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Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffölen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung oder Krackung von Kohlenwasserstoffölen unter gleichzeitiger Herstellung von karburiertem Wassergas. Es ist bereits schon vorgeschlagen worden, Kohlenwasserstofföle mit Hilfe eines neutralen Wärmeträgergases in als Motorenbrennstoffe geeignete Verbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht umzuwandeln. Um ein derartiges Verfahren durchzuführen, müssen jedoch Hilfsmittel vorgesehen werden, durch die verhältnismässig grosse Mengen eines derartigen Gases aufgeheizt und auch noch grössere Mengen dieses Gases einer Behandlung unterworfen werden können, durch die die leichten Dämpfe, die sonst verlorengehen würden, die also gerade als Brennstoff für Motoren besonders wertvoll sind, daraus abgeschieden werden.
Dieses Verfahren ist aber in grossem Masse, um mit Erfolg durchgeführt werden zu können, abhängig sowohl von einer Zufuhr eines heissen Wärmeträgergases als auch der Möglichkeit, dass dem Restgas die leichten Dämpfe der gekrackten Produkte entzogen werden können. Bei der Herstellung von Wassergas oder Generatorgas kann anderseits das erzeugte Gas eine Temperatur über 540 C haben, so dass dieses Gas als Wärmeträgergas benutzt werden kann, ohne dass es für die Umwandlung oder Krackung der Kohlenwasserstofföle noch weiter erhitzt werden muss. Ausserdem braucht die Abscheidung der leichteren Produkte aus dem Gase nicht so vollkommen durchgeführt zu werden, da die leichten Dämpfe, die in dem Gas zurückbleiben, zu seinem Heiz-und Leuchtwerte beitragen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit welchen kontinuierlich ein Heizgas erzeugt werden kann, dessen fühlbare Wärme zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffölen in der Dampfphase benutzt wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die bei dem sogenannten Blasen erzeugte Wärme für die Krackung oder Umwandlung nutzbar gemacht wird, indem eine geeignete Regenerativheizvorrichtung vorgesehen wird, ohne dass jedoch das Öl mit erhitztem Füllwerk in Kontakt gebracht werden muss, wodurch die Aufrechterhaltung einer gleichmässigen Umwandlungtemperatur verhindert und die Abscheidung von Kohlenstoff auf dem genannten erhitzten Füllwerk verursacht werden würde.
Verfahren zur Herstellung von Wassergas, bei welchen das Gas mit Kohlenwasserstoffölen karburiert wird, sind schon seit vielen Jahren bekannt. Bei diesen Verfahren wird jedoch das Öl in dem sogenannten Karburator auf sehr heisses, feuerbeständiges Material gebracht, wo es destruktiv gekrackt wird, u. zw. zu dem Zwecke, dass eine höchste Ausbeute an Ölgas erzeugt wird. Auf dem feuerbeständigen Material werden auch grosse Mengen Kohlenstoff gebildet, die dann durch Verbrennung während der sogenannten Blaseperiode entfernt werden müssen. Diese Verfahren konnten jedoch nicht mit Erfolg durchgeführt werden, u. zw. aus dem Grunde, weil das Öl mit dem erhitzten feuerbeständigen Material in Kontakt gebracht wurde, dessen Temperatur nicht genau geregelt werden konnte.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden, indem eine Reaktionszone vorgesehen wird, in welcher das brennbare Gas auf gleichmässiger Temperatur gehalten, und indem, damit die Gleichmässigkeit der Reaktionstemperatur so wenig wie möglich gestört wird, das umzuwandelnde Öl in diese Reaktionszone in Dampfform eingeführt wird.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform näher beschrieben.
In der Zeichnung stellt 10 einen Wassergasgenerator mit dem Brennstoff 11 dar, der mit dem üblichen Luftzufuhrrohr 13, den Dampfeinlässen 14, 15 und den Gasabzugsrohren 17, 18 versehen ist.
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Vorzugsweise wird der Generator 10 wie üblich mit einem Abzugsrohr sowohl oberhalb als auch unterhalb des aufgeschichteten Brennstoffes versehen, wie es bei 17 bzw. 18 angegeben ist, so dass der Brennstoff entweder vom Kopfe oder vom Fusse aus angeblasen werden kann und wozu geeignete Ventile 19, 20 vorgesehen sind. Durch ein Rohr 22, das mit dem Abzugsrohr 17 in Verbindung steht, kann Luft durch die Abzugsrohre 17, 18 von einer in der Zeichnung nicht angegebenen Quelle zugeführt werden.
