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Schachtofen zur Erzeugung von Wasserstoff.
Zur Herstellung von Wasserstoff nach dem Eisenkontaktverfahren benutzt man ent- weder Retortenöfen, bei welchen die Kontaktmasse in kontinuierlich von aussen beheizten
Retorten angeordnet ist, oder mit feuerfestem Material ausgekleidete Schachtöfen, bei welchen die Kontaktmasse direkt, und zwar periodisch beheizt wird.
Die Schachtöfen sind im Vergleich mit den Retortenöfen einfacher in der Bauart und billiger in der Herstellung und im Betrieb. Sie bieten aber den Nachteil, dass eine gleichmässige Beheizung der in den Schächten aufgestapelten Kontaktmasse nicht möglich ist ; denn erfahrungsgemäss streichen die Heizgase an der Schachtwandung in die Höhe, so dass die Kernzonen nicht genügend erwärmt werden. Auch die Reduktionsgase und der Wasserdampf wählen den gleichen Weg wie die Heizgase.
Alle diese Umstände bringen es mit sich, dass die in den Schächten befindliche Kontaktmasse nur sehr unvollkommen ausgenutzt wird.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Temperatur der feuerfest ausgekleideten Schächte während der Reduktionsphase sehr schnell abfällt, wodurch technische Nachteile entstehen, z. B, unreiner Wasserstoff erhalten wird, während gleichzeitig ein häufiges Einlegen von Heizphasen bedingt wird, wodurch wieder die Gesamtleistung des Ofens herabgedrückt wird.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein feuerfester Ringofen für die Wasserstoffbereitung, welcher die beschriebenen Übelstände nicht besitzt und bei grosser Wärmeökonomie einen äusserst gleichmässigen Dauerbetrieb ermöglicht.
Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zwischen der feuerfest ausgekleideten Schachtmauer 1 und dem feuerfesten Füllkörper 2 befindet sich der ringförmig ausgebildete Reaktionsraum 3.
Beim Arbeiten mit diesem Ofen verfährt man beispielsweise wie folgt :
Man leitet durch die Leitungen 4 und 5 Wind und Gas in die ringförmige Mischkammer 6. Von hier aus gelangt das Gas-Luftgemisch durch die Leitungen 7 in den Reaktionsschacht 3, welcher zunächst aufgeheizt wird. Zweckmässig nimmt man die Aufheizung abwechselnd von unten nach oben und dann wieder von oben nach unten vor, um eine möglichst gleichmässige Beheizung der Kontaktmasse der als Wärmespeicher dienenden Schachtwand 1 und des als Wärmespeicher dienenden Füllkörpers 2 zu erreichen, Zu diesem Behufe wird man zweckmässig auch im Oberteil des Schachtes (nicht gezeichnete) Zuleitungsorgane für Gas und Wind vorsehen. Nach der Aufheizung wird in bekannter Weise reduziert und oxydiert.
Zweckmässig nimmt man die Reduktion mit sogenannter reduzierender Flamme vor, so dass in der Reduktionsperiode gleichzeitig reduziert und geheizt wird. Zu diesem Behufe leitet man Wassergas mit geringen Mengen von Verbrennungsluft in den Ringkanal 6 ein, in welchem ein inniges Gemisch gebildet wird, welches dann den Reaktionsraum durchströmt.
Selbstverständlich kann man auch Vorkehrungen treffen, um die Reduktionsgase abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten durch die Kontaktmasse zu leiten.
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Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere der innere Füllkörper 2,. wenn er erst einmal auf Rotglut gebracht ist, die im Innern wohnende Wärme ungemein lang hält und dieselbe sehr gleichmässig an die Kontaktmasse abgibt. Beim Arbeiten mit reduzierender Flamme genügen im allgemeinen die bei der Reduktionsperiode zugeführten Wärmemengen, um die Reaktionstemperatur aufrecht zu erhalten.
Der Ofen bietet den Vorteil, dass die dünn geschichtete Kontaktmasse überaus gleichmässig durchheizt und in vollkommenster Weise ausgenutzt wird, so dass die Leistungsfähigkeit desselben eine sehr hohe ist. Dieselbewird noch erhöht durch den Umstand, dass die Einschaltung besonderer Heizphasen nur sehr selten stattzufinden braucht.
Fig. 2 zeigt eine Austührungsform, bei welcher der aussen durch die ! Schachtmauer 1 begrenzte Reaktionsraum 3 einen mit demselben in Wärmeaustausch stehenden und gleichzeitig als Überhitzer ausgebildeten Heizraum 8 einschliesst. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht der ringförmig ausgebildete Zersetzer 3 mit dem Heizraum 8 in direkter Verbindung.
