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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur thermischen
partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen, bei welchem man die
für die Partialoxidation benötigten Ausgangsstoffe
in den Reaktor einleitet, in einer Mischzone vermischt, das Gemisch
anschließend über einen Diffusor einem mit Kanälen
versehenen Brennerblock zuführt sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Hochtemperaturreaktionen
zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen werden üblicherweise
in einem Reaktorsystemen durchgeführt, welches Mischeinheit,
Brenner und Quench enthält.
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Als
Beispiel für so eine Partialoxidation im Hochtemperaturbereich
ist die Herstellung von Acetylen und Synthesegas durch partielle
Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu nennen. Diese wird beispielsweise
in
DE 1051845 ,
DE 1057094 und
DE 4422815 beschrieben.
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Hierin
werden die für das BASF-Sachsse-Bartholomé-Acetylenverfahren üblicherweise
eingesetzten Mischer/Brenner/Feuerraum/Quench-Kombinationen – im
folgenden, wenn auf die Kombination Bezug genommen wird, vereinfacht
als „Reaktor” bezeichnet – erläutert.
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Die
Ausgangsstoffe Erdgas und Sauerstoff werden getrennt aufgeheizt, üblicherweise
möglichst bis auf 700°C. In einer Mischzone werden
die Reaktanden intensiv vermischt und nach Durchströmen
eines Brennerblocks zur Reaktion gebracht. Der Brennerblock besteht
in diesen Fällen aus einer bestimmten Anzahl aus parallelen
Kanälen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit
der zündfähigen Sauerstoff/Erdgas-Mischung höher
ist als die Flammengeschwindigkeit (Reaktionsgeschwindigkeit, Umsetzungsgeschwindigkeit),
um ein Durchschlagen der Flamme in den Mischraum zu verhindern.
Der metallische Brennerblock wird gekühlt, um den thermischen
Belastungen standzuhalten.
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Die
im heutigen Produktionsmaßstab eingesetzten Acetylenbrenner
zeichnen sich durch ihre zylinderförmige Geometrie des
Feuerraums (Reaktors) aus. Der Brennerblock weist vorzugsweise hexagonal
angeordnete Durchführungsbohrungen auf. In einer Ausführungsform
sind z. B. 127 Bohrungen á 27 mm Innendurchmesser (auch
Kanaldurchmesser genannt) hexagonal auf einem kreisförmigen
Grundquerschnitt mit Durchmesser von ca. 500 mm angeordnet. In der
Regel liegen die eingesetzten Kanaldurchmesser bei etwa 19 bis 27
mm Durchmesser. Der anschließende Feuerraum, in der die
Flamme der acetylenbildenden partiellen Oxidationsreaktion stabilisiert
wird, ist ebenfalls von zylindrischem Querschnitt und entspricht
im Erscheinungsbild dem eines kurzen Rohres (von z. B. 533 mm Durchmesser
und 400 mm Länge). Der gesamte Brenner aus Brennerblock
und Feuerraum wird in einen Quenchbehälter größeren
Querschnitts über einen Flansch von oben eingehängt.
Auf Höhe der Austrittsebene aus dem Feuerraum sind außerhalb
von dessen Umfang Quenchdüsen auf einem oder mehreren Quenchverteilerringen
installiert, die das Quenchmedium, z. B. Wasser oder Öl,
mit oder ohne Zuhilfenahme eines Zerstäubungsmedium zerstäuben
und näherungsweise senkrecht zur Hauptströmungsrichtung
der den Feuerraum verlassenden Reaktionsgase eindüsen.
Dieser direkte Quench hat die Aufgabe, die reagierende Strömung
extrem schnell abzukühlen, so dass Folgereaktionen, d.
h. insbesondere der Abbau von gebildetem Acetylen, eingefroren werden.
Die Reichweite und Verteilung der Quenchstrahlen ist dabei idealerweise
so bemessen, dass eine möglichst homogene Temperaturverteilung
in möglichst kurzer Zeit erreicht wird.
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Der
Stabilisierung der Flamme innerhalb des Brenners, in der die chemische
Reaktion statt findet (im Folgenden: Reaktionszone genannt) kommt
eine hohe Bedeutung für die Effektivität und Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens zu. Die Flammenstabilisierung basiert bei den bekannten,
vorangehend beschriebenen Brennersystem auf zwei Mechanismen, deren
gleichzeitige Anwendung erforderlich ist. Neben einer Halteflamme
erfolgt weiterhin eine Staukörperstabilisierung aufgrund
von rezirkuliertem Heißgas.
