DE2634616A1 - Verfahren zur umwandlung von natuerlich vorkommenden kohlenwasserstoffen in gasfoermige produkte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur umwandlung von natuerlich vorkommenden kohlenwasserstoffen in gasfoermige produkte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number
DE2634616A1
DE2634616A1 DE19762634616 DE2634616A DE2634616A1 DE 2634616 A1 DE2634616 A1 DE 2634616A1 DE 19762634616 DE19762634616 DE 19762634616 DE 2634616 A DE2634616 A DE 2634616A DE 2634616 A1 DE2634616 A1 DE 2634616A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arc
hydrocarbon
heater
arc heater
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19762634616
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Frederick A Azinger
Maurice G Fey
George A Kemeny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE2634616A1 publication Critical patent/DE2634616A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/002—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out in the plasma state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G15/00—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/12—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs with gases superheated in an electric arc, e.g. plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/18—Heating by arc discharge
    • H05B7/185—Heating gases for arc discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894—Processes carried out in the presence of a plasma
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S208/00—Mineral oils: processes and products
    • Y10S208/951—Solid feed treatment with a gas other than air, hydrogen or steam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

PATENiANWALT
DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS
8 MÖNCHEN 71, 29- Juli 1976
Melchlorstraße 42
Eig.Zeich.: WS74-P-W7
Westinghouse Electric Corp. Westinghouse Building Gateway Genter Pittsburgh, Penna. 15222 USA
Verfahren zur Umwandlung von natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoffen in gasförmige Produkte und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoff-Brennstoffen in gasförmige Produkte, indem eine chemische Umsetzung bei erhöhter Temperatur erfolgt und ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Anwendung der Plasmatechnologie für bei hohen Temperaturen ablaufende Prozesse im anorganischen und im organischen -Bereich, sowie in der Metallurgie zur Extraktion wurde sehr intensiv erforscht. Diese Untersuchungen betreffen die Plasmaproduktion von Azetylen oder anderen Kohlenwasserstoffen, die Bindung des atmosphärischen Stickstoffs, die Erzeugung von Oxyden, Karbiden oder Nitriden,
Ps/gf die
709808/0786
263461B
-ζ-
Die Reduktion von metallischen Oxyden und Halogeniden, die Aufbereitung komplexer Minerale und das Schmelzen bzw. Raffinieren mit Hilfe von Plasma. Beispiele derartiger Verfahren und ein hierfür verwendeter Lichtbogenerhitzer sind durch die US-PS 3 765 870 bekannt.
Trotz der intensiven Erforschung wurden derartige Prozesse nur in sehr kleinem Umfang kommerziell angewandt. Dabei haben sich diese kommerziell angewandten Prozesse in der Regel auf solche Gebiete erstreckt, die Temperaturen benötigen, welche in herkömmlicher Weise nur schwer zu erreichen sind, oder bei denen der finanzielle Aufwand unerheblich ist, bzw. durch die Verwendung einer Plasmamethode ein Produkt erzeugt wird, das besondere, sonst nicht erreichbare charakteristische Eigenschaften hat. In den meisten Fällen benötigen jedoch die Plasmaverfahren, wegen der wesentlich höheren Energiekosten, einen wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand. Diese Situation ändert sich jedoch aufgrund der Versorgungslage mit leichten Kohlenwasser stoff-Brennstoffen und der Entwicklung der elektrischen Energiewirtschaft.
Wegen der begrenzten Vorräte an natürlichem Gas als Brennstoff und der verhältnismäßig großen Vorräte an Kohle bzw. öl ist es wünschenswert, diese Kohle bzw. das öl in einen gasförmigen Brennstoff umwandeln zu können. Dieser Vorgang ist unter dem Begriff Vergasung bekannt. Zu diesem Zweck stellt der Lichtbogenerhitzer eine besonders geeignete Vorrichtung dar, da die hohen Temperaturen verhältnismäßig wirtschaftlich erzeugt werden können, und da die Erzeugung freier Kohlenwasserstoff-Radikalionen aus Kohlenwasserstoff Brennstoffen mit wesentlich größerer Wirtschaftlichkeit als bisher und verglichen mit anderen Vergasungsverfahren möglich ist.
