Modellierung der Flugstromdruckvergasung von Öl-Rückständen

In der Arbeit werden die Einflussgrößen der partiellen Oxidation von Öl-Rückständen im Flugstrom unter Druck mithilfe der Strömungssimulation untersucht. Ausgangspunkt für die Berechnungen war ein am Sekundärrohstoffverwertungszentrum in Schwarze Pumpe betriebener und von der Lurgi Öl-Gas-Chemie weiterentwickelter Brenner, der in der "Lurgi-Multi-Purpose-Gasification" bei veränderten Bedingungen eingesetzt werden sollte. In dem lizensierten Verfahren wird der Einsatzstoff in Zweistoffdüsen mit Wasserdampf zerstäubt. Das Wasserdampf/Öl-Gemisch strömt koannular mit Sauerstoff in einen ausgemauerten, zylindrischen Druckreaktor. Die Anordnung mehrerer Düsen im Brenner ermöglicht den Einsatz nicht mischbarer Rückstandsstoffe. Am Austritt des Reaktors wird das Synthesegas, das eine Temperatur von ca. I300°C hat, in einer Wasser-Quenche oder einem Wärmetauscher abgekühlt und anschließend gereinigt.Die ModelIierung des BrennerlReaktor-Systems erfasst die Auswirkungen einzelner Größen, die im Anlagenbetrieb nicht oder nicht unabhängig von anderen Größen verändert werden können. Es wurde ein Gesarntmodell der Flugstromdruckvergasung erstellt, das die Zerstäubung von Öl-Rückstand in einer Zweistoffdüse, die Kinetik der Flüchtigenbildung und der heterogenen Reaktionen am Kokspartikel unter Druck, sowie die Reaktionen in der Gasphase und die Strahlungseigenschaften von Gas und Partikeln berücksichtigt. Ein Reaktionsmechanismus für die Kinetik der heterogenen Vergasungsreaktionen wurde in Verbindung mit der Beschreibung der Kenosphärenbildung aus Schwerölen zur Vorhersage des Umsatzes eingesetzt. Zur Festlegung der kinetischen Daten und der Struktur der Koksrückstände, sowie der Tropfengrößenverteilung der Düse werden Beziehungen aus der Literatur verwendet. Die Randbedingungen der Untersuchung sind für einen Betriebsfall der Flugstromdruckvergasung von Vakuum-Rückstand bei einem Vergasungsdruck von 6 MPa gewählt.