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Die
Halteflamme wird durch die Zugabe von „Hilfssauerstoff” nahe
der Brennerplatte realisiert. Der Abstand der Halteflamme vom Brennerblock
liegt hierbei üblicherweise bei etwa 0,5 Kanaldurchmessern.
Dieser Abstand wird gemessen von der Unterkante des Brennerblocks,
d. h. die Stelle, an welcher der Gasstrom die Kanäle in
Richtung Brennraum verlässt und der Stelle, an welcher
der Hilfssauerstoff in den Brennraum eingeleitet wird.
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Zur
Staukörperstabilisierung werden Durchmesser, Anzahl und
Abstand der Bohrungen der Kanäle im Brennerblock derart
gewählt, dass die Reaktionszone durch die sich ausbildenden
Rezirkulationszonen stromab der Austrittsbohrungen stabilisiert wird.
Zwischen den Kanälen im Brennerblock verbliebenes Material
führt zur Ausbildung so genannter Stege, welche beim Betrieb
des Brennerblocks zur Rezirkulation des Gasstromes führen.
Allerdings wird auch der gebildete Ruß mit rezirkuliert
und es kommt zu unerwünschten Russ- bzw. Koksablagerungen
an der der Flamme zugewandten Brennerblockseite, welche sich zunehmend
aufbauen. Dieses unerwünschte Phänomen ist nicht
nur bei der Herstellung von Acetylen, sondern auch bei anderen,
partiellen Oxidationssynthesen wie z. B. der Synthesegasherstellung
zu beobachten.
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Diese
unerwünschten Ablagerungen müssen in periodischen
Abständen aufwendig mechanisch abgereinigt werden. Hierzu
wird in regelmäßigen Abständen (üblicherweise
etwa alle fünf bis zehn Minuten) eine Stochervorrichtung
in den Reaktorraum eingebracht und die Brennerplatte einem Reinigungsprogramm
unterzogen, d. h. Ablagerun gen werden von einem Roboter gesteuert,
mechanisch beseitigt. Dies erhöht jedoch für das
Verfahren zusätzlich den technischen Aufwand.
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Es
hat nicht an Versuchen gefehlt, diese unerwünschten Ablagerungen
zu verhindern. Eine Möglichkeit, die Rußabscheidung
und damit eine Koksbildung weitgehend oder vollständig
zu unterdrücken, wird in
DE 10313529 A1 beschrieben. Hierzu werden
die Wände des Reaktionsraums und die dem Feuerraum zugewandte
Seite der Brennerplatte mit einer Feuerfestkeramik ausgekleidet.
Durch die hohe Oberflächentemperatur der beständigen
Keramik sollen die Transportmechanismen, welche die Rußablagerungen
bewirken, vermieden werden. Allerdings ist diese Maßnahme
mit einem gewissen Aufwand verbunden, muss doch der Reaktionsraum beispielsweise
durch Ausmauern mit einer Feuerfestkeramik entsprechend angepasst
werden.
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Es
stellte sich somit die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur thermischen
partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen in einem Reaktor zu
finden, welches die genannten Nachteile vermeidet und das in verfahrenstechnisch
einfacher Art und Weise sicherstellt, dass die unerwünschte
Koksablagerung vermieden werden kann.
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Demgemäß wurde
ein Verfahren zur thermischen partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen in
einem Reaktor gefunden, bei welchem man die für die Partialoxidation
benötigten Ausgangsstoffe in den Reaktor einleitet, in
einer Mischzone vermischt, das Gemisch anschließend über
einen Diffusor einem mit Kanälen versehenen Brennerblock
zuführt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das durch
die Kanäle strömende Gemisch mittels in einem
oder mehrerer dieser Kanäle angeordneten Turbulenzgeneratoren
aufgrund der durch die Turbulenzgeneratoren vorgegebenen Umlenkung
der Strömungsrichtung stromab dieser Turbulenzgeneratoren
ein turbulentes Strömungsfeld ausbildet.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als Turbulenzgeneratoren
bezeichnete Einbauten in den Kanälen des Brennerblocks
eingesetzt. Die Turbulenzgeneratoren sind in ihrer Geometrie hierbei
so gestaltet, dass sie im eingesetzten Zustand wesentliche Teile
des Kanalquerschnitts versperren und die Gasströmung im
Innern der Kanäle nur durch in den Turbulenzgeneratoren
enthaltenen, durchgängigen Bohrungen geleitet wird. Hierbei
versteht man unter dem Kanalquerschnitt die dem Gas zur Durchströmung
des Kanals zur Verfügung stehende Fläche.
