Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückführen eines aus einem Reaktorgefaß, insbesondere aus einem Einschmelzvergaser, mittels eines Gases bei einer Austragsstelle des Reaktorgefäßes ausgetragenen feinteiligen Feststoffes, wie Kohlestaub, an einer Rückführstelle des Reaktorgefäßes, wobei der Feststoff in einem Feststoff- Abscheider, insbesondere einem Zyklon, abgeschieden, anschließend in einem Sammelgefäß gesammelt und aus diesem mittels eines Fördergases unter Aufrechterhaltung eines Druckunterschiedes zwischen dem Festste ff- Abscheider und der Rückfuhrstelle in das Reaktorgefäß ruckgefuhrt wird, sowie eine Einrichtung zur Diirchfiihning des Verfahrens.

Aus der EP-A - 0 493 752 ist es bekannt, heiße Stäube aus einem Vergasungsreaktor, wie einem Einschmelzvergaser, in einem Zyklon abzuscheiden und zur Überwindung einer Druckdifferenz zwischen dem Zyklon und dem Vergaser über ein Schleusensystem zurückzuführen, u.zw. über einen Brenner. Das bekannte Schleusensystem erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand, wobei die mechanisch arbeitenden Schleusen zudem einem großen Verschleiß durch die staubförmigen Feststoffe ausgesetzt sind.

Aus der EP-B - 0 278 287 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt. Hierbei wird der nach dem Trennen vom aus dem Reaktorgefäß abgeleiteten Abgas im Feststoff- Abscheider anfallende Feststoff in einem Sammelbehälter gesammelt, wobei zwischen dem Abscheider, der als Zyklon ausgebildet ist, und dem Sammelbehälter der Druck durch eine im Abstand vom Abscheider erfolgende Gasabsaugung auf ein Niveau gesenkt wird, das gleich ist dem tiefsten Druck im Feststoff- Abscheider oder gegebenenfalls sogar tiefer liegt als dieser Druck. Dieses Verfahren hat zwar den Vorteil, daß der aus dem Feststoff- Abscheider kommende Feststoff ungehindert in den Sammelbehälter fließen kann, da zwischen dem Feststoff-Abscheider und dem Sammelbehälter keine die Bewegung der Feststoffteilchen hemmende, aufwärts gerichtete Gasströmung existiert, weist jedoch den Nachteil auf, daß durch den Unterdruck Abgas aus dem Reaktorgefäß durch den Zyklon hindurchtritt und gemeinsam mit dem ruckgefuhrten Feststoff wiederum in dasselbe rückgeführt wird, so daß im Reaktorgefäß ablaufende Prozesse gestört werden oder zumindest infolge der Rückführung bereits verbrauchter Gase weniger effizient ablaufen.

Aus der EP-B - 0 245 268 ist es bekannt, die aus einem Reaktorgefäß austretenden Rauchgase einem Zyklonabscheider zuzuleiten, von dem dann abgeschiedene Feststoffteilchen wiederum in das Reaktorgefäß rückgeführt werden. Ein Teil der Feststoffteilchen wird zusammen mit

Rauchgas aus dem Zyklonabscheider durch Saugen getrennt vom übrigen Teil der Feststofifteilchen ausgetragen und in das Reaktorgefäß getrennt rückgeführt. Auch hierbei kommt es neben der Rückführung der Feststoffteilchen zu einer Rückführung eines beträchtlichen Teiles des Rauchgases in den Reaktor, was wiederum den Gasdurchsatz durch den Reaktor mit für die im Reaktor stattfindenden Reaktionen wirkungslosen Gasanteilen erhöht und zu einer geringeren Effizienz der im Reaktor ablaufenden Prozesse führt.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, die Arbeitsweise des Feststoff- Abscheiders zu verbessern und den Feststoff in einem stabilen Förderzustand in den Reaktor zurückzuführen, wobei einerseits eine zusätzliche Belastung des Reaktorgefaßes durch im Reaktor bei diversen Umsetzungsprozessen bereits verbrauchtes Reaktorabgas oder andererseits, falls im Reaktor ein bestimmtes Produktgas erzeugt werden soll, ein Produktionsverlust an Produktgas vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch den Feststoff- Abscheider in Flußrichtung des Feststoffes ein vom Gasstrom im Reaktorgefäß unabhängiger Zusatzgasstrom im Kreislauf hindurchgeleitet wird.

