide is carried out, is exothermic, while the reaction mentioned under b) is endothermic. Since, in the process according to the invention, both reactions take place at the same time, it is achieved that the overall reaction of carbon monoxy generation is autothermal. This makes it possible

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die Temperatur im Drehrostgenerator unterhalb dee Ascheschmelzpunktes zu halten. Sollte dies in Ausnahmefällen trotzdem Schwierigkeiten bereiten, so kann zur Herabsetzung der Reaktionstemperatur eine Teilmenge des erzeugten Kohlenmonoxyde abgezweigt und in die Reaktionszone zurückgeführt werden. Die zurückgeführte Teilmenge wird dabei so bemessen, daß sie gerade ausreicht, die Reaktionstemperatur unterhalb des Ascheschmelzpunktes herabzudrücken. Da beim erfindungsgemäßen Yerfahren die Asche ungeschmolzen bleibt, kann sie kontinuierlich trocken ausgetragen werden. Dadurch ist es möglich, den Drehrostgenerator kontinuierlich zu betreiben , und die Notwendigkeit einer feuchten Ascheaustragung mit ihren weiter oben geschilderten Nachteilen entfällt.to keep the temperature in the rotary grate generator below the ash melting point. Should this be the case in exceptional cases Difficulties arise, so a portion of the carbon monoxide produced can reduce the reaction temperature branched off and returned to the reaction zone. The returned subset is dimensioned so that it is straight sufficient to suppress the reaction temperature below the ash melting point. Since the Yerfahren according to the invention If the ash remains unmelted, it can be continuously discharged dry. This makes it possible to operate the rotary grate generator continuously, and the need for one There is no moist ash discharge with its disadvantages described above.

Die Vergasungsmittel Sauerstoff und Kohlendioxyd werden dem Drehrostgenerator von außen zugeführt. Steht dabei kein Kohlendioxyd aus fremder Quelle zur Verfügung, so kann man das Kohlendioxyd auch in der Anlage selbst erzeugen. Zu diesem Zweok zweigt man einen Teil des erzeugten, aus dem Drehrostgenerator austretenden Kohlenmonoxyde ab und verbrennt Ihn in einem gesonderten Anlageteil mit Sauerstoff zu Kohlendioxyd. Die dabei freiwerdende Wärme kann in einem Abhitzekessel zur Dampferzeugung ausgenutzt werden.The gasifying agents oxygen and carbon dioxide are supplied to the rotating grate generator from the outside. If there is no carbon dioxide available from an external source, the carbon dioxide can also be generated in the plant itself. For this purpose if one branches off part of the generated carbon monoxide emerging from the rotary grate generator and burns it in a separate part of the plant with oxygen to form carbon dioxide. The one with it The heat released can be used in a waste heat boiler to generate steam.

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Da beim erfindungsgemäßen Verfahren eine trockene Aschenaustragung vorgesehen ist, empfiehlt sich die Anwendung einee Drehrostgenerators besonderer Konstruktion, der speziell für die trockene Aschenaustragung entwickelt wurde.Since in the method according to the invention a dry ash discharge is provided, the use of a rotating rust generator is recommended special construction, which was specially developed for dry ash discharge.

