PROCESS FOR THE PREPARATION OF SHAPED PIECES OR BRIQUETTES OF CAKING COAL FOR GASIFICATION

Abstract: 1. Process for the preparation of shaped bodies of fine-grained caking caol for gasification under a pressure between 5 and 150 bars by a treatment with gasifying agents which contain free oxygen, water vapor and/or carbon dioxide, wherein the fuel is formed into a fixed bed, which slowly moves downwardly, the gasifying agents are introduced into the fixed bed from below, and the incombustible mineral constituents of the fuel are withdrawn under the fixed bed as solid ash or liquid slag, characterized in that a part of the finegrained caking coal has a particle size below 0.1 mm and the balance of said coal has a grain size substantially above 0.3 mm, the two parts of said coal are mixed at a weight ratio of at least 1:2 up to 3:1 and shaped bodies are made from the mixture.

Description: Verfahren zum Vergasen körniger fester Brennstoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen körniger fester Brennstoffe unter einem Druck zwischen 5 und 150 bar =t freien Sauerstoff, Wasserdampf wnd/oder Kohlendioxid enthaltenden Vergasungsmitteln, wobei der Brennstoff ein Festbett bildet, das sich langsam nach unten bewegt, die vergasungsmittel von unten in das Festbett eingeleitet und die unverbrennlichen mineralischen Bestandteile des Brennstoffs als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abge zonen werden. Als feste Brennstoffe kommen vor allem alle backenden Kohlen in Frage. Die Vergasung körniger Kohle im Festbett ist bekannt und z.B. -an Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977) Band 14, Seiten 383 bis 386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3 540 867 und 3 854 895 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 2 201 278 zu entnehmen. Die Verfahrens variante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert. Bei diesen bekanntes. Verfahren wird körniger Brenntol t einer Korngrösse etwa im Bereich von 3 bis 60 mm in (1vn Vergasungsreaktor eingeleitet. Aufgabe der Erfindung t es, für das eingangs genannte Verfahren auch feinkörnigeren Brennstoff verwenden zu können. Dieser feinkörnige Brennstoff kann bei der Gewinnung des Brennstoffs entstanden oder für das Verfahren durch Zerkleinerung hergestellt worden sein. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht; dass man feinkör- nigen Brennstoff mit einer Korngrösse unter 0,1 mm und grobkörnigen Brennstoff mit einer Korngrösse im wesentlichen oberhalb 0,3 mm im Gewichtsverhältnis von mindestens 1 : 2 mischt, aus der Mischung Formkörper herstellt und sie der Vergasung aufgiX t. Das Gewichtsverhältnis kann bis etwa 3 : 1 betragen. Gibt man körnige, backende Kohle in die Festbettvergaswng, so entsteht im oberen Teil des Festbettes bei Erreichen der Erweichungstemperatur der Kohle eine wenig gasdurchlässige Zone, da die Kohlekörner zerfliessen oder zumindest teigig werden. Durch Rührarme versuchte man bisher, diese Kohleschicht in der Festbettvergasung aufzulockern und damit gasdurchlässig zu machen. Das Zusammenbacken der Formkörper wird aber bereits ohne weitere Hilfsmittel allein durch ihre Herstellungsweise ganz oder zumindest weitgehend verhindert. Bei der Erhitzung der Formkörper im Vergasungsreaktor ist die Aufheizgeschwindigkeit der im einzelnen Formkörper enthaltenen feinkörnigen Bestandteile grösser als die der grobkörnigen. Während die feinkörnigen Bestandteile erweichen, wirken die grobkörnigen Bestandteile als Magerungs- mittel und verhindern ein Zerfliessen des Formkörpers. Die feinkörnigen Bestandteile gehen bei weiterer Erhitzung schliesslich in einen Koks über, während die grobkörnigen Bestandteile beginnen plastisch zu werden. In dieser Phase wirkt der Koks aus den feinkörnigen Bestandteilen als Magerungsmittel und hält die erweichenden grobkörnigen Bestandteile zusammen. DC Formkörper können auf bekannte Weise, z.B. durch Brikettie rein, Pelletieren oder Extrudieren hergestellt sein. Ihr Durch r- sser wird im allgemeinen etwa zwischen 5 und 50 mm liegen und vorzugsweise etwa 10 bis 30 mm betragen. Damit die Formkörper ohne wesentlichen Zerfall in den Vergasungsreaktor eingeschleust werden können, kann es sich empfehlen, sie vorher noch zu trocknen tTm den Zusammenhalt der Forinkörper im Festbett der Vergasung noch zu verbessern, können den zu mischenden festen Brennstoffen verschiedenartige Substanzen zugegeben werden. Hierbei kann es sich z. 3. um organische oder anorganische Bindemittel handeln, insbesondere Pech, Teer, Krackkoks, Hydrierrückstände, Sulfitablauge, Melasse, Kalk, Bentonit, Dolomit oder Montmorillonit. Verschiedene dieser Bindemittel können auch gemischt miteinander in den Formkörpern enthalten sein. Geeignet sind auch katalytisch wirksame Substanzen zur Erhöhung der Reaktionsfähigkeit der festen Brennstoffe, z.B. NaCl, KCl, Na2C03, K2C03, Oxide von Molybdän, Wolfram, Zinn, Chrom, Nickel, Kobalt oder Eisen sowie feingeinahlene Zeolithe. Zuschläge zu der Brennstoffmischung können auch z.B. aus Na2B407, NaNOz, K2CrO4, K2003 oder KNO3 bestehen, wodurch sich die Back- und Bläheigenschaften des Brennstoffe herabsetzen lassen. wenn man die Formkörper vor dem Eintragen in die Vergasung trocknet, geschieht dies am besten bei Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes der Brennstoffe, vorzugsweise zwischen 40 und 1500G. Der für die Formkörper zu verwendende Brennstoff hat zumeist einen Gehalt an unverbrennlichen Bestandteilen zwisonen 5 und 40 , vorzugsweise zwischen 10 und 30 Vo. Das Produktgas der Vergasung lässt sich auf vielfältige Weise verwenden. Nach Reinigung und Konditionierung kann das Gas z.B. für Synthesen oder als Hydriergas verwendet werden. E;re weitere Möglichkeit ist, das Gas, gegebenenfalls nach Entfernen störender fester oder gasförmiger Bestandteile, als Brenngas zu nutzen und es in einen kombinierten Dampf-Gasturbinen-Kraftwerk einzusetzen. Beispiel 1: Eine backende Kohle mit einer Backzahl von 35 gemäss ISO 3351974 und einer Blähzahl von 4 gemäss DIN 51 741 wurde in ein weitgehend gleichmässiges Körnungsband von 0,1 bis 2 mm aufgemanlen. Die gemahlene Kohle wurde mit Wasser unter Zugabe von 5 % ;5melasse pelletiert und die Pellets, die Durchmesser von 10 bis 20 mm aufwiesen, bei 110 C 1 Stunde lang getrocknet. Danach erfolgten Verkokungstests unter einem Druck von 20 bar bis 8000C mit Aufheizgeschwindigkeiten von 6 bis 60 C/Min. Das erhaltene Produkt war jeweils verbacken und wurde als fest zusammenhängendes traubenartiges Gebilde aus der Verkokungsapparatur genommen. In diesem Zustand war das verbackene Konglomerat für die Vergasung in einem Festbett nicht geeignet. Diese Art der Behandlung der Kohle stellt somit keine brauchbare technische Lösung für die Vergasung von feinkörnigem Gut dar. Beispiel 2: Die Kohle des Beispiels 1 wurde gemahlen und feinkörniger Brennstoff mit einer Körnung unter 0,1 mm, wovon etwa 60 ib eine Korngrösse unter 0,06 min aufwiesen, abgetrennt. Ein zweiter Teil des gleichen Brennstoffs, der im wesentlichen aus Körnern oberhalb 0,3 mm bestand, wurde ebenfalls bereitgestellt. Die beiden Brennstoffteile wurden etwa im Gewichtsverhältnis 1 : 1 weitgehend homogen gemischt, mit 5 %iger Sulfitablauge versetzt und zu eiförmigen Briketts mit Volumina von 10 - 20 cm3 (grösster Durchmesser 30 - 35 mm) geformt. Die Verkokungstests des Beispiels 1 wurden wiederholt, wobei Temperaturen bis etwa 8000C erreicht wurden. Bei dieser Behandlung blieben die Briketts formstabil und hingen nicht zusammen. Für die Vergasung in Festbett zeigten sie sich in hervorragender Weise geeignet.

