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Vorrichtung zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte.
Die Vorrichtung zur Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffen in leichte nach
der vorliegenden Erfindung gehört zu jener Klasse von bekannten Vorrichtungen, in
welcher die Kohlenwasserstoffe in flüssiger oder Gasform dem Einfluß eines aus geschmolzenem
Metall bestehenden Bades ausgesetzt werden, das in einen Behälter zur Spaltung der
Kohlenwasserstoffe eingegeben wird und das von dem Kohlenwasserstoff durchsetzt
wird. Diese Masse eines solchen :Metallbades darf nicht bei jener Temperatur verdampfen,
bei welcher die Verdampfung der Kohlenwasserstoffe stattfindet.
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Die Erfindung bezweckt eine derartige Vorrichtung, durch welche die
Herstellung leichter Kohlenwasserstoffe für Motorzwecke u. dgl. aus schwereren,
flüssigen Kohlenwasserstoffen oder aus Kohlenwasserstoffdämpfen, schwerer als die
Dämpfe von Benzin o. dgl., besorgt wird.
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Gemäß der Erfindung werden die nicht kondensierbaren Gase in neuartiger
Weise ausgenutzt, um Überhitzung einer inneren Zuleitungsröhre in dem Spaltungsbehälter
zu verhindern, und sie werden ferner dazu verwendet, flüssige Kohlenwasserstoffe,
die schwerer als Benzin sind, oder Öldämpfe, die schwerer sind als Benzindämpfe,
in die blasse einzuleiten.
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Beim Antrieb bekannter Vorrichtungen, in welchen geschmolzenes Blei
als Bad für die Spaltung der Kohlenwasserstoffe benutzt wird, wird eine in ein Bleibad
eingesetzte Zuleitungsröhre sehr bald durch Kohlenstoff, Ruß oder andere Rückstände,
die sich ansetzen, unbrauchbar. Die Zerstörung der Röhre findet bei 1"m-Wandlung
@,)n 2o Prozent oder einem höheren Prozentsatz der schweren Kohlenwasserstoffe in
leichtere statt. wenn man die Röhre mit einem hitzeisolierenden Material, beispielsweise
Asbest, umgibt, so wird dieses Schutzmittel nach kurzer Zeit vollständig mit der
geschmolzenen Bleimasse durchtränkt, es wird zerstört, und die Isolation wird vollständig
hinfällig.
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Kohlenwasserstoffgase, die von der Zersetzung herrühren und durch
einen Kondensator hindurchgegangen sind, ohne kondensiert zu werden, können aber
durch solche Leitungen hindurchgeführt werden, ohne daß sich ein Ansatz im Innern
der Leitung bildet. Durch die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird also
verhindert, daß die Röhren ihre Form durch Überhitzung verändern, und die Anordnung
eines Hitzeschutzmittels, das leicht zerstört werden kann, wird entbehrlich. Die
Leitungsröhre ist zu diesem Zweck innerhalb einer anderen Röhre angeordnet, die
sich in der gleichen Richtung durch das Bad erstreckt. Dadurch wird auch eine Überhitzung
des Öles oder der Öldämpfe vermieden.
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Die zweite Röhre ist in Längsrichtung in der geschmolzenen Masse verschiebbar
und kann während des Betriebes der Vorrichtung in ihrer Tieflage festgehalten werden,
und die innere Leitungsröhre bewegt sich mit der zweiten W-hre zusammen nach oben
und wird mit ihr in ihrer untersten Tieflage gehalten, wenn diese andere Röhre sich
in dieser Lage befindet, d. h. während der Apparat in Betrieb ist. Durch jede der
beiden Röhren wird Material
in den geschmolzenen Körper eingeleitet,
und zwar von einer Stelle aus, die außerhalb des Bades liegt. Diese Zuleitung des
Materials kann ohne Unterbrechung in irgendeiner Lage der äußeren oder zweitgenannten
Röhre stattfinden.
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Die beiden Röhren sind mit Bezug aufeinander so angeordnet, daß Senkung
der äußeren Röhre auch die innere Röhre senkt, während andererseits Anhub der äußeren
Röhre auch die innere Röhre mit nach oben nimmt.
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Auch sind Mittel angeordnet, um den Rückstrom von Gasen in der inneren
Röhre möglichst zu vermeiden und die aus der inneren Röhre austretenden Öle möglichst
seitlich zu verteilen.
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Die Zeichnungen stellen eine derartige Anlage im Schnitt dar, und
zwar ist Abb. i ein senkrechter Längsschnitt, und Abb. 2, 3 und 4 sind Schnitte
nach 2-2, 3-3 und 4-4 der Abb. i.
