DE1013387B - Vorrichtung zur Konvertierung gasfoermiger Kohlenwasserstoffe und/oder zur Vergasung fluessiger Kohlenwasserstoffe oder aehnlicher Stoffe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konvertierung gasförmiger Kohlenwasserstoffe mit hohem Heizwert oder flüssiger Kohlenwasserstoffe oder auch von Gasen, die derartige Kohlenwasserstoffe in Mischung oder im Zustand von Aerosolen enthalten, in brennbare Gase von mäßigem Heizwert, wobei die Konvertierung durch gesteuerte Oxydation der Kohlenwasserstoffe in Anwesenheit von Wasserdampf über einem Katalysator vorgenommen wird. Dieses Verfahren der gesteuerten Oxydation von Kohlenwasserstoffen mittels Sauerstoff oder Luft in Anwesenheit von Wasserdampf Silber einem Katalysator ist an sich bekannt.

Bei diesem Verfahren werden die für die Aufrechterhaltung der gesamten endothermen Reaktionen, insbesondere der komplexen Reaktionen der thermischen Crackung des Kohlenwasserstoffes und der Bildung von Wassergas erforderlichen Kalorien von den exothermen Reaktionen der teilweisen Oxydation des anfänglich vorhandenen Kohlenwasserstoffes oder der Crackprodukte mittels freien Sauerstoffes oder der in der Mischung enthaltenen Luft geliefert.

Als Oxydationsmittel dient im allgemeinen Luft. Das bei einem solchen Verfahren erzeugte Gas enthält also einen gewissen Anteil von Stickstoff, der aus der Luft stammt. Natürlich sucht man diesen Stickstoffanteil im erzeugten Gas zu vermindern. Hierzu gelangt man, indem die Luft und der Wasserdampf auf eine möglichst hohe Temperatur vorgewärmt werden, bevor sie mit dem Kohlenwasserstoff gemischt und die so erhaltene Mischung in den Reaktionsraum eingebracht wird. Wenn man nämlich die Mischung derart vorheizt, wird ein Teil der für die endothermen Reaktionen erforderlichen Wärme durch die fühlbare Wärme der zu konvertierenden Mischung geliefert. Deswegen ist die Wärmemenge, die von den exothermen Reaktionen geliefert werden muß, geringer, und man kann also den Luftanteil in der zu konvertierenden Mischung vermindern, und das fertige Gas enthält weniger Stickstoff. Jedoch ist die Vorwärmtemperatur dadurch begrenzt, daß eine vorzeitige Entzündung oder ein vorzeitiges Cracken des Kohlenwasserstoffes mit Rußbildung vermieden werden muß.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnet sich hauptsächlich durch die Verwendung einer Misch- und Verteileinrichtung, welche die vollkommene Homogenität der Mischung gewährleistet und diese Mischung erst in unmittelbarer Nähe ihrer Verteilung über den Katalysator herstellt und hierdurch die Gefahr einer vorzeitigen Entzündung oder eines vorzeitigen Crackens des Kohlenwasserstoffes beträchtlich vermindert. Infolgedessen gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Vorerhitzung der zu konvertierenden Mischung auf eine höhere Temperatur, als Vorrichtung zur "Konvertierung

gasförmiger Kohlenwasserstoffe und/oder zur Vergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe

oder ähnlicher Stoffe

Anmelder:

Compagnie Generale de Construction
de Fours, Montrouge, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 7. Februar und 3. Mai 1955

es bei den bisher bekannten Apparaten der Fall war, wodurch andererseits die Erzeugung eines Gases mit geringerem Stickstoffgehalt ermöglicht wird. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft für die Erzeugung von Zusatzgas in Gaswerken zur Leuchtgasherstellung. Die Verminderung des Stickstoffanteils hat die Folge, daß die Dichte des erzeugten Gases herabgesetzt wird und daß seine Verbrennungseigenschaften denjenigen des bekannten Leuchtgases angepaßt werden, welches bei der Destillation von Kohle mit Dampfeinleitung entsteht. Die Herabsetzung des Stickstoffgehaltes in dem erzeugten Gas gestattet es sogar, die unmittelbare Verwendung des nach diesem Verfahren hergestellten Gases als Leuchtgas ins Auge zu fassen, wobei die nötigen Einstellungen oder Veränderungen der Verbrauchergeräte auf ein Minimum beschränkt bleiben.

Ein weiterer Vorteil derMisch- und Verteileinrichtung gemäß der Erfindung liegt darin, daß eine vollkommen gleichmäßige Verteilung der zu konvertierenden Gasmischung über die gesamte Katalysatormasse gewährleistet wird.

