DE519580C - Verfahren und Vorrichtung zu katalytischer Aufbereitung von schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zu katalytischer Aufbereitung von schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen

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DE519580C DEB135992D DEB0135992D DE519580C DE 519580 C DE519580 C DE 519580C DE B135992 D DEB135992 D DE B135992D DE B0135992 D DEB0135992 D DE B0135992D DE 519580 C DE519580 C DE 519580C
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts

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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das entweder bei dem gegenwärtig für den Betrieb der Explosionsmotoren verwendeten Benzin zwecks Verringerung des Verbrauches unter gleichzeitiger Erhöhung der Motorleistung oder bei gegenwärtig für den Betrieb von Explosionsmotoren und insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren noch unbrauchbaren schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen verwendet werden kann, um solche Kohlenwasserstoffe für diesen Betrieb brauchbar zu machen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zu katalytischer Aufbereitung von schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise zur Speisung von Explosionsmotoren, mit Zuführung eines Teiles der Verbrennungsluft nach der Katalysierung, und das Neue besteht darin, daß bei dem der Katalyse unterworfenen Gemisch von Luft und Kohlenwasserstoffen die Mengenverhältnisse so gewählt werden, daß der Sauerstoff der zugeführten Luft mit dem durch die Katalyse frei werdenden Kohlenstoff zum größten Teil Kohlenoxyd bildet, wobei die Katalysierungstemperatur vorzugsweise zu etwa 3000 gewählt wird, um durch die Voroxydation eine gute Vorbereitung für die Verbrennung der brennbaren Bestandteile des Gemisches in dem Motor zu be\virken.
Dieses Verfahren, bei dem im Katalysator vornehmlich eine exothermische, also wärmeabgebende Reaktion stattfindet, ist besonders für schwer aufbereitbare Brennstoffe vorteilhaft, bei denen die üblicherweise durch Auspuffgasbeheizung erzielbare Katalysatortemperatur nicht genügt und daher eine Zusatzbeheizung durch die exothermische Reaktion vorteilhaft oder sogar nötig ist. Bei solchen Brennstoffen wird durch das Verfahren eine gute Aufbereitung erzielt, so daß die Brennstoffe im Motor restlos verbrannt werden können. Aber auch für leichte Brennstoffe gewährleistet die durch die katalytische
Aufbereitung nach der Erfindung erzielte, gute Veredelung den Vorteil der Erreichung besonders hoher Klopffestigkeit des Brennstoffes derart, daß beispielsweise ein Brennstoff, der sonst Verdichtungsverhältnisse von etwa 4,5 verträgt, nach der katalytischen Aufbereitung etwa ein Verdichtungsverhältnis von 6 ohne Klopfen im Motor verträgt, und dadurch wird der thermische Wirkungsgrad wesentlich erhöht.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens ergibt sich, indem das katalysierte Ge-
misch beim Austritt aus dem Katalysator und vor der Verdünnung mit der Sekundärluft dadurch gekühlt wird, daß es durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird. Hierdurch wird die durch die Erwärmung im Katalysator verursachte Ausdehnung des Gasgemisches 'ganz oder teilweise wieder aufgehoben und das Ladungsgewicht des Motors vergrößert und ferner auch eine Zersetzung ίο der Gasteile vor dem Motor mit erhöhter Sicherheit vermieden.