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Im
Fall der meist mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildeten
Brennerblockkanälen weist so ein Turbulenzgenerator bevorzugt
die Form eines Zylinders auf, dessen Durchmesser so bemessen ist,
dass es an den Umfangsrändern dieses zylindrischen Körpers
im eingebauten Zustand zu der vorstehend erläuterten Versperrung
für die Gasströmung kommt, da der Außendurchmesser
des Zylinders annähernd dem Innendurchmesser des Kanals entspricht
und so ein Durchströmen des Gases an dem höchstens
noch in sehr geringem Maße vorhandenen Spalt annähernd
vollständig unterbunden wird. Die Qualität der
Abdichtung wird hier insbesondere durch den Aufwand der Fertigung
bestimmt und kann durch weitere, dem Fachmann bekannte Maßnahmen
noch zusätzlich gesteigert werden.
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Die
Höhe des eingesetzten zylindrischen Körpers liegt
hierbei üblicherweise etwa in einem Bereich von 1 bis 4
Kanaldurchmessern, bevorzugt etwa 2 bis 3 Kanaldurchmesser. Generell
empfiehlt es sich dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Turbulenzgeneratoren so in ihrer Geometrie zu gestalten, dass
etwa 20 bis 100% der Länge des Brennerkanals erfindungsgemäß im
Wesentlichen versperrt sind.
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Die
erfindungsgemäß in den Turbulenzgenerator eingebrachten
Bohrungen verlaufen im eingebauten Zustand im Wesentlichen nicht
oder bevorzugt gar nicht parallel zur Längsachse des Brennerkanals.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Fall des vorstehend
geschilderten, zylindrischen Körpers dieser mit Bohrungen
mit einem Steigungswinkel von etwa 80° bis 40°,
bevorzugt 60° bis 45° versehen. Unter dem Steigungswinkel
versteht man hierbei den Winkel zwischen der Längsachse
des Zylinders (Höhenachse) und der Längsachse
der Bohrung. Im Fall einer axialen Ausrichtung der Bohrungen in
dem Turbulenzgenerator wäre dieser Steigungswinkel 0°.
Diese Bohrung wird bevorzugt an der oberen oder unteren Kreisfläche
des Zylinders nahe oder am Umfangsrand angesetzt und verläuft dann
mit bevorzugt konstantem Steigungswinkel spiralförmig zur
gegenüberliegenden Kreisfläche. Es empfiehlt sich
hierbei, den Turbulenzgenerator mit mehreren Bohrungen zu versehen, üblicherweise wählt
man hier etwa 1 bis 6, bevorzugt 4 Bohrungen.
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Im
eingebauten Zustand bewirken die so gestalteten Turbulenzgeneratoren,
dass das Gas notwendigerweise durch die Bohrungen strömt.
Hierbei strömt das Gas aufgrund des Steigungswinkels der Bohrungen
in Form der vorstehend genannten, spiralförmigen Bewegung.
Die Bewegungsrichtung kann sich somit zum einen weiterhin aus einer
Komponente in Richtung der Längsachse zusammensetzen, andererseits
ist dieser Richtung jedoch auch eine Umfangskomponente (in Abhängigkeit
vom Ort der angesetzten Bohrung beispielsweise entsprechend dem
Kreis gebildet durch den Durchmesser des Zylinders) überlagert.
Bis das Gas den gesamten Turbulenzgenerator durchströmt
hat, erfährt es hierbei eine bogenförmige Umlenkung
in einem Umfangswinkel von etwa 45° bis 360°,
bevorzugt 90° bis 180°. Unter dem Umfangswinkel
versteht man hierbei den überstrichenen Gesamtausschnitt
des Kreisbogens, welcher durch die Zylindergeometrie gegebenen ist.