Die erfindungsgemäße koaxiale Anordnung der Zuleitung der zu konvertierenden Mischung und der Ableitung des konvertierten Gases bewirkt, daß eine gleichmäßige Verteilung des Gases innerhalb der ge-

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samten Katalysatormasse aufrechterhalten wird. Andererseits gestattet bei einer Ausführungsform der Erfindung die koaxiale Anordnung die Wiedergewinnung eines Teils der fühlbaren Wärme des erzeugten Gases zwecks Vorheizung der Luft-Dampf-Mischung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung.

In Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt der Vorrichtung gemäß der Ebene Y-Y';

Fig. 2 ist ein horizontaler Schnitt der Vorrichtung gemäß der Ebene X-X', und

z. B. zu, wenn man außen über die Wärmequelle und einen Wärmeaustauscher verfügt. In diesem Falle wird die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Fig. 4 bis 6 ausgeführt.

Fig. 4 ist ein Schnitt der gesamten Einrichtung gemäß einer durch ihre vertikale Achse gehenden Ebene;

Fig. 5 ist ein Teilschnitt längs derselben vertikalen Achse zwecks Darstellung der Misch- und Verteilvorrichtung im einzelnen, und

Fig. 6 ist ein ebensolcher Teilschnitt zur Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Misch- und Verteilvorrichtung.

Teile, welche mit denjenigen der ersten Aus-

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in der Ebene Y-Y' zur 15 führungsform übereinstimmen, tragen dieselben BeDarstellung von Einzelheiten der Misch- und Verteil- zugsziffern.

vorrichtung. Das Eingangsrohr 4 für die Dampf-Luft-Mischung

■ Die Anordnung besteht aus einem zylindrischen ist hier am Unterteil des Apparates angebracht. Dieses Metallmantel 1, der innen mit einer feuerfesten, isolie- Rohr endet oben mit einer Venturidüse 5, auf die der renden Masse 2 ausgekleidet ist. In deren Innerem 20 Schlitzverteiler 6 folgt, der ebenso wie oben beschriebefindet sich der Katalysator 3. Jeder handelsübliche ben aufgebaut ist.

Katalysator zur Hydrierung kann verwendet werden, Die Zuführung des Kohlenwasserstoffes geschieht

beispielsweise ein Katalysator, der aus Nickel besteht, mittels eines Rohres 8, das bis ins Innere der Venturidas auf einem hochfeuerfesten und feinverteilten düse reicht, an seinem oberen Ende geschlossen ist Träger etwa reiner aktivierter Tonerde niedergeschla- 25 und öffnungen 9 aufweist, die an der engsten Stelle gen ist. Die Vorrichtung enthält an ihrem oberen Teil der Venturidüse oder etwas vor dieser liegen. Dieses ein Eingangsrohr 4 für die Dampf-Luft-Mischung, das Rohr 8 und die Venturidüse 5 befinden sich in der in der Achse der Vorrichtung angebracht ist. Dieses Achse des Gerätes. Das Rohr 8 ist an seinem Oberteil Rohr endet an seinem Unterteil mit einer Venturi- durch einen Bolzen 16 verlängert, der zur Befestigung düse 5, auf die ein Schlitzverteiler 6 folgt. Der Ver- 30 des Schlitzverteilers dient.

teiler 6 besteht aus übereinandergelegten Kegel- Die Zuführung des Kohlenwasserstoffs kann auch

stampfen (lampenschirmartig) von nach unten zu- gemäß Fig. 6 durch öffnungen 9 in der Wand der nehmendem Durchmesser, die zwischen sich profilierte Venturidüse in der Höhe der engsten Stelle oder Zwischenräume lassen, die mit dem Auslaß der Ven- etwas vor dieser erfolgen. Ein Bolzen 16 dient zur turidüse in Verbindung stehen. Das Rohr 4 ist auf der 35 Befestigung des Schlitzverteilers 6. ganzen Höhe des Katalysators mit einem feuerfesten Der Ausgang 10 für das konvertierte Gas, der

keinen Wärmeaustausch mehr vorzunehmen hat, ist entsprechend abgeändert.

Die folgenden Einrichtungen und die nachstehend

sind bei beiden Aus

Material 7 ausgefüttert.

Ferner besitzt die Einrichtung an ihrem unteren Teil ein Zuführungsrohr 8 für den Kohlenwasserstoff.

Dieses Rohr 8, das ebenfalls in der Achse der Einrich- 40 beschriebene Wirkungsweise tung angeordnet ist, reicht bis ins Innere der Venturi- führungsformen dieselben.

düse 5 und ist an seinem oberen Ende geschlossen, besitzt jedoch seitliche öffnungen 9, die in Höhe der engsten Stelle der Venturidüse oder etwas oberhalb dieser angeordnet sind.