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Der Ofen 5 erhält den Brennstoff durch den Brenner 6 ; die Flamme
7 tritt bei g in die Heizkammer 8 ein. Diese Kammer steht mit dem Zug 11 in Verbindung,
der bei 12 an den Kamin 13 angeschlossen ist. Auf dem Boden der Heizkammer ist der
Untersatz 15 der eigentlichen Spaltvorrichtung aufgestellt, und an ihn schließt
sich der Oberteil oder das Kopfstück 16 unter Vermittlung einer größeren Zwischenleitung
ian. Letztere ist vorzugsweise eine Stahlröhre mit einem Durchmesser von 3o bis
4o cm und einer Höhe von 3 bis 5 m. Der Untersatz 15 und die Stahlröhre 17 sind
sorgfältig behandeltes Metall, um Poren darin zu vermeiden und dadurch das Eindringen
der geschmolzenen Metallmasse möglichst zu verhindern. Die Röhre 17 steht oben mit
der Kammer 1g im Kopfstück 16 in Verbindung. Der untere Satz und das Rohr 17 sind
vorzugsweise aneinandergeschweißt, während das obere Ende der Röhre 17 mit dem Kopfstück
16 durch Flanschen 2o und Schrauben 21 verbunden ist. Der Abschluß der Kammer =g
in dem Kopfstück 16 erfolgt durch eine Stahlplatte 22, die ebenfalls bei 23 angeschraubt
ist. Das Kopfstück 16 hat nahe dem oberen Ende einen bedeutend größeren Durchmesser
als unten, und von dem engeren Teil aus erstreckt sich eine Röhre 24 schräg nach
auswärts; sie ist gewöhnlich durch das Ventil 25 abgeschlossen und dient hauptsächlich
zur Reinigung der Kammer 1g.
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Eine Röhre 26 zum Ableiten der Dämpfe führt aus der Kammer 1g heraus
und geht zum oberen Ende einer Kühlschlange 27 des Kondensators.
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Die Röhre 17 bildet einen Behälter für das bei 28 angedeutete Metallbad.
Der Spiegel dieses Bades ist ganz nahe der oberen Abschlußwand des Ofens 5 verlegt.
Das Bad besteht aus einem Metall mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise
Blei. Der Schmelzpunkt von Blei ist bedeutend niedriger als jene Temperatur, bei
welcher die Zersetzung der Kohlenwasserstoffe stattfindet. Auch wird flüssiges Blei
leicht von den Kohlenwasserstoffen in flüssiger Form durchdrungen, und bei der Temperatur,
bei welcher die Kohlenwasserstoffe auf Gasform gebracht werden, findet eine Verflüchtigung
des Bleies noch nicht statt.
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Die Abschlußplatte 22 hat einen zylindrischen Stutzen 29, der sich
nach abwärts erstreckt und einheitlich mit ihr vergossen ist. Das untere Ende dieses
Stutzens liegt im Abstande von dem Spiegel des Metallbades. In gleitender Verbindung
mit diesem Stutzen 29 befindet sich ein zylindrischer Teil 30, dessen unteres Ende
ebenfalls noch in einem Abstande über dem Spiegel des Bades angeordnet ist, jedoch
auch in einem Abstande von dem unteren Ende des Stutzens 29 liegt.
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Dieser äußere Zylinder 3o steht durch seinen Boden 31 unterhalb der
zwischen ihm und dem Stutzen 29 gebildeten Kammer 32 in Verbindung mit einer
Röhre 33. Die Röhre 33 erstreckt sich in die Röhre 17 ganz nach unten hin und hat
an dem unteren Ende eine Scheibe oder einen Teller 34, auf dessen Unterfläche eine
Höhlung 35 vorhanden ist. Diese Höhlung steht jedoch in Verbindung mit der Röhre
33 und kann also die durch die Röhre 33 ziehenden Gase, Dämpfe o. dgl. in das Metallbad
eintreten lassen und sie darin verteilen, verhindert dabei jedoch wirkungsvoll den
Rückfluß von Gas in der Röhre selbst.
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Der Untersatz 15 steht nach Abb. i in Verbindung mit der Röhre 36,
die das Ventil 37 enthält und die dazu dient, das Metallbad aus diesem Behälter
17 zu entleeren, wenn dies notwendig werden sollte.