Claims: P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Verfahren zum Vergasen körniger fester Brennstoffe unter einem Druck zwischen 5 und 150 bar mit freien Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid enthaltenden Vergasungsmit- teln, wobei der Brennstoff ein Festbett bildet, das sich langsam nach unten bewegt, die Vergasungsmittel von unten in das Festbett eingeleitet und die unverbrennlichen mineralischen Bestandteile des Brennstoffs als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden, dadurch geenn- zeica et, dass man feinkörnigen Brennstoff mit einer Korngrösse unter 0,1 mm und grobkörnigen Brennstoff mit einer Korngrösse im azesentlichen oberhalb 0,3 mm im Gewichtsverhältnis von mindestens 1 : 2 mischt und aus der Mischung Formkörper herstellt, die der Vergasung aufgegeben werden. 2) verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fo¯- Jer Durchmesser von 5 bis 50 mm und vorzugsweise von 10 bis 30 mm haben. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den zu mischenden festen Brennstoffen organische oder anorganische Bindemittel, insbesondere Pech, Teer, Krackkoks, HyErierrückstände, Sulfitablauge, Melasse, Kalk, Bentonit, Dolomit oder Montmorillonit zugegeben werden. 4) ahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch èkennzeicl-net, dass man den zu mischenden festen Brennstoffen katalytisch aktive Substanzen zusetzt, insbe sondere NaCl, KCl, Na2C03, K2C03, Oxide von Molybdän, Wolfram, zi nt, Chrom, Nickel, Kobalt oder Eisen oder feingemahlene Zeolithe. 5) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch aekennzeichnet, da man den zu mischenden festen Brennstoffen Stoffe zusetzt, welche die Back- und Bläheigen schaften des Brennstoffs herabsetzen, insbesondere Na2B407, NaN02, KzCrO4, K2C03 oder KN03. 6) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mischenden festen Brennstoffe einen Gehalt an unverbrennlichen Bestandteilen zwischen 5 und 40 Gew.%, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Gew., haben.

Inventors: BARON, GERHARD, DR. DIPL.-ING., SAUTER, DIETER, DR. DIPL.-CHEM., SINDEL, WOLFGANG
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG
Application year: 1979
Main classification: C10J3
IPC codes: C10J3, C10L5