- 2 - Der
709808/0788
WS74-P-W7
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Umwandeln von natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoff-Brennstoffen in ein gasförmiges Produkt mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in zumindest einem Lichtbogenerhitzer ein Lichtbogen zwischen zwei hohlzylindrischen Elektroden aufgebaut und für eine bestimmte Zeitdauer auf einer Temperatur gehalten wird, bei der freie Kohlenwasserstoff-Radikalionen aus dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff gebildet werden, daß ein Kohlenwasserstoffgas aus der Gruppe Äthan, Methan, Propan Buthan oder ein Gemisch dieser Kohlenwasserstoffgase über einen Spalt zwischen den Elektroden in einer quer zur Achse des Lichtbogenerhitzers verlaufenden Richtung eingeführt wird, um den Lichtbogen zu verlängern und die für die Erzeugung der freien Kohlenwasserstoff-Radikalionen notwendige Temperatur zu erzeugen, daß in radialer Richtung durch den Lichtbogenerhitzer der natürlich vorkommende Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Form von Kohle und/oder öl in die Lichtbogenkammer eingeleitet wird, so dnß er mit den freien Kohlenwasserstoff-Radikalionen reagiert und ein gasförmiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff entsteht, und daß der gasförmige Kohlenwasserstoff-Brennstoff über einen Auslaß am anderen Ende der Lichtbogenkammer abgenommen wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen."
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein Mehrphasen-Lichtbogenerhitzer Verwendung findet, bei dem eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Lichtbogenerhitzern an ein zentrales Gehäuse angeschlossen ist, daß die zweite Elektrode der aus zwei hohlzylindrischen Elektroden bestehen-
- 3 - den
7 0 9 H Π H I 0 7 B β
VS74P-1477
den Lichtbogenerhitzer leitend mit dem Gehäuse verbunden ist, und daß die einzelnen Lichtbogenerhitzer den entsprechenden Phasen eines mehrphasigen Wechselstromes in Sternschaltung zugeordnet sind, derart, daß die äußeren Elektroden jeweils an die Phase und der Sternpunkt an das Gehäuse angeschlossen ist, wobei zwischen den beiden Elektroden der einzelnen Lichtbogenerhitzer ein Spalt besteht, von welchem aus sich der Lichtbogen aufbaut.
Mit den Maßnahmen der Erfindung ist es möglich, Kohlenwasserstoff-Brennstoffe, wie sie in flüssiger oder fester Form natürlich vorkommen, in wirtschaftlicher Weise durch einen chemischen Prozess in einem Lichtbogenerhitzer zu vergasen, um daraus in einfacher und verhältnismäßig kostengünstiger Weise ein Kohlenwasserstoffgas zu erzeugen.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Lichtbogenerhitzer zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch einen Dreiphasen-Lichtbogenerhitzer.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung, um im festen oder flüssigen Zustand natürlich vorkommende Kohlenwasserstoff-Brennstoffe in gasförmige Kohlenwasserstoffe umzuwandeln, wird zunächst ein elektrischer Lichtbogen in der Kammer eines Lichtbogenerh.it.iern gezündet, der aus zwei achsial zueinander angeordneten hohlzylindrischen Elektroden besteht, die in ihrer achsialen An-
ordnunp;
7 Γ) 9 H (I β / Q 7 H ß
WS74-P-14-77
-ζ'
Ordnung durch einen Spalt" voneinander getrennt sind. Der Lichtbogen bildet sich über diesem Spalt aus und wird für zumindest einen Teil der Zeit seiner Aufrechterhaltung auf einer Temperatur gehalten, die ausreicht, um freie Kohlenwasserstoff-Radikalionen aus dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff zu erzeugen. In die Lichtbogenkammer wird ein Kohlenwasserstoffgas z.B. Äthan, Methan, Propan oder Buthan oder auch ein Gemisch dieser Gase entweder mit oder ohne Wasserstoff gemischt, durch den radial verlaufenden Spalt im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Lichtbogenkammer eingeleitet, um dadurch den Lichtbogen zu verlängern und eine Temperatur zu erzeugen, die ausreichend hoch ist, um die freien Kohlenwasserstoff-Radikalionen zu erzeugen. Am einen Ende der Lichtbogenkammer wird der zu vergasende Brennstoff eingeführt, der üblicherweise aus natürlich vorkommender Kohle oder natürlich vorkommendem Öl bestehen kann, wobei diese Brennstoffe auch mit anderen Stoffen durchsetzt sein können. Diese Stoffe werden in der Lichtbogenkammer in den Bereich eingebracht, in dem sich die freien Kohlenwasserstoff-Rndikalionen ausbilden und reagieren chemisch mit diesen freien Rndikalionen, so daß eine Vergasung erfolgt und am Ausgang der Brennkammer der gasförmige Kohlenwasserstoff-Brerinsboff abgenommen werden kann.
