DE276719C - - Google Patents
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Description
KAISERLICHESIMPERIAL
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und Reduktion von Eisen.and reduction of iron.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Mai 1913 ab.Patented in the German Empire on May 25, 1913.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasserdampf und Eisen, bei welcher die Eisenkontaktmasse mit Gemischen von Gas und Luft behandelt wird.The invention relates to such processes for the production of hydrogen from Water vapor and iron, in which the iron contact mass with mixtures of gas and Air is treated.
Bei diesen Verfahren tritt leicht Zusammenbacken und Verschlackung ein; die Kontaktmasse läßt sehr bald an Wirksamkeit nach; die Ausbeute an Wasserstoff sinkt. DieseIn these processes, caking and slagging easily occur; the contact ground very soon diminishes in effectiveness; the yield of hydrogen decreases. These
ίο unangenehmen Erscheinungen sind nach den Untersuchungen des Erfinders darauf zurückzuführen, daß einerseits die Verbrennung an den Stellen, an welchen die Luft zugeführt wird, eine sehr heftige ist, während an anderen Stellen die Temperaturen wieder zu niedrig sind.ίο unpleasant phenomena are after Investigations by the inventor attributed to the fact that on the one hand the combustion at the points where the air is supplied is a very violent one, while on other places the temperatures are too low again.
Diese Ubelstände treten besonders unangenehm in Erscheinung, wenn man mit reduzierender Flamme unter Verwendung hochwertiger Gase arbeitet. Hierbei finden an der Eintrittsstelle der Luft so schnelle und plötzliche Verbrennungen statt, daß hier Temperaturen auftreten, welche weit über den Schmelzpunkt der Eisenkontaktmasse hinausgehen. Das an diesen Stellen gebildete Gemisch von Kohlensäure, Kohlenoxyd, Wasser und Wasserstoff besitzt in der Regel keine reduzierenden Eigenschaften mehr; dasselbe kann sogar unter Umständen oxydierend auf bereits gebildeten Eisenschwamm einwirken. An anderen Stellen des Reduktionsschachtes herrscht umgekehrt ein großer Überschuß von Reduktionsgas, jedoch ist die Temperatur so niedrig, daß der Angriff der Gase nicht schnell kann, so daß dieselben zum durch die Kontaktmasse hin-These evils appear particularly unpleasant when one is dealing with reducing Flame works using high quality gases. Here, at the point of entry of the air, there are so rapid and sudden Burns take place that temperatures occur here which are well above the Go beyond the melting point of the iron contact mass. The mixture formed at these points of carbonic acid, carbon dioxide, water and hydrogen, as a rule, no longer has any reducing properties; the same thing can even under certain circumstances have an oxidizing effect on sponge iron that has already formed. Conversely, there is a large excess of at other points in the reduction shaft Reducing gas, however, the temperature is so low that the attack of the gases is not quick can, so that they can go through the contact mass
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genug erfolgen Teil unzersetzt durchgehen.enough to go through part undecomposed.
Nach vorliegender Erfindung werden diese Übelstände dadurch behoben, daß das zur Behandlung der Eisenmasse dienende Gasluftgemisch außer Berührung mit derselben in besonderen, dem Kontaktraum vorgeschalteten Räumen hergestellt wird.According to the present invention, these deficiencies are remedied in that the for Treatment of the iron mass serving gas-air mixture out of contact with the same in special rooms upstream of the contact area.
Die Herstellung des Gasluftgemisches erfolgt z. B. in mit dem Reaktionsschacht in Verbindung stehenden Mischkammern, in welche das Gas nebst einem bestimmten Prozentsatz von Luft eingeleitet und dort teilweise verbrannt und umgesetzt wird, wobei gleichzeitig dafür Sorge, getragen wird, daß die an den Verbrennungszonen der Luft auftretende Wärme auf die gesamten Gase übertragen wird, damit keine zu hohen Temperaturen an irgend einer Stelle auftreten können.The gas-air mixture is produced, for. B. in with the reaction shaft in Connecting mixing chambers into which the gas and a certain percentage introduced by air and partially burned and implemented there, while at the same time care is taken that the air that occurs at the combustion zones Heat is transferred to all of the gases so that temperatures do not rise too high can occur anywhere.
Die Erfindung kann bei den verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen zur Wasserstoffbereitung nach dem Eisenkontaktverfahren mit Erfolg Anwendung finden. Nachstehend soll dieselbe an einigen konkreten Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention can be used in a wide variety of methods and devices for producing hydrogen find successful application after the iron contact method. In the following, the same is intended to be based on a few specific exemplary embodiments explained.
Fig. ι veranschaulicht z. B. eine Vorrichtung zur Wasserstoffherstellung, bei welcher ein ringförmiger, gleichzeitig direkt und indirekt beheizter Zersetzer α vorgesehen ist, der von außen durch die Schachtmauer β begrenzt wird und mit dem von ihm eingeschlossenen Heizraum b unmittelbar in Verbindung steht.Fig. Ι illustrates z. B. a device for hydrogen production, in which an annular, at the same time directly and indirectly heated decomposer α is provided, which is limited from the outside by the shaft wall β and is directly connected to the boiler room b enclosed by it.
Im Unterteil dieses Generators ist eineIn the lower part of this generator there is one
ringförmige Mischkammer 2 vorgesehen, welche durch Schlitze 3 mit dem ringförmigen Zersetzer α in Verbindung steht. 4 ist eine Ringleitung für das Gas, 5 eine Ringleitung für die Luft. Die Gasleitung 4 steht durch mehrere Leitungen 6, die Luftleitung 5 durch mehrere Leitungen 7 mit der Mischkammer 2 in Verbindung.annular mixing chamber 2 is provided, which is in communication with the annular decomposer α through slots 3. 4 is a ring line for the gas, 5 is a ring line for the air. The gas line 4 is connected to the mixing chamber 2 by a plurality of lines 6, the air line 5 by a plurality of lines 7.
