DE102004041815A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen Download PDF

Info

Publication number
DE102004041815A1
DE102004041815A1 DE200410041815 DE102004041815A DE102004041815A1 DE 102004041815 A1 DE102004041815 A1 DE 102004041815A1 DE 200410041815 DE200410041815 DE 200410041815 DE 102004041815 A DE102004041815 A DE 102004041815A DE 102004041815 A1 DE102004041815 A1 DE 102004041815A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
liquid fuel
oxygen
containing gas
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200410041815
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Dr. Volkert
Ernst Keim
Conchita Encinas Bermudez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Original Assignee
GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH filed Critical GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Priority to DE200410041815 priority Critical patent/DE102004041815A1/de
Priority to EP05772809A priority patent/EP1784253A1/de
Priority to PCT/EP2005/009016 priority patent/WO2006024410A1/de
Publication of DE102004041815A1 publication Critical patent/DE102004041815A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0292—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds with stationary packing material in the bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00398—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements inside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00058—Temperature measurement
    • B01J2219/00063—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2219/00135—Electric resistance heaters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1247—Higher hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276—Mixing of different feed components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1604—Starting up the process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff (O) mit folgenden Schritten: DOLLAR A a) Bereitstellen eines Reaktors (8) mit einem darin aufgenommenen Mittel (1) zur Erhöhung der inneren Oberfläche, DOLLAR A b) Zuführen von Flüssigbrennstoff (O) und sauerstoffhaltigem Gas (L) in den Reaktor (8), DOLLAR A c) Durchführen einer exothermen Reaktion zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas (L) und dem verdampfenden Flüssigbrennstoff (O), wobei der Flüssigbrennstoff (O) lediglich teilweise oxidiert wird, und DOLLAR A d) Abführen des bei der exothermen Reaktion gebildeten Produkts aus dem Reaktor (8).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff.
  • Nach dem Stand der Technik ist aus der WO 00/06948 ein Verfahren zum Verdampfen von Flüssigbrennstoff nach dem "Prinzip der kalten Flamme" bekannt. Unter dem "Prinzip der kalten Flamme" wird eine teilweise exotherme Oxidation von Kohlenwasserstoffen bei atmosphärischem Druck bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 500° C verstanden. Bei dieser exothermen Reaktion werden etwa 10 bis 15% der gespeicherten chemischen Energie freigesetzt. Bei der Reaktion nach dem "Prinzip der kalten Flamme" kommt es nicht zur Ausbildung einer sichtbaren Flamme.
  • Bei dem aus der WO 00/06948 bekannten Verfahren werden Flüssigbrennstoff und Luft in einen Reaktor geleitet, der elektrisch oder durch Rezirkulation heißer Gase beheizt wird. Die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens hat sich in der Praxis in vielfacher Hinsicht als problematisch erwiesen.
  • Um das vom Reaktor eingeschlossene Reaktionsvolumen gleichmäßig auf einer zur Durchführung der exothermen Reaktion geeigneten Temperatur zu halten, ist ein hoher apparativer und regelungstechnischer Aufwand erforderlich. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die Temperatur infolge von sich im Reaktionsvolumen ausbildenden Strömungen nicht homogen über das Reaktionsvolumen verteilt ist. Um dem entgegenzuwirken wird nach dem Stand der Technik die in einer Reaktionszone freigesetzte Energie in Bereiche zurückgeführt, in denen der Brennstoff noch in flüssiger Form vorliegt.
  • Abgesehen davon kann es im Reaktionsvolumen zu lokalen Überhitzungen und damit zur Zündung des Gemischs und zur Explosion des Reaktors kommen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen auf möglichst einfache, sichere und kostengünstige Weise eine Verdampfung und exotherme Reaktion nach dem Prinzip der kalten Flamme durchführbar sind. Darüber hinaus soll mit der Vorrichtung auch die Durchführung des Verfahrens der "partiellen Oxidation" möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 18 und 20 bis 33.
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff mit folgenden Schritten vorgesehen:
    • a) Bereitstellen eines Reaktors mit einem darin aufgenommenen Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche,
    • b) Zuführen von Flüssigbrennstoff und sauerstoffhaltigem Gas in den Reaktor,
    • c) Durchführen einer exothermen Reaktion zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas und dem verdampfenden Flüssigbrennstoff, wobei der Flüssigbrennstoff lediglich teilweise oxidiert wird und
    • d) Abführen des bei der exothermen Reaktion gebildeten Produkts aus dem Reaktor.
  • Unter einem "Reaktor wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Behälter verstanden, der ein freies Volumen umschließt.
  • Es kann sich dabei beispielsweise um ein zylindrisches Rohr handeln.
  • Nach einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist im Reaktor ein Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aufgenommen. Das erfindungsgemäß vorgesehene Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche trägt zur einer Erhöhung der effektiven Wärmeleitfähigkeit und/oder des volumetrischen Wärmeaustauschkoefizienten im Reaktor bei. Infolgedessen kann ein vom Reaktor umgebenes und auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheiztes Reaktionsvolumen im Reaktor überall, d.h. auch quer zur einer Strömungsrichtung, nahezu homogen auf einer geeigneten Temperatur zur Durchführung der exothermen Reaktion gehalten werden. Das bei der exothermen Reaktion neben der freigesetzten Energie entstehende Produkt, z. B. ein Gemisch aus verdampften und teilweise chemisch umgesetzten Flüssigbrennstoff und Luft, ist besonders homogen.
