DE19533909A1 - Converting liquid into gas using porous contact material - Google Patents

Converting liquid into gas using porous contact material

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Abstract

A porous contact material is used to convert a liquid into a gas, partic. for mixing with air in the combustion chamber of an internal combustion engine. Pref. the conversion takes place by a chemical reaction and the contact material is a moulded ceramic body positioned upstream from the combustion chamber. The body is pref. heated and may contain a catalyst. Allows control of exhaust gas compsn. to prevent pollution

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung eines flüssigen in einen gasförmigen Treibstoff durch eine chemische Reaktion vorzugsweise in Verbrennungsmotoren, die bewirkt, daß ein Gas anderer chemischer Zusammensetzung in den Verbrennungsraum des Motors eintritt.The invention relates to a method for converting a liquid into a gaseous fuel through a chemical reaction preferably in internal combustion engines, which causes a gas different chemical composition in the combustion chamber of the Motors enters.

Die Reinigung schädlicher Autoabgase erfolgt durch keramische Formkörper. Dabei werden Wabenkeramiken verschiedener Zusammensetzungen verwendet. Sie sind mit einem Katalysator versehen, der in der Regel aus Platin besteht. Da der Durchsatz der zu reinigenden Gase groß ist, müssen sie eine große Oberfläche haben. Der keramische Scherben selbst ist wenig porös, die Abgase selbst dringen nicht in den Scherben ein. Poröse keramische Formkörper sind als Katalysatoren oder Katalysatorträger bekannt, wie z. B. natürliche oder künstliche Zeolithe oder andere keramische Füllkörper. Sie zeichnen sich durch eine große Reaktionsfläche im Innern aus.Harmful car exhaust gases are cleaned by ceramic Molded body. Honeycomb ceramics are different Compositions used. You are with a catalyst provided, which usually consists of platinum. Because the throughput of the Gases to be cleaned are large, they have a large surface area to have. The ceramic body itself is not very porous, the exhaust gases themselves do not penetrate the broken glass. Porous ceramic moldings are used as catalysts or Catalyst supports known, such as. B. natural or artificial Zeolites or other ceramic packing. You stand out a large reaction area inside.

Es ist bekannt, daß als Treibstoffe von Motoren und Turbinen Flüssigkeiten wie Dieselöl und Benzin verwendet werden. Um ein zündfähiges Gemisch aus Luft und Treibstoff zu erhalten, muß der Treibstoff in ein Gas verwandelt werden. Dies kann in einem Vergaser durch Überleitung von Luft über eine Vergasungsdüse geschehen. It is known to be used as a fuel for engines and turbines Liquids like diesel oil and gasoline can be used. To a To get an ignitable mixture of air and fuel, the Fuel can be turned into a gas. This can be done in a carburetor by passing air through a gasification nozzle.  

Es ist ferner bekannt, daß der Treibstoff auch direkt in der Verbrennungsraum eingespritzt werden kann. Dadurch werden feinste Tröpfchen mit einer großen Oberfläche gebildet. Durch Kompression wird die Luft erhitzt und so der Treibstoff verdampft, wenn auch ein Restmenge an nicht verdampften feinen Tröpfchen zurück bleibt. Dazu ist ein nicht unbeträchtlicher Anteil an Oberflächen- und Verdampfungs-Energie erforderlich, die der Bildung von Gasen entgegen wirken. Effektiver erfolgt die Verbrennung von Gasen als Treibstoffe, die weniger schädliche Rückstände hinterlassen, wie z. B. Erdgas, Flüssiggas oder Wasserstoff.It is also known that the fuel directly in the Combustion chamber can be injected. This will be the finest Droplets with a large surface area formed. By compression the air is heated and the fuel evaporates, albeit a Remaining amount of unevaporated fine droplets remains. To is a not inconsiderable proportion of surface and Evaporation energy required that the formation of gases counteract. The combustion of gases is more effective than Fuels that leave less harmful residues, such as e.g. B. natural gas, liquid gas or hydrogen.

