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Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas unter gleich- zeitiger Gewinnung von Energie durch Verbrennung von gas-oder nebelförmigen Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Methan, mit für die vollständige Verbrennung nicht genügen- den Mengen von Sauerstoff in Brennkraftmaschinen (Gasmotoren).
Es ist bekannt, Gemische gas- oder nebelförmiger Kohlenwasserstoffe in Verbrennungskraftmaschinen mit zur vollständigen Verbrennung nicht ausreichenden Mengen von Sauerstoff umzusetzen. Hiebei wird neben mechanischer Energie gleichzeitig wertvolles Synthesegas gewonnen. Bei der Durchführung derartiger Verfahren hat es sich gezeigt, dass der Verbrennungsmotor härter arbeitet, als dies bei normalem Luftbetrieb, d. h., wenn ein Brennstoff mit Luft in dem Motor vollständig verbrannt wird, der Fall ist. Es können zeitweise dem Klopfen ähnliche Erscheinungen auftreten, die den Motor stark beanspruchen.
Es wurde nun gefunden, dass diese Missstände vermieden werden können, wenn man die Verbrennung in der Brennkraftmaschine so leitet, dass etwa 0, 05 bis 15 Gew. /o des im Umsetzungsgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffes zu Russ umgesetzt werden. überraschenderweise stört eine solche Russbildung, wenn sie nicht zu stark ist, selbst bei längerem Betrieb, weder die Zündung des Umsetzungsgemisches noch den Betrieb des Motors selbst.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von Synthesegas unter gleichzeitiger Gewinnung von mechanischer Energie durch Verbrennung von gas- oder nebelförmigen Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Methan, mit für die vollständige Verbrennung nicht genügenden Mengen von Sauerstoff in Brennkraftmaschinen besteht demgemäss da- rin, dass man die Verbrennung unter an sich bekannten, zur Bildung von Russ führenden-
Bedingungen so durchführt, dass etwa 0, 05 bis 15 Gew. /o des im Umsetzungsgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffes zu Russ um- gesetzt werden.
Zur Förderung der Russbildung können die verschiedenen, dem Fachmann bekannten Massnahmen für sich oder gemeinsam angewendet werden. So kann man z. B. die Russbildung durch Herabsetzung der Sauerstoffkonzentration im Umsetzungsgemisch fördern, wobei gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Sauerstoffkonzentration im Umsetzungsgemisch so weit herabgesetzt wird, dass je Atom Kohlenstoff weniger als 1, 52 Atome Sauerstoff entfallen. Man kann ferner das Umsetzungsgemisch mit solchen Gasen und Dämpfen verdünnen, die an der Umsetzung nicht teilnehmen. Schliesslich kann man durch verstärkte Kühlung die Reaktiontemperatur herabsetzen, wodurch ebenfalls die Russbildung verstärkt wird.
Besonders wirksam für die Herabsetzung der Sauerstoffkonzentration-und damit zur Erzielung eines weichen Ganges der Maschine ohne merkbare Herabsetzung der Zündwilligkeit des Umsetzunggemisches-ist der Zusatz von höheren Kohlenwasserstoffen zu dem Umsetzungsgemisch vor oder innerhalb der Maschine. Als solche können auch schwere Mineralölfraktionen oder Teeröle dienen, die man entweder vor der Maschine in dem Umsetzungsgemisch vernebelt oder in den Verbrennungsraum der Maschine vor oder kurz nach der Zündung einspritzt.
Zur Verdünnung des Umsetzungsgemisches mit dem Ziel einer verstärkten Russbildung kann man beispielsweise einen Teil des Synthesegases in die Maschine zurückführen.
Als weitere Verdünnungsgase oder-dämpfe kommen in erster Linie Kohlensäure und Wasserdampf in Betracht. Man kann Kohlensäure entweder als solche dem Umsetzungsgemisch zugeben oder man kann dieses Gemisch oder einen der Bestandteile mit Kohlen-
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säure enthaltendem Wasser, das in Betrieben, in welchen Synthesegas gebraucht wird, praktisch stets zur Verfügung steht, berieseln. Der Wasserdampf kann ebenfalls als solcher dem Umsetzungsgemisch zugegeben werden oder aber man kann das Umsetzungsgemisch oder einen der Bestandteile in einem Sättiger durch Berieselung mit Wasser entsprechender Temperatur mit Wasserdampf sättigen. Bei dieser Ausführungsform kann man vorzugsweise das erwärmte Kühlwasser des Verbrennungsmotors zur Berieselung bzw.
Sättigung des Umsetzungsgemisches benutzen, wodurch gleichzeitig eine gewisse Rückkühlung des umlaufenden Kühlwassers erzielt wird.
Eine Verstärkung der Kühlung, die, wie erwähnt, ebenfalls zur vermehrten Russbildung beiträgt, kann in der Weise bewirkt werden, dass man den Motor bei möglichst niedriger Ablauftemperatur des Kühlwassers betreibt.
Verstärkte Kühlung und gleichzeitige Verdünnung des Umsetzungsgemisches wird erzielt, wenn man Wasser entweder vor der Maschine in dem Umsetzungsgemisch vernebelt, oder wenn man Wasser in den Verbrennungsraum einspritzt. Das Einspritzen des Wassers kann vor oder kurz nach der Zündung erfolgen. Das Einspritzen von Wasser in den Verbrennungsraum kann besondere Vorteile bieten, wenn gleichzeitig das Auslassventil oder der Auslassschlitz des Motorzylinders bereits geöffnet, das Einlassventil bzw. der Einlassschlitz jedoch noch geschlossen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas unter gleichzeitiger Gewinnung von mechanischer Energie durch Verbrennung von gas- oder nebelförmigen Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Methan, mit für die vollständige Verbrennung nicht genügenden Mengen von Sauerstoff in Brennkraftmaschinen (Gasmotoren), dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbrennung unter an sich bekannten, zur Bildung von Russ führenden Bedingungen so durchführt, dass etwa 0, 05 bis 15 Gew. % des im Umsetzungsgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoffes zu Russ umgesetzt werden.