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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gas aus Schwerölen Die
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von brennbarem Gas aus Schwerölen.
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Man 'hat zu diesem Zweck schon vorgeschlagen, diese Öle teilweise
mit Luft zu verbrennen, wobei die durch die teilweise Verbrennung erzeugte hohe
Temperatur eine Krackung des Öles und seine Umwandlung in Gas bewirkt. Insbesondere
ist bereits vorgeschlagen worden, bei Temperaturen zwischen 700 und i ioo°
zu arbeiten und diese Temperaturen durch entsprechende Bemessung der Luft- und Ölmenge
zu erhalten.
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Die angewendeten Verfahren bestanden im allgemeinen in der Verwendung
eines Katalysators, ,auf dessen Oberfläche oder mit ihm in Kontakt sich die teilweise
Verbrennung vollzog, oder auch darin, daß diese teilweise Verbrennung ohne Katalysator
durchgeführt wurde. Von diesen Verfahren ergab aber keines befriedigende Resultate,
und zwar weil bei den ersten Verfahren die teilweise Verbrennung, die auf dem Katalysator
entstand, auf diesem Köhleabscheidungen und Verkokungen herbeiführte und ihn schnell
außer Betrieb setzte, und weil bei den zweiten Verfahren ohne Katalysator keine
genügende Umwandlung des Schweröls in Gas durchgeführt wurde, da die teilweise Verbrennung
selbst langsam erfolgte und unvollständig war. Auch die Zuführung von Wasserdampf,
die bereits vorgeschlagen war, konnte die Verrußung nicht verhindern.
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Bei gewissen Verfahren ergaben sich die Verschmutzungen oder die Unbeständigkeit
der Verbrennung sowohl daraus, daß, die Luft vorher nicht vorgewärmt, oder auch
daraus, daß das Öl nicht zerstäubt wurde. Es sind zwar bereits Vorschläge gemacht
worden, die Luft vorzuwärmen; nach diesen Vorschlägen war aber die vorerhitzte Luft
stets schon vor dem Eintritt in den Generator mit dem zu vergasenden öl in Berührung.
Unter diesen Umständen konnte die Vorer hitzung der Luft nur sehr ,gering sein;
denn eine Erhitzung auf hohe Temperaturen hätte eine vorzeitige Verdampfung des
Schweröls bewirkt und dadurch notwendigerweise zur Bildung von Niederschlägen und
Verrußung der Zuleitung ;geführt.
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Die Erfindung hat nun ein Verfahren zum Gegenstand, das diese Nachteile
beseitigt. Nach der Erfindung wird das Schweröl durch stark vorerhitzte Luft zerstäubt
und mit dieser Luft unmittelbar nach der Zerstäubung teilweise verbrannt. Diese
teilweise Verbrennung findet in einer Vergasungskammer mit heißen, gegen Wärmeverluste
geschützten Wänden statt, die den Katalysator enthält. Zwischen dem unmittelbar
in die Vergasungskammer
mündenden Zerstäuber und dem Katalysator
ist ein genügend großer Raum vorhanden, so daß die Verbrennung in diesem Raum stattfinden
kann. Das Verhältnis von Luft und Öl ist so bemessen, daß die teilweise Verbrennung
Temperaturen zwischen 700 und i i oo° C ergibt und der Katalysator auf diesen
Temperaturen, durch die teilweise Verbrennung und die dabei sich ergebenden Produkte,
ohne Zufuhr äußerer Wärme gehalten wird.
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Man benutzt metallische Katalysatoren, wie Stahl, Eisen, Nickel, unoxydierbare
Legierungen (z. B. Chromnickel, Chromeisenj, Metalloxyde, wie Fe0, MnO., oder andere
metallische Katalysatoren und nichtmetallische Katalysatoren aus feuerfestem Material,
wie beispielsweise Tonerde, Kieselsäure, Karborundum usw.