Der Heizraum 8 ist mit feuerfestem Gitterwerk für die Aufspeicherung von Wärme ausgerüstet. Der Reaktionsraum 3 ist an seinem unteren Ende von einem Ringraum 9 umgeben, welcher mit Gaszuleitungen 10, Windleitungen 11 einer Wasserstoffableitung 12 und Entleerungsöffnungen-H ausgerüstet ist. Oberhalb des Zersetzerraumes 3 sind Füllöffnungen 14 vorgesehen, während oberhalb des zentralen Heizraumes 8 eine Luftleitung 15 und eine Gasleitung 16 mündet. Unterhalb des Heizraumes 8 ist eine Dampfleitung 17 und eine nach dem Kamin führende Abgasleitung 18 vorgesehen.
Der Ofen kann in einfachster Weise dadurch hergestellt werden, dass in dem aus feuerfestem Material hergestellten Schacht 1 ein stehender Zylinder 19 aus beliebigem Material angeordnet ist.
Durch die Leitungen 15 und 16 wird der Heizraum 3 beheizt. Die Abgase strömen durch Rohr 18 nach dem Kamin. Nach erfolgter Beheizung wird durch Rohr 10 Reduktionsgas in den Ringraum 9 eingeleitet, welches die Kontaktmasse unter Reduktion derselben durchströmt. Die Reduktionsabgase werden durch Zuführung von Luft durch die Leitung 16 in den Heizraum 8 verbrannt und strömen durch Leitung 18 nach dem Kamin ab.
Hierauf wird durch Leitung 17 Dampf eingeblasen. Derselbe durchströmt den Heizraum 8, wird dort überhitzt und geht dann durch den Zersetzer 3. Der gebildete Wasserdampf strömt durch Leitung 12 ab. Selbstverständl. ch kann man auch bei diesem Ofen mit reduzierender Flamme arbeiten, so dass die Kontaktmasse reduziert und gleichzeitig direkt beheizt wird.
Die Abgase der Reduktion werden dann unter reichlicher Luftzuführung durch die Leitung 16 in dem Heizraum 8 vollkommen verbrannt. Beim Arbeiten mit diesem Ofen kann also die Kontaktmasse direkt durch heisse Gase beheizt werden, und steht gleichzeitig mit dem inneren Heizraum 8 in Wärmeaustausch. Der Ofen bietet gegenüber den in Fig. I gezeichneten den Vorteil, dass die Abgase der Reduktion sofort in den inneren Heizraum geleitet und dort zur Verbrennung gebracht werden können, so dass dieselben noch zur in-
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können, wodurch grosse Wärmeökonomie des Betriebes und sehr gleichmässige Beheizung der Kontaktmasse in allen Teilen erzielt wird.
Es wurde gefunden, dass bei vorliegendem Ofen nach einmaligem Anheizen die Temperatur des Kontaktmaterials dauernd aufrecht erhalten bleibt, ohne dass irgendwelche Einschaltung von besonderen Heizphasen erforderlich wäre.
Im übrigen bietet die vorliegende Vorrichtung die gleichen Vorteile, wie die in Fig. I veranschaulichte. Sie leistet beim gleichen Raumaufwand und geringem Aufwand an Heiz- und Reduktionsgas erheblich grössere Wasserstoffausbeute, wie die bisher bekannten Anlagen.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Fig. 2, bei welcher der Ofen nach Fig. 2 gewissermassen auf den Kopf gestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ähnlich wie bei
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Der den Rt : aktionsraum von innen begrenzende Zylinder 23, zweckmässig aus Stahl, ist bei Fig. 3 oben umgeflan-cht und in den Schacht 1 eingehängt. Auch das untere Ende desselben ist bei 24 umgeflanscht. Der Flansch 24 trägt bei dem Ausführungsbeispiel einen sogenannten Brücken, tein 25, welcher mit Durchgangsöffnungen 26 versehen ist. Auf dem Brückenstein 25 ist das Gitterwerk 27 angeordnet.
Die Ausführung der Fig. 3 bietet den Vorteil, dass das Gitterwerk von dem Innen. zylinder getragen wird. Man kann daher den Ofen bei Reparaturen, Auswechslungen oder beim Eintritt von Betriebschwierigkeiten in einfachster Weise dadurch zugänglich machen, dass man den Zylinder 23 mitsamt dem darin befindlichen Gitterwerk 27 aushebt.
Selbstverständlich kann diese Anordnung des Gitterwerkes in den Innenzylinder auch bei anderen Ofenkonstruktionen mit Vorteil Benutzung finden.