DE1667752B2 - Wasserstoff-Generator - Google Patents
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Description
Der Filter 28 kann aus bekannten hoch tempera- sinkt, so öffnet sich^ ^cfechla^ea^und^fn-
tnrheständieen Stoffen bestehen, z. B. aus kerami- scher Kohlenwasserstoff tritt in ^ *-~iu Der
Sen Fasern, aus Nickelwolle oder aus Stahlwolle. Cracken ein und erzeugt neuen^ d™ohlen_
sSvoUe ist besonders dort geeignet, wo Schwefel nicht &™&%Β^™Ϊ^^Άνιοζ ge-
aufden Abgasen entfernt werden muß. 5 Wasserstoffes kannim nbhcher We*e ^ ^.
Ge^nschtenfaUs kann ein Thermoelement 34 in- setzt werden durch denDampf one^eegn
ncrhalb der Kammer angeordnet sein, um die Tem- ügen FImgker aus «ι« b^e Iic^
S^r zu überwachen. Der Brennstoff und der Roh- oder durch Erhitzen toWJ^^^
SÄSen aus der Quelle für den Kohlenw?sser- Temperaturen ^^^^^^uHmg
c off mittels Druck oder anderer Mittel zugeführt io stromes, z.B. des Gasstromes, aer aus,
bl1- '. 24 austntc. . . , ^;α
sto? mittels
werden. 24 austritt.
In einem Generator gemäß der Erfindung können Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die
beliebige gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe Kammer 6 zum Cracken entfernbar angeordnet sein,
verwendet werden, die bei der thermischen Zerset- d. h., man kann sie von der Umhüllung 2 abnehmen.
zung Wasserstoff liefern. Hierzu gehören beispiels- 15 Nach einer bestimmten Arbeitszeit sammeln sich im
weise Propan, Butan, Erdgas, Benzol, Cyclohexan, Zwischenraum 27 zwischen dem Prellblech 16 und
Kerosin, Düsentreibstoffe, Gasolin, Dieseltreibstoffe in dem Zwischenraum 18 kohlenstoffhaltige feste
u. dgl. Stoffe an, die den Fluß des Kohlenwasserstoffs oder
In erfindungsgemäßen Vorricatungen können Koh- der Endgase hindern. Dann entfernt man die Einlenwasserstoffe
unter Gewinnung von Wasserstoff 20 heit 6 und ersetzt sie durch eine neue gereinigte Einschon
bei Temperaturen von etwa 500° C gespalten heit. Eine solche abnehmbare Vorrichtung 6 ist bewerden.
Die Vorrichtung arbeitet aber am wirksam- sonders geeignet zur Verwendung mit kompakten
sten. wenn in der Kammer zum Cracken eine Tem- und beweglichen Wasserstoff-Generationen.
peratur von mindestens etwa 11000C herrscht. Bei Man kann die kohlenstoffhaltigen Feststoffe auch
1100° C und darüber besteht das Endprodukt zu 25 auf andere Art entfernen. Hierzu führt man Sauermindestens
85°/o aus Wasserstoff. Als hauptsäch- stoff oder Luft in die Kammer zum Cracken mittels
Hches gasförmiges Nebenprodukt entsteht Methan. der Leitung 12 ein. Dadurch werden die kohlenstoff-Bei
einer Temperatur von 1200° C enthält das Gas haltigen Niederschläge zu Kohlenmonoxid oder Koh-92
bis 95°/o Wasserstoff und nur 5 bis 80O Methan. lendioxid verbrannt. Diese Art der Entfernung des
Da schon bei Temperaturen von 5Ck)0 C die Spal- 30 Kohlenstoffs ist besonders geeignet bei größeren
tung einsetzt, so sollte das Mundstück 26 unterhalb Wasserstoff-Generatoren.
