Vorrichtung zur Umsetzung von Methan zu flüssigen Kohlenwasserstoffen
mittels thermischer Behandlung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Umsetzung von Methan zu flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere zu Benzol und
seinen höheren Homologen, mittels thermischer Behandlung. Es ist ein Verfahren vorgeschlagen
worden, Methan dadurch zu flüssigen Kohlenwasserstoffen umzusetzen, daß man das
Methan während einer geringen Zeitdauer mit heißen Flächen in Berührung bringt,
ohne daß dabei mit erhöhtem Druck gearbeitet «erden muß. Es wurde nämlich gefunden,
daß bei geeigneter Wahl der Berührungsdauer keine Zersetzung des Methans in Kohlenstoff
und Wasserstoff eintritt, sondern nur eine teilweise Abspaltung von Wasserstoff
und gleichzeitige Bildung von Benzol und dessen höheren Homologen. Die Erfindung
bezweckt, eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schatten,
bei der die geschilderte Umsetzung des Methans in möglichst einfacher Weise unter
Ausnutzung der fühlbaren Wärme der Enderzeugnisse vor sich gehen kann.Device for converting methane into liquid hydrocarbons
by means of thermal treatment The invention relates to a device for
Conversion of methane to liquid hydrocarbons, especially benzene and
its higher homologues, by means of thermal treatment. A method is suggested
been able to convert methane into liquid hydrocarbons by doing the
Brings methane into contact with hot surfaces for a short period of time,
without having to work with increased pressure. It was found
that with a suitable choice of the duration of contact no decomposition of the methane into carbon
and hydrogen enters, but only a partial elimination of hydrogen
and simultaneous formation of benzene and its higher homologues. The invention
aims to shade a device suitable for carrying out this process,
in which the described implementation of the methane in the simplest possible way
Exploitation of the sensible heat of the end products can go on.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Umsetzung des
Methans in einer Vorrichtung vorgenommen werden soll, die in ihrem ganzen Aufbau
einem Koksofen gleicht, nur daß die Kokskammern nunmehr unmittelbar beheizt werden
und die Heizwände in eine Vielzahl von Zwillingszügen aufgeteilt sind, in denen
das Methan durch Berührung mit den beheizten Wandflächen umgesetzt wird. In der
Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt
Fig. i einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung nach Linie
i -i der Fig. 2 und Fig. 2 einen waagerechten Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i.The invention consists essentially in the fact that the implementation of the
Methane should be made in a device, in its whole structure
resembles a coke oven, except that the coke chambers are now directly heated
and the heating walls are divided into a plurality of twin trains in which
the methane is converted through contact with the heated wall surfaces. In the
The drawing illustrates an embodiment of the invention, namely FIG
Fig. I is a vertical section through the device according to the invention along the line
i -i of FIGS. 2 and 2 show a horizontal section along line 2-2 of FIG.
Mit a sind die Kokskammern bezeichnet, die in ständiger Reihenfolge
mit den dazwischenliegenden Umsetzungskammern b abwechseln. Jede Heizkammer a ist
mit waagerechten Heizzügen c versehen, denen abwechselnd von den Stirnseiten her
die Verbrennungsstoffe zugeführt werden. Bei Verwendung von Schwachgas, wie Generatorgas
oder Hochofengas, wird dieses dabei ebenso wie die Verbrennungsluft in Regeneratoren
d vorgewärmt, die an beiden Stirnseiten jeder Kammer a angeordnet sind und im Zugwechsel
zusammenarbeiten. Jede Umsetzungskammer b ist in eine Vielzahl von Zwillingszügen
e, e1 unterteilt, die mit Barunterliegenden Wärmeaustauschräumen f, f1 in
unmittelbarer Verbindung stehen. Wie aus Fig. i ohne weiteres erkennbar ist, stehen
alle Räume f ' mit einer gemeinsamen Zuleitung ä für das Methan in Verbindung, während
alle Räume f an eine gemeinsame Abxeilungh angeschlossen sind.The coke chambers are denoted by a, which alternate in constant sequence with the intermediate conversion chambers b. Each heating chamber a is provided with horizontal heating flues c, to which the combustion materials are fed alternately from the end faces. When using lean gas, such as generator gas or blast furnace gas, this is preheated in the same way as the combustion air in regenerators d, which are arranged on both ends of each chamber a and work together in a change of puff. Each conversion chamber b is subdivided into a large number of twin trains e, e1, which are in direct connection with the heat exchange spaces f, f1 below the bar. As can be readily seen from FIG. 1, all rooms f 'are connected to a common supply line for the methane, while all rooms f are connected to a common connection.
Die Wirkungsweise der geschilderten Vorrichtung gestaltet sich wie
folgt: Das umzusetzende Methan wird der L,eitung
g mit bestimmter
Geschwindigkeit zugeführt und verteilt sich auf die einzelnen Räume f 1, die als
senkrechte Steinkanäle ausgebildet sind und in regelmäßiger Reihenfolge mit den
Räumen f l abwechseln. In den Räumen f findet also eine rekuperative Vorwärmung
des Methans durch die die benachbarten Räume f 1 durchströmenden erhitzten Endgase
statt. Aus den Räumen f tritt dann das vorgewärmte Methan in die Züge e ein und
wird in diesen von den Heizkammern a her hoch erhitzt. Dieser thermischen Behandlung
unterliegt das Methan, bis es aus den Zügen e1 wieder in die Wärmeaustauschräume
f l eintritt und die aufgenommene Wärme rekuperativ an das die Räume f durchströmende
frische Methan abgibt. Während des Durchströmens der Zwillingszüge e, e1 tritt die
geschilderte Umsetzung des Methans zu flüssigen Kohlenwasserstoffen ein, die natürlich
infolge der hohen Temperatur zunächst im gasförmigen Zustand anfallen. Das aus nicht
umgesetztem Methan und den erzeugten Kohlenwasserstoffen bestehende Endgas wird
aus den Räumen f 1 durch die Leitung la abgeführt und kann in einer nachgeschalteten
Kondensationsanlage so weit gekühlt werden, daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe
auskondensieren. Das nicht umgesetzte Methan kann daher im Kreislauf verwendet werden.
