DE1023456B

DE1023456B - Method and device for generating synthesis gas

Info

Publication number: DE1023456B
Application number: DEJ7541A
Authority: DE
Inventors: Frank Joseph Jenny
Original assignee: FRANK JOSEPH JENNY
Current assignee: FRANK JOSEPH JENNY
Priority date: 1952-08-23
Filing date: 1953-07-29
Publication date: 1958-01-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Synthesegas aus festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen oder kohlenstoffhaltigen Brennstoffen durch partielle Verbrennung bei 1000 bis 1650° C in Abwesenheit von Katalysatoren unter Vermischung einer Vielzahl vorerhitzter Strömevon Kohlenivasserstoffen oder kohlenstoffhaltigen Brennstoffen einerseits mit einer Vielzahl vorerhitzter, freien Sauerstoff enthaltender Gasströme, andererseits in, einem Reaktionsraum. Erfindungsgemäß werden bei einem solchen Verfahren die miteinander in Reaktion zu bringenden Gasströme innerhalb des Reaktionsraumes in Bodennähe frei strahlend - zweckmäßig paarweise - gegeneinander gerichtet, wobei jeder Teilstrom höchstens 3°/o der Gesamtmenge der betreffenden Reaktionskomponente enthält und der Sauerstoffgehalt des sauerstoffhaltigen Gasstromes mindestens 40% beträgt. Durch die erfindungsgemäße Führung und Vereinigung der Reaktionskomponenten wird ein sehr gleichmäßiges Reaktionsprodukt erzielt und die Bildung örtlichen Überschusses oder Mangels an Sauerstoff bestmöglich vermieden, was auch zur Folge hat, daß Ausbrennungen der Düsen, durch welche die Reaktionskomponenten in den Reaktionsraum eingeblasen werden, nicht vorkommen.Method and apparatus for generating synthesis gas The invention relates to a process for the continuous production of synthesis gas from solid, liquid or gaseous hydrocarbons or fuels containing carbon by partial combustion at 1000 to 1650 ° C in the absence of catalysts mixing a plurality of preheated streams of hydrocarbons or carbonaceous fuels on the one hand with a large number of preheated, free Oxygen-containing gas streams, on the other hand, in a reaction space. According to the invention In such a process, the gas streams to be brought into reaction with one another open radiating within the reaction space near the floor - expediently in pairs - directed against each other, with each partial flow not exceeding 3 ° / o of the total amount contains the reactant in question and the oxygen content of the oxygen-containing Gas flow is at least 40%. Through the leadership and association according to the invention of the reaction components, a very uniform reaction product is achieved and the formation of local excess or lack of oxygen is avoided as much as possible, which also has the consequence that burnout of the nozzles through which the reaction components are blown into the reaction chamber, do not occur.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem die sauerstofführende Reaktionskomponente durch eine Vielzahl von Düsen in den Reaktionsraum eingeblasen wird und frei strahlend mit der kohlenstofführenden Komponente zusammentrifft. Letztere wird aber in kompaktem Strahl durch eine einzige Leitung in den Reaktionsraum eingeführt und trifft mit den Sauerstoffströmen in einem einzigen Querschnitt zusammen, so daß es zu einer gleichmäßigen Durchmischung der Reaktionskomponenten innerhalb des ganzen Reaktionsraumes nicht kommen kann.A method is already known in which the oxygen-carrying Reaction component is blown into the reaction chamber through a large number of nozzles and meets the carbon-bearing component in a free-radiating manner. Latter but is introduced into the reaction chamber in a compact jet through a single line and meets the oxygen streams in a single cross-section, see above that there is a uniform mixing of the reaction components within the whole reaction space can not come.

Bei anderen bekannten Verfahren wird zwar auch die kohlenstofführende Komponente in Form einer Vielzahl von Strömen in den Reaktionsraum eingeführt, aber die beiderseitigen Ströme sind nicht gegeneinander gerichtet, so daß ein zwangläufiger Zusammenprall der Komponenten unterbleibt. Auch auf diesem Wege kann eine gleichmäßige und dabei energische Mischung der Komponenten nicht erreicht werden.In other known processes, the carbon-bearing Component introduced into the reaction space in the form of a plurality of streams, however the currents on both sides are not directed against each other, so that an inevitable The components do not collide. In this way, too, an even and vigorous mixing of the components is not achieved.

