DE2304420C3

DE2304420C3 - Control method for operating a gap gas generator, especially for use in internal combustion engines

Info

Publication number: DE2304420C3
Application number: DE19732304420
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Koch; Herbert 8501 Schwarzenbruck Stenger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2304420B2; DE2304420A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren zum Betrieb eines Spaltgasgenerators zur Umwandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in ein Brenngas, insbesondere zur Speisung von Brennkraftmaschinen, bei dem flüssiger Kohlenwasserstoff durch eine Düse in Primärluft fein zerstäubt einem Katalysatorteil des Spaltgasgenerators direkt zugeleitet wird.The invention relates to a control method for operating a gap gas generator for converting liquid hydrocarbons in a fuel gas, in particular for feeding internal combustion engines The liquid hydrocarbon finely atomized through a nozzle in primary air is a part of the catalyst Crack gas generator is fed directly.

Ein derartiger Spaltgasgenerator, der insbesondere zur Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffen dienen soll, ist in der DE-PS 7 20 535 vorgeschlagen. Die katalytische Umwandlung bei erhöhter Temperatur führt dabei jedoch zu einem Spaltgas, das Polymerisationsprodukte und andere schwere Anteile enthält und in einem dem Gasgenerator nachgeschalteten Reiniger gereinigt werden muß.Such a gap gas generator, which is particularly useful for converting heavy hydrocarbons is to serve is proposed in DE-PS 7 20 535. The catalytic conversion at elevated temperature However, this leads to a cracked gas that contains polymerization products and other heavy components and must be cleaned in a cleaner connected downstream of the gas generator.

Ein weiterer Spaltgasgenerator, wie er beispielsweise zum Betrieb von Brennkraftmaschinen geeignet ist, ist in der DE-OS 21 03 008 beschrieben. Er besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsraum mit einem einen Katalysator enthaltenden Katalysatorträger in Form eines hochporösen Sintersteines mit einer Vielzahl von annähernd parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen. Another gap gas generator, such as is suitable, for example, for operating internal combustion engines in DE-OS 21 03 008 described. It essentially consists of a reaction space with one Catalyst-containing catalyst support in the form of a highly porous sintered stone with a large number of passage openings arranged approximately parallel to one another.

Werden dabei versprühte, vergaste oder verdampfte flüssige Kohlenwasserstoffe bei erhöhter Temperatur mit einem sauerstoffhaltigen Gas über den Katalysator geleitet, so entsteht ein Methan und Kohlenmonoxid enthaltendes Brenngas, das z. B. einer Brennkraftmaschine zugeführt und dort verbrannt werden kann. Werden schadstoffarme Kohlenwasserstoffe, d.h. solche, die keine Zusätze wie Blei oder ringförmige Kohlenwasserstoffe und nur einen geringen Schwefelgehalt enthalten, verwendet, so erzeugt die Brennkraftmaschine ein schadstoffarmes Abgas.Are sprayed, gasified or vaporized liquid hydrocarbons at elevated temperature Passed over the catalyst with an oxygen-containing gas, methane and carbon monoxide are produced containing fuel gas z. B. can be fed to an internal combustion engine and burned there. Are low-pollutant hydrocarbons, i.e. those that have no additives such as lead or ring-shaped Hydrocarbons and containing only a low sulfur content are used, so the internal combustion engine generates a low-pollutant exhaust gas.

Vor allem bei der Umsetzung höherer Kohlenwasserstoffe beobachtet man jedoch häufig eine erhebliche Bildung von Ruß und Verkokungsprodukten.However, a considerable amount is often observed, especially when higher hydrocarbons are converted Formation of soot and coking products.

Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, ein Regelverfahren für den Betrieb von Spaltgasgeneratoren zum Umsetzen flüssiger höherer Kohlenwasserstoffe anzugeben, das eine derartige Rußbildung ausschließt.The object of the present invention is to provide a control method for the operation of gap gas generators specify for the conversion of liquid higher hydrocarbons, which excludes such soot formation.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, den Abstand der Düse vom Katalysatorteil oder die Austrittsgeschwindigkeit des flüssigen Kohlenwasserstoffs aus der Düse in Abhängigkeit von der Anzahl der Kohlenstoffatome derart zu ändern, daß bei größerer Anzahl von Kohlenstoffatomen der Abstand kleiner oder die Geschwindigkeit höher und gleichzeitig die Vorwänntemperatur für den flüssigen Kohlenwasserstoff niedriger gewählt wird als bei kleiner Anzahl von Kohlenstoffatomen.To solve this problem, it is proposed that the distance between the nozzle and the catalyst part or the Exit speed of the liquid hydrocarbon from the nozzle as a function of the number of To change carbon atoms in such a way that the greater the number of carbon atoms, the smaller the distance or the speed is higher and at the same time the preheating temperature for the liquid hydrocarbon is chosen to be lower than with a small number of carbon atoms.