Wie keiner weiteren Erläuterung bedarf, kann bei der Kondensation ebenfalls ein
Wärmeaustausch zwischen dein Endgas und dem frischen Methan vorgenommen werden.The operation of the device described is designed as
follows: The methane to be converted becomes the pipeline
g with certain
Speed fed and distributed to the individual rooms f 1, which as
vertical stone channels are formed and in regular order with the
Alternate spaces f l. Recuperative preheating therefore takes place in rooms f
of the methane through the heated end gases flowing through the adjacent spaces f 1
instead of. The preheated methane then enters trains e and from rooms f
is heated up in this by the heating chambers a. This thermal treatment
the methane is subject to it until it leaves the trains e1 again in the heat exchange rooms
f l enters and the absorbed heat is recuperatively transferred to that flowing through the rooms f
gives off fresh methane. While flowing through the twin trains e, e1, the
described conversion of methane to liquid hydrocarbons, which of course
initially occur in a gaseous state due to the high temperature. That doesn’t
converted methane and the hydrocarbons produced
discharged from the rooms f 1 through the line la and can in a downstream
Condensation system are cooled so far that the liquid hydrocarbons
condense out. The unconverted methane can therefore be used in the cycle.
As no further explanation is required, a
Heat exchange between your end gas and the fresh methane can be made.
Infolge der geschlossenen Anordnung der geschilderten Vorrichtung,
bei der wie bei jedem Koksofen mit Einzelregeneratoren oder -rekuperatoren ein völlig
gleichmäßiger Wärmeabfall von den Heizwänden bis zur Ofensohle erzielt wird, ist
die denkbar größte wirtschaftliche Wärmeausnutzung vorhanden. Abgesehen von der
durch die gedrängte Bauweise erzielten Platzersparnis, ergibt sich bei dem Erfindungsgegenstand
der weitere Vorteil, daß man von der Verwendung von Eisen oder anderen Metallen
vollständig absehen kann und nur feuerfestes, keramisches Material zu verwenden
braucht, das bekanntlich hohe Temperaturen ohne erkennbaren Schaden jahrelang aushalten
kann. Die Verwendung von Steinmaterial ist bei der Erfindung deshalb möglich, weil
sämtliche Umsetzungsräume b mit parallel geschalteten Zügen e, e1
versehen sind, so daß innerhalb der Kammern b keine fühlbaren Druckunterschiede
auftreten, also Übertritte nicht zu befürchten sind. Die Gefahr von wechselseitigen
Übertritten zwischen Heizkammern a- und Umsetzkammern b kann man dadurch vermeiden,
daß der Druck in den Heizkammern a nach dem Vorbild' des Patents 368 08¢ dem Druck
in den Umsetzungskammern b angepaßt wird.As a result of the closed arrangement of the device described, in which, as in any coke oven with individual regenerators or recuperators, a completely uniform heat drop is achieved from the heating walls to the furnace base, the greatest possible economic heat utilization is possible. Apart from the space savings achieved by the compact design, the subject of the invention has the further advantage that the use of iron or other metals can be completely dispensed with and only refractory, ceramic material needs to be used, which is known to be high temperatures for years without noticeable damage can withstand. The use of stone material is possible in the invention because all conversion spaces b are provided with parallel trains e, e1, so that no noticeable pressure differences occur within the chambers b, so crossovers are not to be feared. The risk of reciprocal crossings between heating chambers a and transfer chambers b can be avoided by adapting the pressure in heating chambers a to the pressure in transfer chambers b based on the example of patent 368 08 [.
Die Erfindung läßt sich auch ohne allzu große bauliche Veränderungen
bei jedem vorhandenen Koksofen anwenden. Es müssen zu diesem Zweck nur die bisherigen
Kokskammern .mit der entsprechenden Heizeinrichtung versehen werden, während die
bisherigen Heizwände und Regeneratoren oder Rekuperatoren mit dem umzusetzenden
Methan beschickt werden. Bei Vorhandensein von Regeneratoren findet der Wärmeaustausch
zwischen dem frisch zugeführten Methan und dein hocherhitzten Endgas entsprechend
regenerativ statt.The invention can also be used without major structural changes
Apply to any existing coke oven. Only the previous ones need to be used for this purpose
Coking chambers are provided with the appropriate heating device, while the
previous heating walls and regenerators or recuperators with the to be implemented
Methane can be charged. In the presence of regenerators, the heat exchange takes place
between the freshly supplied methane and your highly heated end gas accordingly
regenerative instead.
Wie bereits erwähnt wurde, läßt sich bei der geschilderten Vorrichtung
das nicht umgesetzte Methan nach Auskondensierung der flüssigen Kohlenwasserstoffe
im Kreislauf verwenden; es kann aber natürlich auch bei Benutzung von vorhandenen
Kondensationsanlagen für die Gewinnung von Nebenprodukten aus Kohlendestillationsgasen
zusammen mit diesen Gasen weiterbehandelt werden und ergibt eine wesentliche Heizwerterhöhung
dieser Gase.As already mentioned, can with the device described
the unreacted methane after the liquid hydrocarbons have condensed out
use in circulation; Of course, it can also be used when using existing ones
Condensation plants for the extraction of by-products from coal distillation gases
are treated further together with these gases and results in a significant increase in calorific value
of these gases.