Die Apparatur,mit der das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird, besteht aus einem Lichtbogenerhitzer 3, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, der gleichartig mit dem aus dem US-PS 3 765 870 bekannten Lichtbogenerhitzer aufgebaut ist. Der Lichtbogenerhitzer 3 ist für einen Einphasenbetrieb mit einem sich selbst stabilisierenden Wechselstrom ausgelegt und arbeitet mit einer Leistung von etwa 3500 kW bis etwa 10 000 kW, wenn eine Dreiphasen-Installation Ver-Wendung findet. Bei der Verwirklichung der Erfindung werden
- 5 - drei
7 0 9 8 0 B / 0 7 8 6
WS74-P-14-77
drei Lichtbogenerhitzer bevorzugt verwendet, wobei Jeweils einer einer der drei Phasen der Wechselstromversorgung zugeordnet ist. Ein derartiger Dreiphasen-Lichtbogenerhitzer ist in Fig. 2 dargestellt. #
Der Lichtbogenerhitzer 3 gemäß Fig. 1 besteht aus zwei hohlzylindrischen Kupferelektroden 5 und 7? die mit einem Abstand 9 einander achsial zugeordnet sind. Dieser Abstand 9 hat eine Abmessung von etwa 1 mm und ist an eine Netzleistung von etwa 4kV angepaßt. Der Lichtbogen 11 bildet sich im Spalt 9 aus und wird in das Innere der Lichtbogenkammer 15 durch das durch den Spalt 9 eingeblasene Gas 13 abgedrängt. Der Lichtbogen 11 rotiert mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 Umdrehungen/Sekunde aufgrund der Wechselwirkung des Lichtbogenstronies in der Größenordnung von mehreren 1000 Ampere und eines magnetischen Gleichfeldes, welches durch die Spulen 17 und 19 erzeugt wird. Diese Geschwindigkeiten führen zu einer sehr großen Wirtschaftlich keit des Geräteaufbaus.