Gemäß der Erfindung wird also der flüssige Kohlenwasserstoff durch eine Düse zu einem Tröpfchennebel fein zerstäubt und mit dem Tröpfchennebel der Katalysatorteil des Spaltgasgenerators direktAccording to the invention, the liquid hydrocarbon becomes a mist of droplets through a nozzle finely atomized and directly with the droplet mist the catalytic converter part of the cracked gas generator

ίο beaufschlagt Die Anflugstrecke oder die Anflugsgeschwindigkeit des Tröpfchennebels wird dabei als Funktion der Anzahl der Kohlenstoffatome im Kohlenwasserstoffmolekül verändert, wobei die Anflugsgeschwindigkeit um so höher bzw. die Anflugsstrecke (derίο applied to the approach route or the approach speed of the droplet mist is a function of the number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule changed, whereby the approach speed the higher or the approach distance (the

•5 Abstand zwischen Düse und Katalysatorteil) um so kürzer gewählt wird, je größer die Anzahl der C-Atome des jeweils verwendeten Kohlenwasserstoffs ist Ferner wird mit wachsender Zahl der C-Atome die Vorwärmtemperatur des flüssigen Kohlenwasserstoffs erniedrigt Bei der Zersetzung vßn höharen Kohlenwasserstoffen erfolgt nämlich häufig bereits vor Erreichen des Katalysatorteils ein rußbildender Zerfall des Kohlenwasserstoffs infolge der Wärmerückstrahlung des Katalysatorteils. Die Temperatur, die zum Verdampfen von Kohlenwasserstoffen benötigt wird, steigt nämlich mit steigender Anzahl der Kohlenstoffatome pro Kohlenwasserstoffmolekül, während die Temperatur, bei der ein thermischer Zerfall des Moleküls unter Rußbildung abläuft, geringer wird, bis bei Schwerölen eine Verdampfung nur noch unter gleichzeitigem Zerfall erfolgt. Es ist daher zur rußfreien Umsetzung schwerer Kohlenwasserstoffe nötig, zu verhindern, daß die Kohlenwasserstoffe durch Erhitzung über die Zerfalltemperatur hinaus bereits thermisch zerfallen, bevor sie mit dem Katalysator in Berührung kommen. Die Vorwärmung der flüssigen Kohlenwasserstoffe erfolgt daher nur bis zu einer Temperatur, die unterhalb der Zerfallstemperatur liegt. Außerdem wird durch Einstellung der Anflugzeit, die der Tröpfchennebel nach• 5 distance between nozzle and catalyst part) so much the shorter the selected, the greater the number of carbon atoms of the hydrocarbon used in each case. Furthermore the preheating temperature of the liquid hydrocarbon is lowered as the number of carbon atoms increases The decomposition of higher hydrocarbons often takes place before the Part of the catalytic converter is a soot-forming decomposition of the hydrocarbon as a result of the heat reflection of the Catalyst part. This is because the temperature required to evaporate hydrocarbons increases with increasing number of carbon atoms per hydrocarbon molecule, while the temperature, in which a thermal decomposition of the molecule takes place with the formation of soot, decreases until heavy oils an evaporation only takes place with simultaneous disintegration. It is therefore more difficult to implement soot-free Hydrocarbons needed to prevent the hydrocarbons from being heated above the decomposition temperature In addition, they already decompose thermally before they come into contact with the catalytic converter. the The liquid hydrocarbons are therefore only preheated up to a temperature below the Decomposition temperature is. In addition, by setting the approach time, the droplet mist after

«ο Verlassen der Düse bis zum Auftreffen auf den Katalysator benötigt, sichergestellt, daß der Tröpfchennebel nicht durch die 'Rückstrahlung des heißen Katalysatorteils zu stark erhitzt wird und vorzeitig zerfällt. Vorteilhaft ist es dabei, die Temperatur des«Ο Leave the nozzle until it hits the Catalyst needed, ensures that the droplet mist is not caused by the 'reflection of the hot The catalyst part is heated too much and decomposes prematurely. It is advantageous to set the temperature of the

*5 Katalysatorteils zu regeln, um die Erhitzung durch Rückstrahlung des Katalysatorteils in Grenzen zu halten.* 5 catalytic converter part to regulate the heating through Keep reflection of the catalyst part within limits.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß Spaltgasgeneratoren auch mit Kohlenwasserstoffen höheren Siedepunkts betrieben werden können und damit ein schadstoffarmer Betrieb, z. B. von Brennkraftmaschinen, auch mit Schwerölen erreicht wird.The method according to the invention has the advantage that gap gas generators can also use hydrocarbons higher boiling point can be operated and thus a low-pollutant operation, z. B. from Internal combustion engines, also with heavy fuel oils.

The invention is explained in more detail with reference to the figure,

die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, zeigt.which shows a device for performing the method according to the invention schematically shows.