Durch den Zusatzgasstrom - der nur durch den Feststoff- Abscheider hindurchgefUhrt wird und nach Durchtritt durch den Feststoff-Abscheider im Austrittsbereich der Feststoffe aus dem Feststoff- Abscheider ausgeschieden und dem Eintrittsbereich der Feststoffe in den Feststoff- Abscheider wiederum zugeleitet wird - gelingt es einerseits, daß durch den Feststoff- Abscheider kein Gas im Gegenstrom zum Feststoffdurchtritt strömt und so die im Feststoff- Abscheider stattfindenden Abscheidevorgänge behindern kann, und andererseits, den Abscheidewirkungsgrad dadurch zu verbessern, daß eine kleine in Feststoffströmungsrichtung gerichtete Gasströmung vorhanden ist, wobei jedoch eine Rückführung von aus dem Reaktorgefaß dem Feststoff- Abscheider zugeführtem Gas in das Reaktorgefäß mit Sicherheit vermieden wird.

Vorzugsweise wird der Zusatzgasstrom mittels eines Druckgases nach dem Injektorprinzip erzeugt, wobei zweckmäßig im Austrittsbereich des Feststoffes aus dem Feststoff-Abscheider Gas für den Zusatzgasstrom abgesaugt und dieses Gas mit dem Druckgas dem Feststoff- Abscheider direkt , d.h. auf kurzem Weg, zusammen mit dem mit Feststoff beladenen Gas, das aus dem Reaktorgefäß stammt, zugeleitet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird im Austrittsbereich des Feststoff- Abscheiders eine Beruhigung der Teilchen des Feststoffes in einem Beruhigungsraum vorgenommen und das Gas für den Zusatzgasstrom aus dem Beruhigungsraum weitgehend frei von Feststoffteilchen abgesaugt, wodurch es gelingt, die Feststoffe nahezu vollständig abzuscheiden und nicht etwa durch den Zusatzgasstrom abermals durch den Feststoff- Abscheider hindurchzuleiten.

Zum Ausgleich des Druckverlustes auf dem Weg von der Austragstelle bis zur Rückführstelle in das Reaktorgefäß wird zweckmäßig in dem Sammelgefäß zum Sammeln des abgeschiedenen Feststoffes ein Wirbelbett aufrecht erhalten, wobei vorteilhaft der frisch zugeführte Feststoff in das Wirbelbett in einem unteren Bereich desselben - nach der Art eines Siphones - eingebracht wird.

Vorzugsweise wird der im Festste ff- Abscheider abgeschiedene Feststoff in das Reaktorgefäß über einen Brenner eingebracht, wobei zweckmäßig die Asche des Feststoffes durch Verbrennen des Feststoffes agglomeriert wird. Hierdurch gelingt es, daß die rückgeführten Feststoffe nicht abermals mittels der aus dem Reaktorgefäß ausströmenden Gase aus demselben ausgetragen werden. Die agglomerierten Ascheteilchen werden durch die im Reaktorgefäß hochströmenden Gase nicht mehr so leicht mitgerissen, sondern sie sinken zum Boden des Reaktorgefäßes und können dort entnommen werden, beispielsweise im aufgeschmolzenen Zustand oder eingebunden in eine Schlacke.