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Damit die teilweise Verbrennung beständig ist, genügt es, die Luft,
durch die das Schweröl zerstäubt wird, hinreichend vorzuwärmen. Bei Gasöl ist eine
Vorwärmung der Luft über 30o° erforderlich, damit eine vorhergehende Verbrennung,
die die Vergasung des Nebels gewährleistet, in dem Raum zwischen dem Zerstäuber
und dem Katalysator stattfindet und der Nebel genügend vergast wird, ehe er den
Katalysator erreicht.
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Die durch die teilweise Verbrennung des Ölnebels erzeugte Wärme bringt
diesen zum Glühen, und der Katalysator wird im Glühen erhalten, indem die Produkte
der teilweisen Verbrennung über ihn hinwegstreichen.
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Das Verhältnis von zerstäubtem Öl zur Luft ist so bemessen, daß die
Ölmenge um ein Mehrfaches größer ist als die Menge, die zur Verbrennung mit der
benutzten Luftmenge erforderlich ist. Der Nebel enthält also einen sehr großen überschuß:
an Brennstoff gegenüber der Luft. Ein Teil des Öls verbrennt, und die dabei frei
gewordene Wärme bewirkt eine Umwandlung des restlichen Brennstoffs unter dem Einfuß
der Hitze, wobei der Sauerstoff sowohl wie die sich bei der Verbrennung bildenden
Wasserdämpfe die Ergebnisse der Erhitzung günstig beeinflussen können, indem sie
mit dem durch die Erhitzung frei gewordenen Kohlenstoff Wassergas bilden.
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Das Mengenverhältnis von Luft und Öl kann innerhalb ziemlich weiter
Grenzen schwanken, .aber es ist so bemessen, daß die Temperatur des Katalysators
durch die teilweise Verbrennung zwischen 700 und i i oo' C gehalten wird.
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Das Verhältnis zwischen der der Krackung nach dem Verfahren unterworfenen
Ölmenge und der für die teilweise Verbrennung zugesetzten Luftmenge ist z. B. für
Gasöl von o,£6 Dichte ungefähr 2,251 Luft je i g Öl. Bei schwereren Ölen wird die
Luftmenge etwas erhöht; wird dagegen die Luft vorgewärmt, so kann die Luftmenge
verringert werden.
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Man kann auch in die Verbrennungskammer Wasserdampf in geeigneter
Menge einführen, der durch Reaktion mit der durch die Krackung frei gewordenen Kohle,
vor allem unter dem Eiüfluß des I#.'-atalysator s, Wassergas liefert und eine mögliche
Verschmutzung des Katalysators verhindert. Man kann .auf die Einführung der Wasserdämpfe
verzichten, wenn genügend leichte Öle behandelt oder später beschriebene Reinigungsmittel
,angewendet werden.
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Der Krackprozeß gemäß der Erfindung wird im allgemeinen bei normalem
oder annähernd normalem Druck durchgeführt. Er kann jedoch auch bei wesentlich tieferem
als Atmosphärendruck durchgeführt werden, wodurch die Bildung nichtkondensierbarer
Gase erleichtert wird. Es ist aber im besonderen auch vorgesehen, daß das Verfahren
unter höherem Druck von mehreren Atmosphären durchgeführt werden kann. In diesem
Falle liefert das -.'erfahren unmittelbar Druckgas.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Kohleabscheidungen,
die sich möglicherweise auf der Oberfläche des Katalysators bilden können, verbrannt,
indem zeitweilig die Ölzufuhr unterbrochen wird. Auf diese Weise wird nur eine gewisse
Menge Luft allein durch den Katalysator hindurchgeleitet, die den abgesetzten Kohlenstoff
verbrennt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist a.nwendhar auf Schweröle, die
Holzkohle oder Steinkohle enthalten, die mit ihnen in Form kolloidaler Suspensionen
eingeführt werden. In diesem Falle wird die eingeführte Dampfmenge derart vergrößert,
daß. sie diese Kohle in -Wassergas umwandelt.
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Abb. i veranschaulicht eine Vorrichtung, wo das Öl durch die vorgewärmte
Luft zerstäubt wird.
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Abb. z stellt eine Vorrichtung dar, die mit einer Vorrichtung zur
Unterbrechung der Ölzufuhr verbunden ist, und mit welcher zeitweilig die Verbrennung
der Kohleniederschläge auf dem Katalysator durchgeführt werden kann.
