DE1567685B2 - Vorrichtung zur herstellung eines wasserstoff und kohlenmonoxid enthaltenden gasgemisches - Google Patents
Vorrichtung zur herstellung eines wasserstoff und kohlenmonoxid enthaltenden gasgemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines H2 und CO enthaltenden Gasgemisches durch
partielle Verbrennung eines flüssigen Kohlenwasserstoffes bei hohem Druck mit einem Sauerstoff
enthaltenden Gas, dem Wasserdampf zugemischt ist, in einem Brenner, bei dem die Zuführung für den flüssigen
Kohlenwasserstoff koaxial von der Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases umgeben ist.
Es ist bereits ein Brenner bekannt, bei dem ein zentrischer Kanal konzentrisch von einem. Kanal für die
Zuführung des sauerstoffhaltigen Verbrennungsgases umschlossen ist. Die beiden Kanäle münden auf gleicher
Höhe gegenüber einer Mischkammer, wobei am Auslaß der Mischkammer die Zündeinrichtungen vorgesehen
sind. Wenn flüssige oder verflüssigte Kohlenwasserstoffe als eine Reaktionskomponente benutzt werden, muß
diese Komponente vor dem Einführen in den Brenner unter Zuhilfenahme von Wasserdampf oder Heizgas
vernebelt werden (OE-PS 2 13 836).
Bei dem bekannten Brenner ist also eine Zerstäubung des flüssigen Kohlenwasserstoffes vor dem Einführen in
den Brenner erforderlich. Außerdem ist zusätzlich vor der Reaktionskammer eine Mischkammer erforderlich,
in der sich der zerstäubte flüssige Kohlenwasserstoff mit dem Prozeßgas mischt. Der Brenner erfordert weiterhin
eine Vielzahl von Einzelbrennern, die parallel geschaltet sind, um durch diesen Aufbau eine Verkrustung mit Ruß
zu vermeiden.
Zum Stand der Technik gehört weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen von Wasserstoff und
Kohlenmonoxyd, bei welcher das Prozeßgas in einer Wirbelströmung einer Reaktionskammer zugeführt
wird. In der Achse der Wirbelkammer ist ein Rohr angeordnet, durch welches die flüssigen Kohlenwasserstoffe
zugeführt werden. Die Wirbelkammer verengt sich bis zu einem Querschnitt, in dem das Zuführungsrohr
für die flüssigen Kohlenwasserstoffe endet. An diesen engsten Querschnitt schließt sich eine Erweiterung
der Wirbelkammer an, wobei diese Erweiterung in die Reaktionskammer mündet. Durch eine Ringleitung
kann koaxial zum Prozeßgas Dampf in die Reaktionskammer eingedüst werden. Der Querschnitt des Rohres
für die Zufuhr von flüssigen Kohlenwasserstoffen scheint sich im Mündungsbereich zu verengen (DT-AS
10 70150).
Die flüssigen Kohlenwasserstoffe werden bei dieser bekannten Vorrichtung in Form von Strahlen eingedüst,
wobei diese Strahlen bereits innerhalb der Wirbelkammer in den Prozeßgasstrom eingedüst werden. Dies hat
den Nachteil, daß Verstopfungen durch Rußabscheidungen auftreten können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß die Kohlenwasserstoffe in flüssigem Zustand in die Reaktionskammer
in Form eines zusammenhängenden Films eingestrahlt werden, der erst in der Reaktionskammer durch den
auftreffenden Strahl des Sauerstoff enthaltenden Prozeßgases zerstäubt wird.
Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß in der in die
Reaktionskammer ragenden Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff eine drallerzeugende Einrichtung
vorgesehen und die den Mündungsbereich der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff umgebende
Zuführung für das sauerstoffhaltige Gas als Expansionsdüse ausgebildet ist.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß, da die mit der Reaktionskammer in Kontakt stehenden Vorrichtungsteile
der Kohlenwasserstoffzuführung von flüssigem Kohlenwasserstoff umspült sind, an diesen Teilen
keinerlei Rußabscheidung erfolgt, so daß der Brenner jahrelang betrieben werden kann, ohne daß eine
Verkrustungsgefahr durch Ruß zu befürchten ist.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung wird die Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff axial
und somit bezüglich der Expansionsdüse verstellbar ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß bei entsprechender
Gestaltung der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff der Querschnitt der Expansionsdüse
einstellbar ist, so daß Änderungen des Mengenstroms und der Geschwindigkeit des sauerstoffhaltigen Gases
und somit des zur Zerstäubung des flüssigen Kohlenwasserstoffs führenden Impulses beim Auftreffen des
Gases auf den flüssigen Film möglich sind.
Wenn vor der Mündung der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff eine Querschnittseinschnürung vorgesehen und eine Unterteilung der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff in zwei koaxiale Kanäle vorgenommen ist, wovon der eine Kanal die Drallerzeugungseinrichtung enthält und beide Kanäle in eine vor der Querschnittseinschnürung liegenden Mischkammer einmünden, können dadurch sowohl der Mengenstrom des flüssigen Kohlenwasserstoffs als auch sein Drall variiert werden.