  • Bei der erfindungsgemäßen exothermen Reaktion handelt es sich um eine Reaktion, die ohne Zündung und Ausbildung einer sichtbaren, offenen Flamme abläuft. Es wird dabei der Flüssigbrennstoff lediglich teilweise oxidiert. Es kann sein, dass bereits ein vorreagiertes Gemisch dem Reaktor zugeführt oder ein teilweise reagiertes Gemisch aus dem Reaktor abgeführt wird. Zu diesem Zweck können geeignete Einrichtungen zur Erzeugung eines vorreagierten Gemischs oder zur Weiterführung der Reaktion eines teilweise reagierten Gemischs dem Reaktor vor-/oder nachgeschaltet sein. Die bei der exothermen Reaktion erzeugte Wärme wird z. T. auf den Reaktor übertragen. Dieser dient u.a. als Wärmespeicher. Bei einer geeigneten Verfahrensführung ist es lediglich erforderlich, die exotherme Reaktion zu starten.
  • Bei der exothermen Reaktion im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich um eine exotherme Reaktion nach dem "Prinzip der kalten Flamme" handeln. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Temperatur im Reaktor so geregelt, dass eine untere Temperaturgrenze von 220°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 600°C nicht überschritten wird. Die Luftzahl λ eines aus dem Flüssigbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas gebildeten Gemischs kann dabei beliebige Werte annehmen. Bei der Luftzahl λ handelt es sich um das Verhältnis zwischen der tatsächlich vorhandenen und der theoretisch zur vollständigen Verbrennung erforderlichen Luftmenge. Unter Verwendung der vorgeschlagenen Regelung kann eine exotherme Reaktion nach dem "Prinzip der kalten Flamme" kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Nach einer alternativen Verfahrensführung wird die Temperatur im Reaktor zweckmäßigerweise so geregelt, dass eine untere Temperaturgrenze von 600°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 1500°C nicht überschritten wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Luftzahl λ eines aus dem Flüssigbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas gebildeten Gemischs < 1. Unter Verwendung der vorgeschlagenen Regelung kann eine exotherme Reaktion nach dem Prinzip der "partiellen Oxidation" kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Die beiden vorgenannten alternativen Verfahrensvarianten können vorteilhafterweise in ein und derselben Vorrichtung durchgeführt werden. Außerdem ist es möglich, die Leistung der Vorrichtung in einem weiten Bereich zu modulieren. – Die vorerwähnten Temperaturbereiche gelten für atmosphärischem Druck. Bei einer Änderung der Druckparameter ist das angegebene Temperaturfenster entsprechend anzupassen.
  • Vorteilhafterweise wird der Flüssigbrennstoff höchstens zu 90%, vorzugsweise höchstens zu 50%, oxidiert. Das ermöglicht z. B. eine nachträgliche Verbrennung des verdampften Gemischs.
  • Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal wird der Flüssigbrennstoff beim Eintritt in den Reaktor zerstäubt. Dazu kann der Reaktor stromaufwärts einen Mischungsabschnitt aufweisen, in welchem ein aus dem zerstäubten Flüssigbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas gebildetes Gemisch hergestellt wird. Im Mischungsabschnitt können Mittel zur strömungsmechanischen Stabilisierung aufgenommen sein. Es kann sich dabei um Strömungsleitbleche und dgl. handeln. Damit wird erreicht, dass in einem großen Modulationsbereich eine homogene Gemischbildung im Mischungsabschnitt gewährleistet ist. Das Gemisch wird durch die vorgeschlagenen Mittel zur strömungsmechanischen Stabilisierung stets innerhalb des Mischungsabschnitts erzeugt und homogenisiert.
  • Das im Reaktor aufgenommene Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche dient ebenfalls dazu, die Reaktionszonen im Reaktor über einen weiter Modulationsbereich hinweg relativ zur axialen Erstreckung des Reaktors in einem vorgegebenen Bereich ortsfest zu halten. Damit kann über den gesamten Modulationsbereich hinweg stets ein Verdampfungsprodukt mit vorgegebenen Eigenschaften hergestellt werden.
  • Als Mittel zur strömungsmechanischen Stabilisierung kann beispielsweise eine Luftdüse zum Eintritt der Luft in den Mischungsabschnitt mit einem Drallerzeuger versehen sein. Es kann damit ein verdrallter oder auch unverdrallter Freistrahl erzeugt werden. Ferner kann ein Austrittsdurchmesser der Luftdüse und ein Abstand der Luftdüse zum Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche variiert werden. Durch den Freistrahl wird innerhalb des Mischungsabschnitts eine Rezirkulation der Energie und der chemischen Radikale bewirkt. Infolgedessen können die im Mischungsabschnitt auftretenden Reaktionen in einem weiten Modulationsbereich ortsfest gehalten werden. Das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche bewirkt also eine Festlegung bestimmter Reaktionszonen innerhalb des Reaktors. Die Grenzen der Reaktionszonen hängen von der Leistung ab, mit welcher die Vorrichtung betrieben wird. In Abhängigkeit des Modulationsbereichs variieren sie innerhalb eines vorgegebenen axialen Bereichs. Durch das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche ist aber sichergestellt, dass die Reakti onszonen als solche über den gesamten Modulationsbereich erhalten bleiben und damit stets das vorgegebenen Verdampfungsprodukt erzeugt wird.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung wird der Reaktor vor dem Schritt lit. b beheizt. Das Vorheizen des Reaktors dient dem Start und/oder der Aufrechterhaltung der exothermen Reaktion. Dazu kann der Reaktor beispielsweise durch Verbrennung eines aus dem Flüssigbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel gebildeten Gemischs vorgeheizt werden. In diesem Fall ist das Gemisch so eingestellt, dass eine Verbrennung stattfinden kann. Sobald der Reaktor auf Betriebstemperatur ist, wird die Verbrennung gestoppt. Anschließend wird dann ein Gemisch aus Flüssigbrennstoff und sauerstoffhaltigem Gas ohne die Ausbildung einer sichtbaren Flamme im Reaktor exotherm teilweise oxidiert und damit verdampft. Durch die bei der exothermen Reaktion freigesetzte Wärme wird das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche zweckmäßigerweise beheizt.
  • Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal wird der Reaktor mit einem elektrischen Heizelement beheizt. Ein solches Heizelement dient insbesondere beim Anfahren des Reaktors zum Starten der exothermen Reaktion. Kommt es beim Betrieb des Reaktors zu einer zu starken Abkühlung des Reaktors, so kann mittels des elektrischen Heizelements wieder Wärme zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise das aus dem Reaktor austretende heiße Produkt zu rezirkulieren und zum Aufheizen des Reaktors zu verwenden. Anstelle des Produkts können selbstverständlich auch heiße Abgase rezirkuliert werden, welche beispielsweise durch eine Verbrennung des Produkts gebildet werden. Zu diesem Zweck kann stromabwärts des Reaktors eine Kammer vorgesehen sein, von der eine Rezirkulationsleitung zum Rezirkulieren des Produkts abzweigt. In ähnlicher Weise kann dem Reaktor auch ein Brenner mit einer Brennkammer nachgeschaltet sein, von der eine Rezirkulationsleitung zur Rezirkulation heißer Abgase abzweigt. Derartige Rezirkulationsleitungen können beispielsweise an den vorerwähnten Mischungsabschnitt angeschlossen sein. Das sauerstoffhaltige Gas kann auch indirekt über einen Wärmetauscher erwärmt werden, der mit den heißen Abgasen oder dem heißen Produkt erwärmt wird.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung kann es auch sein, dass als Heizelement das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche verwendet wird. In diesem Fall ist das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche zweckmäßigerweise als ein Widerstandsheizelement ausgeführt. Es kann dazu beispielsweise aus Metall, Siliziumcarbid oder dgl. hergestellt sein.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es aber auch möglich, den Reaktor durch heißes Gas zu beheizen. Derartiges Gas kann ein Abfallprodukt eines anderen Prozesses sein.
  • Die Temperatur des Reaktors kann zweckmäßigerweise durch eine Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases geregelt werden. Es ist auch möglich, die Temperatur des Reaktors durch eine Erhöhung oder Erniedrigung des Massestroms des sauerstoffhaltigen Gases durch den Reaktor zu regeln. In diesen Fällen kann u. U. auf ein Heizelement zum Beheizen des Reaktors verzichtet werden.
  • Als sauerstoffhaltiges Gas kann Luft und als Flüssigbrennstoff Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise leichtes Heizöl oder Diesel, verwendet werden. Grundsätzlich eignet sich für die Durchführung der exothermen Reaktion nach dem "Prinzip der kalten Flamme" und/oder der "partiellen Oxidation" jegliches sauerstoffhaltiges Gas in Verbindung mit allen oxidierbaren kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen.
  • Das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche ist zweckmäßigerweise ein durchströmbares, poröses Medium und kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Porenkörper, z. B. mit einer Schaumstruktur aus Keramik oder Metall, statische Mischer, Draht- oder Fasergewirk, Röhrenanordnung, Schüttung, Anordnung von Lochplatten. Zweckmäßigerweise ist das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aus einer Keramik, einem Glas, einem Bindemittel oder auch aus Metall hergestellt. In jedem Fall handelt es sich bei dem Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche um ein Mittel, welches temperaturbeständig ist. Es kann sein, dass das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.
  • Das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche ist zweckmäßigerweise in einem zylindrisch ausgebildeten Reaktorgehäuse aufgenommen. Es ist in jedem Fall so ausgebildet, dass eine Strömung durch den Reaktor von einem Einlass zu einem Auslass möglich ist und gleichzeitig die bei der exothermen Reaktion freigesetzte Wärme zu deren weiterer Aufrechterhaltung effektiv vom Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche gespeichert wird.
  • Nach weiterer Maßgabe der Erfindung, ist eine Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff vorgesehen, mit einem Reaktor, in dem ein Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aufgenommen ist, einem Mittel zum Zuführen von Flüssigbrennstoff und sauerstoffhaltigem Gas in den Reaktor, und einem Mittel zum Regeln der Temperatur des Reaktors derart, dass eine exotherme Reaktion zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas und dem verdampfenden Flüssigbrennstoff so durchführbar ist, dass der Flüssigbrennstoff lediglich teilweise oxidiert wird.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar. Indem die Reaktion in einem Reaktor durchgeführt wird, in dem ein Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche vorgesehen ist, kann sicherer und zuverlässiger eine unerwünschte Zündung des Gemischs unter Ausbildung einer freien, sichtbaren Flamme im Reaktor vermieden werden. Abgesehen davon, kann durch die durch das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche geschaffene zusätzliche Wärmekapazität ausreichend Wärme im Reaktor gespeichert werden, so dass die exotherme Reaktion ohne Weiteres aufrechterhalten werden kann.
  • Zweckmäßigerweise ist mit dem Mittel zum Regeln die Temperatur im Reaktor so regelbar, dass eine untere Temperaturgrenze von 220°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 1500°C nicht überschritten wird. Damit kann die Temperatur im Reaktor einerseits beispielsweise in einem Temperaturbereich von 220°C bis 600°C konstant gehalten werden, so dass in diesem Temperaturbereich eine exotherme Reaktion nach dem Prinzip der "kalten Flamme" durchführbar ist. Andererseits ist es aber auch möglich, den Reaktor auf einer Temperatur im Bereich von 600 bis 1500°C zu halten, so dass in diesem Temperaturbereich eine "partielle Oxidation" des zugeführten Gemischs stattfindet. Mit der vorgeschlagenen Regelung kann also die Leistung der Vorrichtung in einem weiten Bereich moduliert werden. Mit der Regelung ist es möglich, die Vorrichtung entweder nach dem Prinzip der "kalten Flamme" in einem ersten Temperaturbereich oder nach dem Prinzip der "partiellen Oxidation" in einem zweiten Temperaturbereich zu betreiben. Es ist dazu lediglich eine einzige konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung notwendig. Sie eignet sich zur Durchführung beider vorerwähnter Verfahrensvarianten.