Der kohlenstoffhaltige Reaktionsstoff kann beim Verfahren der Erfindung aus einem festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoff oder auch einer Mischung solcher Kohlenwasserstoffe bestehen; vorzugsweise besteht aber dieser Reaktionsstoff aus Methan. Wenn Kohle als kohlenstoffhaltiger Reaktionsstoff benutzt wird, so kann sie in einer Naßmühle zu einem Schlamm von feinzerteilter Kohle in Wasser zerkleinert werden, in welchem 40 bis 50 Gewichtsprozent Kohle enthalten sind. Der Schlamm wird durch einen Erhitzer gepumpt, und hernach tritt das Gemisch von feinzerteilter Kohle und Wasserdampf bei etwa 550° C in die Reaktionskammer. Auch bei Verwendung von Methan, kann; dieses auf 550° C vorerhitzt werden.The carbonaceous reactant can be used in the process of the invention from a solid, liquid or gaseous hydrocarbon or a mixture such hydrocarbons exist; however, this reaction substance preferably exists from methane. If coal is used as a carbonaceous reaction substance, so can crushed them in a wet mill to a sludge of finely divided coal in water in which 40 to 50 percent by weight coal are contained. The mud will pumped through a heater, and afterwards comes the mixture of finely divided coal and water vapor at about 550 ° C into the reaction chamber. Even when using Methane, can; this must be preheated to 550 ° C.

Wenn pulverisierte Kohle als kohlenstoffhaltiger Reaktionsstoff zur Verwendung kommt, hat das sich ergebende Synthesegas einen höheren Prozentsatz an Kohlensäure als ein solches, das aus Methan gewonnen wird.When pulverized coal is used as a carbonaceous reaction substance Use comes, the resulting synthesis gas has a higher percentage Carbonic acid as one obtained from methane.

Der sauerstoffhaltige Reaktionsstoff soll von hoher Reinheit sein, vorzugsweise über 80% freien Sauerstoff enthalten, wenngleich das Verfahren sich auch schon bei einem Gehalt von mindestens 40 Volumprozent freien Sauerstoffs ausführen läßt.The oxygen-containing reaction substance should be of high purity, preferably contain over 80% free oxygen, although the process is itself even with a content of at least 40 percent by volume of free oxygen leaves.

Dem kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoff kann Wasserdampf, dem sauerstoffhaltigen Gas Kohlendioxyd zugemischt werden.The carbon-containing starting material can be water vapor, the oxygen-containing Gas carbon dioxide can be added.

Die Reaktionszeit ist im wesentlichen vom Druck unabhängig und vollzieht sich in viel weniger als einer Sekunde ohne Mithilfe eines Katalysators. In der Reaktionszone kann irgendwelcher Druck herrschen, der vom Druck in den mit Synthesegas zu beliefernden Räumen abhängig sein wird. Ein Druck zwischen 14 und 28 at eignet sich gut, doch erstreckt sich der Bereich anwendbarer Drücke von 1 bis 50 at.The reaction time is essentially independent of the pressure and takes place in less than a second without the aid of a catalytic converter. In the The reaction zone can have any pressure, which is different from the pressure in the synthesis gas will depend on the rooms to be supplied. A pressure between 14 and 28 at is suitable works well, but the range of applicable pressures extends from 1 to 50 at.

Wenngleich, wie bereits erwähnt, die Temperatur in der Reaktionszone zwischen 1000 und 1650° C betragen kann, erhält man die besten Ergebnisse bei etwa 1250° C. Diese Temperatur wird durch Steuerung des Sauerstoffgehaltes in den Sauerstoff enthaltenden Reaktionsgasströmen und des Grades der Vorerhitzung der Reaktionskomponenten eingestellt und aufrechterhalten.Although, as already mentioned, the temperature in the reaction zone can be between 1000 and 1650 ° C, the best results are obtained at about 1250 ° C. This temperature is controlled by the oxygen content in the oxygen-containing reaction gas streams and the degree of preheating the reaction components adjusted and maintained.