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An das obere Ende der Abschlußplatte 22 ist eine Röhre 38 angesetzt,
deren gerader Teil durch die Muffe 39 mit einer Verlängerung 4o in Verbindung
steht. Diese Verlängerung ist an die Pumpe 41 gelegt, und die Pumpe wird mit dem
zu behandelnden Öl oder den Öldämpfen durch die Zuleitung 42 versorgt. Sie treibt
die zu behandelnde Flüssigkeit oder die Dämpfe in die Leitung 40 und durch die Leitung
38 an den Stutzen 29, von wo diese Flüssigkeit oder die Dämpfe in die Kammer 32
und in die Leitung 33 geraten. Sie treten aus dieser Leitung in die Höhlung 35 und
von hier in das geschmolzene Metallbad über.
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Ferner ist an der oberen Abschlußplatte 22 ein unten offener Zylinder
43 angeschraubt, dessen Innendurchmesser größer ist als der des Stutzens 29 und
auch größer als der des Zylinders 30. Auch das untere offene Ende dieses Zylinders
43 liegt in einem Abstande vom Spiegel des Metallbades, und dieser Zylinder
steht
durch eine Öffnung, welche den Stutzen 29 an der Abschlußplatte 22 umgibt, in Verbindung
mit einer Kammer 44 in dieser Verschlußplatte. Der unten offene Zylinder
43 wird nun von einem auf ihm gleitbaren Zylinder 45 umgeben. Dieser Zylinder hat
bei 46 eine untere Abschlußwand ; auch sie befindet sich im Abstand von dem Spiegel
des Metallbades. Es steht demnach auch dieser Zylinder in Verbindung mit der Kammer
44 in der Abschlußplatte. Die beiden gleitbaren Zylinder 3o und 45 bestehen vorzugsweise
aus Stahl und sind verkupfert.
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An den Boden 46 des gleitbaren Zylinders 45 ist eine äußere Zuleitungsröhre
48 angeschraubt, die ebenfalls in der geschmolzenen Masse liegt, jedoch zwischen
sich und Röhre 33 einen langen ringförmigen Raum frei läßt. Die äußere Röhre 48
steht demnach mit der Ringkammer 44 in der Abschlußplatte 22 in Verbindung.
In der Zeichnung ist diese verschiebbare Röhre 48 in ihrer untersten Bewegungsgrenze
dargestellt. Die beiden Röhren 33 und 48 können jedoch innerhalb der Masse höher
oder tiefer eingestellt werden, ohne daß die Verbindung zur Zuleitung unterbrochen
wird.
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Von der Kammer 44 der Abschlußplatte 22 geht ein Röhrenknie 5o aus,
das durch die Muffe 51 an die Leitung 52 angeschlossen ist. Die Leitung 52 ist die
Ableitung der bei 53 angedeuteten Gaspumpe, welche Gas durch die Leitung 54 ansaugt
und unter Druck in die Kammer 44 eintreibt. Von hier strömt das Gas durch den Zylinder
43 und 45 in die Leitung 48 und geht am unteren Ende der Leitung außerhalb der Leitung
33 in die geschmolzene Metallmasse hinein. Die Verbindungsstelle zwischen dem Stutzen
29 und dem zugehörigen Zylinder 30 und die Verbindung zwischen den beiden
Zylindern 43 und 45 ist eine absolut dichte Verbindung, die auf beliebige `''eise
geschmiert werden kann.
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Der Kondensator umfaßt den Behälter 53, in welchem die Kühlschlange
27 angeordnet ist. Er wird auf beliebige Weise mit Kühlwasser versorgt, das beständig
oder zeitweise wieder aus ihm abfließt. Das Auslaßende der Kühlschlange mündet in
die Kammer 56, in der das Kondensat gesammelt wird. Gase und Dämpfe, die nicht kondensiert
wurden, gehen in die Röhre 54 über, da das Ventil 57 für gewöhnlich in Offenstellung
ist. Eine andere Röhre 58, ebenfalls mit einem Ventil 59 ausgerüstet, dient
zur Entfernung des Kondensates aus der Sammelkammer 56, und am oberen Ende dieser
Kammer ist eine durch den Hahn 61 gewöhnlich abgeschlossene Leitung 6o angebracht,
durch welche die Zusammensetzung der Gase oder Dämpfe in dieser Sammelkammer geprüft
werden kann.
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Da die innere Zuleitungsröhre 33 während des Betriebes nahezu auf
ihrer ganzen Längevon Gasen umspült wird, die vom Kondensator her kommen, Vnd da
diese Gase die Hitze nur sehr wenig leiten, so wird die Überhitzung der Leitung
und der in ihr gefördeten Kohlenwasser= stöffe vermieden. Infolge dieser Abkühlung
der Röhre 33 werden sich auch kaum in ihr Ansätze von Ruß oder anderen Rückständen
bilden, trotzdem gerade in dieser Röhre die Zuleitung der schweren Kohlenwasserstoffe
oder Kohlenwasserstoffdämpfe stattfindet.