Vorteilhaft wird der Feststoff vom Wirbelbett mit einem Fördergas dem Brenner zugeleitet. Hierdurch gelingt es, den rückzuführenden Feststoff mit dem Fördergas und dem das Wirbelbett bildenden Fluidisierungsgas in eine stabile Gas-/Feststoff-Suspension, die sich leicht fördern läßt, überzuführen. Dadurch wird der Brenner gleichmäßig mit Feststoff beschickt, wobei eine hohe Fördergeschwindigkeit bei nennenswertem Druckverlust erreichbar ist. Dies ist insoferne von Vorteil, als Druckschwankungen im Reaktorgefäß den Förderzustand kaum beeinflussen.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Reaktorgefaß, insbesondere einem Einschmelzvergaser, einer vom Reaktorgefaß ausgehenden Gasableitung, die zu einem Feststoff- Abscheider, insbesondere einem Zyklon, führt, von dem eine den abgeschiedenen Feststoff zu einem Sammeigefaß führende Feststoff- Ableitung führt, und mit einer von dem Sammelgefäß ausgehenden und in das Reaktorgefaß mündenden Feststoff-Rückführleitung, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaskreislaufleitung zum Feststoff-Abscheider parallelgeschaltet ist, die mit einem Gasinjektor versehen ist, der aus

dem Feststoff-Abscheider Gas absaugt und in den Feststoff- Abscheider rückführt, u.zw. in Strömungsrichtung des Feststoffes im Feststoff-Abscheider.

Zur Vermeidung des Rückführens von Feststoffteilchen in den Feststoff-Abscheider mittels des Zusatzgasstromes weist vorteilhaft ein Austrittsbereich des Feststoffes aus dem Feststoff- Abscheider einen Beruhigungsraum auf, in den eine Feststoff-Austrittsleitung des Feststoff- Abscheiders mündet, wobei die Mündung im Inneren des Beruhigungsraumes angeordnet ist, und geht ein Gasabsaugteil der Gaskreislaufleitung im Abstand oberhalb der Mündung vom Beruhigungsraum aus.

Zur Überwindung des Druckverlustes auf dem Weg von der Austragstelle bis zur Rückführstelle in das Reaktorgefäß münden vorteilhaft in das Sammelgefäß eine ein Wirbelbett im Sammeigefaß erzeugende Druckgasleitung und im unteren Bereich des Wirbelbettes die vom Feststoff-Abscheider ausgehende Feststoff-Ableitung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sammeigefaß am Boden mit einer mittels eines Absperrorganes absperrbaren Bodenöffhung versehen, die in einen Ausschleusbehälter leitet, wobei der Boden des Sammelgefaßes sich von oben nach unten zu der Bodenöffhung kegelförmig verjüngend ausgebildet ist. Dies dient dazu, grobe Teilchen, wie z.B. von der Feuerfestauskleidung des Feststoff-Abscheiders abgeplatzte Teilchen, während des Betriebes aus dem Sammelgefäß auszuschleusen, so daß das Wirbelbett im Sammeigefaß ungestört aufrecht erhalten werden kann und die Feststoffrückführung nicht unterbrochen werden muß.

Vorteilhaft ist die Feststoff-Rückführleitung mit einer Fördergaszumischungseinrichtung versehen, wobei zweckmäßig die Feststoff-Rückführleitung an der in das Reaktorgefaß führenden Mündung mit einem Brenner versehen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Sammeigefaß zwei unterschiedlich lange, rohrförmige vertikale Gefäßteile aufweist, die im Nahbereich ihrer unteren Enden miteinander leitungsmäßig verbunden sind, wobei zweckmäßig an den unteren Endbereichen der Gefaßteile jeweils eine Gaszuführungsleitung für ein Fluidisierungsgas einmündet.

Vorzugsweise sind die Leerrohrgeschwindigkeiten in den Gefaßteilen unterschiedlich. Hierdurch kann den in den unterschiedlich langen rohrförmigen vertikalen Gefaßteilen enthaltenen unterschiedlich hohen Wirbelbetten - in der technischen Ausführung kann die unterschiedliche Höhe bis zu einigen Metern betragen - vorteilhaft Rechnung getragen

werden. Die Wirbelschichten werden mit unterschiedlichen Leerrohrgeschwindigkeiten und damit unterschiedlichen Gasmengen betrieben.