Bei der Ausführung der Erfindung können die erwähnten Bedingungen sowie eine kontinuierliche Durchführung des Verfahrens durch Einstellung der relativen Mengen an Sauerstoff und kohlenstoffhaltiger Reaktionskomponente leicht herbeigeführt werden. Dabei erhöht ein Anwachsen des Sauerstoffanteiles die Temperatur, während ein Anwachsen des Anteils an kohlenstoffhaltiger Reaktionskomponente die Temperatur senkt.In practicing the invention, the aforementioned conditions and a continuous implementation of the process by setting the relative Amounts of oxygen and carbonaceous reaction components easily brought about will. An increase in the proportion of oxygen increases the temperature during an increase in the proportion of carbonaceous reaction component the temperature lowers.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die im Inneren des Reaktionsgefäßes, in das die vorerhitzten Reaktionskomponenten eingespeist werden, zwei dicht nebeneinander verlaufende Systeme von Düsen enthält, von welchen jedes zur Einspeisung einer Reaktionskomponente dient. Hierbei sind diese Düsen so zueinander angeordnet, daß der Strom aus jeder Düse des einen Systems in einen Strom gerichtet ist und sich mit ihm mischt, der einer Düse des anderen Systems entstammt.The invention also relates to an apparatus for carrying out this of the process according to the invention, which is carried out inside the reaction vessel in which the preheated reaction components are fed, two running close together Contains systems of nozzles, each of which for feeding a reaction component serves. Here, these nozzles are arranged to each other that the flow from each Nozzle of one system is directed into a stream and mixes with it, the originates from a nozzle of the other system.

Vorzugsweise sind die Systeme der Düsen an einer Mehrzahl von Sammelleitungen vorgesehen, die im Reaktionsgefäß untergebracht sind. wobei jede Sammelleitung einer anderen Sammelleitung für den anderen Reaktionsstoff benachbart liegt und die Reaktionsstoffe den Sammelleitungen und ihren Düsen durch besondere Zuleitungen zugeführt werden, in deren jede ein Zuflußregler eingebaut ist.Preferably the systems of nozzles are on a plurality of manifolds provided, which are housed in the reaction vessel. each manifold being a other manifold for the other reactant is adjacent and the reactants are fed to the collecting lines and their nozzles through special feed lines, each of which has a built-in flow regulator.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 6 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 9. einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Erzeugung von Synthesegas, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 einen nach Linie 3-3 der Fig. 2 geführten Schnitt in perspektivischer Darstellung bei noch stärkerer Vergrößerung, Fig. 4 einen Querschnitt analog Fig. 2 durch eine zweite Ausführungsform.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 6 of the drawing. 9 shows a schematic longitudinal section through a device for the invention Generation of synthesis gas, FIG. 2 shows a cross section along line 2-2 of FIG. 1 in enlarged scale, FIG. 3 shows a section along line 3-3 of FIG. 2 in perspective illustration with an even greater magnification, FIG. 4 a cross section analogous to FIG. 2 by a second embodiment.

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab, Fig. 6 einen Schnitt analog Fig. 3 bei einer dritten Ausführungsform.5 shows a section along line 5-5 of FIG. 4 on an enlarged scale, FIG. 6 shows a section analogous to FIG. 3 in a third embodiment.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 enthält ein Reaktionsgefäß 10, das jede gewünschte Form und Größe in Anpassung an das Volumen der zu verarbeitenden Gase haben kann. Das Verhältnis der Gasmengen zur Größe der Reaktionskammer ist so, daß die Gase in weniger als einer Sekunde durch die Reaktionszone geführt werden. Die Reaktionskammer 12 des Gefäßes 10 ist mit einem feuerbeständigen Futter 14 ausgekleidet, das von einem Metallgehäuse 16 umgeben ist. Gewünschtenfalls können (nicht dargestellte) Wärmeaustauscher in der Bahn der Gase angeordnet sein, die das Gefäß bei 18 verlassen, um einen Teil der Reaktionswärme auszunutzen. Sauerstoff aus irgendwelcher geeigneten Quelle wir in einem (ebenfalls nicht dargestellten) Erhitzer vorerhitzt und über ein Regelventil 22 in ein Sammelrohr 20 eingespeist. Methan oder ein anderes Kohlenwasserstoffgas wird nach ähnlicher Vorerhitzung über das Regelventil 26 in das Sammelrohr 24 eingeführt. Nächst dein Boden des Reaktionsraumes und zweckmäßig von ihm getragen sind mehrere Düsensammelleitungen 28 mit einer Vielzahl von Düsen 30 angeordnet, wie Fig. 3 zeigt. Neben diesen Sammelleitungen 28 liegen Düsensammelleitungen 32, die mit ähnlichen Düsen 34 besetzt sind.The device according to FIGS. 1 to 3 contains a reaction vessel 10 which can have any desired shape and size in adaptation to the volume of the gases to be processed. The ratio of the amounts of gas to the size of the reaction chamber is such that the gases are passed through the reaction zone in less than one second. The reaction chamber 12 of the vessel 10 is lined with a fire-resistant lining 14 which is surrounded by a metal housing 16. If desired, heat exchangers (not shown) can be placed in the path of the gases leaving the vessel at 18 in order to utilize some of the heat of reaction. Oxygen from any suitable source is preheated in a heater (also not shown) and fed into a manifold 20 via a control valve 22. Methane or another hydrocarbon gas is introduced into the manifold 24 via the control valve 26 after similar preheating. A plurality of nozzle manifolds 28 with a plurality of nozzles 30 are arranged next to the bottom of the reaction space and expediently supported by it, as FIG. 3 shows. In addition to these collecting lines 28 there are nozzle collecting lines 32 which are filled with similar nozzles 34.

