DE268062C

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Publication number: DE268062C
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Description

DEUTSCHES REICH

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

— JV! 268062 KLASSE 12«. GRUPPE

und Reduktion von Eisen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. November 1912 ab.

Für die Herstellung von Wasserstoff durch abwechselnde Oxydation und Reduktion von Eisen sind sogenannte Retortenöfen mit eisernen Retorten bekannt.

Es hat sich aber herausgestellt, daß die Querschnitte dieser das Reaktionsmaterial enthaltenden Retorten mit Rücksicht auf die für die gleichmäßige Durchführung des Verfahrens erforderliche Wärmeübertragung nur sehr beschränkte Abmessungen aufweisen dürfen. Für die Herstellung großer Wasserstoffmengen sind daher stets öfen mit einer großen Anzahl (vorzugsweise io bis 2o) Retorten erforderlich. Infolge des überaus starken Verschleißes der Eisenretorten sind aber fortgesetzte ■ Reparaturen und Auswechselungen derselben nötig, wodurch andauernde Betriebsstörungen und hohe Kosten bedingt werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Retortenöfen liegt

darin, daß sämtliche Retorten Gaszuleitungen, Gasableitungen, Dampfzuleitungen, Beschikkungs- und Entleerungsöffnungen haben müssen, wodurch die Armatur sehr kompliziert und teuer wird während die Reparatur- und Auswechslungsarbeiten erschwert werden.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Kammerofen für die Wasserstoffbereitung nach dem sogenannten Kontaktverfahren. Dieser Ofen ist an Stelle der bekannten Retorten mit Kammern ausgerüstet, welche so betrieben werden können, daß die Leistung einer einzigen Kammer der Leistung eines ganzen Retortenofens nach den bisherigen Systemen entspricht.

Diese Wirkung wird erreicht durch kombinierte Außen- und Innenbeheizung der Kam- mer.

Durch die Innenbeheizung werden auch den sonst kalt bleibenden, von den Eisenwandungen der Kammer entfernten Partien die zur Durchführung der Reaktion nötigen Wärmemengen zugeführt, so daß im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ein sehr großer Kammerquerschnitt gewählt werden und somit in einer einzigen Kammer eine sehr große Wasserstoffausbeute erzielt werden kann. Durch die kornbinierte Innen- und Außenbeheizung ist ferner ein sehr rasches Aufheizen des Reaktionsmaterials möglich.

■ Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des Kammerofens.

Fig. ι ist ein Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht.

Der Kammerofen besteht aus einem Heizraum i, welcher einerseits mit dem Oberteil eines vorgelegten Koksgenerators 2 und andererseits mit dem Kamin 3 in Verbindung steht.

In dem Ofenraum 1 ist ein Schacht 4 derart angeordnet, daß sich derselbe durch die untere Wandung des Ofens 1 erstreckt. Unterhalb des Ofens ι ist ein zweckmäßig runder Heizraum. 5 vorgesehen,, gegen welchen' der Unterteil des Schachtes 4 bei 6 abgedichtet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist an der Verbindungsstelle des Schachtes 4 mit der Heizkammer 5 ein zweckmäßig aus Eisen bestehender

ringförmiger Einsatz 7 vorgesehen, welcher, wieder von einer feuerfesten Umschalung 8 umgeben ist.

Diese Anordnung hat den Zweck, die Ver-

.5 bindungssteile von Schacht und unterer Heizkammer vor zu hohen Temperaturen zu schützen und gleichzeitig durch Zerlegung der Kammer in zwei Teile ein leichtes Auswechseln des Schachtes 4 zu gewährleitsen.

Der mit der Beschickungsöffnung 15 ausgerüstete Oberteil des Schachtes 4 steht durch die mit Ventil 9 versehene Rohrleitung 10, 11 mit dem Oberteil des Koksgenerators 2 in Verbindung, welch letzterer noch eine Luftzuleitung 12 besitzt.

In die Rohrleitung 10 mündet die mit Ventil 13 ausgerüstete Dampfzuleitung 14.

In dem unteren Heizraum 5 ist gegenüber der unten offenen Kammer ein als Träger für die Eisenmasse dienender Rost 16 vorgesehen, welcher einmal störende Reaktionen zwischen der Eisenmasse und der feuerfesten Auskleidung des Heizraumes 5 verhindert und dann ein gleichmäßiges Eindringen der Heiz- und Reaktionsgase in die Eisenmasse gewährleistet. Unterhalb des Rostes 16 mündet ein Zweigrohr 17 in den unteren Heizraum 5, dessen Zweig 18 für Zuleitung von Gas, und dessen Zweig 19 für die Ableitung des gebildeten Wasserstoffs in die Vorlage 20 dient.

In dem unteren Heizraum 5 sind ferner Entleerungstüren 21 für das Reaktionsmaterial und Winddüsen 22 vorgesehen, welche so gelegt sind, daß sie die Luft tangential in die Kammer leiten, wodurch Stichflammen vermieden werden. Für die Einfüllung von · Koks in den Koksgenerator sind Öffnungen 23 vorgesehen.