Bei der Verwendung von Gasen als Treibstoffe müssen zur Speicherung Druckgefässe verwendet werden, welche die Gase in verflüssigtem Zustand speichern. In speziellen Fällen wie bei der Verwendung von flüssigem Wasserstoff ist noch eine Kühlung auf sehr tiefe Temperaturen erforderlich, was ein zusätzliches Aggregat mit entsprechendem Gewicht erfordert. Dadurch wird die Verwendung stark eingeschränkt. Bei Entspannung auf normale Temperatur und Druck werden sofort Gase gebildet. Bei Undichtigkeiten in Gasbehältern kann sehr leicht ein explosibles Gemisch entstehen. Treibstoffe wie Dieselöl und Benzin zeichnen sich durch eine hohe Brandgefahr aus. Sie können nicht mit Wasser gelöscht werden.When using gases as fuels they need to be stored Pressure vessels are used which contain the gases in liquefied Save state. In special cases like when using liquid hydrogen is still cooling to very low Temperatures required, which an additional unit with appropriate weight required. This makes the usage strong limited. When relaxing to normal temperature and pressure gases are formed immediately. In the event of leaks in gas containers an explosive mixture can easily form. Fuels such as diesel oil and petrol are characterized by a high Risk of fire. They cannot be extinguished with water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den flüssigen Treibstoff vorzugsweise durch eine chemische Reaktion so zu verändern, daß er in gasförmigem Zustand in den Verbrennungsraum gelangt. The invention has for its object the liquid fuel preferably by a chemical reaction so that he reaches the combustion chamber in gaseous state.  

Diese Aufgabe wird durch einen porösen Formkörper als Kontaktmasse vor dem Verbrennungsraum gelöst, in welchem der flüssige Treibstoff vorzugsweise durch eine chemische Reaktion in ein Gas umgewandelt wird. Nach der Umwandlung in ein Gas anderer chemischer Zusammensetzung gelangt es, mit Luft vermischt, in den Verbrennungsraum und wird dort zur Explosion gebracht. Das Gas kann aber auch direkt in den Verbrennungsraum eingebraucht werden.This task is performed by a porous molded body as a contact mass solved in front of the combustion chamber in which the liquid fuel preferably converted to a gas by a chemical reaction becomes. After conversion into a gas other chemical Mixed with air, it reaches the composition Combustion chamber and is detonated there. The gas can but can also be used directly in the combustion chamber.

Besondere Vorteile ergeben sich durch Formkörper, die nach der Vorschrift der Deutschen Patentschrift 37 22 242 porosiert sind. Dabei wird ein optimales Porenspektrum aus feinen und groben Poren erreicht, welches besonders geeignet ist für die chemische Umwandlung in ein Gas anderer chemischer Zusammensetzung. Zur Verbesserung der Reaktionsgeschwindigkeit kann dieser Formkörper erhitzt werden. Ferner ist die Ausrüstung mit einem Katalysator möglich, der ebenfalls zur schnelleren Bildung des Gases beiträgt.Particular advantages result from shaped bodies that according to the Regulation of German Patent 37 22 242 are porous. This creates an optimal pore spectrum from fine and coarse pores achieved, which is particularly suitable for chemical Conversion to a gas of a different chemical composition. This molded article can be used to improve the reaction rate be heated. It is also possible to equip with a catalyst which also contributes to the faster formation of the gas.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, durch die Wahl der Ausgangsstoffe maßgeblich den Wirkungsgrad und die Abgase zu beeinflussen. Insbesondere entstehen keine Treibstofftröpfen, die den Verbrennungsvorgang stören und für schädliche Abgase verantwortlich sind. So kann man schwefelfreie Rohstoffe vewenden. Die Rußbildung wird fast vollständig unterdrückt. Die Bildung von Kohlenmonoxid durch unvollständige Verbrennung wird ebenfalls stark herabgesetzt. The invention opens up the possibility of choosing the starting materials to significantly influence the efficiency and the exhaust gases. In particular, there are no fuel droplets that Disrupt the combustion process and are responsible for harmful exhaust gases are. So you can use sulfur-free raw materials. The soot formation is almost completely suppressed. The formation of carbon monoxide due to incomplete combustion is also greatly reduced.  