Fig. 3 läßt erkennen, daß die Düsen 30 den Düsen 34 gegenüberstehen. Sowohl die Düsen 30 als auch die Düsen 34 sind im Längsschnitt wie Venturidüsen konvergierend-divergierend ausgebildet, so daß der in der Sammelleitung herrschende Druck das durchgeleitete Gas in freier Strahlforrn herausdrückt. Die Gasstrahlen aus gegenüberliegenden Düsen sind gegeneinander gerichtet, wodurch sich die Gase vermischen und die Reaktion eingeleitet wird. Die innige Vermischung der Gase durch eine Vielzahl von verhältnismäßig kleinen Düsen führt in einfacher, zweckdienlicher und unerwartet vollständiger Weise zu dem gewünschten Ergebnis.3 shows that the nozzles 30 are opposite the nozzles 34. Both the nozzles 30 and the nozzles 34 are like Venturi nozzles in longitudinal section converging-diverging, so that the prevailing in the manifold Pressure pushes out the gas that has been passed through in a free jet. The gas jets from opposite nozzles are directed towards each other, causing the gases mix and the reaction is initiated. The intimate mixing of the gases through a multitude of relatively small nozzles results in simpler, more expedient and unexpectedly complete manner to the desired result.

Die Zahl der Düsen ist wesentlich, und es sollen mindestens 34 Düsen in jeder Sammelleitung vorhanden sein. Bei bereits bekannten Anlagen werden nur acht Düsen in, der als Brenner bekannten Gestaltung verwendet. Bei der hier dargestellten Vorrichtung sind jedoch die Düsen nicht als Brenner gestaltet und benutzt. Bei Verwendung von acht Düsen muß jede Düse 121/21/o des gesamten Gasstromes liefern; erfindungsgemäß dagegen soll keine Düse mehr als 3% von jedem der beiden gasförmigen Reaktionsstoffe durchlassen, und bei bevorzugten Ausführungsformen sinkt dieser Prozentsatz auf l 1/o und darunter.The number of nozzles is essential and there should be at least 34 nozzles be present in every manifold. For systems that are already known, only eight nozzles in what is used as a design known as a burner. With the one shown here Device, however, the nozzles are not designed and used as a burner. Using of eight nozzles, each nozzle must supply 121/21 / o of the total gas flow; according to the invention on the other hand, no nozzle should contain more than 3% of each of the two gaseous reactants pass, and in preferred embodiments this percentage drops to l 1 / o and below.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Zahl der Düsen so groß ist, daß jede Düse nur ',!-bis 11/2% eines jeden der Reaktionsstoffe durchzulassen hat. So z. B. können mit einem Gefäß nach Fig. 1 von 2 m Innendurchmesser 2-10 m3 Naturgas verarbeitet werden. Dieses Gas wird auf 550° C vorerhitzt, und der Druck in der Reaktionszone wird auf 21 at gehalten. Verwendet man in der Sammelleitung 28 Düsen mit einem Auslaßdurchmesser von 1,9 inm, die entlang eines Kreises von etwa 1.25 in Durchmesser im Abstand von je 25 mm voneinander entfernt sind, so ergeben sich etwa 155 Düsen in der Sammelleitung 28. Bei dieser Aufteilung hat eine einzelne Düse etwa 0,651/o der gesamten Gasmenge zu bewältigen. Die Sammelleitungen können aus Stahl hergestellt sein und einen Ouerschnittsdurchinesser von etwa 150 mm haben.The best results are obtained when the number of nozzles is so large is that each nozzle allows only ',! - to 11/2% of each of the reactants to pass through Has. So z. B. can with a vessel according to Fig. 1 of 2 m inside diameter 2-10 m3 Natural gas can be processed. This gas is preheated to 550 ° C, and the pressure the reaction zone is maintained at 21 atm. Used in the manifold 28 nozzles with an outlet diameter of 1.9 inches, which are positioned along a circle of are about 1.25 in diameter at a distance of 25 mm from each other, so result there are about 155 nozzles in the manifold 28. In this division has a single Nozzle to cope with about 0.651 / o of the total amount of gas. The manifolds can be made of steel and have a cross-section diameter of about 150 mm.