Der Generator 10 steht mit dem Überhitzer 25 durch den Ansatz 26 des Abzugsrohres 17 in Verbindung. Der Überhitzer 25 ist mit dem üblichen, feuerbeständigen Füllwerk 27 versehen, durch das die Wärme aufgespeichert wird, die in dem Blase-oder Generatorgas aus dem Erzeuger 10 enthalten ist. Für die Zuführung von Luft für die vollständige Verbrennung dieses Gases ist ein Rohr 29 vorgesehen, durch das von einer nicht näher angegebenen Quelle Luft unter Druck zugeführt wird. Das verbrauchte Gas und die Verbrennungsprodukte verlassen den Überhitzer an seinem Boden durch ein mit Ventil versehenes Abzugsrohr 30, das zum Schornstein 31 führt.
Ein zweites, ebenfalls mit einem Ventil versehenes Abzugsrohr 33 ist für das Wassergas vorgesehen, und dieses Rohr steht mit einem Rohr. 34 in Verbindung, das seinerseits in ein Rohr 35 einmündet, welches in einer Reaktionskammer 36 endet, die vorzugsweise ohne Füllmaterial benutzt wird.
Wie ersichtlich, ist noch ein weiterer Satz aus einem Generator und einem Überhitzer vorgesehen, für welchen dieselben Bezugszeichen mit einem Strich verwendet worden sind ; das Abzugsrohr 34 für das Wassergas wird jedoch für beide Sätze benutzt. Mittels der beiden Sätze aus Generator und Überhitzer kann fortlaufend heisses Wassergas der Reaktionskammer 36 zugeführt werden. Selbstverständlich kann auch die Zahl der Generatoren für jede Reaktionskammer nach Belieben vermehrt werden.
Für die Lieferung der umzuwandelnden Kohlenwasserstoffdämpfe ist ein Verdampfer 40 vorgesehen.
Dieser Verdampfer besteht aus einer Verdampferschlange 42, einem Rohr 74, durch das die Schlange mit dem zu verdampfenden Öl gespeist wird, einem Verbindungsrohr 43 von der genannten Schlange nach einer Trommel 44, um die verdampften Produkte hier einzuleiten, einem Dampfabzugsrohr 45 von der genannten Trommel und einem Rücklaufrohr 46, das mit dem Rohr 74 in Verbindung steht und durch welches die unverdampften Produkte aus der Trommel nach der Verdampferschlange zurückgeführt werden. Der Rückstand aus der genannten Trommel kann durch ein Rohr 47 entfernt werden. Um die Schlange 42 zu erhitzen, sind ein Brenner 48 und eine Prallwand 49 vorgesehen ; das Abzugsrohr für die Verbrennungsgase ist der klaren Übersicht halber weggelassen.
Das Dampfabzugsrohr 45, durch welches der erzeugte Dampf der Reaktionskammer zugeführt wird, führt nach dem Kopf der Reaktionskammer 36. Damit eine gleichmässige Temperatur in der Reaktionskammer 36 aufrechterhalten werden kann, ist zweckmässig ein Behälter 50 mit auf niedrigerer Temperatur gehaltenem Gas vorgesehen, das durch ein Rohr 51 und eine Pumpe 52 abgezogen und dann durch das Rohr 35 nach der Reaktionskammer 36 geführt wird. Durch das Ventil 58 wird eine geregelte Menge dieses Temperiergases zugeführt, u. zw. wird dieses Ventil zweckmässig automatisch durch thermostatische Regelung gesteuert. Der Dampf aus dem Verdampfer 40 wird mit dem vorzugsweise über 620 C heissen Wassergas gemischt, u. zw. wird das Verhältnis zwischen dem Dampf und dem Wassergas so gewählt, dass die Reaktionstemperatur bei etwa 510-560 C liegt.
Das Gemisch aus den Produkten und dem
Wassergas verlässt die Reaktionskammer durch ein Rohr 55, durch welches es nach einer Waschvorrichtung 56 gelangt. In dieser Vorrichtung werden kohlige Substanzen und die teerigen Produkte durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt, wie beispielsweise durch ein Schweröl, das durch die Vorrichtung durch ein Rohr 57, eine Pumpe 58 und eine Spritzdüse 59 umläuft. Das Lösungsmittel tritt durch ein
Rohr 60 ein, und das heisse Lösungsmittel wird durch das Abzugsrohr 61 abgezogen und dann nach einer geeigneten Absetz- und Kühlvorrichtung geschickt, die in der Zeichnung nicht angegeben ist. Nach
Belieben kann das erhitzte Lösungsmittel auch mit dem in das System eintretenden Öl zu einem Wärme- austausch gebracht werden.