Zusätzlich zu dem Beschickungsgas 13 kann ein zweites Beschickungsmaterial 25 durch einen Einlaß 21 zugeführt werden, der achsial in die Lichtbogenkammer 15 mündet. Die ausgangsseitige Enthalpie bzw. der ausgangsseitig zu Verfügung stehende Wärmeinhalt kann größenordnungsmäßig bis z.B. 3780 kcal (15 000 BTU per pound) pro 0,45 kg bei einem guten thermischen Wirkungsgrad am Ausgang 23 der Lichtbogenkammer 15 leicht ansteigen, wenn Methan verwendet wird. Das Beschickungsmaterial 25 wird in die Lichtbogenkammer 15 durch den Einlaß 21 zugeführt und besteht aus einem natürlich vorkommenden Brennstoff, z.B. Kohle und/oder öl. Die Bezeichnungen Kohle und/oder öl umfassen alle derartigen Brennstoffe, die frei in der Natur vorkommen oder an andere Materialien gebunden sind, wie z.B. beim ölschiefer. Bei
- 6 - der
709808/0786
263A616
WS74-P-14-77
der Verwendung von Kohle wird diese pulverisiert, um sie einfacher handhaben zu können und die Reaktion in der Lichtbogenkammer 15 leichter ablaufen zu lassen. Durch diese Pulverisierung läuft die Reaktion mit anderen Gasen in der Lichtbogenkammer wesentlich schneller ab. Das Beschickungsmaterial 25 wird durch den Einlaß 21 entweder separat oder in Verbindung mit einem Reaktionsgas, wie z.B. Wasserstoff zugeführt, wobei Wasserstoff bevorzugt mit Kohle oder Öl .gemischt wird, bevor es den Einlaß 21 erreicht. Die Kohle und/oder das öl als Beschickungsmaterial u.z. sowohl allein als auch vermischt mit Wasserstoff wird dann mit dem Beschickungsgas 13 vermischt, das Kohlenwasserstoffgase enthält, u.z. wie bereits erwähnt, z.B. Methan oder schwerere Kohlenwasserstoffe, wie Ithan, Propan,Buthan, synthetische Gase oder dergleichen. Diese Gase vermischen sich mit der Kohle oder dem Öl und reagieren innerhalb des Lichtbogens 11, bei Temperaturen bis zu etwa 330O0G (60000F) und lassen Azetylen (GpH2) entsprechend der nachfolgenden Gleichung entstehen.
2CH +Hp ► aC + CpHp + bHp (1)
Diese Reaktion liefert eine Verbesserung bezüglich einer vergrößerten Azetylen-Molfraktion am Ausgang 23 des Lichtbogenerhitzers.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Lichtbogen-■ erhitzers dargestellt, mit dem die Erfindung verwirklicht werden kann. Dieser für einen Mehrphasenbetrieb ausgelegte Lichtbogenerhitzer 31 hat ein Gehäuse 33 und eine Vielzahl von separaten Lichtbogenerhitzern 35, 37 und 39. Diese Lichtbogenerhitzer sind radial zum Gehäuse 33 angeordnet und in gleicher Weise, wie der Lichtbogenerhitzer 3 gemäß Fig. 1 aufgebaut. Die einzige Ausnahme besteht darin, dnß der Aug-
- 7 - Ran
7 0 9 8 f J ft / 0 7 8 6
WS74P-1477
gang 23 in das Gehäuse 33 mündet. Entsprechend einer dreiphasigen Wechselstromversorgung werden vorzugsweise drei Lichtbogenerhitzer verwendet, wobei jeweils einer einer Phase zugeordnet ist. Jeder der drei Lichtbogenerhitzer 351 37 und 39 hat hohlzylindrische Kupferelektroden 41 und 43,zwischen denen ein Spalt 45 entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 1 angeordnet ist.
Dieser Spalt ist ebenfalls etwa 1 mm breit, um eine Wechselstromleistung von etwa 4kV anschließen zu können. Der Lichtbogen entsteht jeweils im Spalt 45 und wird durch ein zugeführtes Beschickungsgas 47 in das Innere der Elektroden abgedrängt, wobei zunächst ein Lichtbogen entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 entsteht. Da der Lichtbogen mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 Umläufen/Sekunde durch die Einwirkung des Wechselstromes und eines magnetischen Gleichfeldes im Innern der Lichtbogenkammer umläuft, entsteht ein sehr hoher Wirkungsgrad bei dieser Ausgestaltung der Erfindung. Das magnetische Gleichfeld wird durch in den Kupferelektroden 41 und 43 angeordnete Spulen erzeugt. Wenn das Beschickungsgas 47 in die Lichtbogenkammer eindringt, vermischt es sich mit dem Beschickungsmaterial 49, das aus Kohlen und/oder öl bestehen kann, wobei dieses Beschickungsmaterial mit Wasserstoff durchsetzt sein kann. Das Beschickungsmaterial strömt zum Gehäuse 33· Es sei bemerkt, daß sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 dem durch den Spalt 9 bzw. 45 zugeführten Beschickungsgas ebenfalls Wasserstoff beigemischt sein kann, wie dies bei dem zugeführten Beschickungsmaterial 49 der Fall ist.