Gemäß Fig. 1 wird das Gas aus den Sammelrohren 20 und 24 zu den Düsensammelleitungen 28 und 32 durch Übertragungsrohre 40. 44, 48, 54 bzw. 42, 46, 50, 52 geführt. Es ist selbstverständlich, daß die Übertragungsrohre 40 bis 54 an jeder geeigneten Stelle in die zugehörigen Düsensammelleitungen einmünden können. Der in jeder Sammelleitung herrschende Druck ist so, daß für den Durchfluß durch jede der Düsen 30 und 34 im wesentlichen gleiche Verhältnisse vorliegen. Die Zahl der übertragungsrohre zwischen den Sammelrohren und den Düsensammelleitungen kann nach Bedarf vergrößert werden.According to Fig. 1, the gas from the headers 20 and 24 to the nozzle manifolds 28 and 32 passed through transfer tubes 40, 44, 48, 54 and 42, 46, 50, 52, respectively. It It will be understood that the transfer tubes 40-54 are attached to any suitable Place can flow into the associated nozzle manifolds. The one in every manifold prevailing pressure is such that for flow through each of the nozzles 30 and 34 im essentially the same conditions exist. The number of transmission tubes between the manifolds and the nozzle manifolds can be enlarged as required.

Bei der eben beschriebenen Anordnung sichert die Vielzahl einander gegenüberstehender Düsen eine innige Vermischung der reagierenden Gase in der Reaktionszone und ermöglicht den Verlauf der Reaktion über einen ausgedehnten Raum unter günstigen Verfahrensbedingungen. Auf diese Art wird ein örtlicher Überschuß von Sauerstoff vermieden und auch die hochexothermische Volloxydierung von Methan eingeschränkt. Hieraus ergibt sich eine Teiloxydierungsreaktion des Methans mit kontinuierlicher Lieferung von Synthesegas über lange Zeitdauer und ohne Gefahr des Ausbrennens der Düsen. Die Anordnung der Düsen ist so, daß sie eine unmittelbare und im wesentlichen sofortige Vermischung der Reaktionsstoffe sichert. Dies stellt Verfahrensbedingungen für die unmittelbare Teiloxydierung des Kohlenwasserstoffes zu Kohlenoxyd und Wasserstoff in einer Weise her. die unerwünschte Reaktionen sekundärer Art einschränkt. So wird übermäßige Kohlensäurebildung %veitgehend vermieden. Auch wird die Aufspaltung von Teilen des Kohlenwasserstoffes unter Bildung von festem Kohlenstoff herabgesetzt.In the arrangement just described, the plurality secure one another opposite nozzles an intimate mixing of the reacting gases in the reaction zone and allows the reaction to proceed over an extensive space under favorable conditions Procedural conditions. In this way there is a local excess of oxygen avoided and also restricted the highly exothermic full oxidation of methane. This results in a partial oxidation reaction of the methane with continuous Delivery of synthesis gas over a long period of time and without the risk of burning out the Nozzles. The arrangement of the nozzles is such that they have an immediate and in the essential immediate mixing of the reactants ensures. This sets procedural conditions for the immediate partial oxidation of the hydrocarbon to carbon dioxide and hydrogen in a way. which limits adverse reactions of a secondary nature. So will excessive carbonation% largely avoided. Also the splitting of Parts of the hydrocarbon are reduced with the formation of solid carbon.