Die Wasserstoffbereitung mit vorliegendem Kammerofen gestaltet sich beispielsweise wie folgt:

Mit Hilfe des Koksgenerators 2 wird der Ofen ι im Sinne der Pfeilrichtung von außen beheizt. Die Abgase strömen bei 24 in den Kamin 3. Die Außenheizung wird zweckmäßig so weit getrieben, bis der Eisenschacht rotglühend ist.

Die Innenbeheizung des Reaktionsmaterials erfolgt in der Weise, daß durch Leitung 18, 17 Gas in den unteren Heizraum 5 eingeleitet wird, während durch Winddüsen 22 die erforderlichen Luftmengen zugeleitet werden. Die Abgase aus dem Heizraum entweichen oben in den Ofen.

Zum Zwecke der Reduktion der Eisenmasse leitet man durch Leitung 18, 17 Wassergas in den Ringraum 5 ein. Dasselbe durchströmt die Kammer von unten nach oben und gelangt dann bei geöffnetem Ventil 9 durch Leitung 10, 11 in den Oberteil des Koksgenerators, woselbst die noch verbrennbaren Gase unter Luftzuführung durch Leitung 12 verbrannt und zur Außenheizung der Kammer nutzbar gemacht werden können.

Leitet man gleichzeitig mit dem Wassergas durch die Winddüsen 22 geringe Luftmengen in den unteren Heizraum 5 ein, so vollzieht sich die Reduktion mit sogenannter reduzierender Flamme. Man kann dann Heizphase und Reduktionsphase gegebenenfalls zusammenfallen lassen, da bei Zuführung geringer Luftmengen das Wassergas gleichzeitig heizt und reduziert.

Sobald der Betrieb im Gange ist, kann der Koksgenerator α ganz klein gestellt werden, da die in dem Oberteil des Koksgencrators zur Ver brennung kommenden Abgase der Reduktion den größten Teil der Außenbeheizung allein besorgen.

Ist ein Koksgenerator nicht vorhanden, so wird zum Anheizen usw. eine Leitung von Frischgas angebracht sowie eine Vorkammer, in welcher die Gase sich mit Luft mischen.

Nachdem die Erzfüllung genügend aufgeheizt und reduziert ist, wird die Gas- und Luftzufuhr abgestellt und bei geöffnetem Ventil 13 durch Rohrleitung 14, 10 überhitzter Dampf eingeblasen. Der die Kammer von oben nach unten durchströmende Dampf wird in bekannter Weise unter Oxydation der Eisenmasse zersetzt. Der gebildete Wasserstoff strömt durch Rohrleitung 17, 19 in die Vorlage 20.

Dadurch, daß die Außen- und Innenheizung in entgegengesetztem Sinne erfolgt, wird der große Vorteil erzielt, daß die für die Wasserstoffbereitung ungemein wichtige gleichmäßige Beheizung der Gesamtmasse ermöglicht ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel wirken beispielsweise die die Kammer umgebenden Gase am stärksten auf den Oberteil der Kammer ein., da hier die Heizgase noch die größte Hitze enthalten. Nach unten zu fällt die Außenbeheizung allmählich ab. Bei der Innenbeheizung tritt genau der umgekehrte Vorgang in Erscheinung; denn hier wird unten am stärksten beheizt, während die Heizwirkung nach oben zu nachläßt. ' Da Außen- und Innenbeheizung sich gegenseitig ergänzen, so kann durch geeignete Wahl der Verhältnisse erreicht werden,-daß das Reaktionsmaterial durch seine ganze Masse hindurch gleichmäßige Temperatur erhält,; wodurch die Wasserstoff ausbeute gefördert und die bekannten, auf Überhitzung u. dgl. beruhenden Nachteile behoben werden.

Claims

Patent-Ansprüche:.

1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff durch abwechselnde Oxydation und Reduktion von Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgefäße von außen und innen, direkt und indirekt beheizbar sind. .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und Innen-

beheizung des Reaktionsmaterials in entgegengesetzter Richtung geleitet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von innen direkt beheizbare Kammern derart in Heizräumen angeordnet sind, daß gleichzeitig eine Außenbeheizung stattfinden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bestehend aus einem durch einen Heizraum gelegten, mit seinem offenen Ende mit einem zweiten Heizraum, kommunizierenden Schacht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer für das Reaktionsmaterial zweiteilig ausgebildet ist, wobei der schachtförmige Oberteil gegen den unteren Heizraum abgedichtet ist und der als Einsatz ausgebildete Unterteil der Kammer die Verbindungsstelle gegen die Einwirkung hoher Temperaturen schützt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Heizraum ein als Träger für das Reaktionsmateria] dienender Rost vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Heizraum mit tangential in denselben mündenden Luftzuführungsdüsen und Entleerungsöffnungen für das Reaktionsgut versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.