Aufgrund des Gasdruckes erstrecken sich die in den einzelnen Lichtbogenkammern 35, 37 und 39 erzeugten Lichtbogen 51 bis in das Gehäuse 33 und gehen dort ineinander über, worauf
- 8 - diesen
709808/0786
WS74-P-14-77
dieses Ende des Lichtbogens möglicherweise nicht zur zugeordneten zweiten Elektrode findet, sondern ein Kreisschluß über einen anderen Lichtbogenast erfolgen kann. Der Dreiphasen-Lichtbogenerhitzer ist über eine Y-Schaltung an die Stromversorgung angeschlossen, wobei der Sternpunkt dieses Systems an die Elektrode 43 bzw. das Gehäuse 33 angeschlossen ist. Auf diese Weise kann ein Dreiphasenlichtbogen 51 erzeugt werden, der von den drei zugeordneten Elektroden 41 ausgeht,und der ebenfalls etwa sternförmig aufgebaut ist.
Das dem Dreiphasen-Lichtbogenerhitzer zugeordnete Versorgungssystem hat drei in Y-Schaltung betriebene Stromquellen 53, 55 und 57 gemäß Fig. 2, die im Sternpunkt 59 zusammengeschaltet sind und deren Fhasenanschluß 61, 63 oder 65 an eine der zugeordneten Elektroden 41 der Lichtbogenerhitzer angeschlossen ist. Vom Sternpunkt 59 aus verläuft ein Masseleiter 57 zum Gehäuse 33 und damit zu den Elektroden 43 der einzelnen Lichtbogenerhitzer. Die einzelnen Stromquellen 53, 55 und 57 werden in herkömmlicher Weise von den Sekundärwicklungen eines Dreiphasentransformators gebildet, deren Primärwicklungen an einer Wechselstromquelle liegen.
Für eine Phase des Wechselstromzyklus fließt ein Strom über die Wicklung 53, cLen Leiter 61 und einen Strombegrenzer zur Elektrode 41 des zugeordneten Lichtbogenerhitzers 35· Von der Elektrode 41 fließt der Strom über den Lichtbogen zur Elektrode 41 des benachbarten Lichtbogenerhitzers 37, und von diesem über den Leiteranschluß 65, einen Strombegrenzer und die Sekundärwicklung 57 zum Sternpunkt 59 zurück. Entsprechendes gilt für die übrigen Wechselstromphasen, so daß der Lichtbogen 51 intermittierend zwischen zwei von
- 9 - drei
709808/0786
WS74-P-14-77
drei Elektroden 4-1 zündet' und umspringt. Auf diese Weise ergibt sich ein Lichtbogenauf "bau, wie er im wesentlichen in Fig. 2 angedeutet ist. Die Kondensatoren 73 dienen der Korrektur des Verlustfaktors im System.
Im Betrieb wird der Brennstoff z.B. granulierte oder pulverisierte Kohle bzw. kleine öltröpfchen in die Lichtbogenkammer, die bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 2 im wesentlichen durch das Gehäuse 33 gebildet wird, am oberen Ende eingeführt und fällt nach unten, wobei er dem Einfluß des Lichtbogens 51 ausgesetzt ist und bei einer entsprechenden Wasserstoffatmosphäre chemisch umgesetzt wird, so daß Azetylen entsteht, welches am unteren Ende des Gehäuses gesammelt und durch einen entsprechenden Aus laß abgeleitet wird.