Die Einrichtung enthält schließlich an ihrem oberen Teil eine Ausgangsleitung 10 für das konvertierte Gas, die sich ebenfalls axial zu der Einrichtung befindet. Die Ausgangsleitung 10 ist koaxial zum Eingangsrohr 4 der Dampf-Luft-Mischung und umschließt das letztere. Infolgedessen wird ein Teil der von dem erzeugten Gas mitgeführten fühlbaren Wärme zwecks Vorwärmung der Dampf-Luft-Mischung wiedergewonnen. Um den Wirkungsgrad dieser Wiedergewinnung zu verbessern, kann das Rohr 4 außen mit angelöteten radialen Rippen versehen sein, die sich über das Rohr erstrecken, soweit es im Innern der Rohrleitung 10 verläuft. Zum gleichen Zweck kann das Rohr 4 mit einer inneren Blechspirale

Mit feuerfestem Stoff ausgekleidete öffnungen 11 dienen zur Einfüllung und Entleerung des Katalysators.

Eine Verbrennungskammer 12, die mit einem Brenner 13 versehen ist, ist über den Kanal 14 an die Unterseite des Apparates angeschlossen. Gegenüber dem Kanal 14 dient ein weiterer Kanal 15 mit anschließendem Abzugsrohr zur Abführung des Rauches.

Der Apparat arbeitet wie folgt: Man beginnt damit, den Unterteil des Katalysators auf die gewünschte Temperatur zu bringen, indem der Brenner 13 angezündet wird und die Verbrennungsgase durch das Rauchrohr 15 entweichen.

Wenn der Katalysator eine ausreichende Temperatur erreicht hat, um die Konvertierungsreaktionen zu unterhalten, wird der Brenner gelöscht, das Rauchrohr geschlossen und gleichzeitig die Zufuhr der Dampf-Luft-Mischung durch das Rohr 4 und des Kohlen

versehen sein, die ebenfalls bis zum Austritt aus der 60 Wasserstoffs durch das Rohr 8 eingeleitet. Rohrleitung 10 reicht. Diese Blechspirale verbessert Der aus den öffnungen 9 austretende Kohlenden Wärmeaustausch, indem die Turbulenz der wasserstoff trifft auf die Dampf-Luft-Mischung, mit Dampf-Luft-Mischung innerhalb des Rohres erhöht der er infolge der starken Turbulenz, die in der wird. Die beiden Anordnungen (Rippen und Spiralen), Venturidüse herrscht, innig gemischt wird, die zur Verbesserung des Wärmeaustausches dienen, 65
sind an sich bekannt und deshalb nicht dargestellt.

Bei gewissen Anwendungen kann es vorkommen, daß die Vorerhitzung der zu konvertierenden Mischung oder einiger ihrer Bestandteile im Innern

Die Mischung aus Luft, Dampf und Kohlenwasserstoffen kommt hierauf sehr rasch in den Verteiler 6, der sie innerhalb der Katalysatormasse verteilt.

Die sehr große Geschwindigkeit der Gasmischung zwischen der Venturidüse und dem Verteiler zusam-

des Gerätes selbst nicht erforderlich ist. Dies trifft 70 men mit der kurzen Entfernung zwischen diesen bei-

den Stellen bewirkt, daß die Gefahr vorzeitiger Entzündung oder des vorzeitigen Crackens der Mischung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Infolgedessen kann man mit der erfindungsgemäßen Anordnung Mischungstemperaturen verwenden, die erheblich höher als bei den bisher bekannten Einrichtungen liegen. Wie oben angegeben, gestattet dies die Erzeugung eines Gases mit geringerem Stickstoffgehalt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Konvertierung gasförmiger Kohlenwasserstoffe und/oder zur A^ergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe oder ähnlicher Stoffe mittels gesteuerter Oxydation dieser Stoffe in Anwesenheit von Wasserdampf über einem Katalysator, in welcher die oxydierende Gasphase, die beispielsweise aus Luft und Wasserdampf besteht, sich mittels einer Venturidüse mit dem zu konvertierenden Kohlenwasserstoff mischt, dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrisches, Öffnungen (9) aufweisendes Zuführungsrohr (8) für den zuzuführenden und zu konvertierenden Kohlenwasserstoff in die engste Stelle (oder etwas oberhalb) der Venturidüse (5) einmündet und daß der Auslaß dieser Düse mit einem Verteiler (6), der aus aufeinandergeschichteten Kegelstümpfen von nach unten zunehmendem Durchmesser besteht, welche zwischen sich scheibenförmige Räume frei lassen, in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsleitung (10) des erzeugten Gases und die Zufuhrleitung (4) der Vergasungsphase einen Wärmeaustauscher bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch öffnungen (9) in der Außenwand der Venturidüse (Fig. 6).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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