In der Figur ist mit 1 die Katalysatorkammer des Spaltgasgenerators bezeichnet, in der ein Katalysatorteil angeordnet ist, das aus einem hochporösen Sinterstein als Katalysatorträger besteht, der mit einer Vielzahl von annähernd parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen und mit einer katalytischen Komponente getränkt ist. Der Brennstoff wird mit Hilfe einer Pumpe 4 durch eine Rohrleitung 5In the figure, 1 denotes the catalyst chamber of the gap gas generator, in which a catalyst part is arranged, which consists of a highly porous sintered stone as a catalyst carrier, which with a Provided a plurality of approximately parallel to each other arranged passage openings and with one catalytic component is impregnated. The fuel is fed through a pipe 5 with the aid of a pump 4

<>' zu einer Düse 6 gefördert, die verschiebbar vor dem Eingang der Katalysatorkammer 1 angeordnet ist und den ihr zugeführten Brennstoff fein zu einem Tröpfchennebel 7 zerstäubt. Durch eine Rohrleitung 3 wird<> 'conveyed to a nozzle 6, which is slidable in front of the Entrance of the catalyst chamber 1 is arranged and the fuel fed to it finely in a droplet mist 7 atomized. Through a pipe 3 is

dem Spaltgasgenerator Frischluft zugeführt und durch eine Rohrleitung 8 ein Teil des Abgases der dem Spaltgasgenerator nachgeschalteten Verbrennungseinrichtung. Das Gemisch aus Tröpfchennebel und Frischluft tritt in den Katalysatorträger 2 ein. in dem die Umwandlung des Brennstoffes in ein Methan und Kohlenmonoxid enthaltendes Gas erfolgt Am Ausgang der Katalysatorkammer 1 befindet sich eine Rohrleitung 14, die das so erhaltene Gasgemisch einer Verbrennungskraftmaschine 9, beispielsweise einem Verbrennungsmotor piler einer Gasturbine, zuführt, wo es unter Zusatz von Frischluft verbrannt wird. Diese Abgase werden aus der Verbrennungskraftmaschine 9 durch eine Rohrleitung 10 abgeführt und in einen Wärmetauscher 11 eingeleitet, der an der Katalysatorkammer 1 angebracht ist Durch eine Rohrleitung 12 tritt das Abgas aus dem Wärmetauscher 11 aus. Ein Teil des Abgases wird dann durch die Rohrleitung 8 dem Spaltgasgenerator zugeführt und der andere Teil tritt in einen Wärmetauscher 13 ein. der an der Brennstoffleitung 5 angeordnet ist und den Brennstoff vorwärmtthe gap gas generator is supplied with fresh air and through a pipe 8 a portion of the exhaust gas from the dem Fission gas generator downstream combustion device. The mixture of droplet mist and Fresh air enters the catalyst carrier 2. in which the conversion of the fuel into a methane and Gas containing carbon monoxide occurs. At the outlet of the catalyst chamber 1 there is a pipeline 14, the gas mixture obtained in this way from an internal combustion engine 9, for example an internal combustion engine piler of a gas turbine, feeds where it is below Addition of fresh air is burned. These exhaust gases are passed out of the internal combustion engine 9 a pipe 10 discharged and introduced into a heat exchanger 11, which is connected to the catalyst chamber 1 The exhaust gas exits the heat exchanger 11 through a pipe 12. Part of the Exhaust gas is then fed through the pipe 8 to the gap gas generator and the other part enters a heat exchanger 13. which is arranged on the fuel line 5 and preheats the fuel

Wird nun als Brennstoff ein Schweröl, wie Dieselöl oder HeizöL verwendet so wird die Anflugstrecke des Tröpfchennebels 7 in Abhängigkeit vom verwendeten Brennstoff dadurch variiert, daß der Abstand zwischenIf a heavy oil such as diesel oil or heating oil is used as fuel, the approach route of the Droplet mist 7 varies depending on the fuel used in that the distance between

ίο der Düse 6 und dem Katalysatorträger 2 verändert wird. Die Anfluggeschwindigkeit des Tröpfchennebels 7 kann durch den Druck der Förderpumpe 4 verändert werden. Die Vorwärmtemperatur des verwendeten Brennstoffes kann durch die Menge der dem Wärmetauscher 13 oder der Brennstoffmenge zugeführten Abgase eingestellt werden.ίο the nozzle 6 and the catalyst carrier 2 is changed. The approach speed of the droplet mist 7 can be changed by the pressure of the feed pump 4. The preheating temperature of the fuel used can by the amount of the heat exchanger 13 or the amount of fuel supplied exhaust gases can be adjusted.

1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Control method for operating a gap gas generator for converting liquid hydrocarbons into a fuel gas, especially for Supply of internal combustion engines, with the liquid hydrocarbon through a nozzle in primary air finely atomized is fed directly to a catalytic converter part of the cracked gas generator, thereby characterized in that the distance of the nozzle from the catalyst part or the exit speed of the liquid hydrocarbon from the nozzle depending on the number of carbon atoms can be changed in such a way that the larger the number of carbon atoms the distance smaller or the speed higher and at the same time the Preheating temperature for the liquid hydrocarbon is chosen to be lower than with a small number of carbon atoms.