Die Umlenkung kann sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn
erfolgen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die Turbulenzgeneratoren
ein prozentualer Flächenanteil des Kanalquerschnitts von
etwa 10% bis 70%, bevorzugt 20% bis 50% versperrt. Die äußere
Geometrie der erfindungsgemäß eingesetzten Turbu lenzgeneratoren
wird stark durch die Geometrie des Brennerkanals vorgegeben. Im
Falle kreisförmiger Kanäle empfiehlt sich wie
geschildert die zylindrische Form, im Falle eines rechteckigen Querschnitts
beim Brennerkanal eignet sich bevorzugt ein quaderförmiger
Körper. Die jeweils besonders geeignete Ausgestaltung kann
vom Fachmann ermittelt werden.
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Die
Durchmesser der in den Turbulenzgeneratoren anzubringenden Bohrungen
liegen üblicherweise bei etwa dem 0.1 bis 0.5, bevorzugt
0.2 bis 0.4-fachen des Zylinderdurchmessers, d. h. dem Außendurchmesser
des Turbulenzgenerators.
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Das
Gas erfährt bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren beim Strömen durch die Bohrungen in den Turbulenzgeneratoren
die vorstehend geschilderte Umlenkung. Es wird somit dem Gas ein
Drall aufgegeben, es bildet sich eine verdrallte Strömung. So
wird hier durch die Umlenkung des strömenden Mediums eine
ausgeprägte radiale und tangentiale Geschwindigkeitskomponente
am Austritt aus dem Brenner generiert. Durch die hohen Scherkräfte
welche benachbart austretende Strahlen (d. h. von benachbarten Brennerkanälen)
aufeinander ausüben kommt es zur Ausbildung hoher Schwankungsgeschwindigkeiten.
Damit kann vorteilhafterweise in der Brennkammer die Ausbildung
eines energetisch hochintensiven, turbulenten Strömungsfeldes
generiert werden, in dem sich die Reaktionszone ausbilden kann.
Die gebildete Turbulenz ist gekennzeichnet durch Strömungsbedingungen,
bei denen hohe Schwankungsgeschwindigkeiten in allen drei Raumrichtungen
ausgebildet sind und sich weiterhin keine makroskopischer Vorzug
in Umfangsrichtung erkennen lässt.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung der Turbulenzgeneratoren
in den Kanälen des Brennerblocks ergibt sich eine neue
und verbesserte Verfahrensführung, auf welche im Folgenden
näher eingegangen wird. Erfindungsgemäß erfolgt
hier eine andere Art der Stabilisierung der Reaktion. Neben der Verwendung
von Halteflammen generiert der Turbulenzgenerator ein hochintensives
Strömungsfeld, in dem sich die Reaktionszone ausbilden
kann. Die Art des ausgebildeten Strömungsfeldes und der
Verfahrensführung bewirkt vorteilhafterweise, dass hier
keine Rezirkulation von Stoffströmen nahe des Brennerblocks
zu beobachten ist, was letztlich dazu führt, dass hier
keine Koksablagerungen am Brennerblock zu beobachten sind. Neben
der bereits geschilderten vorteilhaften Ausgestaltung des Turbulenzfeldes
wird die Vermeidung der unerwünschten Rezirkulation russhaltiger
Gasströme an den Brennerblock auch durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der Positionierung der Halteflammen bewirkt. Die Halteflammen
befinden sich im Gegensatz zu konventionellen Brennern in signifikantem
Abstand von dem Brennerblock, bevorzugt beträgt der Abstand
etwa das 3 bis 20, besonders bevorzugt das 4 bis 15-fache des Durchmessers
eines Kanals im Brennerblock. Dieser Abstand wird gemessen von der
Unterkante des Brennerblocks, d. h. die Stelle, an welcher der Gasstrom
die Kanäle in Richtung Brennraum verlässt und
der Stelle, an welcher der Hilfssauerstoff in den Brennraum eingeleitet
wird. Üblicherweise liegen die Durchmesser von den Kanälen
in dem Brennerblock etwa in einem Bereich von 17 bis 27 mm, bevorzugt 20
bis 23 mm. Durch diese Positionierung der Halteflammen stabilisiert
sich die Flamme beim erfindungsgemäßen Verfahren
deutlich weiter entfernt vom Brennerblock als bei konventionellen
Brennern. Die jeweils besonders bevorzugte Positionierung der Halteflammen
hängt von dem jeweiligen System und den spezifisch vorgegebenen,
verfahrenstechnischen Bedingungen ab. Eine entsprechende Variation
kann im Einzelfall vom Fachmann je nach den vorgegeben Reaktionsbedingungen
durchgeführt werden. Eine einfache Verschiebung der Halteflammen bei
konventionellen Brennern auf einen ähnlichen Abstand würde
nicht vergleichbar zum Erfolg führen, da dessen Brennerbohrungen
am Austritt nicht erfindungsgemäß mit Turbulenzerzeugern
versehen sind und sich somit stromab des Austritts kein turbulentes Strömungsfeld
einstellt, in dem die Hauptflamme nur durch Einsetzen von Hilfssauerstoff
und ohne die stabilisierende Wirkung der Rezirkulationen an den Brenneraustrittsbohrungen
gehalten (stabilisiert) wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet eine hohe Turbulenzerzeugung
im Brennraum bei minimalem Druckverlust. Der Druckverlust ist abhängig vom
Durchsatz und liegt am Auslegungspunkt des Reaktors bei etwa 40
bis 200 mbar.