  • Vorteilhafterweise ist ein Mittel zum Zerstäuben des Flüssigbrennstoffs vorgesehen. Damit kann ein besonders homogenes Gemisch erzeugt werden. Das daraus hergestellte verdampfte Produkt ist ebenfalls besonders homogen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein Mittel zum Zuführen heißer Gase zum Reaktor vorgesehen. Es kann sich dabei um das vom Reaktor abgeführte Produkt oder auch um Abgase aus einem nachgeschalteten Verbrennungsprozess oder auch um sonstige heiße Abgase handeln.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Einrichtung zum Einspritzen des Flüssigbrennstoffs unter einem Druck im Bereich von 3 bis 100 bar vorgesehen sein. Eine Variation des Drucks ermöglicht einen Betrieb der Vorrichtung mit einer vorgegebenen Leistung. Insbesondere im Bereich geringer Leistungen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass ein Mittel zum Einspritzen des Flüssigbrennstoffs mit einer vorgegebenen Taktfrequenz vorgesehen ist. Bei dem Mittel kann es sich um schnell schließende Ventile handeln. Derartige Ventile können mit einer Frequenz im Bereich von 5 bis 70 Hz betrieben werden. Die Menge des einzuspritzenden Flüssigbrennstoffs kann durch die Schließzeit derartiger Ventile gesteuert werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung, ist ein elektrisches Heizelement zum Beheizen des Reaktors vorgesehen. Es kann sich dabei um eine den Reaktor umgebende Heizwendel oder dgl. handeln. Des Weiteren kann ein Mittel zum Beheizen des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases vorgesehen sein. Die Einrichtung zum Zuführen kann ferner ein Gebläse zum Zuführen des sauerstoffhaltigen Gases in den Reaktor umfassen. Das Mittel zum Beheizen des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases kann beispielsweise in das Gebläse integriert sein und ebenfalls aus Heizwendeln bestehen, durch welche das sauerstoffhaltige Gas geführt wird.
  • Zweckmäßigerweise ist des Weiteren mindestens ein Sensor zur Messung der im Reaktor herrschenden Temperatur vorgesehen. Es kann sich dabei um ein herkömmliches Thermoelement handeln. Selbstverständlich ist es auch möglich, entlang des Strömungswegs mehrere Sensoren zur Messung der Temperatur vorzusehen. Damit ist eine verfeinerte Regelung der im Reaktor herrschenden Temperatur und/oder die Einstellung eines vorgegebenen Temperaturprofils entlang des Strömungswegs im Reaktor möglich.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung steuert das Mittel zum Regeln der Temperatur in Abhängigkeit der von dem Sensor gemessenen Temperaturwerte auf der Grundlage eines vorgegebenen Algorithmus die Leistung des elektrischen Heizelements und/oder des Mittels zum Beheizen des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases und/oder des Gebläses. Dazu kann das Mittel zum Regeln der Temperatur eine herkömmliche Regelung mit einem Mikroprozessor umfassen, welcher die Regelung der Temperatur gemäß einem vorgegebenen Regelalgorithmus bewirkt.
  • Das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche ist zweckmäßigerweise aus einem der folgenden Materialien hergestellt: Keramik, Glas, Bindemittel, Metall. Des Weiteren kann das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Porenkörper, z. B. Schaum oder Schwamm, Draht- oder Fasergewirk bzw. -gestrick oder -geflecht, Röhrenanordnung, Schüttung, Anordnung von Lochplatten und dgl.
    •
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 den Porenkörper gemäß 1 sowie das im Porenkörper bei der exothermen Reaktion herrschende Temperaturprofil und
  • 3 einen Reaktor sowie das im Reaktor bei einer exothermen Reaktion herrschende Temperaturprofil.
  • In 1 ist ein Porenkörper 1 gezeigt, der beispielsweise aus einer porösen Keramik, einem porösen Metall, einem Drahtgeflecht oder dgl. hergestellt ist. Der Porenkörper 1 weist einen kommunizierenden Porenraum auf, so dass dadurch ein aus Luft L und verdampftem oder teilweise verdampftem Flüssigbrennstoff O bestehendes Gemisch hindurchströmen kann. Der Porenkörper 1 kann beispielsweise – wie in 1 gezeigt ist – zylindrisch ausgeführt und in einem (hier nicht gezeigten) korrespondierend ausgebildeten Gehäuse bzw. Reaktor aufgenom men sein. Der Reaktor kann in herkömmlicher Weise jeweils einen Einlass für die Luft L sowie den Flüssigbrennstoff O oder auch einen gemeinsamen Einlass für ein aus der Luft L und dem Flüssigbrennstoff O gebildetes Vorgemisch aufweisen. Zum Entladen des im Porenkörper 1 gebildeten Produkts, weist der Reaktor in herkömmlicher Weise einen Auslass (hier nicht gezeigt) auf. Zur Erzeugung einer geeigneten Strömungsgeschwindigkeit durch den Porenkörper 1 ist ein Gebläse 2 vorgesehen, welches mit einer Heizeinrichtung 3 versehen ist. Mit 4 ist eine Pumpe bezeichnet, mit der Flüssigbrennstoff O durch eine daran vorgesehene Düse (hier nicht gezeigt) in das freie volumen vor dem Porenkörper 1 in zerstäubter Form gesprüht werden kann.