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Der am Fuß der Röhre 33 angebrachte Teller 34 hat unterhalb der Röhre
48 Vorsprünge 62, gegen welche sich das Fußende der äußeren Röhre 48 legt, wenn
die letztere soweit wie möglich nach unten hin geschoben worden ist.
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i Durch diese Vorsprünge wird erreicht, daß bei der Verschiebung der
Röhre 48 nach abwärts auch die Röhre 33 mitgenommen werden muß, während bei der
Verschiebung der inneren Röhre 33 nach aufwärts die äußere Röhre 48 mit angehoben
wird. Die Beweglichkeit der Röhre 48 nach aufwärts, wenn die Röhre 33 in ihrer tiefsten
Stellung ist, und die Beweglichkeit der Röhre 35 nach abwärts, während der Aufwärtsbewegung
der Röhre 48, tragen dazu bei, eine Verzerrung der Röhren hintänzuschließen.
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Die Pumpen 41 und 53 fördern die Gase bzw. Flüssigkeiten unter passendem
Druck durch die Röhren 33 und 48. Die innere und nach oben gerichtete Fläche des
Bodens 46 im Zylinder 45 ist so groß, daß der darauf ruhende Gasdruck die Röhre
48 und damit auch die Röhre 33 in ihrer tiefsten Stellung während des Betriebes
der Anlage festhält. Wird die Pumpe 53 abgestellt, so wird immer noch genügender
Druck verbleiben, um diesen Zylinder in der Röhre 48 in der untersten Lage festzuhalten,
bis die Metallmasse so weit abgekühlt ist, daß eine Erstarrung der Masse Platz greift.
Dann wird diese Röhre, unabhängig von dem ,im Zylinder 45 herrschenden Druck, dadurch
festgehalten, daß eben diese umgebende Masse erstarrt ist. Sollten die Röhren 33
und 48 während der Zuführung des Heizmaterials in die Höhe gehen, so wird durch
Erhöhung des notwendigen Druckes gegen den Zylinderboden 46 wieder eine Abwärtsbewegung
der Teile in die gezeigte Lage stattfinden, sobald die Pumpe 53 wieder anfängt zu
arbeiten.
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Die Pumpe 41 fördert beständig flüssigen Kohlenwasserstoff von großem
spezifischen Gewicht oder deren Dämpfe durch die Leitung 38 nach der inneren Röhre
33 und in die Kammer 35 auf der Unterfläche des Tellers 34. Während dieser Zuführung
der rohen Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffdämpfe wird aber auch die Pumpe
53 im Betrieb erhalten, um beständig die. nicht kondensierten Gase aus dem Sammelbehälter
56 einzutreiben, und es steigen deshalb
beständig Dämpfe und Gase
durch die geschmolzene Masse hindurch bis zur Oberfläche derselben, und diese Gase
und Dämpfe strömen durch die Leitung 26 in die Kühlschlange des Kondensators. Das
Kondensat wird aus dem Sammelbehälter 56 vorzugsweise in zeitlichen Zwischenräumen
entnommen.
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Der Untersatz 15 am Boden des Bodens 28 hat die aus Abb. 4 ersichtlichen
Rippen 63, und wenn sich die Röhre 33 in ihrer tiefsten Lage befindet, so ruht der
Teller 34 auf diesen Rippen auf, ohne daß dabei die Ausströmung der Gase oder anderen
Stoffe beträchtlich eingeschränkt wird.
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An der äußeren Zuleitungsröhre sind Prallplatten 65 angeordnet, die
vorzugsweise aus Stahl bestehen und die in dem Bad 28 zwischen dem Teller 34 und
dem Spiegel des Bades in verschiedenen Höhenlagen verlegt sind. Bei der Verschiebung
der äußeren Röhren 48 werden also auch diese Prallplatten mit verschoben. Jede dieser
Platten hat zwei schräg gestellte Flächen 66 und 67, die die Röhre 48 umgeben und
die sich in einem Ringgrat schneiden, der mit Durchbrechungen 68 versehen ist. Es
wird dadurch der Anstieg der Kohlenwasserstoffe durch die Ablenkplatten hindurch
möglich gemacht. Die schrägen Flächen 66 und 67 sind jedoch deswegen sehr wertvoll,
weil durch sie die innige Mischung der verschiedenen Köhlenwasserstoffe, die durch
die Bleisäule steigen, herbeigeführt wird.