Wenn vor der Mündung der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff eine Querschnittseinschnürung vorgesehen und eine Unterteilung der Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff in zwei koaxiale Kanäle vorgenommen ist, wovon der eine Kanal die Drallerzeugungseinrichtung enthält und beide Kanäle in eine vor der Querschnittseinschnürung liegenden Mischkammer einmünden, können dadurch sowohl der Mengenstrom des flüssigen Kohlenwasserstoffs als auch sein Drall variiert werden.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
F i g. 1 zeigt im Schnitt den oberen Teil einer Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig.2 zeigt im Schnitt in einer Einzelheit' den
Bereich der Expansionsdüse der Vorrichtung von Fig. 1.
Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung besteht aus einer zylindrischen Reaktionskammer 1, von der nur
das obere Teil gezeigt ist Die Reaktionskammer 1 hat an ihrer höchsten Stelle eine zentrale öffnung, die sich
zu einer als Ringkammer ausgebildeten Zuführung 5 für sauerstoffhaltiges Gas erweitert, die über einen
Einführungsstutzen 4 für das sauerstoffhaltige Gas beschickbar ist und einen Aufsatz trägt, in dem axial
verschiebbar eine rohrförmige Zuführung 2 für den flüssigen Kohlenwasserstoff sitzt, die gleichzeitig die
Innenwand der ringförmigen Kammer ist, welche die Zuführung 5 für das sauerstoffhaltige Gas bildet. Die
Zuführung 2 für den flüssigen Kohlenwasserstoff ragt in und durch die obere Öffnung der Reaktionskammer 1,
so daß zwischen der Außenwand der Zuführung 2 für den flüssigen Kohlenwasserstoff und der Innenwand der
Zuführung 5 für das sauerstoffhaltige Gas eine Expansionsdüse 6 gebildet wird, deren Querschnitt 7
durch die axiale Verstellung der Zuführung 2 für den flüssigen Kohlenwasserstoff einstellbar ist.
Der flüssige Kohlenwasserstoff wird der rohrförmigen Zuführung 2 durch einen Einführungsstutzen 8
zugeführt und strömt über ein Ventil 3, einen axialen Kanal 9 mit einer darin angeordneten Drallerzeugungseinrichtung
10 und über eine Wirbelkammer 12 zur Abgabeöffnung 14, aus der der flüssige Kohlenwasserstoff
die Wand der Abgabeöffnung 14 benetzend in Form eines glockenförmigen Films austritt
Bei dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Inneren des axialen Kanals 9 koaxial ein
weiterer Kanal 15 angeordnet. Der durch diesen Kanal 15 zugeführte flüssige Kohlenwasserstoff wird mit dem
durch den Kanal 9 zugeführten flüssigen Kohlenwasserstoff nach der Drallerzeugungseinrichtung 10 in einer
Mischkammer 11 zusammengeführt, an die sich die Wirbelkammer 12 anschließt. Vor der Abgabeöffnung
14 ist dabei ein Bund 13 zur Einschnürung des Querschnittes vorgesehen.
Aus Fig.2 ist zu ersehen, daß auf den aus der Abgabeöffnung 14 ausströmenden flüssigen Kohlenwasserstoff
in Form eines glockenförmigen Films der durch den engsten Querschnitt 7 der Expansionsdüse 6
austretende ringförmige Strom des sauerstoffhaltigen Gases auftrifft, wodurch der Flüssigkeitsfilm zerstäubt
wird und eine gute Durchmischung der beiden Ströme stattfindet. Das gezündete Gemisch bildet eine annähernd
zylindrische Flamme, die aufgrund der durch den Drall des flüssigen Kohlenwasserstoffs herbeigeführten
Wirbelbewegung äußerst stabil ist. Das Ventil 3 dient der Mengenstromregelung für den flüssigen Kohlenwasserstoff.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Herstellung eines H2 und CO
enthaltenden Gasgemisches durch partielle Verbrennung eines flüssigen Kohlenwasserstoffes bei
hohem Druck mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas, dem Wasserdampf zugemischt ist, in einem
Brenner, bei dem die Zuführung für den flüssigen Kohlenwasserstoff koaxial von der Zuführung des
sauerstoffhaltigen Gases umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in der in die Reaktionskammer (1) ragenden.Zuführung (2) für den flüssigen
Kohlenwasserstoff eine Drall erzeugende Einrichtung (10) vorgesehen und die den Mündungsbereich
der Zuführung (2) für den flüssigen Kohlenwasserstoff umgebende Zuführung (5) für das sauerstoffhaltige
Gas als Expansionsdüse (6) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführung (2) für den flüssigen Kohlenwasserstoff axial und somit bezüglich der
Expansionsdüse (6) verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Querschnittseinschnürung (13)
vor der Mündung der Zuführung (2) für den flüssigen Kohlenwasserstoff und durch eine Unterteilung der
Zuführung (2) für den flüssigen Kohlenwasserstoff in zwei koaxiale Kanäle (15, 9), wovon der eine Kanal
(9) die Drallerzeugungseinrichtung (10) enthält und beide Kanäle (15,9) in eine vor der Querschnittseinschnürung
(13) liegende Mischkammer (11) einmünden.
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