in der Abbildung ist der Unterteil dieses Drehroatgenerators im Schnitt dargestellt. Auf die Wiedergabe des Oberteiles des-, selben kann dabei verzichtet werden, da dieses von der bisher üblichen Konstruktion nicht abweicht. Die im Drehrostgenerator anfallende Asche wird durch den Drehrost 1 ausgetragen. Dieser ist auf dem Drehteller 2 fest und exzentrisch angebracht. Der Drehteller 2 hat wiederum eine feste Verbindung mit dem Dreh- triohter 3» ah dem sich ein Zahnkranz 4 befindet. Dieser Zahnkranz 4 wird mit dem Kegelrad 5 durch einen Antriebsmotor 6 in Drehung versetzt. Der Kraftfluß vom Antriebsmotor 6 bis zum Drehrost 1 erfolgt aleo über das Kegelrad 5, den Zahnkranz 4» den Drehtrlohter 3 und den Drehteller 2. Der gasdichte Abschluß ^ des Vergaeungsraumes des Drehrostgenerator mit der Außenatmosphäre erfolgt duroh die Plüesigkeitetauohungen 7 und 8. in the figure the lower part of this rotary generator is shown in section. The reproduction of the upper part of the same can be dispensed with, since this does not deviate from the previously customary construction. The ash that accumulates in the rotating grate generator is discharged through the rotating grate 1. This is fixedly and eccentrically attached to the turntable 2. The turntable 2, in turn, has a fixed connection with the rotary triohter 3, which has a toothed ring 4. This ring gear 4 is set in rotation with the bevel gear 5 by a drive motor 6. The power flow from the drive motor 6 to the rotating grate 1 is performed aleo through the bevel gear 5, the ring gear 4 »the Drehtrlohter 3 and the turntable 2. The gas-tight closure ^ of Vergaeungsraumes of the rotary grate generator with the outside atmosphere takes place duroh the Plüesigkeitetauohungen 7 and 8. FIG.

Die Vergasungsmittel Sauerstoff und Kohlendioxid werden duroh die Zuführungsleitung 9 unterhalb des Drehtriohters 3 aufgegeben und ströaen duroh den Drehrost 1 nach oben·The gasifying agents oxygen and carbon dioxide are duroh abandoned the supply line 9 below the rotating trio 3 and flow through the rotating grate 1 upwards

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Die bei der Vergasung anfallende Asche gelangt vom Drehrost 1 auf den Drehteller 2. Auf diesem sind einstellbare Aschekratzer angeordnet, die die Asche vom Drehteller 2 nach außen In den feststehenden Aschetrichter 11 werfen. Aus diesem rutscht die Asche In den Drehtrichter 3 und gelangt von hler In die Übereinanderliegenden Aschesammelräume 12 und 13. Aus dem unteren Aschesammelraum 13 wird die Asche diskontinuierlich abgezogen, und zwar ™ in folgender Weise:The ash from the gasification arrives from the rotating grate 1 on the turntable 2. On this adjustable ash scraper are arranged, which throw the ash from the turntable 2 outwards into the fixed ash funnel 11. The ashes slide out of this Into the rotating funnel 3 and from hler into the ash collecting spaces 12 and 13, one above the other. The ash is withdrawn discontinuously from the lower ash collecting space 13 ™ in the following way:

Der Kegelversohluß 14 wird angehoben und schließt den oberen Ascheeammelraum 12 gasdicht ab. Danaoh werden die Segmentklappe und die Absohlußklappe 16 geöffnet, so daß die Asche auf ein Förderband oder in einen Asohekübel gelangen kann. Hach erfolgter Ascheaustragung werden beide Klappen wieder geschlossen, und der Kegelvereohluß 14 wird wieder heruntergeschaltet.The Kegelversohluß 14 is raised and closes the upper one Ash catchment room 12 gas-tight. Danaoh will be the segment flap and the discharge flap 16 opened so that the ashes can get onto a conveyor belt or into an asohe bucket. Hach done Ash discharge, both flaps are closed again, and the Conical socket 14 is shifted down again.

t Die Wirkungsweise des erfindungsgenäBen Verfahrens soll abschließend nooh duroh das nachfolgende Yerfahrensbeispiel erläutert werden.The method of operation of the method according to the invention should finally be explained by the following example of the method will.

Der Bur Verfügung stehende Koks hat dabei folgende Zusammensetzung:The coke available to the Bureau has the following composition:

CC. 82,42 Gew.*82.42 wt. * HH 0,39 ■0.39 ■ SS. 0,69 "0.69 " II. 0,78 "0.78 " 00 0,49 "0.49 " WaiterWaiter 2,00 ■2.00 ■ AsoheAsohe 13,23 ■13.23 ■ 109830/ 1666109830/1666

