DE1667752C3 - Wasserstoff-Generator - Google Patents

Description

Der Filter 28 kann aus bekannten hoch tempera- sinkt, so öffnet sich das Rückschlagventil, und friturbeständigen Stoffen bestehen, z. B. aus kerami- scher Kohlenwasserstoff tritt in die Kammer zum sehen Fasern, aus Nickelwolle oder aus Stahlwolle. Cracken ein und erzeugt neuen Wasserstoff. Der Stahlwolle ist besonders dort geeignet, wo Schwefel nicht gezeigte Behälter zur Aufnahme des Kohlenaus den Abgasen entfernt werden rauß. 5 Wasserstoffes kann in üblicher Weise unter Druck ge-Gewünschtenfalls kann ein Thermoelement 34 in- setzt werden durch den Dampf einer geeigneten flüchnerhalb der Kammer angeordnet sein, um die Tem- tigen Flüssigkeit aus einer beweglichen Patrone peratur zu überwachen. Der Brennstoff und der Roh- oder durch Erhitzen des Behälters auf geeignete stoff können aus der Quelle für den Kohlenwasser- Temperaturen unter Verwendung eines warmen Gasstoff mittels Druck oder anderer Mittel zugeführt io stromes, z. B. des Gasstromes, der aus der Leitung 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 Wasserstorf 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 Vorrichtungen 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 1100° C herrscht. Bei Man kann die kohlenstoffhaltigen Feststoffe auch 1100⁰C und darüber besteht das Endprodukt zu 25 auf andere Art entfernen. Hierzu führt man Sauermindestens 85⁰Zo aus Wasserstoff. Als hauptsäch- stoff oder Luft in die Kammer zum Cracken mittels liches gasförmiges Nebenprodukt entsteht Methan. der Leitung 12 ein. Dadurch werden die kohlenstoff-Bei einer Temperatur von 1200^c C enthält das Gas haltigen Niederschläge zu Kohlenmonoxid oder Koh-92 bis 95⁰O Wasserstoff und nur 5 bis 8° 0 Methan. lendioxid verbrannt. Diese Art der Entfernung des Da schon bei Temperaturen von 500° 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 Kohfür 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 „ . . , . ,

beide durch Berührung mit den gasförmigen heißen 45 ö ei spie 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 Kohlenwas- det. Die Kammer zum Cracken hatte einen Durch-

serstoff 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 Düsenbrenn-

zum Cracken in Wärmeaustausch mit der Brenner- stoff der ungefähren Zusammensetzung C₉₃₂H₁₈,,,,

flamme gebracht werden; man kann diese Leitung verwendet, der einen Schwefelgehalt von weniger ais

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 67,1⁰Zo Wasserstoff, 31,1⁰Zo

kann ein übliches Rückschlagventil enthalten. Wenn Methan, 1,8⁰Zo Luft und Spuren von Kohlenmon-

also der Gasdruck in der Kammer ?um 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 hindurchgeführt;

Cracken ein. Wenn Wasserstoff verbraucht wird und der Kohlenwasserstoff wurde also in Gasform einge-

der Druck in der Kammer zum Cracken unter den führt. Die Zusammensetzung des erhaltenen Gases

Druck in der Quelle für den Kohlenwasserstoff ab- war praktisch dieselbe.

Beispiel 2

Ähnliche Versuche wurden unter gleichen Umständen erhalten bei der Verwendung eines Gasolins der Zusammensetzung C₇,_3SH_{ie e7}.

Beispiel 3

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	H8
in Minuten	(0C)	(·/.)
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 Kammer zum Cracken wenigstens etwa 1100° C beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι : Von den bekannten temperaturbeständigen Filter-Patentansprüche: materialien, wie z. B. keramischen Stoffen, Nickelwolle oder Stahlwolle, hat sich Stahlwolle am besten

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 Spalttcil (6) mit eben- Im weiteren Ausbau der Erfindung hat sich gefalls 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 Anwendungsmögmenden Filterzone (28). 20 Henkelten 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). 35 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

zeugung eines kohlenstofffreien, vorwiegend aus Was- Kohlenwasserstoff, von welcher eine Leitung 10 zu

serstoff 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 ski; dem Raum 27 innerhalb des Prellteil und den diesen umgebenden Mantel, einer Heiz- 5° bleches I- >.,. \ in dem ringförmigen Zwischenraum zone, gebildet aus dem Mantel und dem Unterteil 18 an I t **":·,· durch das Filter 28 zurückgehalten, der Kammer, einem Brenner mit aufgeschobenem Wasserski u.ul 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 inenden 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 Kammer 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.