Die auf diese Weise gewaschenen Produkte werden nun von der Waschvorrichtung durch ein Rohr 70 nach einer Dephlegmiervorrichtung 72 geschickt, die ein geeignetes Füllmaterial 73 enthält und in welcher ein geeignetes Öl in Umlauf gesetzt wird. Das Ausgangsöl wird durch ein Rohr 71 nach dieser Vorrichtung geführt. In den meisten Fällen wird es zweckmässig sein, wenn das Öl aus der Dephlegmiervorrichtung 72 durch das Rohr 74 nach der Verdampferschlange 42 geschickt und dieses Öl auf diese Weise bei dem Umwandlungsverfahren benutzt wird. Um das Öl durch diese Vorrichtung in Umlauf zu setzen, ist ein Rohr 76, eine Pumpe 77 und eine Spritzdüse 78 vorgesehen. Am Boden dieser Vorrichtung ist auch ein Rohr 79 vorgesehen, durch das der Rückstand entfernt werden kann.
Die Gase aus der Vorrichtung 72 werden durch das Rohr 81 abgezogen und gehen durch den Kondensator 83, aus welchem das Kondensat in einem Sammelbehälter 85 aufgespeichert wird. In diesem Sammelbehälter befindet sich die Hauptmenge des Umwandlungsproduktes, das als Brennstoff für Motoren benutzt werden kann. Das den Sammelbehälter 85 verlassende Gas kann durch ein Rohr 89 abgezogen und für irgendwelche technische Zwecke benutzt werden. Vorzugsweise wird ein kleiner Teil des Gases, nachdem es zunächst von den Leichtprodukten befreit worden ist, durch ein Rohr 91 nach einem Sammelbehälter 50 geschickt, u. zw. zu dem Zwecke, damit das der Reaktionskammer zugeführte Gas auf die richtige Temperatur gebracht werden kann, wie oben näher beschrieben wurde.
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Bei der Durchführung des Verfahrens kann das umzuwandelnde Öl dem System an irgendeiner der verschiedenen Stellen zugeführt werden. Wenn das Öl leichte Fraktionen enthält, die abgeschieden werden sollen, so wird das Öl am besten der Wasehvorriehtung 56 durch das Rohr 60 zugeführt. Die leichten Anteile werden in der Waschvorrichtung verdampft, während schwere Fraktionen, die normalerweise für das Krack-oder Umwandlungsverfahren ungeeignet sind, abgeschieden werden. Die verdampften Teile werden in der Vorrichtung 72 dephlegmiert, worauf die Fraktionen, welche schwerer als Gasolin sind, durch das Rohr 74 nach der Verdampferschlange 42 geschickt werden.
In dem Verdampfer werden zweckmässig solche Bedingungen aufrechterhalten, dass das Öl ohne wesentliche Krackung verdampft, da die für die Umwandlung der der Reaktionskammer. 36 zugeführten Kohlenwasserstoffdämpfe erforderliche Wärme vollkommen durch die Hitze des heissen Wassergases geliefert wird. Nach Belieben kann jedoch der der Reaktionskammer zugeführte Dampf vorher in irgendeiner Vorrichtung überhitzt werden. Unter gewissen Umständen kann auch das ganze oder ein Teil des Öles durch das Rohr 71 der Dephlegmiervorrichtung zugeführt werden.
Obgleich die Erfindung in der Anwendung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Wassergas veranschaulicht worden ist, so soll doch darauf hingewiesen werden, dass es auch auf die Verwendung von Generatorgas oder von Halbwassergas ausgedehnt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffölen in als Motorbrennstoffe geeignete flüssige Kohlenwasserstoffe unter Verwendung eines auf über die Umwandlungstemperatur erhitzten Wärmeträgergases, das in einer Reaktionskammer mit den zu krackenden Öldämpfen gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgergas ein im intermittierenden Verfahren gewonnenes Wassergas verwendet wird, wobei neben den flüssigen Motorbrennstoffen noch karburiertes Wassergas gewonnen wird.