Dieeer Koks wird dem Drehroatgenerator in der üblich .i Art und Weise automatisch oder manuell zugeführt. Die Ver erfolgt über dem Drehrost. Daa erzeugte Kohlenmonoxyd dabei durch daa Kokebett über dem Drehrost und wärmt df vor. Es verläßt schließlich den Drehrostgenerator und durchströmt nacheinander folgende Apparate: Abhitzekessel, KUhI-wascher, Desintegrator und Schlußkühler. Anschließend wird das erzeugte Kohlenmonoxyd verdichtet und den Verbrauchsstellen zugeführt. Im Abhitzekessel wird seine fühlbare Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt. Im Kühlwascher wird es gleichzeitig abgekühlt und von mitgerissenen Vergaeungarückstanden befreit. Im Desintegrator sowie dem nachgeschalteten Schlußkühler erfolgt schließlich eine Peinreinigung des erzeugten Kohlenmonoxyds. Dieses hat danach folgende Zusammensetzung:This coke is fed to the rotary generator in the usual way, automatically or manually. The process takes place above the rotating grate. Daa generated carbon monoxide through the coke bed above the rotating grate and preheated df. It finally leaves the rotary grate generator and flows through the following devices one after the other: waste heat boiler, KUhI washer, disintegrator and final cooler. The carbon monoxide produced is then compressed and fed to the points of consumption. In the waste heat boiler, its sensible heat is used to generate steam. In the cooling washer it is cooled down at the same time and freed from entrained fermentation residues. In the disintegrator and the downstream final cooler, the carbon monoxide produced is finally purified. This then has the following composition:

COCO 94,U Vol.*94, U Vol. * co2 co 2 3,50 «3.50 " H2 H 2 0,75 "0.75 " H2 + EdelgaseH 2 + noble gases 0,99 "0.99 " CH4 CH 4 0,06 "0.06 " H2S + COSH 2 S + COS 0,26 "0.26 "

Wie bereite gesagt wurde, muß das Vergasungsmittel Sauerstoff in jedem Falle von außen der Anlage zugeführt werden. Das Vergasungsmittel Kohlendioxyd kann dagegen entweder auch von außen, d.h. aus freader Quelle, zugeführt werden· Ee kann aber auch in der Anlage selbst erzeugt werden. Die nachfolgende Übersicht der wichtigsten Betriebezahlen berücksichtigt daher beide Fälle, und zwar: As has already been said, the gasifying agent oxygen must always be supplied from the outside of the plant. The gasification agent carbon dioxide, on the other hand, can either also be supplied from the outside, ie from a reader source. Ee can, however, also be generated in the plant itself. The following overview of the most important company figures therefore takes into account both cases, namely:

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20018U20018U

Fall A9 wenn Fremd-CO« zur Verfügung steht und Fall B, wenn COg selbst in der Anlage erzeugt wird·Case A 9 if third-party CO «is available and case B, if COg is generated in the plant itself.

Betriebezahlen, bezogen auf 1000 Nm CO: Company numbers, based on 1000 Nm CO:

a) Verbraucha) Consumption legleg Fall ACase A Fall BCase B Kokscoke Nm3 Nm 3 588588 705705 CO2 CO 2 Nm5 Nm 5 213213 —- °2° 2 kgkg 310310 519519 KesselepeisewaseerKesselepeisewaseer m3 m 3 390390 12001200 WaachwasserWaachwasser 2222nd 2828 b) Erzeugungb) Generation Nm3 Nm 3 COCO kgkg 10001000 10001000 AbhitzedampfWaste heat steam 355355 11001100

Das erzeugte Kohlenmonoxyd weist dabei eine hohe Reinheit auf. Der darin noch vorhandene geringe Wasserstoffanteil ist praktisch unvermeidbar, da dieser durch den Wasserstoffgehalt des eingesetzten Kokses bedingt ist.The carbon monoxide produced has a high degree of purity. The small amount of hydrogen still present in it is practically unavoidable, as this is caused by the hydrogen content of the used coke is conditional.