  • Die Luft L kann dabei durch eine entsprechend ausgestaltetet Zuführung, z. B. mittels einer Luftdüse, in das freie Volumen derart geführt werden, das sich ein Freistrahl ausbildet.
  • Durch entsprechende Maßnahmen und Einbauten in der Luftzuführung ist es auch möglich, diesen Freistrahl als verdrallten Freistrahl auszubilden. Die Brennstoffzufuhr erfolgt in der Nähe der Achse des Freistrahls durch Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs mittels einer zentrisch angeordneten Düse, wodurch eine sehr große Oberfläche des Brennstoffes generiert wird und eine intensive Vermischung des Brennstoffes mit der Luft stattfindet. Im dem vorgelagerten freien Volumen werden durch den Freistrahl Rezirkulationsströmungen verursacht, deren Größe u. a. durch das Verhältnis von Reaktordurchmesser zum Durchmesser des Luftaustritts und durch den Abstand zwischen Luftaustritt und dem Porenkörper 1 bestimmt wird. Durch diese Maßnahmen wird eine praktisch ortsfeste Stabilisierung des Verdampfungsprozesses und von evt. vorliegenden chemischen Reaktionen zwischen dem Flüssigbrennstoff O und der Luft L erreicht.
  • Ein hier schematisch gezeigtes Heizelement 5 kann den Porenkörper 1 umgeben. Das Heizelement 5 kann selbstverständlich auch den Reaktor umgeben. Es kann auch sein, dass das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche selbst als Widerstandsheizelement ausgebildet ist.
  • Der Porenkörper 1 ist ferner mit einem Thermoelement 6 zur Messung der darin herrschenden Temperatur versehen. Das Thermoelement 6 ist mit einer Regeleinheit 7 verbunden. Die Regeleinheit 7 dient der Regelung der Temperatur des Porenkörpers 1. Die Regeleinheit 7 kann dazu mit dem Gebläse 2, der Heizeinrichtung 3, der Pumpe 4 sowie dem Heizelement 5 verbunden sein. Mit der Regeleinheit 7 können eine oder mehrere der vorgenannten Komponenten zur Regelung der Temperatur gemäß einem vorgegebenen Algorithmus gesteuert werden, so dass die Temperatur des Porenkörpers 1 beispielsweise in einem Bereich von 360 bis 400° C konstant gehalten wird. Dabei kann die Temperatur des Porenkörpers 1 beeinflusst werden durch die Temperatur der zugeführten Luft L, welche mittels der Heizeinrichtung 3 einstellbar ist. Sie kann ferner beeinflusst werden durch die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Porenkörper 1 strömenden Luft L, welche mittels des Gebläses 2 beeinflussbar ist. Schließlich ist es möglich, die Temperatur des Porenkörpers 1 mittels des Heizelements 5 zu erhöhen. Mittels der Pumpe 4 lässt sich die Menge des zugeführten Flüssigbrennstoffs O und damit vorteilhafterweise die Gemischzusammensetzung und die Temperatur im Porenkörper oder Reaktor einstellen.
  • 2 zeigt nochmals den in 1 gezeigten Porenkörper 1 sowie ein Beispiel eines entlang dieses Porenkörpers 1 sich bei der Durchführung der exothermen Reaktion ausbildenden Temperaturprofils.
  • 3 zeigt einen beispielsweise aus einem Metall- oder Keramikrohr hergestellten Reaktor 8, in dem der Porenkörper 1 aufgenommen ist. Stromaufwärts des Porenkörpers 1 befindet sich ein Mischungsabschnitt 9, in welchen eine Luftzufuhrdüse 10 und eine Flüssigbrennstoffzufuhrdüse 11 münden. Ein Abstand eines Austrittsquerschnitts der Luftzufuhrdüse 10 bis zum stromabwärts nachgeschalteten Porenkörper 1 ist mit S und ein Austrittsquerschnitt der Luftzufuhrdüse 10 mit d bezeichnet. Anstelle der Luftzufuhrdüse 10 sowie der Flüssigbrennstoffdüse 11 können auch Zweistoffdüsen und dgl. verwendet werden.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise Luft L einer ersten Temperatur T1 von 300°C und Flüssigbrennstoff O in den dem Porenkörper 1 vorgelagerten Mischungsabschnitt 9 geführt. Infolgedessen kommt es zu einer Verdampfung des Flüssigbrennstoffes O in der Luft L und bei ausreichend hoher Temperatur zu dem Einsetzten von chemischen Reaktionen, die eine teilweise Oxidation des Flüssigbrennstoffes O bewirken. Es bildet sich dabei ein Temperaturprofil im freien Volumen des Mischungsabschnitts 9 aus, welches eine örtliche Zuordnung der Prozesse des Verdampfens und der Energiefreisetzung durch teilweise exotherme Oxidation erlaubt. Die örtliche Fixierung wird vornehmlich durch die Charakteristik der Rezirkulation und Brennstoffeindüsung bestimmt. Die bei der partiellen Oxidation frei werdende Energie unterstützt den Verdampfungsprozess, so dass die Lufteintrittstemperatur nach dem Startvorgang deutlich abgesenkt werden kann. In Abhängigkeit der Verweilzeiten im Reaktor 8 ist ein Temperaturanstieg über die axiale Erstreckung des Reaktors 8 festzustellen, der Gradient des Temperaturanstiegs wird aber nach Eintritt in den Porenkörper 1 deutlich reduziert. Gleichzeitig bewirkt der Porenkörper 1, dass Temperaturabweichungen quer zur Strömungsrichtung in einem relativ engen Bereich gehalten werden. Dabei ist die maximale Temperatur bei der als kalte Flamme bezeichneten Oxidation von kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen auf ca. 500°C limitiert. Grundsätzlich ist es aber möglich, in dem Reaktor 8 oder einem nachfolgenden Reaktionsraum die allgemein als partielle Oxidation von Brennstoffen beschriebene chemische Umsetzung durchzuführen und somit Temperaturen zu erreichen, die oberhalb der kalten Flammen Temperatur liegen und bei λ < 1 in ihrem Maximum durch das Sauerstoffangebot limitiert werden.