dieser Temperatur gehalten werden, wenn die Vor- Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
richtung in Betrieb ist. Anderenfalls kann das Mund- Vorrichtung besteht darin, daß der Filter 28 das einstück
26 schnell durch kohlenstoffhaltige feste Stoffe zige Mittel zur Reinigung des Gases nach dem Crakverstopft
werden. Eine Regelung der Temperatur im 35 ken ist. Das gasförmige Endprodukt besteht praktisch
Mundstück 26 kann leicht erreicht werden durch eine ausschließlich aus Wasserstoff und Methan und entrichtige
Lage des Mundstücks gegenüber der oberen hält nur Spuren anderer gasförmiger Produkte. Das
Kante 40 der Umhüllung 2. Die optimale Stellung entsprechende feste Material, im wesentlichen Kontur
das Mundstück 26 hängt natürlich auch von dem lenstoff, verbleibt in der Kammer zum Cracken und
Umfang und von anderen Eigenschaften der jeweils 40 im Filter,
verwendeten Vorrichtung ab. Die nachstehenden Beispiele erläutern einige Aus-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der führungsformen der Erfindung,
der Kammer zum Cracken zugeführte Rohstoff oder
der dem Brenner zugeführte Kohlenwasserstoff oder „ 'sr>iel 1
beide durch Berührung mit den gasförmigen heißen 45
Endprodukten vom Brenner vorerhitzt werden. Eine
Endprodukten vom Brenner vorerhitzt werden. Eine
solche Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es wurde eine Vorrichtung nach der Figur verwen-
Die Leitung 10 von der Quelle für den Kohlcnwas- det. Die Kammer zum Cracken hatte einen Durchserstoff
zu dem Brenner enthält einen gewundenen messer von etwa 2,5 cm und eine Länge von etwa
Teil 36 in direktem Wärmeaustausch mit der Bren- 50 12,5 cm und bestand aus rostsicherem Stahl. Der
nerflamme 38. In ähnlicher Weise kann auch die Lei- Brenner 4 war ein üblicher Gebläsebrenner. Zum
tung 12 für den Kohlenwasserstoff zu der Kammer Cracken und als Brennstoff wurde ein Düsenbrennzum
Cracken in Wärmeaustausch mit der Brenner- stoff der ungefähren Zusammensetzung C9t?2H18i06
flamme gebracht werden; man kann diese Leitung verwendet, der einen Schwefelgehalt von weniger als
aber auch in Berührung bringen mit den heißen Ab- 55 50 ppm hatte. Nachdem innerhalb der Kammer zum
gasen, die durch die Leitung 24 strömen. Cracken eine Temperatur von etwa 1000° C erreicht
Bei einer anderen Ausführungsform kann der nicht war, wurde flüssiger Kohlenwasserstoff zugeführt,
gezeigte Behälter für den Kohlenwasserstoff unter Nach der Herstellung von etwa 16,5 bis 17 Liter Gas
Druck stehen. Die Leitung 12 von der Quelle für den wurde das Gas gesammelt und chromatografisch
Kohlenwasserstoff zu der Kammer zum Cracken 60 analysiert. Es enthielt 67,1 °/o Wasserstoff, 31,1 %
kann ein übliches Rückschlagventil enthalten. Wenn Methan, 1,8 «/0 Luft und Spuren von Kohlenmonalso
der Gasdruck in der Kammer zum Cracken den oxyd.
Druck in der Quelle für den Kohlenwasserstoff über- Bei einem zweiten Versuch wurde die Leitung von
steigt, so schließt sich das Rückschlagventil, und der Kohlenwasserstoffquelle zu der Kammer zum
kein Kohlenwasserstoff tritt in die Kammer zum 65 Cracken durch die Brennerflamme hmdurchgefuim.
Cracken ein. Wenn Wasserstoff verbraucht wird und der Kohlenwasserstoff wurde also in Gasform ejflgfder
Druck in der Kammer zum Cracken unter den führt. Die Zusammensetzung des erhaltenen «as»
Druck in der Quelle für den Kohlenwasserstoff ab- war praktisch dieselbe.
Ähnliche Versuche wurden unter gleichen Umständen erhalten bei der Verwendung eines Gasolins
der Zusammensetzung C7 S5H1667. S
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der Temperatur auf den Gehalt des Endgases an Wasserstoff. Verwendet
wurde ein Düsentreibstoff. Die Arbeitstemperatur wurde stufenweise herabgesetzt, wobei das
jeweils gebildete Gas untersucht wurde. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle enthalten.