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Claims (3)

PatentansprücheClaims 1/ Verfahren zum Erzeugen von Kohlenmonoxyd durch Umsetzung von glühendem Koks mit Sauerstoff und Kohlendloxyd, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks in einem Drehrostgenerator mit einem von außen zugeführten Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxyd umgesetzt wird, wobei1 / Process for producing carbon monoxide by converting glowing coke with oxygen and carbon dioxide, characterized in that the coke is in a rotating grate generator with an externally supplied mixture of oxygen and carbon dioxide is reacted, wherein a) die zugeführte Sauerstoffmenge so bemessen wird, daß in der Heaktlonsschioht die Partialoxydation des Kokskohlenstoffes gemäß der Formela) the amount of oxygen supplied is such that in the Heaktlonsschioht the partial oxidation of the coke carbon according to the formula C + 1/2 O2 > COC + 1/2 O 2 > CO erfolgt,he follows, b) gleichzeitig die Umsetzung des Kokskohlenstoffes mit dem zugeführten Kohlendloxyd gemäß der Formelb) at the same time the reaction of the coking carbon with the supplied carbon dioxide according to the formula C + CO2 > 2COC + CO 2 > 2CO erfolgt,he follows, c) die Reaktionstemperatur stete unterhalb des AscheBohmelzpunktes gehalten wird undc) the reaction temperature is kept below the ash boiling point and d) die anfallende Asche trocken aus dem Drehrostgenerator ausgetragen wird.d) dry ash from the rotary grate generator is carried out. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das yon außen Bugtführte Kohlendioxyd außerhalb ä«e Drehroatgeneratore duroh Verbrennen eines Seiles dee erzeugten Kohlenaonoxyde alt Saueretoff gewonnen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide carried by the outside of the bowt outside the rotary generator is obtained by burning a rope of the carbon oxides produced old oxygen. 109830/1666109830/1666 20018U20018U 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Reaktionstemperatur eine entsprechende Teilmenge des erzeugten Kohlenmonoxyds in die Reaktionszone des Drehrostgenerator zurückgeführt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that to control the reaction temperature, a corresponding portion of the carbon monoxide produced in the Reaction zone of the rotating grate generator is returned. 4· Drehrostgenerator zur Durchführung des Verfahrens nach den Patentansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet duroh folgende Konstruktionsmerkmale :4 Rotary grate generator for carrying out the method according to claims 1 to 3, characterized by the following design features: a) DaB der Drehrost (1) fest und exzentrisch auf einem Drehteller (2) angeordnet iat, der seinerseits wiederum eine feste Verbindung mit einem Drehtrichter (3) aufweist, an dem sich ein Zahnkranz (4) befindet, der seinerseits über ein Kegelrad (5) mit einem Antriebsmotor (6) in Verbindung steht,a) That the rotating grate (1) is fixedly and eccentrically arranged on a turntable (2), which in turn has a has a fixed connection with a rotary funnel (3) on which there is a toothed ring (4), which in turn has a bevel gear (5) is connected to a drive motor (6), b) daß unterhalb des Drehtrichters (3) FlüssigkeitStauchungenb) that underneath the rotary funnel (3) there is liquid compression (7 und 8) vorgesehen sind und daß oberhalb des Drehtellers (2 einstellbare Aschekratzer (10) angeordnet sind,(7 and 8) are provided and that above the turntable (2 adjustable ash scrapers (10) are arranged, c) daß unterhalb des Drehtrichters (3) eine Zuführungsleitung (9 für die Vergasungsmittel vorgesehen ist, die unterhalb des Drehrostee (1) endet undc) that below the rotary funnel (3) a feed line (9 is provided for the gasification agent, which ends below the rotating grate (1) and d) daß unterhalb des Drehtriohters (3) zwei übereinanderliegendθ vermittels eines Kegelversohlusses (14) gasdicht voneinander trennbare Aeoheeammolräume (12 und 13) angeordnet sind·d) that below the rotary triohters (3) two superimposed θ by means of a conical joint (14) gas-tight from one another separable Aeoheeammol rooms (12 and 13) are arranged In Betraoht gezogene DruckschriftenιPrinted publications in consideration Ullmann. Enzyklopädie der Technischen Ohemi·, Bd. 9, (1957), S. 683Ullmann. Encyclopedia of Technical Ohemi ·, Vol. 9, (1957), p. 683 109830/ 1 R66109830/1 R66
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