Bei Verwendung von Benzin als Brennstoff ist es vorteilhaft, daß bei dem der Katalyse unterworfenen Gemisch von Luft und vergastem Benzin die Mengenverhältnisse ein bis drei Raumteile Luft für einen Raumteil Benzin betragen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise derart durchgebildet, daß die Düse eines Spritzvergasers in einer Ansaugleitung des Katalysators mündet, der in einem durch Auspuffgase beheizten Kasten angeordnet ist, wobei der durch das Gemisch gespeiste Motor oder eine Pumpe zum Fördern der durch die Katalyse erzeugten Gase in einen Verbrennungsluft- Zumischraum dienen und eine Heizvorrichtung, beispielsweise ein elektrischer Heizwiderstand, für den Katalysator zum Anlassen mit schweren Kohlenwasserstoffen vorgesehen sein kann. Der Katalysator wird hierbei zweckmäßigerweise bis zu einer Temperatur von 300 bis 400° C erhitzt.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Vorrichtung ergibt sich, indem hinter dem Austritt aus dem Katalysator eine Gemischkühlvorrichtung vorgesehen ist, beispielsweise ein durch ein Kühlmittel, wie Wasser oder Sole, gekühltes Rohrbündel oder ein Kühlgefäß mit einer von den zu kühlenden Gasen durchströmten Flüssigkeit, die gleichzeitig als adsorbierender Gasspeicher wirken und katalysierte Gase zum Anlassen durch Erwärmung abgeben kann. Als adsorbierende Flüssigkeit ist beispielsweise Tretalin verwendbar. Statt einer adsorbierenden Flüssigkeit können auch mit Vorteil feste adsorbierende Körper, wie z. B. aktive Kohle, in den WTeg der katalysierten Gase eingeschaltet sein. Da die Temperatur der den Katalysator beheizenden Auspuffgase von der Umdrehungszahl des Motors abhängig und mit dieser veränderlich sind, ist es vorteilhaft, zum Regeln der Temperatur der Auspuffgase vor dem Katalysator eine beliebige Temperaturregelvorrichtung, vorzugsweise eine Kühlvorrichtung oder Außenluf t-Zumischvorrichtung vorzusehen, durch die die Temperatur der zum Heizen verwendeten Auspuffgase im günstigsten Bereich konstant ge-. halten werden kann. .,
Nach dem Austritt aus dem Katalysator und dem Durchlaufen der etwaigen Kühlvorrichtung wird dem angereicherten Gemisch durch ein oder mehrere Sekundärluft-Zuführungen die zur günstigsten Verbrennung noch nötige Luft zugeführt und dieses Gemisch durch die Saugwirkung des Motors oder eine besondere Pumpe dem Motor zugeleitet.
Es ist leicht ersichtlich, daß bei Verwendung von Benzin das Anlassen des Motors keine besondere Maßnahme erfordert, denn das bei Nichtvorhandensein einer besonderen äußeren Wärmequelle durch einen ungeheizten Katalysator durchströmende Benzin wirkt beim Anlassen des Motors genau wie gewöhnliches Benzin; nach erfolgtem Anlassen aber wird der Katalysator von den Auspuffgasen erhitzt, so daß eine Katalyse stattfindet und der Motor alsdann von einem katalysierten Gemisch gespeist wird. Bei \rerwendung von schweren Kohlenwasserstoffen erfolgt das Anlassen dadurch, daß man den Katalysator durch eine äußere Wärmequelle, und zwar zweckmäßig durch einen elektrischen Stromkreis, heizt, der den Katalysator umgibt und einen Widerstand bildet.
Die unerwarteten Vorteile, die die katalytische Aufbereitung nach der Erfindung bietet, bestehen unter anderem bei Benzin in einer bedeutenden Ersparnis; außerdem ist der Motor viel anpassungsfähiger als zuvor; die Explosion ist nicht mehr so wild, sondern wirkt mit voller Kraft während längerer Zeit auf den Kolben.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung für die Durchführung der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Abb. ι ist eine schematische Darstellung und zeigt die Gesamtanordnung der Vorrichtung.
Abb. 2, 3 und 4 zeigen Vorrichtungen, welche dazu dienen, entweder das Gasgemisch beim Austritt aus dem Katalysator einfach zu kühlen oder gleichzeitig mit der Kühlung eine Stauung des Gasgemisches zu bewirken, um das Anlassen au erleichtern.
Wie aus der Abb. 1 ersichtlich, gelangt das Benzin durch eine Zuführung 5 in den mit einem Schwimmer 3 versehenen Behälter, der zur Erhaltung einer gleichbleibenden Höhe dient. Durch eine Spritzdüse 4 steht das Schwimmergefäß mit der zum Katalysator 1 führenden Leitung in Verbindung, deren unteres Ende ins Freie mündet und die Zuführung der Primärluft in den Katalysator bildet.