  • Durch die vor, im und nach dem Porenkörper 1 stattfinden chemischen Reaktionen wird Energie freigesetzt, die zu einer Erwärmung des Reaktors 8 und des eingeschlossenen Volumens führt. Aufgrund der Stoffeigenschaften des Porenkörpers 1 werden dabei Inhomogenitäten im Temperaturfeld rasch ausgeglichen und es kommt insgesamt zu einer homogen Temperatur im Porenkörper 1. Das geschieht auch in Wechselwirkung mit der durch den Porenkörper 1 bewirkten Homogenisierung der Strömung im Reaktor 8.
  • Das bei der exothermen Reaktion gebildete Produkt, z. B. ein aus Luft L und Flüssigbrennstoff O bestehender Dampf sowie Produktgase, wird am Ausgang des Porenkörpers 1 entladen.
  • Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, herrscht im Wesentlichen über das gesamte Volumen des Porenkörpers 1 eine homogene Temperaturverteilung. Infolgedessen kann die exotherme Reaktion nach dem "Prinzip der kalten Flamme" oder auch die "partielle Oxidation" besonders homogen geführt werden. Das den Porenkörper 1 verlassende Produkt weist kaum Konzentrationsfluktuationen auf. Der Porenkörper 1 wirkt wie ein Heizelement, welches im gesamten Reaktionsvolumen eine konstante Reaktionstemperatur erzeugt. Eine lokale Überhitzung oder unerwünschte Abkühlung im Reaktionsvolumen wird durch die Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Porenkörpers 1 vermieden.
  • Das vorgeschlagen Verfahren sowie die Vorrichtung lassen sich einfach handhaben. Sie sind kostengünstig verfügbar. Die vorgeschlagene Vorrichtung lässt sich mit herkömmlichen Komponenten, z. B. Brennern, chemischen Anlagen, Motoren und dgl. ohne Weiteres kombinieren.
  • Die Vorrichtung kann nicht nur in der vorgenannten Betriebsweise nach dem Prinzip der "kalten Flamme", sondern auch in der weiteren Betriebsweise der "partiellen Oxidation" betrieben werden. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Tempera tur im Reaktor 8 in einem Bereich von 600 bis 1500°C zu regeln. Die Reaktion der "partiellen Oxidation" unterscheidet sich von der Reaktion der "kalten Flamme". Bei der "partiellen Oxidation" handelt es sich um Oxidationsreaktionen mit einem kompletten Zerfall der CH-Ketten zur Erzeugung von Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO). Bei der Reaktion nach dem Prinzip der "kalten Flamme" kommt es dagegen lediglich zu einem Zerfall der langen CH-Ketten.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann ohne konstruktive Änderung in beiden Betriebsweisen betrieben werden. Damit ist eine besonders hohe Modulation der Leistung der Vorrichtung möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Betrieb von Brennern mit einer hohen Leistungsmodulation.
    • 1
    Porenkörper
    2
    Gebläse
    3
    Heizeinrichtung
    4
    Pumpe
    5
    Heizelement
    6
    Thermoelement
    7
    Regeleinheit
    8
    Reaktor
    9
    Mischungsabschnitt
    10
    Luftzufuhrdüse
    11
    Flüssigbrennstoffdüse
    d
    Durchmesser des Austrittsverschnitts
    L
    Luft
    O
    Flüssiggas
    S
    Abstand
    T1
    erste Temperatur
    T2
    zweite Temperatur

Claims (33)

  1. Verfahren zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff (F) mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Reaktors (8) mit einem darin aufgenommenen Mittel (1) zur Erhöhung inneren Oberfläche, b) Zuführen von Flüssigbrennstoff (O) und sauerstoffhaltigem Gas (L) in den Reaktor (8), c) Durchführen einer exothermen Reaktion zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas (L) und dem verdampfenden Flüssigbrennstoff (O), wobei der Flüssigbrennstoff (O) lediglich teilweise oxidiert wird und d) Abführen des bei der exothermen Reaktion gebildeten Produkts aus dem Reaktor (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur im Reaktor so geregelt wird, dass eine untere Temperaturgrenze von 220°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 600°C nicht überschritten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur im Reaktor so geregelt wird, dass eine untere Temperaturgrenze von 600°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 1500°C nicht überschritten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftzahl λ eines aus dem Flüssigbrennstoff (O) und dem sauerstoffhaltigen Gas (L) gebildeten Gemischs < 1 ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigbrennstoff (O) höchstens zu 90%, vorzugsweise höchstens zu 50%, oxidiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigbrennstoff (O) beim Eintritt in den Reaktor (8) zerstäubt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (8) vor dem Schritt lit. b beheizt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (8) durch Verbrennung eines aus dem Flüssigbrennstoff (O) und dem sauerstoffhaltigen Gas (L) gebildeten Gemischs vorgeheizt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (8) durch die bei der exothermen Reaktion freigesetzte Wärme beheizt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (8) mit einem elektrischen Heizelement (5) beheizt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Heizelement das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (8) durch Zuführen eines heißen Gases beheizt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des Reaktors (8) durch eine Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases (L) geregelt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des Reaktors (8) durch eine Erhöhung oder Erniedrigung des Massestroms des sauerstoffhaltiges Gases (L) geregelt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als sauerstoffhaltiges Gas Luft (L) und als Flüssigbrennstoff (O) Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise leichtes Heizöl oder Diesel, verwendet werden.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigbrennstoff (O) in Abhängigkeit einer vorgegebenen Leistung mit einem Druck im Bereich von 3 bis 100 bar eingespritzt wird.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigbrennstoff (O) mit einer vorgegebenen Taktfrequenz eingespritzt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Porenkörper, statische Mischer, Draht- oder Fasergewirk bzw. -gestrick oder -geflecht, Röhrenanordnung, Schüttung, Anordnung von Lochplatten.