Dasselbe gilt für die Bildung von Kohlenwasserstoffen im Abgas, die in Verbindung mit den Stickoxiden für die Ozonbildung verantwortlich gemacht werden. Durch erheblich tiefere Verbrennungstemperaturen wird der Gehalt an Stickoxiden im Abgas stark reduziert. Es ist daher durchaus möglich, auch ohne Abgaskatalysator optimale Abgaswerte zu erreichen.The same applies to the formation of hydrocarbons in the exhaust gas responsible for the formation of ozone in connection with the nitrogen oxides be made. Due to significantly lower combustion temperatures the nitrogen oxide content in the exhaust gas is greatly reduced. It is therefore perfectly possible to achieve optimal exhaust gas values even without a catalytic converter to reach.

Als Beispiel kann die Verwendung von Methanol angeführt werden. Methanol, Siedepunkt etwa 65°, wird in flüssiger Form zugeführt. In dem porösen keramischen Formkörper erfolgt bei erhöhten Temperatur die Umwandlung in Dimethylether mit einem Siedepunkt von -23°, und Wasser. Diese gelangen direkt in den Verbrennungsraum. Eine vollständige Umwandlung ist dabei nicht erforderlich. Es ist durchaus möglich, das Gas auf indirektem Weg, auch mit Luft vermischt, in den Verbrennungsraum zu transportieren. Beide Substanzen sind in Wasser löslich und können daher mit Wasser gelöscht werden. Dimethylether entsteht nur ganz kurzfristig als Zwischenprodukt, und wird sofort wieder in dem Verbrennungsraum verbracht. Daher wird die Brandgefahr bedeutend herabgesetzt. In der Abbildung ist schematisch die Anlage dargestellt mit dem porösen keramischen Formkörper als Kontaktmasse. Dabei stellt 1 die Zuführung des flüssigen Treibstoffes in den porösen keramischen Formkörper 2 dar, der sich in dem Keramikrohr 3 befindet. Der Heizmantel 4 umgibt das Keramikrohr. Das ganze sitzt auf dem Zylinderkopf 5 und ist direkt mit dem Verbrennungsraum 6 verbunden.The use of methanol can be cited as an example. Methanol, boiling point about 65 °, is supplied in liquid form. The conversion into dimethyl ether with a boiling point of -23 ° and water takes place in the porous ceramic molded body at elevated temperature. These go directly into the combustion chamber. A complete conversion is not necessary. It is entirely possible to transport the gas into the combustion chamber indirectly, even mixed with air. Both substances are soluble in water and can therefore be extinguished with water. Dimethyl ether is only an intermediate product for a very short time and is immediately returned to the combustion chamber. Therefore, the risk of fire is significantly reduced. The figure schematically shows the system with the porous ceramic molded body as the contact mass. 1 represents the supply of the liquid fuel into the porous ceramic molded body 2 , which is located in the ceramic tube 3 . The heating jacket 4 surrounds the ceramic tube. The whole sits on the cylinder head 5 and is directly connected to the combustion chamber 6 .

Claims (7)

1. Verfahren zur Umwandlung einer Flüssigkeit in ein Gas, dadurch gekennzeichnet, daß diese Umwandlung in einer porösen Kontaktmasse erfolgt.1. A method for converting a liquid into a gas, characterized in that this conversion takes place in a porous contact mass. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Umwandlung in einer porösen Kontaktmasse durch eine chemische Reaktion erfolgt unter Veränderung der chemischen Zusammensetzung.2. The method according to claim 1, characterized, that this transformation in a porous contact mass by a chemical reaction takes place changing the chemical Composition. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Kontaktmasse sich vor dem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors befindet.3. The method according to claim 1 and 2, characterized, that the porous contact mass in front of the combustion chamber Internal combustion engine is located. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Kontaktmasse als Formkörper aus keramischem Material besteht.4. The method according to claim 1 to 3, characterized, that the porous contact mass as a shaped body made of ceramic Material exists. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Kontaktmasse als Formkörper nach der Vorschrift der Deutschen Patentschrift 37 22 242 porosiert ist.5. The method according to claim 1 to 4, characterized, that the porous contact mass as a shaped body according to the regulation the German patent 37 22 242 is porous. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Kontaktmasse erhitzt wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized, that the porous contact mass is heated. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Kontaktmasse einen Katalysator enthält.7. The method according to claim 1 to 6, characterized, that the porous contact mass contains a catalyst.
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