DE1049365B

DE1049365B - Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung gas- bzw. dampfförmiger oder/ und flüssiger Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit festen feinverteilten Stoffen

Info

Publication number: DE1049365B
Application number: DENDAT1049365D
Authority: DE
Inventors: Ludwigshafen/Rhein-Maudach und Dr.-Ing. Walter Buche Ludwigshafen/Rhein Dr.-Ing. Leo Unterstenhöfer
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1955-07-01
Publication date: 1959-01-29
Also published as: FR1154046A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung gas- bzw. dampfförmiger oder/und flüssiger Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit festen feinverteilten Stoffen Aus der Feuerungstechnmik sind zylindrische Brennkammern bekannt, die am Austrittsende der brenngase konisch verengt sind und in die die Verbrennungsluft tangential am Umfang in einer Ebene senkrecht zur Achse eingeführt wird, während der Brennstoff axial einströmt. Durch Steigerung der Verbrennungsluft nach Arenge und Geschwindigkeit kann man dadurch einen sehr starken Drall erwirken, wodurch ein großes Druckgefälle von der Wand zur Mittelachse hin erreicht wird, und sich eine nahezu zylindrische Ringzone der Verbrennung ausbildet, deren Durchmesser etwa dem der Austrittsöffnung entspricht. Tn dieser Ringzone findet eine ungewöhnlich starke Durchwirl>elung und infolgedessen außer ordentlich schnelle Reaktion vornehmlich gas- und dampfförmiger Brennstoffe mit Luft statt. Derartige Kammern kann man auch zur Mischung von gas- und clampfförmigen Stoffen verwenden mit dem Ziel, durch Reaktion zweier oder mehrerer Stoffe oder Stoffgemische neue chemische Produkte herzustellen.
So z. B. kann man in einer derartigen Kammer durch Mischung von Chlor und Wasserstoff Salzsäure oder durch unvollständige Verbrennung von Methan mit Sauerstoff Acetylen herstellen.
Es ist auch schon ein Vergasungsverfahren bekanntgeworden, bei dem ein Teil der in eine in weitem Umfang feuerfest ausgekleidete konische Reaktionskammer tangential und axial eingeführten Stoffe vom Kammerende weg seitwärts durch mehrere die Auskreidung durchdringende gekrümmte Kanäle zu einer venturiförmigen Diise geleitet und durch diese in die Kammer axial nochmals eingeführt werden. Durch diese Art de Rückführung Teils der Reaktionsteilanehmer wird nicht nur deren Rotationsewegung um die Kammerachse beendet, sondern die an sich gegeben kühlende Wirkung des unmittlbar an der Kammerwandung krcisenclen käl testen Anteils der Reaktionsteilnehmer auf dem Rückführungsweg nicht ausgenutzt. Für die Durchführung von exotherm ablaufenden Reaktionen ist eine hinreichende Kühlung clcr Reaktionskammerwand jedoch unumgänglich. zumal dann, wenn aus Gründen der Reinheit des Produktes grobe, deramische, feuerfeste Auskledungen nicht verwendl>ar sind oder der Reaktionsraum aus anderen Gründen eine glatte korrosions-und ver-Schleißfeste Wandung erhalten muß.
Zweckmäßig läßt man bei Mischung von das oder dampfförmigen Stoffen, insbesondere bei exothermen Reaktionen, den spezifisch schwereren Stoff tangential am Umfang einströmen. Wenn dieser Stoff auf diese \Veise in die Kammer eingeführt wird, reagiert nur ein Teil von ihm in der Ringzone, während der Rest in Nähe der Wand rotiert und diese bei einer niedrigliegenden Zuführullgstenlperatur der Stoffe kühlt.
Diese an sich bei der Durchführung exothermer Reaktionen sehr erwünschte Kühlwirkung stellt sich zwangläufig ein, wenn man Menge und Geschwindigkeit des tangential einströmentden Stoffes groß genug wählt.