In der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 4 wird Sauerstoff aus einem Rohr 60 durch ein Sammelspeiserohr 62 und Übertragungsrohre 64, 65, 66, 67 in die Düsensammelleitungen 70, 72, 74, 76 geleitet. Die Sammelleitungen 70 und 72 stehen einer Methan-Düsensammelleitung 78, die Sammelleitungen 74 und 76 einer Methan-Düsensammelleitung 80 gegenüber. Methan wird durch ein Rohr 81 über die Übertragungsrohre 85, 87 in die Düsensammelleitungen 78, 80 hineingedrückt. wobei die Übertragungsrohre an irgendwelchen geeigneten Punkten in die Düsensamnielleitungen einmünden. Die Düsensammelleitungen 70, 72, 74, 76 sind mit einzelnen Reihen von Düsen 30 besetzt, deren Achsen den Düsensammelleitungen 78. 80 zugeneigt sind. Letztere Salninelleitungen sind mit zwei Reihen von Düsen 34 besetzt, von denen je eine der Düsenreihe in einer der Sauerstoff-Düsensammelleitungen gegenüberliegt; diese Anordnung ist in Fig. 5 deutlich zu erkennen. Die Düsen jedes Düsenpares 30/34 stehen einander gegenüber, so daß die Strahlen der reagierenden Gase eine Vielzahl von unbegrenzten, ineinander gerichteten Strömen ergeben, wodurch eine unmittelbare fast augenblickliche Vermischung der Reaktionskomponenten in denn für die Durchführung der Reaktion erforderlichen stöchiometrischen Verhältnis resultiert.In the modified embodiment of FIG. 4, oxygen is turned off a pipe 60 through a collecting feed pipe 62 and transfer pipes 64, 65, 66, 67 passed into the nozzle manifolds 70, 72, 74, 76. The buses 70 and 72 are a methane nozzle manifold 78, the manifolds 74 and 76 one Methane nozzle manifold 80 opposite. Methane is released through a pipe 81 via the transfer pipes 85, 87 pressed into the nozzle manifolds 78, 80. being the transmission tubes open into the nozzle collecting lines at any suitable point. the Nozzle manifolds 70, 72, 74, 76 are populated with individual rows of nozzles 30, the axes of which are inclined towards the nozzle manifolds 78, 80. The latter drainage lines are occupied with two rows of nozzles 34, each of which is one of the row of nozzles in one facing oxygen nozzle headers; this arrangement is shown in Fig. 5 clearly visible. The nozzles of each nozzle pair 30/34 are opposite each other, so that the rays of the reacting gases are a multitude of unlimited, intertwined directed currents result in an immediate almost instantaneous mixing the reaction components in as required for carrying out the reaction stoichiometric ratio results.

Jede von den Düsensammelleitungen kann von einem röhrenförmigen -Mantel 84 umgeben sein, der c-inell hohlzylindrischen Raum 82 umschließt (Fig. 6). durch den eine Kühlflüssigkeit geleitet «-erden kann. lies bewirkt, daß bei sonst günstigen Verfahrensbedingungen nicht zeitweilige Teinperaturüberschreitungen in solcher Hölle auftreten können, daß die Dii,eilsaininelleitungen beschädigt werden. Ähnliche unausgeglichene, sich in einer Überschußproduktion von Kohlensäure auswirkende Zustände können beim Abschalten des Betriebes auftreten. In diesen Perioden ist die Sicherung durch die Kühlflüssigkeit in den Kühlmänteln von Bedeutung.Each of the nozzle headers can be covered by a tubular jacket 84 be surrounded, the c-inell hollow cylindrical space 82 encloses (Fig. 6). by which a cooling liquid can be "-earthed". lies causes that at otherwise favorable Procedural conditions not temporary exceeding of temperature in such hell it can occur that the Dii, rapid leakage lines are damaged. Similar unbalanced, Conditions resulting in an excess production of carbonic acid can occur in the Shutdown of operations occur. During these periods, the backup is provided by the Cooling fluid in the cooling jackets is important.

Bei der Ausführungsform der Düsensainnielleitungen nach Fig. 4 und 5 in der gleichen Reaktionskaniiner wie nach Fig. 1, beträgt die Gesamtfläche der Dii,en ffir eilte Menge voll 2,811i3 je Sekunde für jeden 1Zeaktionsstoff etwa -133 cin2. Bei eineng Druck voll 20 at und einer Temperatur voll 550= C liefern die Düsen einen Strom voll rund -1 11i3 in der Sekunde für jeden Reaktionsstoff. Auch hier ergibt sich, wenn jede Diise einen Auslaßquerschnitt von 2,8 ea12 besitzt und 155 Düsen vorgesehen sind, daß jedes Düsenpaar 0,650/a des gesamten Reaktionsstrohes zu liefern hat.In the embodiment of the nozzle main lines according to FIGS. 4 and 5 in the same reaction channel as according to FIG. 1, the total area of the dii, en for the hurried amount is 2.811i3 per second for each reactant approximately -133 cm2. At a pressure of 20 at and a temperature of 550 = C, the nozzles deliver a flow of around -1 11i3 per second for each reaction substance. Here, too, if each nozzle has an outlet cross-section of 2.8 ea12 and 155 nozzles are provided, each nozzle pair has to deliver 0.650 / a of the total reaction straw.