Parallel zur Vergasung von natürlichen Brennstoffen, wie Kohle oder öl, kann der Lichtbogenerhitzer gemäß der Erfindung auch dazu benutzt werden, um Kohle in Generatorgas bei einer Reaktion in einer Wasserdampfatmosphäre nach der folgenden Gleichung umzusetzen:
CH + xH20 ► xCO + (x + J)H2 (2)
Der größte Anteil des Wasserdampfes wird durch den Spalt 9 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und die Spalte 4-5 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 zugeführt, jedoch kann der Dampf auch als Trägergas für die pulverisierte Kohle Verwendung finden, welche durch den Einlaß 21 bzw. die entsprechenden Einlasse bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 zugeführt wird. Es ist in jedem Fall soviel Wasserdampf zuzuführen, daß die gewünschte Reaktion in der Lichtbogenkammer ablaufen kann.
- TO - Patentansprüche
709808/0786

Claims (9)

  1. PATENTANWALT
    DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS
    8 MÖNCHEN 71, 29. Juli 1976
    Melchlorstraße 42
    Eig.Zeich.: WS74P-1477
    Patentansprüche
    Verfahren zur Umwandlung von natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoff-Brennstoffen in ein gasförmiges Produkt, indem eine chemische Umsetzung bei erhöhter Temperatur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Lichtbogenerhitzer ein Lichtbogen zwischen zwei hohlzylindrischen Elektroden aufgebaut wird und für eine bestimmte Zeitdauer auf einer Temperatur gehalten wird, bei der freie Kohlenwasserstoff-Radikalionen aus dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff gebildet werden, dnß ein Kohlenwasserstoffgas aus der Gruppe Äthan, Methan, Propan, Buthan oder ein Gemisch dieser Kohlenwasserstoffgase über einen Spalt zwischen den Elektroden in einer quer zur Achse des Lichtbogenerhitzers verlaufenden Richtung eingeführt wird, um den Lichtbogen zu verlängern und die für die Erzeugung der freien Kohlenwasserstoff-Radikalionen notwendige Temperatur zu erzeugen, daß in radialer Richtung durch den Lichtbogenerhitzer der natürlich vorkommende Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Form von Kohle und/oder öl in die Lichtbogenkammer eingeleitet wird, so daß er mit den freien Kohlenwasserstoff-Radikalionen reagiert und ein gasförmiger Kohlenwasserstoff-Brennstoff entsteht, und daß der gasförmige Kohlenwasserstoff-Brennstoff über einen Auslaß am anderen Ende der Lichtbogenkammer abgenommen wird.
    709808/0786
    WS74P-1477
    •Λ-
  2. 2. Verfahren nach Anspruch*1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kohlenwasserstoffgas zusammen mit dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff, d.h. vermischt mit der Kohle und/oder dem öl in die Lichtbogenkammer eingeleitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffgas Äthan, Methan, Propan oder Buthan bzw. ein Gemisch derselben Verwendung findet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch geken nzeichnet, daß Methan und Wasserstoff gemischt Verwendung findet.
  5. 5- Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 4·, dadurch gekennze ichnet, daß in die Lichtbogenkammer Wasserdampf vermischt mit Methan eingeleitet wird.
  6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich-. net, daß ein Mehrphasen-Lichtbogenerhitzer Verwendung findet, bei dem eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Lichtbogenerhitzern (35» 37, 39) an ein zentrales Gehäuse (33) angeschlossen ist, daß die zweite Elektrode (43) der aus zwei hohlzylindrischen Elektroden (41, 43) bestehenden Lichtbogenerhitzer leitend mit dem Gehäuse (33) verbunden ist, und daß die einzelnen Lichtbogenerhitzer den entsprechenden Phasen eines mehrphasigen Wechselstromes in Sternschaltung zugeordnet sind,· derart, daß die äußeren Elektroden (41)jeweils and die Phnse und der Sternpunkt an das Gehäuse (33) angeschlossen ist, wobei zwischen den beiden Elektroden der einzelnen Lichtbogenerhitzer ein Spalt (45) besteht, von welchem aus sich der Lichtbogen aufbaut.
    7 0 9808/0786
    WS74-P-14-77
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenerhitzer als Dreiphasensystem aufgebaut ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenerhitzer mit einer Leistung bis zu 10 000 kW arbeitet.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen mit einer Temperatur von etwa 330O0C erzeugt wird.