Es wurde nun gefunden, daß man bei der Durchführung von exothermen Reaktionen in Drallkammern, in denen sich eine translatorische Bewegung der Drallbewegung überlagert, sowohl einen weitgehenden Umsatz gas- bzw. dampfförmiger und bzw oder fliissiger Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit festen feinverteilten Stoffen, erhält als auch eine weitgehende Eigenkühlung der Kammerwandung erzelt, wenn man mindestens einen Teil der in Wandnähe um die Kanimerachse rotierenden Stoffe am Kammerende seitwärts ohne Störung der Rotationsbewegung durch einen Ringspalt abzieht, umlenkt, über die dem Reaktionsraum ahgewandte Seite der unbekleideten Kammerwand zurückführt und am Kammeranfand unmittelbar wieder einführt. Der in Wandnähe rotierende, tangential zugegebene, an der Umsetzung zunächst nicht beteiligte Stoffanteil wird mit dem größten statischen Druck i der Kammer kurz vor dem Kammerende aus derselben abgeführt und in die Zone geringeren statischen Druckes am Kammeranfang wieder eingeleitet. Der in Wandnähe rotierende Stoff führt also eine Art Kreisbewegung aus, wobei er das Austrittsende der Kammer, das beispielsweise konisch vorgezogen sein kann, in vorteilhafter weise kühlt.
Wenn es gewünscht wird, daß Reaktionen zwischen gas oder dampfförmigen oder Stoffgemischen mittels eines vorzugsweise staubförmigen festen Katalysators durchgeführt werden sollen, so kann dieser, wenn cr spezifisch schwerer als die gasförmigen Stoffe bzw.
Reaktionserzeugnisse ist, mit dem Kreisstrom des in Wandnähe rotierenden Stofffes ständig dem Verfahren wieder zugeführt werden. Auch feinverteilte feste Stoffe, die an der Rekation selbst telnehmen, können in entsprechencder Weise zugegeben werden.
Eine Besonders voreilhafte Mischung in der Reaktionszone kann überdies noch erzielt werden, wenn man die axial zugeführten Stofe mit einem den tangential einströmenden Stoffe entgegengesetzten Drall versieht.
Das Nerfahren eignet sich beispielsweise zur Der gasung stubförmiger oder körniger Brennstoffe.
Hierbei werden die Vergasungsmittel, also Luft oder Sauerstoff, tels tangenital, teils zum Einschleusen der feinverteilten festen Brennstoffe axial zugegeben. Man kann aber auch in der Weise verfahren, daß die Vergascungsmiteele tangential und ein genügende kräfiger Teilstrom zur Einschleusung des festen brennstoffs aus der Verbrennungsmammer zurückgeführt und mit diesem am Eintrittende zugegeben wir.
Es ist vorteilhaft, insbesondere bei Zugabe von staubförmigen oder körnigen Stoffen, wenn man zwei oder mehrere derartige Kammern hintereinanderschaltet, wobei man zweckmäßig in die erste Kammer die gesamten axial zugegebenen Stoffe einströmen läßt, während der tangential zugegebene Stoff auf die einzelnen Kammern in gleicher oder verschiedenen nicngenverhältnissen verteilt wird.
Das vorliegende verfahrren und die wieter unten näher erläuterte Vorrichtung lassen sich außer für Verbrennungsreaktionen auch noch für andere chemische Reaktionen, die insbesondere in Gasphase ver-]aufen, anwenden, wobei feinverteilte feste Stoffe, die katalytisch wirken oder an der Reaktion selbst teilnehmen, wie dies oben näher geschildert ist, mitverwendet werden können. Als derartige Reaktionen kommen beispielsweise die Gewinnung ungesättigter Kohlenwasserstoffe aus gesättigten durch unvollstänjdige Oxydation, ferner Hydrierungen und Wasserabspaltungen in Betracht.