| Gesamtarbeitszeit | Temperatur | H2 |
| in Minuten | (0C) | C/o) |
| 115 | 1097 | 91,6 |
| 255 | 1033 | 82,4 |
| 315 | 985 | 72,8 |
| 395 | 940 | 63,7 |
| 455 | 900 | 55,0 |
Die Tabelle zeigt, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn die Temperatur in der Kammei
zum Cracken wenigstens etwa 1100° C beträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines kohlen- bewährt, insbesondere dort, wo auch Schwefel oder
stofffreien, vorwiegend aus Wasserstoff bestehen- 5 schwefelhaltige Verbindungen aus den Abgasen entden
Gasgemisches durch thermische Spaltung fernt werden müssen.
gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe Von besonderem Vorteil ist es, wenn der zylindri-
in einem Brennersystem, gekennzeichnet sehe Körper oder Mantel abnehmbar angeordnet ist.
durch eine äußere, aus zwei Teilen aufgebaute Eine mechanische Reinigung des abgenommenen
hitzebeständige Kammer (2, 32), einem zentral io Körpers ist leicht möglich.
angeordneten zylindrischen Spaltteil (6) mit eben- Im weiteren Ausbau der Erfindung hat sich ge-
falls zylindrischem Führungsteil (16) und den zeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn zum Reinigen des
diesen umgebenden Mantel (14), einer Heizzone zylindrischen Körpers durch die Leitung, durch die
(18), gebildet aus dem Mantel (14) und dem Un- im Betrieb des Generators die zu crackenden Gase
terteil (32) der Kammer (2, 32), einem Brenner 15 eingeführt werden, Sauerstoff enthaltende Gase ge-(38)
mit aufgeschobenem Wärmeaustauscher (36) leitet werden können.. Der kohlenstoffhaltige Niederfür
einkommendes Beschickungsgut, sowie einer schlag in dem zylindrischen Körper oder Mantel kann
oberhalb des Führungsteils (16) gelegenen, den dadurch verbrannt oder der Mantel gereinigt werden,
gesamten Querschnitt des Spaltteils (6) einneh- Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmög-
menden Filterzone (28). 20 lichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nach-
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- folgenden Beschreibung und der Zeichnung.
net durch eine Filtermasse (28) aus Stahlwolle. Die einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Vor-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- richtung im Schnitt.
net durch einen abnehmbaren zylindrischen Kör- Die Vorrichtung enthält eine wärmebeständige
per oder Mantel (14). 25 Umhüllung 2, einen Brenner 4 und eine Kammer 6
zum Cracken. Diese Elemente können auf einem geeigneten Träger 8 angeordnet sein. Zur Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Er- gehört ferner eine nicht abgebildete Quelle für den
Jteugung eines kohlenstofffreien, vorwiegend aus Was- Kohlenwasserstoff, von welcher eine Leitung 10 zu
terstoff bestehenden Gasgemisches durch thermische 30 dem Brenner und eine zweite Leitung 12 in die Kam-
Spaltung gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasser- mer zum Cracken führt,
stoffe in einem Brennersystem. Die Kammer zum Cracken enthält einen zylindri-
Zahlreiche solche Vorrichtungen sind schon be- sehen äußeren Mantel 14 und eine zylindrische Prell-
kannt, z. B. nach »Chemical Engineering«, 14. Mai, platte 16 mit einem ringförmigen Zwischenraum 18
1962, S. 90 bis 92. Keine dieser Vorrichtungen ist 35 zwischen ihnen. Die zylindrische Kammer zum Crak-
aber so klein, kompakt und wirksam, daß sie für be- ken ist innerhalb der Umhüllung 2 angeordnet. Durch
wegliche, wasserstoffverbrauchende Anlagen verwen- den Zwischenraum zwischen ihr und der inneren
det werden können. Wandung 20 der Umhüllung 2 strömen die Verbren-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen klei- nungsgase von dem Brenner durch die ringförmige
nen kompakten und wirksamen Wasserstoff-Genera- 40 Kammer 22 und heizen den äußeren Mantel 14 der
tor zu schaffen, bei welchem ein einziger Kohlenwas- Kammer zum Cracken. Durch die Leitungen 24 wer-
serstoff sowohl als Ausgangsmaterial für die Gewin- den die heißen Verbrennungsgase abgeführt,
nung von Wasserstoff durch thermisches Cracken als Der als Rohstoff dienende Kohlenwasserstoff tritt
auch als Brennstoff zur Erzeugung der erforderlichen durch das Mundstück 26 in die Kammer zum Crak-
Wärme für das Cracken dient. 45 ken ein, wo er thermisch zu Wasserstoff, Kohlenstoff
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch und anderen Kohlenwasserstoffen von niederem
eine äußere, aus zwei Teilen aufgebaute hitzebestän- Molekulargewicht zersetzt wird,
dige Kammer, einem zentral angeordneten zylindri- Der beim Cracken entstehende Kohlenstoff samschen Spaltteil mit ebenfalls zylindrischem Führungs- melt sich in dem Raum 27 innerhalb des Prellteil und den diesen umgebenden Mantel, einer Heiz- 50 bleches 16 und in dem ringförmigen Zwischenraum zone, gebildet aus dem Mantel und dem Unterteil 18 an. Er wird durch das Filter 28 zurückgehalten. der Kammer, einem Brenner mit aufgeschobenem Wasserstoff und andere gasförmige Endprodukte verWärmeaustauscher für einkommendes Beschickungs- lassen die Anlage durch die Leitung 30.
