В способе Koppers— Totzek уголь или другие (твердые или жидкие) углеродсодержащие топлива газифицируют кислородом и водяным паром (прямоток) при атмосферном давлении. Этот про­цесс до сих пор является единствен­ным способом газификации пыле­видного топлива, который опробо­ван в промышленности и в котором используют проверенное оборудова­ние. К настоящему времени построено 37 таких газогенераторов для. 13 промышленных установок, а еще 13 газогенераторов (среди них и с 4 головками) строятся *.

Способ Koppers — Totzek предъявляет мало требований к фи­зическим и химическим свойствам загружаемого топлива. Нужно, чтобы оно было измельчено до частиц менее 0,1 мм, причем в зависимости от вида топлива к нему добавляют определенное ко­личество более крупной фракции. По экономическим причинам желательно, чтобы содержание золы в топливе было ниже 40%, а остаточная влажность не превышала 6—8% (для бурых углей) или 1—2% (для каменных). Сушку и измельчение угля осуществ­ляют в одну операцию. Для сушки используют горячий дымовой газ, получаемый при сжигании угля (этот газ используют и для транспортирования подсушенной угольной мелочи в сборник). От­деление от угольной пыли более крупных частиц происходит в циклоне; оставшуюся в газе пыль выделяют в электро­фильтре.

Газогенератор представляет собой горизонтальную камеру (рис. 67), футерованную высокотермостойким материалом. Фор­сунки для подачи исходных веществ (так называемые головки газификации) размещены в расположенных друг против друга торцевых поверхностях реакционной камеры.

Рис. 67. Газогенератор Koppers — Totzek:

1, 3—бункеры-дозаторы; 2—газогенератор; 4—система удаления шлака.

Пылевидный уголь потоком азота подают в расходные бункеры газогенератора. Оттуда его забирают, тщательно перемешивают с кислородом и вводят смесь в реакционную камеру. Соотноше­ние кислорода, угольной пыли и водяного пара выбирают таким, чтобы была достигнута требуемая температура. Особенность этого процесса — отделение большей части золы в жидком виде. Тем­пература газификации составляет (в зависимости от т. пл. золы) от 1500 до 1600°С. При таком способе газификации достигается высокая степень превращения углерода. Образование газа с очень высоким содержанием СО свидетельствует о том, что топливо в пылевидном потоке прежде всего взаимодействует с кислоро­дом. Добавка водяного пара при газификации составляет на 1 м³ кислорода ≈0,05 кг в случае бурых углей и 0,5 кг для ка­менных.

До настоящего времени способ Koppers — Totzek применяли исключительно для производства синтез-газа, направляемого на получение аммиака. Принцип прямоточной газификации при вы- сокой температуре на выходе очень хорош для получения синтез-газа, так как при такой организации процесса все органические вещества угля превращаются в термодинамически стабильные со­единения (СО₂, СО, Н₂, Н₂О), поэтому при охлаждении газа не выделяются конденсируемые вещества (смола, масло, бензол, фе­нолы). Благодаря этому весьма упрощается очистка сырого газа и подсмольной воды.

Тепло, выделяющееся в газогенераторе при неполном окисле­нии угля, используют для производства насыщенного водяного пара высокого давления (до 10 МПа). Газогенератор имеет водя­ное охлаждение через стенку, позволяющее вырабатывать пар и низкого давления. Из котла-утилизатора, в котором получается пар высокого давления, сырой газ направляют в скруббер-холо­дильник, где он охлаждается и промывается. В результате сырой газ очищается от увлеченных им частичек пыли, образовавшихся при пирогенной обработке угля.

Полученный газ еще не настолько очищен, чтобы его подавать в компрессор. В газе для компрессора содержание твердых компо­нентов допускается 0,2—10 мг/м³. Поэтому газ подвергают повтор-лой водной промывке и в заключение освобождают в сепараторе от увлеченных капель воды; соответственно подключают еще элек­трофильтр. После этого газ компримируют до рабочего давления на следующей ступени газоподготовки. Схема процесса Koppers — Totzek показана на рис. 68.

Потребление кислорода составляет 0,39—0,45 м³ на 1 м³ смеси СО + Н₂. К. п. д., определенный как отношение теплоты сгорания газа, полученного из угля, к теплоте сгорания угля, доходит до  72% *.   С   учетом   производства   пара   к. п. д.   повышается   до 82% *.

Состав сырого газа на выходе из газогенератора Koppers — Totzek, перерабатывающего угольную пыль, обычно бывает таким (в % об.):

Теплота сгорания этого газа составляет Q_B = 11,2 кДж/м³. Для получения газа применяли уголь, содержащий 1% влаги, 70% С, 5% Н, 0,8% S, 1,2% N и 12% О.

  Ниже даны расходные показатели и выход продуктов в расчете на 1 т подобного угля:

Разрабатывается вариант способа Koppers — Totzek при дав­лении выше 1,5 МПа. Демонстрационная установка фирмы Krupp — Koppers и Shell International Petroleum Maatschappi про­изводительностью 150 т/сут сооружается в Гамбурге.

* В обзоре Chemical Engineering Economic Review (Japan), 1977, v. 9, № 12, p.13 приводится иной к. п. д.— от 65 до 78% (Прим. ред.).

* По более поздним данным (Chemical Engineering Economic Review, Japan, 1977, v. 9", №  12, p.  13—21)  действует примерно 50 генераторов  (Прим. ред.).