In Fig. 1. ist ein Rohr 90 mit einem Ventil 92 zti s_11:11; Wasserdampf au, einer geeigneten Quelle kann durch das Rohr 90 geleitet und bei Regelung durch da:, Ventil 92 in das lletliail-Sailiinelrolir 24 eiligefiihrt @y:i-<len. In gleicher Weis(# kann Iiohlen@äure nach Passieren eines Ventils 96 durch das Rohr 94 in das Satiei-stoffs.tinineli-olii- 20 eingeleitet werden. @@-enn die llerstelltuig eines reduzierenden Gases g°-wünscht wird, z. B. zur direkten Reduzierung von Eisenerz bei erhöhter Temperatur, ist ein tYberschuß von Kohlenoxyd im Gas vorteilhaft. Um eine -Tischung von Kohlenoxyd und Wasserstoff zu erzeugen. in der der Kohlerloxvdanteil erhöht ist, wird das Synthesegas mit Kohlenoxyd angereichert, indem man das Ventil 96 öffnet, um dem Sauerstoff Kohlensäure zuzuführen. Die Reaktion wird dann wie folgt verlaufen 3 CH4+OZ+CO,=3 C0+3 HZ+H20. (1) Es ist bekannt, daß bei der Teiloxydierung des Methans 2 Volumina Wasserstoff auf 1 Volumen Kohlenoxyd entfallen. In der Reaktion nach Formel (1) jedoch, im Beisein von Kohlensäure, ist im Ergebnis der Anteil an Kohlenoxyd gegenüber dem des Wasserstoffs erhöht.In Fig. 1 is a pipe 90 with a valve 92 zti s_11: 11; Steam Also, a suitable source can be passed through the pipe 90 and when regulated by da :, valve 92 in the lletliail-Sailiinelrolir 24 rushed @y: i- <len. In in the same way (# can Iiohlen @ aure after passing a valve 96 through the pipe 94 into the Satiei-stoffs.tinineli-olii- 20. @@ - if the job is done a reducing gas g ° is desired, e.g. B. for the direct reduction of iron ore at elevated temperatures, an excess of carbon monoxide in the gas is advantageous. Around to create a mixture of carbon and hydrogen. in which the Kohlerloxvd component is increased, the syngas is enriched with carbon oxide by opening the valve 96 opens to add carbonic acid to the oxygen. The reaction will then be like it follows that 3 CH4 + OZ + CO, = 3 CO + 3 HZ + H20. (1) It is known that in partial oxidation of methane, 2 volumes of hydrogen are allotted to 1 volume of carbon oxide. In response according to formula (1), however, in the presence of carbonic acid, the result is the proportion of Carbon oxide increased compared to that of hydrogen.