  19. Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoff (O) mit einem Reaktor (8), in dem ein Mittel (1) zur Erhöhung der inneren Oberfläche aufgenommen ist, einem Mittel (4, 2) zum Zuführen von Flüssigbrennstoff (O) und sauerstoffhaltigem Gas (L) in den Reaktor (8), und einem Mittel (7) zum Regeln der Temperatur des Reaktors derart, dass eine exotherme Reaktion zwischen dem sauerstoffhaltigen Gas (L) und dem verdampfenden Flüssigbrennstoff (O) so durchführbar ist, dass der Flüssigbrennstoff (O) lediglich teilweise oxidiert wird.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei mit dem Mittel (7) zum Regeln die Temperatur im Reaktor (8) so regelbar ist, dass eine untere Temperaturgrenze von 220°C nicht unter- und eine obere Temperaturgrenze von 1500°C nicht überschritten wird.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei so dass die Luftzahl λ eines aus dem Flüssigbrennstoff (O) und dem sauerstoffhaltigen Gas (L) gebildeten Gemischs < 1 ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei ein Mittel zum Zerstäuben des Flüssigbrennstoffs (O) vorgesehen ist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei ein elektrisches Heizelement (5) zum Beheizen des Reaktors (8) vorgesehen ist.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das Heizelement das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche ist.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei ein Mittel zum Zuführen heißer Gase zum Reaktor (8) vorgesehen ist.
  26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei ein Mittel (3) zum Beheizen des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases (L) vorgesehen ist.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei das Mittel zum Zuführen des sauerstoffhaltigen Gases (L) ein Gebläse (2) umfasst.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei mindestens ein Sensor (6) zur Messung der im Reaktor (8) herrschenden Temperatur vorgesehen ist.
  29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, wobei das Mittel (7) zum Regeln der Temperatur in Abhängigkeit von mit dem Sensor (6) gemessenen Temperaturwerten auf der Grundlage eines vorgegebenen Algorithmus die Leistung des elektrischen Heizelements (5) und/oder des Mittels (3) zum Beheizen des zugeführten sauerstoffhaltigen Gases (L) und/oder des Gebläses (2) steuert.
  30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei eine Einrichtung zum Einspritzen des Flüssigbrennstoffs unter einem Druck im Bereich von 3 bis 100 bar vorgesehen ist.
  31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei ein Mittel zum Einspritzen des Flüssigbrennstoffs mit einer vorgegebenen Taktfrequenz vorgesehen ist.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, wobei das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aus einem der folgenden Materialien hergestellt ist: Keramik, Glas, Bindemittel, Metall.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, wobei das Mittel zur Erhöhung der inneren Oberfläche aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Porenkörper, statische Mischer, Draht- oder Fasergewirk bzw. -gestrick oder -geflecht, Röhrenanordnung, Schüttung, Anordnung von Lochplatten.
DE200410041815 2004-08-30 2004-08-30 Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen Ceased DE102004041815A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410041815 DE102004041815A1 (de) 2004-08-30 2004-08-30 Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen
EP05772809A EP1784253A1 (de) 2004-08-30 2005-08-20 Verfahren und vorrichtung zur verdampfung von flüssigbrennstoffen
PCT/EP2005/009016 WO2006024410A1 (de) 2004-08-30 2005-08-20 Verfahren und vorrichtung zur verdampfung von flüssigbrennstoffen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410041815 DE102004041815A1 (de) 2004-08-30 2004-08-30 Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004041815A1 true DE102004041815A1 (de) 2006-03-09

Family

ID=35124325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410041815 Ceased DE102004041815A1 (de) 2004-08-30 2004-08-30 Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung von Flüssigbrennstoffen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1784253A1 (de)
DE (1) DE102004041815A1 (de)
WO (1) WO2006024410A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016912A1 (de) * 2006-04-11 2007-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum Verdampfen eines flüssigen Kraftstoffs sowie eine Mischkammer zur Durchführung dieses Verfahrens
DE102006043128A1 (de) * 2006-09-14 2008-03-27 Enerday Gmbh Reformer
EP2168911A1 (de) * 2008-09-30 2010-03-31 D. Kanbier Teilweise Oxidation von Kohlenwasserstoffen unter Kühlflammenbedingungen
WO2011023177A1 (de) 2009-08-28 2011-03-03 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zum betreiben eines reaktormodul für endotherme reaktionen sowie reaktor mit einer mehrzahl von solchen reaktormodulen
EP2260915A3 (de) * 2009-06-08 2012-03-21 ADROP Feuchtemeßtechnik GmbH Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten
DE102011113699A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Lurgi Gmbh Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
WO2017001540A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 Avl List Gmbh Vorrichtung und verfahren zum entfernen von flüchtigen partikeln aus einem probengas

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070113476A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Thomas Stephen M Fuel reformer and method of using the same
DE102006024038A1 (de) * 2006-05-23 2007-11-29 Forschungszentrum Jülich GmbH Vorrichtung zur Herstellung eines Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemisches
DE102006039933A1 (de) * 2006-08-25 2008-02-28 Enerday Gmbh Reformer zum Umsetzen von gasförmigem Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