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Die
Turbulenzgeneratoren weisen in ihrer Anordnung bevorzugt eine alternierende
Drehrichtung (im und gegen den Uhrzeigersinn) auf. Hierdurch kann
man vorteilhafterweise in der Brennkammer ein turbulentes Strömungsfeld
ohne eine integrale Resultierende der Tangentialgeschwindigkeit
ausbilden, wodurch eine besonders effektive Durchmischung erzielt
werden kann.
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Eine
bevorzugte Anordnung der Turbulenzgeneratoren sieht vor, dass in
radialer Richtung die Drehrichtungen abgewechselt werden, in Umfangsrichtung
dagegen Turbulenzgeneratoren gleicher Bauart eingesetzt werden (siehe 3).
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Es
können sowohl in allen Kanälen des Brenners als
auch nur in einigen davon Turbulenzgeneratoren angeordnet sein.
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Der
Brennerblock kann gekühlt oder ungekühlt ausgeführt
werden.
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Die
Flamme bildet sich in Form eines Kegels aus, der an den Halteflammen
stabilisiert. Damit haben Heißgase (inklusive kokshaltige
Reaktionsabgase) keinen Kontakt mit den Turbulenzerzeugern, sodass
Koksablagerungen durch strömungsmechanische Maßnahmen
vermieden werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine für
die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignete Vorrichtung. Diese wird im Folgenden anhand
zweier Figuren exemplarisch näher erläutert.
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1 zeigt
einen Reaktor zur Acetylenherstellung nach dem Sachssee-Bartholome
Verfahren gemäß dem Stand der Technik.
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2.
zeigt einen Reaktor, der für die erfindungsgemäß gestalteten
Reaktionsführung geeignet ist.
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3 zeigt
eine bevorzugte Anordnung der Turbulenzgeneratoren.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsbezeichnungen gleiche oder
entsprechende Merkmale.
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In 1 ist
ein Reaktor (1) nach dem Stand der Technik dargestellt.
Dem Reaktor wird über eine Sauerstoffzufuhr (6)
Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas und über eine
Kohlenwasserstoffzufuhr (7) ein Kohlenwasserstoff oder
ein Kohlenwasserstoffgemisch zugeführt. Der Sauerstoff
oder das sauerstoffhaltige Gas und der Kohlenwasserstoff oder das
Kohlenwasserstoffgemisch werden in einer Mischzone (8)
vermischt und über einen Diffusor (9) einem mit
Kanälen (2) versehenen Brennerblock (3) zugeführt. Über
die Kanäle (2) des Brennerblocks (3) gelangt
das Reaktionsgemisch in einen Reaktionsraum (4). Im Reaktionsraum
(4) wird das Gemisch in einer Flamme partiell oxidiert.
Um Folgereaktionen zu vermeiden, wird das Gemisch direkt im Anschluss in
einem Quenchbereich (5) schnell abgekühlt. Zur schnellen
Abkühlung wird dem Quenchbereich (5) über
eine Kühlmittelleitung (10) Kühlmittel
zugeführt und direkt in das Reaktionsgemisch eingemischt.
Die Abkühlung erfolgt im Quenchbehälter (11)
unter teilweise Verdampfung des Kühlmittels. Im Anschluss an
die Abkühlung wird das Spaltgas über den Spaltgasabzug
(12) und das Kühlmittel über den Kühlmittelauslass
(13) aus dem Reaktor abgeführt.
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2 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Reaktor (1) zur Acetylensynthese
oder generell partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen mit erfindungsgemäßer
Verfahrensführung und Stabilisierung der Reaktionszone.