    709808/0786
    Leerseite
DE19762634616 1975-08-11 1976-07-31 Verfahren zur umwandlung von natuerlich vorkommenden kohlenwasserstoffen in gasfoermige produkte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Withdrawn DE2634616A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/603,576 US4010090A (en) 1975-08-11 1975-08-11 Process for converting naturally occurring hydrocarbon fuels into gaseous products by an arc heater

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2634616A1 true DE2634616A1 (de) 1977-02-24

Family

ID=24416032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762634616 Withdrawn DE2634616A1 (de) 1975-08-11 1976-07-31 Verfahren zur umwandlung von natuerlich vorkommenden kohlenwasserstoffen in gasfoermige produkte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4010090A (de)
JP (1) JPS5222004A (de)
CA (1) CA1059946A (de)
DE (1) DE2634616A1 (de)
FR (1) FR2320977A1 (de)
GB (1) GB1514860A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4268620A (en) * 1977-01-31 1981-05-19 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Method of processing of light-sensitive silver halide photographic material
EP0104749A1 (de) * 1982-08-27 1984-04-04 Activated Carbon Services Limited Vorrichtung zum Erhitzen eines festen Materials in Teilchenform

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4145403A (en) * 1977-09-29 1979-03-20 Fey Maurice G Arc heater method for producing metal oxides
US4339546A (en) * 1980-02-13 1982-07-13 Biofuel, Inc. Production of methanol from organic waste material by use of plasma jet
US4358629A (en) * 1980-08-18 1982-11-09 Avco Corporation Method of producing acetylene from coal
EP0057029A1 (de) * 1981-01-21 1982-08-04 ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) Société Anonyme Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung pulverförmiger Stoffe bei hohen Temperaturen
US4487683A (en) * 1982-07-26 1984-12-11 Combustion Engineering, Inc. Acetylene from coal and an electric arc
FR2548048B1 (fr) * 1983-06-29 1987-07-03 Bertin & Cie Reacteur haute temperature associe a une zone de plasmagenese en particulier bruleur mixte electricite-combustible
DD235393A3 (de) * 1983-12-22 1986-05-07 Wolfgang Michel Verfahren zur herstellung von fluessigprodukten, insbesondere teer, aus organischen schuettguetern
JPS61220736A (ja) * 1985-07-10 1986-10-01 Canon Inc 気相励起装置
SE462070B (sv) * 1986-08-11 1990-04-30 Skf Steel Eng Ab Saett att kontinuerligt oeverhetta stora gasfloeden
FR2622894B1 (fr) * 1987-11-10 1990-03-23 Electricite De France Procede et installation d'hydropyrolyse d'hydrocarbures lourds par jet de plasma,notamment de plasma d'h2/ch4
US4915915A (en) * 1988-10-11 1990-04-10 Treharne Richard W Water-powdered piezoelectric unit for producing nitrogen fertilizer
US5698177A (en) * 1994-08-31 1997-12-16 University Of Cincinnati Process for producing ceramic powders, especially titanium dioxide useful as a photocatalyst
US5626726A (en) * 1995-09-27 1997-05-06 Lockheed Idaho Technologies Company Method for cracking hydrocarbon compositions using a submerged reactive plasma system
RU2158747C1 (ru) * 2000-03-21 2000-11-10 Зао "Тк Сибур Нн" Способ прямого пиролиза метана
US20050016831A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Paganessi Joseph E. Generation of acetylene for on-site use in carburization and other processes
EP1741769A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-10 Pribyshyn, Victor Vorrichtung und Verfahren zur Reaktion von chemischen Verbindungen
US8110175B2 (en) * 2006-07-24 2012-02-07 Nichols Timothy O System and process for extracting and collecting substances from a molecular combination
DE102015218514A1 (de) 2015-09-25 2017-03-30 Deutsche Lufthansa Ag Reaktor zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen und korrespondierendes Verfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1175224B (de) * 1959-04-17 1964-08-06 Knapsack Ag Vorrichtung zur Erzeugung von Acetylen und AEthylen durch thermische Spaltung von Kohlen-wasserstoffen mittels eines im elektrischen Licht-bogen erhitzten gasfoermigen Waermetraegers