Die die Mischkammer 2 mit dem Reaktionsraum b verbindenden Leitungen 3 sind nach unten gerichtet, um zu verhindern, daß das Gasluftgemisch vor inniger Mischung die Mischkammer 2 verläßt.The lines 3 connecting the mixing chamber 2 to the reaction space b are directed downwards in order to prevent the gas-air mixture from leaving the mixing chamber 2 before intimate mixing.
Beim Arbeiten mit der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung leitet man durch die Leitung 4, 6 Gas in die Mischkammer 2 ein, während man gleichzeitig durch die Leitung 5,7 Luft in regelbarer Menge zuführt. Das Gasluftgemisch wird in der ringförmigen Kammer 2 innig gemischt und partiell verbrannt. Die hocherhitzten Verbrennungsgase strömen durch die Schlitze 3 in den unteren Teil des Zersetzerraumes a, durchströmen das Reaktionsgut von unten nach oben und gelangen von hier aus in den Heizraum b, woselbst sie in bekannter Weise unter Zuführung genügender Mengen Frischluft vollkommen verbrannt werden. Die Abgase werden durch Rohr c in den Schornstein geleitet.When working with the device illustrated in FIG. 1, gas is introduced into the mixing chamber 2 through the line 4, 6, while at the same time a controllable amount of air is supplied through the line 5, 7. The gas-air mixture is intimately mixed in the annular chamber 2 and partially burned. The highly heated combustion gases flow through the slots 3 into the lower part of the decomposition room a, flow through the reaction material from the bottom up and from here into the heating room b, where they are completely burned in a known manner with sufficient amounts of fresh air being supplied. The exhaust gases are led into the chimney through pipe c.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der in Fig. ι veranschaulichten Vorrichtung, bei welcher die Mischkammer 2 im oberen Teil des Generators angeordnet ist. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach II-II der Fig. 2. Bei dem in Fig. 2 und 3 veranschaulichten Apparat sind die Füllöffnungen I seitlich angeordnet, während die Entleerungsöffnungen i sich direkt unter dem Zersetzerraum α befinden.Fig. 2 shows an embodiment of the device illustrated in Fig. Ι, in which the mixing chamber 2 is arranged in the upper part of the generator. 3 shows a section according to II-II of FIG. 2. In the apparatus illustrated in FIGS. 2 and 3, the filling openings I are arranged laterally, while the discharge openings i are located directly under the decomposer space α .
Beim Arbeiten mit dem in Fig. 2 veranschaulichten Apparat strömen die Verbrennungsprodukte aus der Mischkammer 2 durch die Schlitze 3 in den oberen Teil des Zersetzerraumes a, durchdringen die Kontaktmasse von oben nach unten gehend und verlassen den Zersetzerraum bei 8.When working with the apparatus illustrated in FIG. 2, the combustion products flow out of the mixing chamber 2 through the slots 3 into the upper part of the decomposition chamber a, penetrate the contact mass from top to bottom and leave the decomposition chamber at 8.
Die Abgase der Reduktion, die eventuell durch von unten aus dem Raum 9 zugeführte Luft vollständig verbrannt werden können, durchströmen nun in bekannter Weise den inneren Heizraum b und entweichen bei geöffneter Klappe 10 in den Schornstein.The exhaust gases from the reduction, which can possibly be completely burned by air supplied from below from the room 9, now flow through the inner heating room b in a known manner and escape into the chimney when the flap 10 is open.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Gefahr der Überhitzung infolge des Leitens der heißen Gase von oben nach unten noch mehr vermindert wird, daß das Ableiten der den Heizraum verlassenden Abgase direkt in den Schornstein erfolgen kann, und daß schließlich noch die Entleerung vereinfacht wird.The embodiment illustrated in Fig. 2 has the advantage that the risk of Overheating is reduced even more as the hot gases are conducted from top to bottom that the discharge of the exhaust gases leaving the boiler room directly into the chimney can take place, and that, finally, the emptying is simplified.
Der Raum 9 steht zweckmäßig noch mit einer Hilfsleitung 11 für Heizgas in Verbindung, welche es ermöglicht, den Heizraum b besonders aufzuheizen.The space 9 is expediently connected to an auxiliary line 11 for heating gas, which makes it possible to particularly heat the heating space b.
Das Ableiten des Wasserstoffes erfolgt bei diesem Ofen durch die Mischkammer 2 hindurch, die zu diesem Behufe mit einer Wasserstoffabführung 12 ausgerüstet ist.In this furnace, the hydrogen is discharged through the mixing chamber 2, which is equipped with a hydrogen discharge 12 for this purpose.
Zur Erzielung einer vollkommen innigen Mischung von Gas und Luft haben sich besonders Ringkanäle als vorteilhaft erwiesen, in welche die Gas- und Luftdüsen tangential einmünden. Bei Benutzung solcher ringförmig ausgebildeter Mischkammern, werden die an den Eintrittstellen der Luft auftretenden Stichflammen dadurch ausgeglichen, daß samtliehe Gase sich in schneller Rotation befinden. Hierdurch wird ein sehr gleichmäßiges Reaktionsgemisch gebildet, welches seine Wärme auf den ganzen Querschnitt des Ofens gleichmäßig verteilt.To achieve a completely intimate mixture of gas and air have particularly Ring channels proved to be advantageous in which the gas and air nozzles tangentially merge. When using such ring-shaped mixing chambers, the Jet flames occurring at the points of entry of the air are compensated for by the fact that velvet Gases are in rapid rotation. This creates a very even reaction mixture which distributes its heat evenly over the entire cross-section of the furnace.
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