Hierbei ist vorteilhaft das Sammelgefäß H-förmig ausgebildet, wobei die vertikalen Gefäßteile durch einen horizontalen Gefäßteil verbunden sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung veranschaulicht. Die Fig. 2 bis 5 zeigen ein Detail der Fig. 1 in jeweils abgewandelter Ausführungsform.

Aus einem zum Einschmelzen von Eisenschwamm bei gleichzeitiger Erzeugung eines Reduktionsgases aus kohlenstoffhaltigem Material dienenden Einschmelzvergaser 1 wird das durch Kohlevergasung entstehende, nachfolgend als Reduktionsgas eingesetzte Abgas über eine Gasableitung 2, die in einem oberen Bereich des Einschmelzvergasers 1 in diesen einmündet, abgeleitet. Da mit dem Abgas feinkörniger bis staub förmiger Feststoff mitgerissen wird, wird das Abgas einem Festste ff- Abscheider 3, der vorteilhaft als Zyklon ausgebildet ist, zugeführt. Die im Zyklon 3 sich abscheidenden Feststoffe 4 sinken nach unten, wogegen das Abgas über die vom Zyklon 3 ausgehende Ableitung 5 nach oben abgeführt wird.

Der abgeschiedene Feststoff 4 (hauptsächlich Kohleteilchen, jedoch auch Eisenteilchen bzw. eisenhaltige Teilchen) gelangt vom Zyklon 3 in einen Beruhigungsraum 6, der den Austrittsbereich des Feststoffes aus dem Zyklon 3 gemäß dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel birnenförmig umgibt. Die sich absetzenden Feststoffteilchen sinken über eine vom Beruhigungsraum weiterführende Feststoffableitung 7 nach unten und gelangen so in ein siphonartig ausgebildetes Sammelgefäß 8. In diesem wird ein Wirbelbett 9 durch Zuleitung eines Fluidisierungsgases, beispielsweise Stickstoff, aufrecht erhalten. Der Boden 10 des Sammelgefäßes ist sich nach unten kegelförmig verjüngend ausgebildet und weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, durch die das Fluidisierungsgas in zur Wirbelbildung notwendiger Menge und Geschwindigkeit nach oben strömen kann.

Die kegelförmige Verjüngung des Bodens 10 endet in einer zentralen Austrittsöffhung 11, an die ein Abführrohr 12 mit Absperrventil 13 anschließt. Dieses Abführrohr 12 mündet in einen Ausschleusbehälter 14. Diese Anordnung dient dazu, besonders grobe Teilchen, beispielsweise aus dem Zyklon 3 abgeplatzte Teile der feuerfesten Auskleidung, aus dem

Sammelgefäß 8 auszufördem, so daß die Ausbildung des Wirbelbettes 9 im Sammelgefäß 8 nicht beeinträchtigt wird.

Vom Sammelgefäß 8 führt eine Feststoff-Rückführleitung 15 in den Einschmelzvergaser 1, wobei die Einmündung der Feststoff-Rückführleitung 15 in den Einschmelzvergaser 1 als Brenner 16, beispielsweise als Sauerstoffbrenner, ausgebildet ist. Um eine gleichmäßige Förderung der sich im Sammelgefäß 8 sammelnden Feststoffteilchen zum Brenner 16 zu bewirken, werden die Teilchen durch ein am Beginn der Feststoff-Rückführleitung 15 mittels einer Fördergaszumischungseinrichtung 17 zugeleitetes Fördergas durch die Feststoff- Rückführleitung 15 gefördert. Als Fördergas kommt hier ebenfalls Stickstoff in Frage.

Im oberen Bereich des Beruhigungsraumes 6 ist eine Einmündung 18 eines Gasabsaugteiles 19 einer Gaskreislaufleitung 20 vorgesehen, die über einen Gasinjektor 21 - dieser wird vorteilhaft ebenfalls mit Stickstoff betrieben - wiederum in die das Abgas aus dem Einschmelzvergaser 1 zum Zyklon 3 führende Gasableitung 2 mündet. Hierdurch wird ein Zusatzgasstrom - veranschaulicht durch die Pfeile 23 - durch den Zyklon 3 aufrecht erhalten, der verhindert, daß Fluidisierungs- bzw. Fördergas aus dem Sammelgefäß 8 durch den Zyklon 3 aufsteigt und dort die Abscheidung der Feststoffteilchen behindert. Dieser Zusatzgasstrom bewirkt eine im Zyklon 3 abwärts gerichtete Gasströmung, durch die der Abscheide- Wirkungsgrad des Zyklons 3 verbessert wird.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht ein Niveauunterschied ΔH zwischen dem sich im Sammelgefäß 8 bildenden Wirbelbett 9 und den über die Feststoff-Ableitung 7 diesem zugeleiteten und sich stauenden Feststoffteilchen, der den Druckverlust zwischen dem Zyklon 3 und der Rückführstelle, d.h. dem Brenner 16, ausgleicht.

Die Rückführung der Feststoffteilchen über einen Brenner 16 ist besonders vorteilhaft, da es hierdurch gelingt, die brennbaren Feststoffteilchen energiemäßig zu nutzen und die hierbei entstehende Asche zu agglomerieren, beispielsweise durch die im abgeschiedenen Feststoff enthaltenen eisenhaltigen Teilchen. Die so agglomerierte Asche sinkt im Einschmelzvergaser 1 ab und wird aufgeschmolzen oder in Schlacke eingebunden. Ein neuerliches Austragen der im Zyklon 3 abgeschiedenen und rückgeführten Feststoffteilchen aus dem Einschmelzvergaser 1 wird hierdurch vermieden.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausbildungen von Sammelgefäßen 8, die in besonders vorteilhafter Weise die Einhaltung eines Niveauunterschiedes ΔH ermöglichen. Gemäß Fig. 2 ist das Sammelgefäß 8 H-förmig ausgebildet, wobei die vertikalen Gefaßteile

8', 8", die durch einen horizontalen Gefäßteil 8'" verbunden sind, entsprechend dem Niveauunterschied ΔH unterschiedliche Längen aufweisen. Jeder der beiden vertikalen Gefaßteile 8', 8" ist an seinem unteren Ende mit einer eigenen Gaszuleitung 24 für ein Fluidisierungsgas, wie Stickstoff, zur Bildung eines Wirbelbetts 9 versehen. Der horizontal gerichtete Gefäßteil 8"' ist nahe den unteren Enden der vertikal gerichteten Gefäßteile 8' und 8" angeordnet.

Da die Höhe des Wirbelbetts 9 in den Gefäßteilen 8', 8" stark unterschiedlich hoch ist - in der technischen Ausführung kann das ΔH einige Meter betragen -, ist es für die Fluidisierung vorteilhaft, in jedem der Gefäßteile 8', 8" Wirbelschichten mit unterschiedlichen Leerrohrgeschwindigkeiten und damit mit unterschiedlichen Gasmengen zu betreiben.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsfoπn sind die vertikalen Gefäßteile 8', 8" unmittelbar benachbart angeordnet, und es ist im Bodenbereich, in dem ein Lochboden 10 für die Gaszuleitung vorgesehen ist, eine Verbindungsöffhung 25 vorgesehen.

In den Fig. 4 und 5 sind Ausführungsformen für die Bodenbereichsteile der vertikalen Gefäßteile 8', 8" veranschaulicht, bei denen die Gaszuführung für das Fluidisierungsgas jeweils derart ausgestaltet ist, daß grobe Teilchen, die nicht fluidisierbar sind, aus dem Sammelgefäß 8 ausgefördert werden können.

Der Boden 10 kann als Siebboden, Düsenboden oder als Spülstein ausgeführt sein.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Insbesondere ist sie für Reaktorgefäße jeder Art, bei denen es zu einem Feststoffaustrag mit einem Abgas kommt - also nicht nur für Einschmelzvergaser - anwendbar.