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Nach der Vorrichtung der Abb. i fördert die Pumpe i das Öl nach dem
Zerstäuber a, der durch die Luft betrieben wird, die in der Leitung 3 z. B. durch
die glühenden, die Leitung q. durchlaufenden Produkte der Krakkung stark vorgewärmt
wird.
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Der aus dem Zerstäuber austretende Nebel wird durch die Zündkerze
5 oder auf eine
andere geeignete Zündweise entflammt und mit der
Zerstäubungsluft in der Kammer 6 teilweise verbrannt. Die Verbrennungsprodukte durchlaufen
dann den Katalysator 7, auf welchem sich die Umwandlung des Öls in fixe Gase vollzieht.
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Die erzeugten Gase treten durch das Rohr 8 aus, nachdem sie zur Vorwärmung
der Luft gedient haben. Die allenfalls notwendige Menge Wasserdampf kann durch eine
zusätzliche Pumpe oder durch einen der Kolben der Pumpe i geliefert werden. Dieses
Wasser kommt durch die Leitung 9, wo es verdampft wird, und es mischt sich dann
mit der heißen Luft, die durch 3 dem Zerstäuber zugeführt wird.
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Zum Betrieb dieser Vorrichtung regelt man am Anfang das Mengenverhältnis
der Luft zu dem in den Zerstäuber eintretenden Öl in der Weise, daß die Luft in
genügender Menge eingeblasen -wird, um eine vollständige Verbrennung des Öls herbeizuführen.
Der so erzeugte Nebel wird durch die Zündkerze 5 entzündet; die Verbrennung erfolgt
in der Kammer 6, und der Katalysator 7 wird durch die Verbrennungsprodukte auf eine
hohe Temperatur gebracht. Hierauf vergrößert man allmählich die durch die Leitung
2 zugeführte Ölmenge. Dieser ölüberschuß wird alsdann der Krackung unterworfen,
indem er über den Katalysator streicht, und der Betrieb kann in der Weise durchgeführt
werden, daß der Katalysator die gewünschte Temperatur durch die Wärmezufuhr der
teilweisen Verbrennung beibehält.
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Wenn die Vorrichtung in Gang gesetzt wird, kann das zu behandelnde
Schweröl einige Augenblicke durch Petroleum, Benzin oder sehr leichte Öle ersetzt
werden.
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Wenn die .erzeugten Produkte zur Speisung eines Motors benutzt werden,
sind die Verhältnisse von Luft zu Öl bei Verwendung von Gasöl ungefähr
2,251 Luft (in umvorgewärmtem Zustand) je i g Gasöl.
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Für den Betrieb bei halber Leistung oder Leerlauf kann jedoch die
Luftmenge vergrößert werden und sogar doppelt so groß sein.
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io stellt einen Wasserkühler dar; die heißen Gase durchlaufen die
Röhren i i, die außen durch Wasserumlauf gekühlt werden.
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In der Vorrichtung nach Abb. 2 wird die Kammer, die den Katalysator
enthält, durch den Zerstäuber 12 gespeist.
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Die in 13 eintretende Luft wird in 1 4 durch die .aus der Rohrleitung
15 austretenden Gase vorgewärmt und geht dann in den Zerstäuber 12, in welchen das
Öl, wie zuvor, durch eine Ölpumpe 16 gefördert wird, in deren Leitung ein- Hahn
17 vorgesehen ist, der zeitweilig den Ölstrom während einer gewissen Zeit selbsttätig
sperrt, beispielsweise alle Sekunden eine 1;'5 oder liio Sekunde lang, so daß die
reine, in den nicht mit Öl gespeisten Zerstäuber eintretende Luft zeitweilig die
Reinigung des Katalysators bewirken kann.
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Um der absatzweisen Wirkungsweise des durch die Leitung 15 austretenden
Gasstromes abzuhelfen, ist in dieser Leitung ein Speicherbehälter 18 vorgesehen,
der Stoßplatten zum Durchmischen der Gase hat.