DE1086216B

DE1086216B - Vorrichtung zum Erzeugen von wasserstoff- und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemischen durch partielle Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes

Info

Publication number: DE1086216B
Application number: DEN14698A
Authority: DE
Inventors: Marinus Johannes Hofstede; Jacobus Joannes Van Rossum
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1957-02-22
Filing date: 1958-02-20
Publication date: 1960-08-04

Description

Vorrichtung zum Erzeugen von wasserstoffundkohlenmonoxydhaltigenGasgemischen durch partielle Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von wasserstoffhaltigen und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemischen durch Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes mit Sauerstoff, wobei gegebenenfalls Wasserdampf zugeführt wird.
Bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen zu einem wasserstoffhaltigen und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemisch ist es von außerordentlicher Bedeutung, daß das Gas der Reaktionskammer über eine Wirbelkammer zugeführt wird, denn es wird dadurch zur Durchführung der Reaktion in der gewünschten Weise so einheitlich wie möglich verteilt, wodurch Änderungen im Reaktionsablauf und ebenso Änderungen in der Zusammensetzung des resultierenden Gasgemisches vermieden werden.
Aus der indischen Patentschrift 55 683 ist eine Vorrichtung bekannt, bei d#er der Kohlenwasserstoff hohlkegelförmig in eine zylindrische oder annähernd zylindrische Reaktionskammer eingesprüht wird, deren Länge weniger als das. Fünffache des Durchmessers beträgt. Das Einsprühen der Kohlenwasserstoffe erfolgt zentral durch eine verengte Öffnung in der Stirnwand der Kammer. Der Sauerstoff wird ebenfalls von dieser Stirnwand her mit einer sich um die Achse der Reaktionskammer drehenden Bewegung in der Weise zugeführt, daß der Kohlenwasserstoff sich schnell mit den Gasen vermischt und die Reaktion sehr schnell abläuft. Die rotierende Bewegung erzielt man dadurch, daß der Sauerstoff und der Dampf von einem Raum an der Stirnseite der Reaktionskammer über eine Anzahl von tangentialen Schlitzen in eine Wirbelkammer eingeleitet werden; infolge der besonderen Art der Zuführung der Reaktionsteilnehmer zum Reaktionsraum bildet sich dort ein doppelt toroider Wirhel aus.
In Abwandlung dieses - Verfahrens wurde auch schon vorgeschlagen, daß man zur Verbrennung gasförmiger oder bei Normaldruck unterhalb 1200 C siedender flüssiger Kohlenwasserstoffe in einer Reaktionskammer einen doppelt toroiden Wirbel erzeugt, indem man den Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas, gegebenenfalls im Gemisch mit Wasserdampf, zusammen mit dem in einer Vorkammer -infolge tangentialen Eintritts in Rotation gebrachten Kohlenwasserstoff axial, hohlkegelförmig in die Reaktionskammer einsprüht.
Die übliche Einführung von Gas erfolgt also stets über eine Anzahl tangentialer Düsen oder Schlitze, wobei aber für deren besonders günstige Wirkungsweise bestimmte Abmessungen erforderlich sind, da-mit die Gase gleichmäßig verteilt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Abmessungen anzugeben. Bei der erfindungsgernäßen Vorrichtung sind die Anzahl und die Abmessungen der Schlitzöffnungen, insbesondere deren Breite und die in Strömungsriclitung gemessene Länge, so bemessen, daß der eingeleitete Sauerstoff und gegebenenfalls Wasserdampf einen Druckabfall erfährt, der ein Mehrfaches des größtmöglichen Druckunterschiedes beträgt, der während des Betriebes- an verschiedenen Stellen des die Wirbelkammer umgebenden Raumes herrscht.
Bei dem mit dieser Vorrichtung vorgenommenen Verfahren kann natürlich ein größerer Druckverlust eintreten, doch ist dies bei einer Vergasungsanlage, die mit einem beträchtlichen Überdruck arbeitet, von untergeordneter Bedeutung.
Die Anordnung der Schlitze ist vorzugsweise so, daß der Sauerstoff und der gegebenenfalls verwendete Dampf in die Wirbelkammer in tangentialer Richtung zu einem gedachten Zylinder mit einem Durchmesser eintreten, der beträchtlich kleiner ist als der größte Durchmesser der Wirbelkammer, z. B. kleiner als zwei Drittel davon.
Dadurch wird gewährleistet, daß die eintretenden Gasströme noch weiter homogenisiert werden. Durch Abrunden der Schlitze an der Einlaßseite kann das Einströmen des Gasstromes durch -Ii-Schlitze, die keine Verengung aufweisen, noch gleichmäßiger erfolgen. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß der die Wirbelkammer umgebende Raum Eintrittsöffnungen aufweist, die derart tangential angeordnet sind, daß die Gase in diesem Raum und in der Wirbelkammer in derselben Richtung rotieren.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung erläutert.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt der Vorrichtun g und Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 dar.
In Fig. 1 ist mit 1 der Halter für den Zerstäuber bezeichnet, an dessen Ende 2 der Kohlenwasserstoff zugeführt wird, der durch den am anderen Ende an-,geordneten Zerstäuber so zerstäubt wird, daß er einen hohlen konischen Strahl bildet. Der Zerstäuberhalter ist in der zylindrischen Dichtung 3 angeordnet, die zentral in der Wirbelkammer 8 vorgesehen ist. Die im wesentlichen zylindrische Reaktionskammer 4, die aus einem schwerschmelzbaren Material hergestellt ist, ist mit der Wirbelkammer über eine Öffnung 5 verbunden, die einen kleineren Durchmesser besitzt als die Durchmesser der Kammern 4 und 8.
Ein Einsatzstück 6 (vgl. auch Fig. 2) ist um die Wirbelkammer 8 angeordnet und mit einer Reihe von im wesentlichen tangentialen Schlitzen 7 versehen. Die Schlitze sind nicht völlig tangential# angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß der Gasstrom in die Wirbelkammer tangential auf einen gedachten Zylinder eingeblasen wird, der einen kleineren Durchmesser als der größte Durchmesser der Wirbelkammer hat. Infolgedessen wird der rotierende Gasstrom noch weiter homogenisiert.
Der Sauerstoff und gegebenenfalls verwendete Dampf werden tangential über ein Zufuhrrohr 9 einem ringförmigen Raum 10 zugeführt, der das Einsatzstück 6 umgibt.
Die Reaktionskammer 4 ist ferner mit einem Kühlmantel 11 umgeben, der ein Zufuhrrohr 12 und ein Abflußrohr 13 für ein Kühlmittel, z. B. für Wasser, aufweist. Sie ist ferner mit einer oder mehreren Verbindungen 14 versehen, um Therrnoelemente anzuordnen und die Vorrichtung zünden zu können. An die Reaktionskammer 4 schließt sich der Reaktionsraum 16 an, der einen größeren Durchmesser als die Kammer 4 aufweist. Die Stirnseite und der untere Teil der Wirbelkammer 8 sind in der Nähe der öffnung bzw. Verengung 5 mit einem besonderen Kühlkanal 15 versehen. Er ist an diesem Teil der Wirbelkammer erwünscht, da er mit dem heißesten Teil der Reaktionskammer in Berührung steht, der Temperaturen von etwa 15001 C erreicht.

Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung von Synthesegasen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der folgenden Abmessungen zu guten Ergebnissen führt (vgl. Zeichnung): Querschnittsfläche des Zufuhrrohrs 9 7050 mm2 Größter innerer Durchmesser des ringförmigen Raumes 10 ........ 280 mm Äußerer Durchmesser des Einsatz-Stücks 6 ...... « ................. 19omm Innendurchmesser des Einsatzstücks 6 150 mm Anzahl der Schlitze 7 im Einsatzstück 6 ......................... 8

Breite der Schlitze 7 ............... 3 mm

Wirksame Länge der Schlitze 7 (d. h.,

der durch die Abrundungen an der

Einlaßseite erzielte Effekt ist in

Abzug gebracht worden) ......... 15 mm

Höhe der Schlitze 7 ................ 183 mm

Durchmesser des gedachten Zylinders,

zu dem die Schlitze tangential an-

geordnet sind ................... 78 mm

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Vorrichtung mit den obenerwähnten Abmessungen der Druckabfall über die Schlitze ungefähr 21/2mal so groß war wie die größten Druckänderungen im Raum um die Schlitze.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Erzeugung von wasserstoff-und kohlenmonoxydhaltigen Gasgemischen durch partielle Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes mit Sauerstoff und gegebenenfalls Wasserdampf, enthaltend eine Wirbelkammer, die tangentiale Schlitze zum Zuführen des einen der beiden Reaktionspartner aus einem die Wirbelkammer umgebenden kaum aufweist und mit einer zylindrischen Reaktionskammer über eine Öffnung zum Einführen der zerstäubten Reaktionspartner unter Bildung eines Hohlkegels in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und die Abmessungen der Schlitzöffnungen, insbesondere deren Breite und die in Strömungsrichtung gemessene Länge so bemessen sind, daß der eingeleitete Sauerstoff und gegebenenfalls Wasserdampf einen Druckabfall erfährt, der ein Mehrfaches des größtmöglichen Druckunterschiedes beträgt, der während des Betriebes an verschiedenen Stellen des die Wirbelkammer umgebenden Raumes herrscht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelfläche jedes Schlitzes einen gedachten Zylinder berührt, dessen Achse übereinstimmt mit der Achse der Wirbelkammer und dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der größte Durchmesser der Wirbelkammer. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze an der Einlaßseite mit Abrundungen versehen sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbelkammer umgebende Raum Eintrittsöffnungen für den Sauerstoff und gegebenenfalls den Wasserdampf aufweist, die derart tangential angeordnet sind, daß die Gase innerhalb und außerhalb der Wirbelkammer in gleichem Sinne rotieren. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 898 296; indische Patentschrift Nr. 55 683. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1065 386.