Andererseits kann, wenn ein Synthesegas mit Überschuß an Wasserstoff erzeugt werden soll, dies durch Einführung von Wasserdampf in das Methan führende Sammelrohr 24 mittels des Rohres 90 bewirkt werden. Die Reaktion wird dann verlaufen: 2CH4 '-, O2+H20=C0+5H2+C02. (2) Das Kohlenoxyd und die Kohlensäure können leicht entfernt und auf diese Weise reiner Wasserstoff erzeugt werden.On the other hand, if a synthesis gas with excess hydrogen is to be generated, this leading to the introduction of water vapor into the methane Collecting pipe 24 can be effected by means of pipe 90. The reaction will then proceed: 2CH4 '-, O2 + H20 = C0 + 5H2 + C02. (2) The carbon dioxide and carbonic acid can easily removed and in this way pure hydrogen can be produced.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas geschaffen werden, die bei einem Höchstmaß an Leistung und großer Wirtschaftlichkeit ohne wiederholtes Ausbrennen der Reaktionsdüsen kontinuierlich arbeiten. Durch Anwendung einer Vielzahl von Düsen, die die Reaktionskomponenten als frei gegeneinander gerichtete Strahlen zusammenbringen, ist eine sofortige Mischung der Reaktionskomponenten gesichert. Hierdurch reagieren die Komponenten im stöchiolnetrischen Verhältnis zueinander unter unmittelbarer Teiloxydierung der kohlenstoffhaltigen Reaktionskomponente zu Kohlenoxyd und Wasserstoff. Verfahren und Vorrichtung der Erfindung verringern unerwünschte Sekundärreaktionen und damit die Entstehung überschüssiger Wärine; die Bildung von Kohlensäure und Wasserdampf wird weitgehend unterbunden. Gleichzeitig wird die thermische Aufspaltung der Kohlenwasserstoffe unter Bildung festen Kohlenstoffes vermieden. Ferner kann bei Bedarf ein reduzierendes Gas mit angereicherten- Gehalt an Kohlenoxyd oder Wasserstoff gewonnen werden. Das Verfahren ist bei jedem kohlenstoffhaltigen Reaktion#-stoff anwendbar, welin auch gleichmäßigere Ergebnisse bei Venyendung gasförmiger Kohlenwasserstoffe, vornehmlich von Methan, erzielt werden.From the above description it can be seen that by the invention a method and a device for generating synthesis gas are created, with the highest level of performance and great economy without repetition Burn out the reaction nozzles continuously. By applying a variety of nozzles, which the reaction components as jets freely directed against each other bring together, an immediate mixing of the reaction components is ensured. As a result, the components react in a stoichiometric ratio to one another with immediate partial oxidation of the carbonaceous reaction component Carbon dioxide and hydrogen. The method and apparatus of the invention reduce undesirable Secondary reactions and thus the creation of excess heat; the formation of Carbon dioxide and water vapor are largely prevented. At the same time the thermal Splitting of the hydrocarbons with the formation of solid carbon avoided. Furthermore, if necessary, a reducing gas with an enriched content of carbon dioxide or hydrogen can be obtained. The procedure is with any carbonaceous Reaction # -substance applicable, with more uniform results when using gaseous Hydrocarbons, primarily methane, can be obtained.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Movement for continuous I: rzeugullg full Synthesega., Ans solid--, liquid-- () of gaseous hydrocarbons or carbonaceous fuels by partial combustion 1 ° i 1000 to 1650 ° C in the absence of full catalysts with a large number of preheated ones Streams of hydrocarbons or oil-containing pulps on the egg side with a multitude of pre-heated, free oxygen-containing gas streams on both sides in a reaction space. This means that the reaction with each other to be brought gas streams within the reaction chamber near the bottom radiating freely - zmyeckniiiliig in pairs - are directed towards each other, with each partial flow at most Contains 3% of the total amount of the respective reaction component and the oxygen content the oxygen-containing gas stream; is at least 40%.

2. The method according to claim 1, characterized in that methane is used as the starting material containing hydrocarbons is used.

3. The method according to claim 2, characterized in that the methane is preheated to 550 ° C.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that that the reaction zone is kept at a temperature of 1250 ° C.

5. Procedure according to claims 1 to -1, characterized by such a rapid discharge of the gaseous Process products that the reactants do not last longer than one second in the Linger in the reaction zone.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that that water vapor is added to the carbonaceous starting material.

7. Procedure according to claim 1 to 6, characterized in that the oxygen-containing gas is carbon dioxide is admixed. B.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1 to 7, characterized in that there; The reaction vessel (10) contains two systems of nozzles (30, 34) running close together and each fed by at least one collecting line (28, 32 ) for the entry of the two reaction components into the reaction space. F3iiseri belonging to two different systems face one another and are arranged at an angle to one another.

9. Apparatus according to claim 8, characterized characterized in that the nozzle manifolds (28, 32) with cooling jackets: - see are.

10. Apparatus according to claim 8 and 9, characterized in that in the reaction vessel (10) at least one collecting line (80) occupied by two rows of nozzles is arranged between two Sarnmelle lines (74, 76) each occupied by a row of nozzles, wherein the collecting line (80) is used to supply the one and the collecting lines (74, 76) are used to supply the other reaction component. Considered publications: Deutsche Patentschriften \ Tr. 507917, 528291, 616 466, 8-13 546-, German patent application K 2610 IV l) / 12i USA.-Patent No. 1966 610.