An Hand eines Beispiels sei das vorliegende Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung näher beschrieben: 1 stellt eine zylindrische, einseitig geschlossene Mischkammer dar, in die bei 2 die axial zugegebenen Stoffe eingeführt werden. Bei 3 strömen die tangential zugegebenen Stoffe ein. 4 ist ein zylindrisches Gehäuse mit eingezogenem Ende, das so angeordnet ist, daß zwischen dem konischen Ansatz 5 und der Wand der Kammer 1 ein Spalt 9 bleibt, durch den mindestens ein Teil 10 des an der Kammerwand rotierenden Stoffes 3 mit derm größten statioschen Druck in den Rückführungskanal 6 einsträmet und aus diesem durch die ringförmige Öffnung 7 in Achsnähe in die Zone des geringeren statischen Druckes 8 fließt. Der Ansatz 5 kann außer einer konischen Form auch andere, z. B. rückwärts gekrümmte Formen haben, wobei der Spalt 9 in seiner Größe veränderlich ausgebildet werden kann. Ebenso kann man den Querschnitt der ringförmigen Offnung 7 veränderlich gestalten, wodurch der Anteil des zurückführenden Stoffes geregelt wird. Schließlich ist es auch möglich, die zurück- zuführenden Stoffe axial am eintrittsenden wieder in die Kanmmer einzuführen. druch Öffnung 11 Können Feststoffe, z. B. katalysatoren, in Staubform zugegeben werden. Es kann hier auch ein abscheider zum Ausschleusen fester Stoffe eingebaut werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Umsetzufng gas- bzw. dampffömiger oder/und flüssiger Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit festen feinverteilten Stoffen. insbvesonderee zur Vergansung staubfrörmiger oder körniger Brennstoffe, wobei diese Stoffe axial und/oder tangential in eine zylindrische oder ganz bzw. teiweise konische nicht ausgekleidete Kammer derart eingeführt werden, daß sich eine roteierende und eine aum Kammerende hin translatorische fortschrittsbewegung der Reaktions teilnehmer überlagert und sich eine nachezu fingförmige reaktionszone bildet, daurch gekennzeichne,t daß mindestins ein Teil der in Wandnähe um die Kaammerachese rotierenden stoffe am kammerende Seitwärts ohne Störung der Rctationsbewegung durch einen Ringspalt abgezogen, umgelenkt, über die dem Reaktionsraum abgewandte Seite der unbekleideten Kammerwand zuruckgetuhrt und am kammeranfang unmittelbar wieder eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsmittel tangential zugetuhrt werden und ein zur Einschleusung den festen Brennstoffes genügend kräftiger Teilstrom aus der Verbrennungskammer zurückgeführt und mit diesem am Eintrittsende zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial eintretenden Stoffe einen Drall eralten, der entgegengesetzt gerichtet ist zu dem Drall der tangential eintretenden Stoffe.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, bestehend aus einer zylindrischen, gegebenenfalls mindestens zum Teil konischen Kammer mit axial und tangential angeordneten Zuführungen für gas- bzw. dampfförmige und/oder flüssige Stoffe, gegebenenfalls zusammen mit feinverteilten Feststoffen, gekennzeichnet durch eine oder mehrere in der Nähe des Austrittsendes der Kammer angeordnete Öffnungen, durch die entlang der Wand der Kammer strömende Stoffe austreten und mindestens einen an der Außenseite der Kammer befindlichen Kanal, durch den die austretenden Stoffe in der Nähe des Kammeranfangs in die Kammer wieder eingeführt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn -zeichnet, daß sowohl die zum asstromen der in Wandnähe fließenden stoffe vorgesehene Öffnung (Öffnungen) als auch die am Eintrittsende vorgesenhene Öffnung (Öffnungen) zum Wiedereintritt zurückgeführter Stoffe in die Kammer verschieden Querschnitte aufweisen.
6. Vorrichtung nach anspruch 4 und 5, bestehend aus mehreren hintereinandergeschalteten Mischkammern.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patenstschrift Nr. 531 208; USA. - Patentschrift Nr. 2572829.