US3375316A (en) * 1964-08-18 1968-03-26 Du Pont Electric arc furnace for the preparation of acetylene by pyrolysis of hydrocarbons
US3554715A (en) * 1965-11-12 1971-01-12 Westinghouse Electric Corp Cross flow arc heater apparatus and process for the synthesis of carbon,acetylene and other gases
US3541379A (en) * 1967-09-11 1970-11-17 Ppg Industries Inc Method for initiating gaseous plasmas
US3791949A (en) * 1971-12-09 1974-02-12 Westinghouse Electric Corp Processes for chemical conversion

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS-ERMITTELT *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4268620A (en) * 1977-01-31 1981-05-19 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Method of processing of light-sensitive silver halide photographic material
EP0104749A1 (de) * 1982-08-27 1984-04-04 Activated Carbon Services Limited Vorrichtung zum Erhitzen eines festen Materials in Teilchenform

Also Published As

Publication number Publication date
CA1059946A (en) 1979-08-07
JPS5222004A (en) 1977-02-19
FR2320977A1 (fr) 1977-03-11
US4010090A (en) 1977-03-01
FR2320977B1 (de) 1982-10-08
GB1514860A (en) 1978-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2634616A1 (de) Verfahren zur umwandlung von natuerlich vorkommenden kohlenwasserstoffen in gasfoermige produkte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE19757936B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines H2-CO-Gasgemisches
EP0157758B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Synthesegasen, insbesondere Reduktionsgasen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2720788B1 (de) Verfahren zur modifizierung eines methanhaltigen gasvolumenstroms
DE3015900A1 (de) Verfahren zur herstellung von stickoxiden
DE2731042A1 (de) Lichtbogenreaktor und verfahren zur erzeugung von azetylen
DE2634617A1 (de) Verfahren zur herstellung von magnetitkugeln und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP3898505B1 (de) Verfahren zur kohlenwasserstoffpyrolyse mit räumlich getrennter beheizungs- und reaktionszone innerhalb des reaktorraums
DE69201772T2 (de) Elektrische Anordnung zur Umwandlung molekularer Gewichte unter Verwendung von Dynoden.
EP1456119B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur umwandlung eines brennstoffes
EP0306540B1 (de) Verfahren und Anlage zur Energiegewinnung aus giftigen Abfallstoffen bei deren gleichzeitiger Entsorgung
WO2023073242A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur synthese von organischen kohlenstoffverbindungen
DE3128019A1 (de) Verfahren zum herstellen von acetylen ausgehend von kohle
WO2015140058A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum erzeugen organischer verbindungen mit einem siedepunkt von 15 °c oder höher aus einem methan enthaltenden gas
DE69624741T2 (de) Verfahren zur thermischen Umsetzung von aliphatischen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen in acetylenischen Kohlenwasserstoffen
EP0553776A2 (de) Verfahren zur Wandlung der chemischen Struktur von vorzugsweise chlor-fluor-haltigen Verbindungen
EP0209665B1 (de) Verfahren zur Kohlehydrierung mittels Sumpfphase- und katalysator-Festbetthydrierung
CH378296A (de) Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gases aus Kohlenwasserstoffen
DE10163474A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung und/oder Reformierung von gasförmigen Brennstoffen und zugehörige Anwendung
DE2824212C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenmonoxyd aus Kohlendioxyd
EP1456118B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur umwandlung eines brennstoffes
DE2053206A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Phos phor
DE3301962A1 (de) Verfahren zum methanisieren kohlenstoffhaltiger feststoffe
DE102008021630A1 (de) Kreisgasbehandlung zur direkten thermochemischen Umwandlung von hochmolekularen organischen Substanzen in niederviskose flüssige Roh-, Brenn- und Kraftstoffe
DE1768767A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Hydrogen-Cyanid und Acetylen in einem Bogenerhitzer mit einem rotierenden Bogen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee