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Verfahren und Vorrichtung zur Uberhitzung von Dämpfen Gegenstand der
Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, um aus Dämpfen von partiellen
Oxydationsprozessen enthalpiereiche, völlig oxydierte überhitzte Dämpfe zu erzeugen.
Insbesondere zielt dieses Verfahren samt der Einrichtung darauf hin, die für die
Gewinnung von Kraft nutzbare Energie in solchen kondensierbaren Dämpfen zu erhöhen,
die bei einer partiellen Oxydation brennbarer Stoffe in wäßriger Dispersion entstehen.
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Das in der USA.-Patentschrift 2 665 249 beschriebene Verfahren sieht
eine praktisch vollständige Verbrennung Kohlenstoff enthaltender Dispersionen in
wäßriger Phase vor, vor allem, um Abfallmaterial zu beseitigen. Dabei entsteht Dampfenergie
im Überschuß, und zwar über jene Menge, die für die Aufrechterhaltung des selbsttätigen
Ablaufs des Prozesses erforderlich ist. Es wurden schon verschiedene Versuche zur
Gewinnung von Kraft aus diesem Dampf mit wechselndem Erfolg durchgeführt. Dampf
wäre zwar im überschuß vorhanden, aber seine Qualität ist nicht danach, daß er für
eine Krafterzeugung in wirtschaftlicher Weise verwendet werden könnte. Die Ursache
dieses Qualitätsmangels auszuschalten, ist eines der Probleme, die bei dem Verfahren
gemäß der USA.-Patentschrift 2665249 zu lösen versuchtwurde. Es wurde erkannt, daß
für eine völlige Oxydation innerhalb der gegebenen Grenzen die Dispersion des brennbaren
Materials -beim Oxydationsvorgang wenigstens teilweise flüssig bleiben muß, um ein
Austrocknen der Reaktionszone und ein Verstopfen der Anlage zu vermeiden. Um die
Oxydation in wäßriger Phase aufrechtzuerhalten, muß die Temperatur des Dampfes unter
seiner kritischen Temperatur liegen; die aus der Reaktionszone abgehenden Dämpfe
waren also gesättigt. Solange dies der Fall ist, verbleibt in der Reaktionszone
stets auch genug Wasser, um die unlöslichen und löslichen, nicht brennbaren Salze
bzw. die Asche abzuführen. Diese Aufrechterhaltung des gesättigten Zustandes für
den Reaktorablauf bietet aber keine Gelegenheit, die Eignung des Dampfes für Krafterzeugungen
zu verbessern. Bei der vollständigen Oxydation fallen zwar enorme Mengen Dampf an,
da dieser jedoch für die Aufrechterhaltung des selbsttätigen Prozeßverlaufes in
wäßriger Phase gesättigt sein muß, besitzt er keineswegs die für die Kraftgewinnung
zweckmäßigsteBeschaffenheit. WenneineÜberhitzung angewendet werden könnte, um die
Enthalpie der gesättigten Dämpfe zu steigern, dann wäre es denkbar, daß zufolge
der so erzielbaren Energieerhöhung die abströmenden Reaktionsgase praktisch im großen
Maßstab zur Krafterzeugung herangezogen werden könnten.
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Es wurden verschiedene Methoden für die Überhitzung geprüft, jedoch
in wesentlichen Einzelheiten als mangelhaft befunden. Eine Wärmezufuhr von außen
vermindert die Wirtschaftlichkeit, weil sie an sich Kosten verursacht und eine Anlage
benötigt. Fast alle Versuche waren grundsätzlich dahin gerichtet, die abströmenden
Reaktionsgase nach dem Verlassen der Reaktionszone zu erhitzen.
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Obwohl die früheren Versuche mit dem Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift
2 665 249 eine praktisch vollständige Oxydation anstrebten, ergab sich in der Anlage
manchmal ein Reaktorablauf, welcher zufolge der während der Oxydation zeitweise
vorhandenen Bedingungen brennbare Dämpfe enthielt. Es wurde nun gefunden, daß ein
solcher einen brennbaren Anteil enthaltender, also von einer unvollständigen Oxydation
her stammender Dampf mit sehr guten Ergebnissen im Zuge der Krafterzeugung ausgenutzt
werden kann.
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Im Verlauf von Versuchen zur Behandlung des nicht oxydierten Anteils
wurde festgestellt, daß durch eine geregelte Teiloxydation zusätzliche Wärme zugeführt
und damit die Enthalpie der Dämpfe gehoben werden kann. Diese Erkenntnis wurde weiterverfolgt.
Es war eine einfache Angelegenheit, den stöchiometrischen Bedarf des Systems an
Sauerstoff enthaltenden Gasen
festzustellen und vom Reaktor ein
abdestillierendes Gemisch zu erhalten, in welchem nicht oxydierter, brennbarer Dampf
zusammen mit gesättigtem, kondensierbarem Dampf vorhanden ist. Die Einstellung des
Heizwertes der aus der Reaktion stammenden Dämpfe scheint sowohl durch Regelung
der Temperatur als auch des Druckes oder beider Größen möglich. Durch geregelte
Oxydation konnte ein Dampf erhalten werden, der bestimmte Mengen brennbarer Bestandteile
enthielt.
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Es verblieb noch die Aufgabe, zusätzlich zur partiellen Oxydation
durch eine einfache Maßnahme eine Überhitzung zu erzielen, um energiereichere Dämpfe
zu erhalten, die zufolge ihrer erhöhten Enthalpie für eine Kraftgewinnung gut verwendet
werden können. Während die Grundreaktion, welche den gesättigten, brennbare Anteile
enthaltenden Dampf liefert, in wäßriger Phase verläuft, war für die Ausnutzung des
Heizwertes der brennbaren Anteile ein zweiter im Dampfzustand verlaufender Vorgang
erforderlich, um das lange als unerreichbar gehaltene Ziel zu verwirklichen, die
im Reaktorablauf nach einer partiellen Oxydation vorhandenen brennbaren Anteile
durch eine sich selbst erhaltende Oxydation in der Dampfphase zur Überhitzung des
kontinuierlichen Stromes der gesättigten Dämpfe auszunutzen. Die vorliegende Erfindung
wirkt in diesem Sinne, und es wird gezeigt werden, daß der Reaktorablauf von einer
partiellen Oxydation brennbaren Materials in wäßriger Phase die mitgeführten brennbaren
Anteile für eine selbsttätig ablaufende Verbrennung freigibt, wobei ein für die
Umwandlung in Kraft nutzbarer, energiereicher Dampf entsteht. Es wird ferner gezeigt
werden, daß bei diesem Verfahren für die Erzeugung enthalpiereicher Gase ein inniger
Wärmeaustausch ohne Anwendung der üblichen metallischen Zwischenwände erreicht wird.
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Es wurde festgestellt, daß als Endergebnis stets eine vollständige
Oxydation erzielt wird und daß bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung
in einer gegebenen Einrichtung die verhältnismäßig hohen Druck- und Temperaturbedingungen
in der ersten Oxydationszone herabgesetzt und damit beträchtliche Installationsersparnisse
erzielt werden können.
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Die für das Verfahren gemäß der Erfindung erforderliche Anlage ist
einfach. Es ist lediglich eine zweite Dxydationszone vorzusehen und eine Einrichtung
für den Wärmeaustausch, die geeignet ist, einen Teil der in der zweiten Oxydationszone
frei werdenden Wärme für die Erhitzung der dorthin zuströmenden Mischung von Dampf,
brennbaren Anteilen und Sauerstoff auf jene Temperatur auszunutzen, bei welcher
die mitgeführten brennbaren Anteile oxydieren. Wenn durch entsprechende Einstellung
von Tem-)eratur und Druck in der Flüssigphasezone nur eine heilweise Oxydation erzielt
wurde, so steht eine mit Bezug auf die vollständige Oxydation jeweils stöchionetrische
Menge freien Sauerstoff enthaltenden Gases Für die eine Überhitzung bewirkende Dampfphaseoxydation
zur Verfügung.
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Wenn jedoch die Menge des freien Sauerstoff entnaltenden Gases herabgesetzt
wird, um eine partielle Dxydation in flüssiger Phase zu erreichen, so wird lem aus
der Flüssigphase-Reaktionszone abströmenden Dampf ein freien Sauerstoff enthaltendes
Gas vor Eintritt in die Dampfphase-Reaktionszone zugesetzt. Bei der Reaktion in
der Dampfphase wird ein Teil der Dxydationswärme den mitgeführten Wasserdampf :iberhitzen,
während ein anderer Teil dazu dient, das aufend in die zweite Reaktionszone eingebrachte
Gemisch kontinuierlich auf die für den selbsttätigen Ablauf der Reaktion erforderlichen
Bedingungen zu bringen. Diese für die Erwärmung des strömenden, brennbare Anteile
enthaltenden Dampfes verwendete Wärme geht nicht verloren, sondern wird vom zuströmenden
Dampf vor dem Eintritt in die Dampfphaseoxydation der zweiten Reaktionszone aufgenommen.
So verläuft dieser Prozeß kontinuierlich, zugleich mit der selbsttätigen Teiloxydation
in wäßriger Phase. Die Erfindung stellt auf diese Weise eine abgeänderte Ausführung
des in der USA.-Patentschrift 2 665 249 beschriebenen Verfahrens dar unter Anwendung
einer zweiten Reaktionszone für die Überhitzung der aus der Reaktion in flüssiger
Phase abströmenden gesättigten Dämpfe, wobei die zweite Reaktion von selbst anläuft
und sich selbst aufrechterhält.
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Es ist also ein Verfahren und die dazugehörige Einrichtung vorgesehen,
um eine partielle Oxydation in eine vollständige Oxydation überzuleiten.
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Dabei werden gesättigte Dämpfe, die einen brennbaren Anteil enthalten,
durch Überhitzen enthalpiereicher und damit für die Krafterzeugung geeigneter.
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Bei der exotherm ablaufenden Reaktion in der Dampfphasewerden keinemetallischenZwischenwände
für die Wärmeübertragung verwendet.
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Die Überhitzung wird durch den Prozeß selbst erzielt.
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Der überhitzte Dampf verursacht keine Korrosion und ist praktisch
vollständig oxydiert.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung und mit der dazu vorgesehenen
Einrichtung wird also aus einer wäßrigen Dispersion brennbare Stoffe zuerst durch
eine Reaktion in flüssiger Phase ein partiell oxydierter Dampf erzeugt, der dann
in einen vollständig oxydierten, überhitzten Dampf übergeführt wird.
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Diese Vorgänge werden in den Ausführungen näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage
zur partiellen Oxydation in wäßrigerPhase, bei welcher in den Ablauf ein eine stöchiometrische
Menge Sauerstoff enthaltendes Gas eingeführt wird und die Dämpfe der Dampfphase-Reaktionszone
zugeführt werden.
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Fig. 2 zeigt schematisch die Anlage für die Zufuhr von Sauerstoff
enthaltendem Gas zu den teilweise oxydierten Dämpfen vor ihrer Einführung in die
Dampfphase-Reaktionszone.
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Fig.3 zeigt schematisch die Einrichtung für die Vereinigung des brennbare
Anteile enthaltenden Dampfes mit den Sauerstoff enthaltenden Gasen zu einem Dampfstrom,
welcher vollständig oxydiert werden soll.
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Fig. 4 zeigt schematisch dieDampfphase-Realetionszone mit eingesetzten
Katalysatoren. Damit läßt sich eine wesentliche Erniedrigung der Oxydationstemperatur
des zugeführten brennbaren Anteils erzielen.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird durch eine geregelte partielle Oxydation ein Dampf erhalten, der teilweise
nicht oxydierte organische Stoffe enthält. Dieser Dampf wird durch Wärmeaustausch
mit dem im Gegenstrom geführten heißen Ablauf aus einer zweiten Oxydationszone erhitzt
und dann in diese zweite Zone eingeführt, um das ganze in ihm vorhandene brennbare
Material zu oxydieren. Dabei steigt die freie Energie und die Enthalpie der Dämpfe
durch direkten Wärmeaustausch in der Dampfphase-Reaktionszone an. Der praktisch
vollständig oxydierte, energiereiche Ablauf aus der zweiten Reaktionszone
wird
im Gegenstrom zu den aus dem ersten Reaktor - flüssige Phase - abströmenden, teilweise
oxydierten Dämpfen geführt und dann die freie Energie des praktisch vollkommen oxydierten
Materials für Krafterzeugung nutzbar gemacht.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfin-dung werden
in der zweiten Oxydationszone zweckmäßig solche Bedingungen eingehalten, daß eine
Selbstoxydation des eintretenden Materials in der Dampfphase eingeleitet und aufrechterhalten
wird.
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Das Verfahren und die Anlage werden nun an Hand der Zeichnung näher
beschrieben. Vom oberen Teil einer Reaktionszone 11, in der eine regelbare, selbsttätige
Oxydation in wäßriger Phase abläuft, strömt ein teilweise oxydiertes organisches
Material enthaltender Dampf ab, dessen brennbarer Anteil etwa 0,1 bis 5 % beträgt.
Zur Ausscheidung von Kondensat aus dem gesättigten Dampf ist ein Abscheider 12 vorgesehen,
von wo aus die Dämpfe im Gegenstrom durch einen Wärmeaustauscher 13 geführt werden,
wo ihre Temperatur durch indirekten Wärmeaustausch um etwa 37 bis 315° C über die
Austrittstemperatur aus der ersten Reaktionszone erhöht wird. Diese Dämpfe werden
in die zweite Reaktionszone 11 eingeführt, wo die durch den Wärmeaustausch in der
Dampfphase angeregte exotherme Reaktion abläuft. Die heißen Dämpfe werden in solcher
Menge und mit solcher Geschwindigkeit zugeführt, daß das ganze brennbare Material
während des Durchganges durch die Zone 14 oxydiert wird. Die heißen, praktisch völlig
oxydierten Dämpfe werden abgezogen und zumindirekten Wärmeaustausch mit den unoxydierte
Anteile enthaltenden Dämpfen, im Gegenstrom zu diesen, durch den Wärmeaustauscher
13 geführt. Im Wärmeaustauscher fällt dieTemperatur der völlig oxydiertenDämpfe
etwa um 37 bis 538° C. Diese Dämpfe werden dann einer Kraftanlage 15 zugeleitet,
wo die freie Energie der Dämpfe in nutzbare Kraft umgewandelt wird. In der Zeichnung
ist für diese Anlage eine Turbine vorgesehen. Es ist selbstverständlich, daß auch
andere Vorrichtungen, z. B. irgendwelche Expansionskraftmaschinen, hierfür verwendet
werden können.
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Es ist im allgemeinen zweckmäßig, vor dem ersten Reaktor, d. h. vor
der wäßrigen Phase, Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas in solcher Menge
einzuführen, daß sie für die vollständige Oxydation des brennbaren Materials ausreicht.
Die Einstellung der Reaktion im Flüssigphase-Reaktor auf eine teilweise Oxydation
kann durch Regelung der Temperatur und/ oder des Druckes oder durch Veränderung
der Mengen im Reaktor erreicht werden. Das Verfahren kann jedoch auch so durchgeführt
werden, daß in dem ersten Reaktor, das ist in der wäßrigen Phase, eine ungenügende
Menge Sauerstoff enthaltendes Gas eingeführt wird, so daß daraus brennbare Anteile
enthaltende Dämpfe mit zu geringem Sauerstoffgehalt abströmen. Der Sauerstoff oder
das Sauerstoff enthaltende Gas wird dann dem Dampf vor Eintritt in die zweite Reaktionszone,
das ist die Dampfphase, zugesetzt. Der aus der ersten Oxydationszone abgehende Dämpf
steht unter einem Druck zwischen etwa 10 und 467 ata. Ein niedriger Druck ergibt
einen höheren, nicht oxydierten Anteil in den Dämpfen. Die Temperatur der aus der
ersten Zone, d. h. aus der wäßrigen Phase, abströmenden Dämpfe liegt zwischen etwa
165 und 343° C. Sie ändert sich je nach dem bei der Oxydation herrschenden Druck.
Um die wäßrige Phase in der ersten Reaktionszone aufrechtzuerhalten, müssen die
abgehenden Dämpfe gesättigt sein. Die bevorzugten Druck- und Temperaturbedingungen
im ersten Reaktor, d. h. in der wäßrigen Phase, liegen zwischen etwa 56 und 421
ata und zwischen etwa 165 und 343° C.
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Die Reaktion in der zweiten Oxydationszone, d. h. in der Dampfphase,
verlangt eine Temperatur über etwa 165° C, vorzugsweise zwischen etwa 204 und 648°
C, und einen Druck über etwa 10 ata, etwa zwischen 56 und 421 ata, vorzugsweise
zwischen 56 und 210 ata. In niedrigeren Temperatur- und Druckbereichen verläuft
der Prozeß wohl zufriedenstellend, aber das Energiepotential des Systems ist entsprechend
niedriger, und für die Umwandlung der freien Energie in nutzbare Kraft ist eine
größere Anlage erforderlich.
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Wenn der in der USA.-Patentschrift 2 665 249 beschriebene Prozeß mit
einem Druck von 63,29 kg/cm2 und einer Temperatur des Ablaufes aus der Reaktionszone,
das ist aus der flüssigen Phase, von etwa 250° C durchgeführt wird und wenn in die
erste Reaktionszone 11 weniger Sauerstoff, als der stöchiometrischen Menge entspricht,
eingebracht wird, so enthalten die gesättigten Dämpfe 0,1 bis 5% brennbare Stoffe.
Eine Analyse dieser Dämpfe zeigte folgende Zusammensetzung für den brennbaren Anteil:
1. Aldehyde, Alkohole, Ketone usw., 2. flüchtige organische Stoffe unbekannter Zusammensetzung,
3. flüchtige Säuren, z. B. Essigsäure.
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Davon waren 31,9 g im Liter kondensiertes Wässer enthalten, der pH-Wert
betrug 3,5.
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Das für die erste Reaktionszone verwendete Ausgangsmaterial war halbchemische
Zellstoffablauge. Die von der ersten Reaktionszone abströmenden Dämpfe wurden mit
einem eine stöchiometrische Menge Sauerstoff enthaltenden -Gas (Luft) gemischt und
in den Wärmeaustauscher 13 geleitet, wo ihre Temperatur auf etwa 250° C anstieg,
bei welcher Temperatur die Oxydation in der Dampfphase einsetzte. Die aus der zweitenReaktionszone14
abziehenden Dämpfe hatten eine Temperatur von etwa 556° C. Wenigstens ein Teil dieser
überhitzten Dämpfe wurde im Wärmeaustauscher im Gegenstrom zu den aus der ersten
Reaktionszone 11 abgehenden Dämpfen geführt, wobei die Temperatur der Dämpfe aus
der zweiten Reaktionszone von etwa 556 auf etwa 365° C abfiel.
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Die so überhitzten Dämpfe wurden einer Kraftanlage 15 zugeleitet.
Es wurde festgestellt, daß die so frei gewordene Energie den gesamten für das Verfahren
notwendigen Kraftaufwand übersteigt.
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Bei der Analyse wurde kein brennbares Material in dem aus dem Austauscher
austretenden überhitzten Dampf gefunden, die Oxydation war also praktisch vollständig.
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Das ursprünglich in der ersten Reaktionszone 11 eingebrachte Brennmaterial
war Zellstoffablauge; aber auch irgendein in Wasser feinverteiltes brennbares Material,
wie Müll, Kanalisationsschlamm und verschiedene Industrieabfälle, ist für das Verfahren
gemäß der Erfindung verwendbar.
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Es wurde auch gefunden, daß bei Verwendung der beschriebenen Anlage
durch Einbringen eines Materials mit hohem Heizwert in die Dampfphase in Gegenwart
von stöchiometrische Mengen Sauerstoff enthaltenden Gasen eine außerordentlich wirksame
Überhitzung und ein hoher Enthalpiewert erreicht werden. Dieses Material für die
Dampfphase wurde, wie erwähnt, in der Dampfphasenzone umgesetzt, um den Energieinhalt
des Dampfes oder der nicht kondensierbaren Dämpfe zu erhöhen. Wird z. B. in einen
praktisch vollständig oxydierenden Dampf aus einem
in wäßriger Phase
arbeitenden Reaktor Methan zugleich mit entsprechenden Mengen Sauerstoff eingeführt,
so kann eine bemerkenswerte Erhöhung des Energiepotentials der Dämpfe beobachtet
werden. Zufolge der Vermeidung metallischer Zwischenwände wird eine Überhitzung
leichter und wirksamer erreicht als mit Hilfe einer äußeren Wärmequelle.
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Dampfförmige Essigsäure wirkt sich bei der Überhitzung des Dampfes
und der nicht kondensierbaren Gase im Dampfphasenreaktor ebenfalls günstig aus.
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Die Dampfphaseoxydation tritt in der zweiten Reaktionszone ein, wenn
die thermischen Bedingungen ungefähr dem Entzündungspunkt der vom Dampf mitgeführten
brennbaren Stoffe entsprechen. Wenn dieser Punkt erreicht ist, so läuft die Oxydation
ab, sobald wenigstens stöchiometrische Mengen freien Sauerstoff enthaltende Gase
anwesend sind. Die für die Erreichung der Entzündungstemperatur erforderliche Temperaturerhöhung
wird mit Hilfe des austretenden überhitzten Dampfes erzielt, und zwar in einer sich
selbst erhaltenden Weise. Um den Entzündungspunkt der mitgeführten Brennstoffe herabzusetzen,
können in der zweiten Reaktionszone verschiedene Katalysatoren verwendet werden.
Mit solchen die Oxydation begünstigenden Katalysatoren kann die Temperatur des Ablaufs
aus der ersten Reaktionszone niedriger sein, oder bzw. und für die Erhöhung der
Temperatur dieses Materials auf Verbrennungstemperatur braucht weniger exotherme
Wärme aufgewendet zu werden.
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Die für eine Herabsetzung des Entzündungspunktes der mitgeführten
brennbaren Anteile geeigneten Katalysatoren können sehr verschiedene Zusammensetzung
haben. Sowohl durch Absorption wirksame oder oberflächenaktiveTypen als auch metallischeKatalysatoren
sind geeignet. Brauchbare Katalysatoren sind z. B. oberflächenaktive Stoffe, wie
rostsicherer Stahl, Schneidstähle und andere Stahlsorten in Form von Schrot, Spänen
oder Draht, dann aktivierte Kieselsäureverbindungen, wie sie beim katalytischen
Crakken von Petroleum verwendet werden, Silikagel, Floridaerde, Kieselgur usw. Dieses
Material hat eine große Oberflächenentwicklung, es wird durch die Oxydationsreaktion
nicht vergiftet. Ferner sind verwendbare Metalle: Metalloxyde, Metallegierungen,
z. B. von Osmium, Platin, Palladium, Kobalt, Eisen, Nickel, Chrom usw. Das sind
Stoffe, die bei den Reaktionsbedingungen unverändert bleiben. Wenn die unter hohem
Druck stehenden und auf hohe Temperatur erhitzten Gase durch eine Turbine oder eine
andere Kraftanlage geschickt werden, so wird die Auswahl enger, weil verschiedene
der erwähnten Stoffe sich unter diesen Bedingungen losreißen und in der Turbine
od. dgl. beachtlichen Schaden anrichten können. Es ist daher bei der Auswahl der
einzelnen Katalysatoren Sorgfalt am Platz.
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Während der Prozeß sich selbst aufrechterhält, sobald er einmal eingeleitet
ist, erfordert die Einleitung der zweiten Reaktion die Zufuhr einer solchen Wärmemenge,
daß die Temperatur des aus der ersten Reaktionszone 11 abgehenden Dampfes wenigstens
auf den Zünd- oder Verbrennungspunkt der mitgeführten brennbaren Anteile gehoben
wird. Dies wird mit dem Erhitzer 16 erzielt, der so viel Wärme zuführt, daß die
Oxydation in der zweiten Reaktionszone 14 anläuft. Ist dies einmal erfolgt, so genügt
die Wärme, welche bei der in Gegenwart stöchiometrischer Mengen Sauerstoff ablaufenden
Oxydation der brennbaren Anteile frei wird, um die aus der ersten Reaktionszone
11 abströmenden Dämpfe auf die für die Verbrennung in der Dampfphase erforderliche
Temperatur zu bringen und eine Überhitzung des Ablaufs aus der Reaktionszone 14
zu erzielen. Eine Wärmezufuhr von außen ist nicht mehr länger notwendig, und der
Erhitzer 16 kann abgeschaltet werden. Dargestellt ist ein elektrischer Erhitzer;
es kann aber selbstverständlich irgendeine passende Erhitzungsart verwendet werden,
welche die aus der ersten Reaktionszone 11 abfließenden Dämpfe auf die für die Dampfphaseverbrennung
erforderlichen Bedingungen bringt.
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Um überhitzten Dampf, wenn erwünscht,- um den Wärmeaustauscher 13
herumführen zu können, ist eine Zweigleitung (Fig.1) angeordnet. Auf diese Weise
können aus der zweiten Reaktionszone 14 Dämpfe direkt zur Kraftanlage geleitet werden.
Diese Anordnung gestattet eine leichteRegelung der Wärmezufuhr zum Wärmeaustauscher
13. Für die Strömungsregelung sind Verwendung einer solchen Zweigleitung Ventile
V und V' (strichpunktiert) vorgesehen.
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Der Wärmeüberschuß, der bei dem beschriebenen Verfahren und den dargestellten
Einrichtungen, ohne Rücksicht auf Strahlungs- und Leitungsverluste, zu erwarten
ist, ergibt sich aus den folgenden allgemein gehaltenen Angaben. Dabei bedeutet
R"1 die Wärme (wirkliche Htl und potentielle H,1) in den aus dem ersten Reaktor
11 stammenden Dämpfen. AH": bedeutet die den Dämpfen aus der ersten Reaktionszone
zugeführte Wärmemenge, um die Dampfphaseoxydation auszulösen. R"2 ist die Wärme
im Ablauf aus der zweiten Reaktionszone 14. Es ist zu bemerken, daß JH" noch in
den R"2 Wert eingeschlossen ist und im Wärmeaustauscher 13 ausgetauscht wird, wobei
R"1 auf die thermischen Bedingungen gebracht wird, um die potentielle Wärme H,1
des mitgeführten brennbaren Anteils frei zu machen.
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Eine Analyse der überhitzten Dämpfe nach der zweiten Reaktionszone
14 ergab Stickstoff, geringe Mengen Sauerstoff, Kohlendioxyd und wesentliche Mengen
Wasserdampf. Im Ablauf von der zweiten Reaktionszone 14 wurde kein brennbares Material
gefunden; dies zeigt, daß bei der Reaktion in dieser Zone der gesamte oxydierbare
Anteil verbraucht worden ist. In den Anlagen zur Gewinnung von Kraft aus den überhitzten
Dämpfen wurde keine außergewöhnliche Korrosion beobachtet. R"1 = Htl -I-
(H" potentiell) ; R"1 -f- Hex = Bedingungen im Wärmeaustauscher, wo
AH,., = notwendige Wärme, um die Dampfphaseoxydation auszulösen, bei der
H" frei wird; R"2 = R"1 -I- dHex ;
Ht = Htl -I- 17,1 = R"1 (wobei
I-It den Wärmewert bei Eintritt in den Energieumwandler und H,1 die frei gewordene
Wärme bedeutet).
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Auf diese Weise überträgt H", das ist der Wärmewert der mitgeführten
brennbaren Anteile, die erzielbare Überhitze auf die in irgendeinem Energieumwandler
eintretenden Dämpfe.
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Es wurde gefunden, daß in Verbindung mit der Einrichtung für die Oxydation
in wäßriger Phase eine bedeutend zufriedenstellendere Kraftgewinnung erzielt wird,
weil die den Turbinen od. dgl. zugeleiteten Dämpfe überhitzt sind.