Durch den Brennerblock (3) befinden sich parallel verlaufende
Kanäle (2) zur Zufuhr des Reaktionsgemisches,
weiterhin ist die Unterkante des Brennerblocks (15) dargestellt.
In diesen Kanälen sind die schraffiert dargestellten, erfindungsgemäß eingesetzten
Turbulenzgeneratoren positioniert. Im Bereich 16 bildet
sich ein hochturbulentes Strömungsfeld aus. Durch die Zuführungen 14 gelangt Sauerstoff
oder Reaktionshilfsstoffe in den Brennraum 4. Der in der
Beschreibung erläuterte, erfindungsgemäße
Abstand zwischen Unterkante des Brennerblocks (15) und
Ort der Entstehung der Halteflamme (14) kann hier ebenfalls
nachvollzogen werden.
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Die
kegelförmige Reaktionszone stabilisiert im Brennraum 4 in
signifikanter Entfernung vom Brennerblock.
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In 3 ist
eine bevorzugte Anordnung der Turbulenzgeneratoren dargestellt.
Mit R und L sind schematisch Turbulenzgeneratoren unterschiedlicher
Drehrichtung bezeichnet („R” rechtsdrehend, „L” linksdrehend).
In Umfangsrichtung finden sich demnach auf einem Kreisbogen bevorzugt
Turbulenzgeneratoren gleicher Drehrichtung, während in
radialer Richtung alternierende Drehrichtungen angeordnet sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
eine wirtschaftliche partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen.
Besonders bevorzugt eignet es sich für die Herstellung
von Acetylen und Synthesegas in hohen Ausbeuten. Im Gegensatz zu
Verfahren in konventionellen Brennern eröffnet das Verfahren eine
partielle Oxidation ohne eine unerwünschte Koksablagerung,
welche zu einer Beeinträchtigung des Verfahrens führt.
Hierbei eröffnet die erfindungsgemäße
Art der Stabilisierung der Flamme im Brenner aufgrund der Vermeidung
der Koksablagerung durch Rezirkulation eine effektive und wirtschaftliche Reaktionsführung.
Hierbei können die Vorteile in einfacher Art und Weise
durch die erfindungsgemäße strömungstechnische
Ausgestaltung realisiert werden, ein erhöhter Aufwand wie
beispielsweise das periodische, mechanische Abreinigen des Brenners kann
so vermieden werden.
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Beispiel
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Als
Beispiel soll hier der Vergleich zwischen dem Betrieb eines Brenners
zur Acetylensynthese („Standardbrenner”) nach
Stand der Technik und dem Betrieb eines Brenners im Sinne der Erfindung betrachtet
werden.
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So
wurden zu Testzwecken ein Standardbrenner mit herkömmlicher
Flammenstabilisierung und ein erfindungsgemäßer
Brenner mit 37 Turbulenzgeneratoren, welche in der Anordnung der 3 entsprachen,
eingesetzt. Die Turbulenzgeneratoren zeichneten sich durch vier
Bohrungen aus, welche bei einer Länge des Zylinders von
5 cm einen Winkel von 360° überstrichen. Die Hilfssauerstoffstabilisierung
befand sich 14 Kanalbohrungsdurchmesser von der Unterkante des Brennerblocks
entfernt. Der Kanalbohrungsdurchmesser betrug 21 mm.
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Der
Reaktordurchmesser beläuft sich bei beiden verwendeten
Brennern auf 160 mm. Während unter gleichen Versuchsbedingungen
der neue Brenner kontinuierlich betrieben werden kann, muss der Standardbrenner
nach dem Auftreten von Flammenstabilitätsproblemen nach
ca. 20 Betriebsstunden abgeschaltet werden. Bei Inspektion der Brennerplatte ist
beim Standardbrenner eine ausgebildete, mehrere Zentimeter dicke
Koksschicht auf der Brennerplatte auffindbar, welche sowohl die Öffnungen
der Hilfssauerstoffeinlässe versperrt und damit einen stabilen Betrieb
mit einer Flammenstabilisierung im Sinne des Brennerprinzips unmöglich
macht. Beim erfindungsgemäßen Brenner kommt es
weder an der Brennerplatte, noch in der Nähe der Hilfssauerstoffstabilisierung
in dieser Zeitdauer zu Ablagerungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1051845 [0003]
- - DE 1057094 [0003]
- - DE 4422815 [0003]
- - DE 10313529 A1 [0011]