gut, sowie einer oberhalb des Führungsteils gelege- Die Wandungen der Umhüllung 2 und der inneren nen, den gesamten Querschnitt des Spaltteils einneh- 55 Teile 16 und 14 können aus üblichem, bei hohen menden Filterzone. Temperaturen und in korrodierenden Atmosphären
dige Kammer, einem zentral angeordneten zylindri- Der beim Cracken entstehende Kohlenstoff samschen Spaltteil mit ebenfalls zylindrischem Führungs- melt sich in dem Raum 27 innerhalb des Prellteil und den diesen umgebenden Mantel, einer Heiz- 50 bleches 16 und in dem ringförmigen Zwischenraum zone, gebildet aus dem Mantel und dem Unterteil 18 an. Er wird durch das Filter 28 zurückgehalten. der Kammer, einem Brenner mit aufgeschobenem Wasserstoff und andere gasförmige Endprodukte verWärmeaustauscher für einkommendes Beschickungs- lassen die Anlage durch die Leitung 30.
gut, sowie einer oberhalb des Führungsteils gelege- Die Wandungen der Umhüllung 2 und der inneren nen, den gesamten Querschnitt des Spaltteils einneh- 55 Teile 16 und 14 können aus üblichem, bei hohen menden Filterzone. Temperaturen und in korrodierenden Atmosphären
In der Vorrichtung kann der aus einer einzigen beständigem Material bestehen. Solche Stoffe sind
Quelle bezogene Kohlenwasserstoff gleichzeitig zum beispielsweise rostsicherer Stahl, Nickel und Nickel-Teil
in einem Brenner verbrannt werden, während Legierungen. Eine besonders geeignete Konstruktion
der andere Teil in einer durch die Verbrennungs- 60 für die Umhüllung ist in der Abbildung gezeigt. Sie
wärme erhitzten Kanuner durch Cracken in Wasser- besteht aus einer metallischen Schicht 20>
die einen stoff umgesetzt wird, wobei die beim Cracken ent- gegen Wärme isolierenden Füllstoff 32, z. B. aus
stehenden festen Materialien, vor allem Kohlenstoff Asbest oder keramischen Fasern, umgibt,
aber auch Schwefel oder schwefelenthaltende Ver- Zur Erzeugung der verhältnismäßig hohen Tembindungen, in dem Spaltteil der Vorrichtung abge- 65 peraturen können übliche Brenner verwendet werschieden oder durch eine Filtermasse entfernt wer- den, z. B. Gebläsebrenner. Für kompakte Einheiten den. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn sind solche Brenner vorzuziehen, die ihre Verbrendie Filtermasse aus Stahlwolle besteht. nungsluft ansaugen.
aber auch Schwefel oder schwefelenthaltende Ver- Zur Erzeugung der verhältnismäßig hohen Tembindungen, in dem Spaltteil der Vorrichtung abge- 65 peraturen können übliche Brenner verwendet werschieden oder durch eine Filtermasse entfernt wer- den, z. B. Gebläsebrenner. Für kompakte Einheiten den. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn sind solche Brenner vorzuziehen, die ihre Verbrendie Filtermasse aus Stahlwolle besteht. nungsluft ansaugen.
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