DE102007017787A1 (de) * 2007-04-16 2008-10-30 Enerday Gmbh Reformer mit einer Katalysatoreinrichtung und einem Wärmeübertrager sowie Verfahren zum Betreiben eines Reformers
DE102018005694A1 (de) * 2018-07-19 2020-01-23 Linde Aktiengesellschaft Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonne und Verfahren zur Behandlung eines ersten Fluids und eines zweiten Fluids unter Verwendung einer Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonne

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4844837A (en) * 1982-09-30 1989-07-04 Engelhard Corporation Catalytic partial oxidation process
DE19834051A1 (de) * 1998-07-29 2000-02-03 Heinrich Koehne Verfahren zur Verdampfung von flüssigen Brennstoffen zur räumlichen Trennung von Verdampfer- und Prozeßzone
DE4322109C2 (de) * 1993-07-02 2001-02-22 Franz Durst Brenner für ein Gas/Luft-Gemisch

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19981437D2 (de) * 1998-07-29 2002-08-14 Heinrich Koehne Verfahren zur Verwertung eines Brennstoffes unter Nutzung exothermer Vorreaktionen in Form einer kalten Flamme
US7048897B1 (en) * 2000-08-28 2006-05-23 Motorola, Inc. Hydrogen generator utilizing ceramic technology
DE10120375A1 (de) * 2001-04-25 2002-10-31 Webasto Thermosysteme Gmbh Reformer für eine Brennstoffzelle
CA2449205C (en) * 2001-06-02 2010-05-18 Gvp Gesellschaft Zur Vermarktung Der Porenbrennertechnik Mbh Method and device for low-emission non-catalytic combustion of a liquid fuel
US6887456B2 (en) * 2001-10-05 2005-05-03 Conocophillips Company Catalyst system for enhanced flow syngas production
DE10318866A1 (de) * 2003-04-25 2004-11-11 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Umsetzung eines Ausgangsstoffes zu einem wasserstoffhaltigen Gas sowie Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4844837A (en) * 1982-09-30 1989-07-04 Engelhard Corporation Catalytic partial oxidation process
DE4322109C2 (de) * 1993-07-02 2001-02-22 Franz Durst Brenner für ein Gas/Luft-Gemisch
DE19834051A1 (de) * 1998-07-29 2000-02-03 Heinrich Koehne Verfahren zur Verdampfung von flüssigen Brennstoffen zur räumlichen Trennung von Verdampfer- und Prozeßzone

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016912A1 (de) * 2006-04-11 2007-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum Verdampfen eines flüssigen Kraftstoffs sowie eine Mischkammer zur Durchführung dieses Verfahrens
EP2004318B1 (de) * 2006-04-11 2019-07-24 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zum verdampfen eines flüssigen kraftstoffs
DE102006043128A1 (de) * 2006-09-14 2008-03-27 Enerday Gmbh Reformer
EP2168911A1 (de) * 2008-09-30 2010-03-31 D. Kanbier Teilweise Oxidation von Kohlenwasserstoffen unter Kühlflammenbedingungen
EP2260915A3 (de) * 2009-06-08 2012-03-21 ADROP Feuchtemeßtechnik GmbH Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten
WO2011023177A1 (de) 2009-08-28 2011-03-03 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zum betreiben eines reaktormodul für endotherme reaktionen sowie reaktor mit einer mehrzahl von solchen reaktormodulen
DE102009039276A1 (de) 2009-08-28 2011-03-10 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Reaktormodul für endotherme Reaktionen sowie Reaktor mit einer Mehrzahl von solchen Reaktormodulen
DE102011113699A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Lurgi Gmbh Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
US9643843B2 (en) 2011-09-20 2017-05-09 Air Liquide Global E&C Solutions Germany Gmbh Method for producing synthesis gas
WO2017001540A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 Avl List Gmbh Vorrichtung und verfahren zum entfernen von flüchtigen partikeln aus einem probengas

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006024410A1 (de) 2006-03-09
EP1784253A1 (de) 2007-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006024410A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verdampfung von flüssigbrennstoffen
DE3345946C2 (de)
WO2008141722A1 (de) Unterstützter flox-betrieb und brenner dafür
CH627536A5 (de) Verfahren zur durchfuehrung einer kontinuierlichen verbrennung eines kohlenstoffhaltigen brennstoffes.
EP2435672A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
EP1800060A1 (de) Verfahren zum betrieb eines brenners, insbesondere eines brenners einer gasturbine, sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE3139565A1 (de) &#34;verfahren zur behandlung eines heissen abgasstromes einer verbrennungskraftmaschine&#34;
DE102005017719A1 (de) Reformeranordnung
DE2456526A1 (de) Verfahren zum vergasen von fluessigem brennstoff, und vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens
EP1033421B1 (de) Oxidationsvorrichtung und Verfahren zur Passivierung von Stäuben
DE102006060669B4 (de) Katalytische Verdampfung von flüssigen Brennstoffen
EP2044368B1 (de) Thermische abgasreinigungsvorrichtung und verfahren zur thermischen abgasreinigung
EP0180953B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schutzgasatmosphäre
EP0256451B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus flüssigem Brennstoff, Wasserdampf und Verbrennungsluft
DE102016114564A1 (de) Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente
DE2615265A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung einer reduzierenden atmosphaere fuer thermische behandlungsanlagen
EP0789188A2 (de) Katalytischer Brenner
DE4431569B4 (de) Verfahren zur schonenden Regeneration eines Rußfilters
DE3924012C1 (de)
DE2706037A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von brennstoffen
DE10055365B4 (de) Verdampfungselement
DE10160837B4 (de) Verfahren der Mischung von heißen Brennergasen mit Sekundärluft zur Temperaturbegrenzung
DE102010038865A1 (de) Brenner mit stabiler Zerstäubung bei geringem Gegendruck
DE102008055853B4 (de) Verfahren zum Erwärmen und Reinigen eines Fluids und entsprechende Vorrichtung
DE3939958A1 (de) Verfahren zum betreiben eines brenners

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20141007