Das Luft- und Benzingemisch, das dadurch dosiert wird, daß man die Abmessungen der Luftzuführung durch irgendeine geeignete Vorrichtung einstellt, um das passende ben-
zinreiche Gemisch zu erzeugen, gelangt in den Katalysator i, der durch eine Reihe von in einer Kammer 2 angeordneten Rohren gebildet ist, zwischen denen die Auspuffgase hindurchströmen. Um die Verteilung des Gemisches noch zu erhöhen, können die Katalysatorrohre auch mit einer beliebigen Packung versehen sein, die die Masse zerteilt, ohne den Durchgang derselben vollständig zu verhindern.
Beim Austritt aus dem Katalysator gelangen die Gase durch ein Saugrohr 6 in eine Pumpe 7 und durch Druckrohr 8 in einen Mischraum 9.
Der Mischraum besteht aus einem einfachen Kasten, der gegebenenfalls mit einer Masse oder Vorrichtung zur Verteilung der Gase gefüllt bzw. versehen ist. Der Kasten ist ferner für die Zuführung der Sekundärluft mit einer Öffnung 10 versehen, die so eingestellt ist, daß dem Gemisch genau die für die günstigste Verbrennung nötige Luftmenge zugeführt wird.
Das Brennstoffgemisch gelangt alsdann durch eine Leitung 11 in den bzw. die Motorzylinder 12.
Bis jetzt handelte es sich nur um die Anwendung der Vorrichtung bei Motoren, die gegenwärtig mit gewöhnlichem Benzin betrieben werden. Bei Verwendung von schweren Kohlenwasserstoffen wird an der oben beschriebenen Vorrichtung nichts geändert. Erfolgt aber das Anlassen nicht durch Benzin in der oben erwähnten Weise, so muß, um das Anlassen zu ermöglichen, die Heizung des Katalysators durch eine äußere Wärmequelle vorgesehen werden, die zweckmäßig aus einem elektrischen Stromkreis besteht, der die Katalysatorrohre umgibt und einen Heizwiderstand bildet.
Vor dem Anlassen schickt man durch diesen elektrischen Stromkreis einen Strom, der den Katalysator auf die gewünschte Temperatur bringt, um sofort nach dem Anlassen des Motors das Ansaugen des katalysierten Gemisches zu bewirken.
Die aus dem Katalysator austretenden Gase, möge es sich um Benzin oder um schwere oder leichte Kohlenwasserstoffe handein, besitzen infolge der in dem Katalysator erfolgten exothermischen Reaktion eine ziemlich hohe Temperatur, und die hierdurch eintretende Ausdehnung kann die richtige Füllung der Motorzylinder erschweren.
Es kann daher zweckmäßig sein, diese Gase durch einen beliebigen Kühler zu leiten, dessen Kühlmittel Luft, Wasser oder ein sonstiges Kühlungsgemisch sein kann.
Abb. 2 zeigt einen in der Leitung 6 anzuordnenden Kühler. Dieser Kühler wird mit einem Kühlmittel betrieben, das durch die Leitung 13 ein- und durch die Leitung 14 ausströmt.
Die Gase strömen durch ein Rohrbündel 15 hindurch, das in dem Kasten 16 angeordnet ist, durch welchen das Kühlmittel hindurchgeschickt wird.
Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher das Rohrbündel 15 durch Luft gekühlt wird. Um die Kühlung zu unterstützen,, sind die Rohre des Bündels 15 mit Rippen versehen.
Die Kühlung könnte auch dadurch erfolgen, daß man die Gase in der in Abb. 4 dargestellten Weise durch eine Flüssigkeit hindurchleitet. Das katalysierte Gemisch tritt durch ein Rohr 17 in einen Flüssigkeitsbehälter 19 ein und durch ein Rohr 18 aus. Der Behälter 19 enthält Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit.
Diese Flüssigkeit könnte sogar eine adsorbierende Flüssigkeit, wie beispielsweise Tetralin, sein; hierdurch würde man eine Aufspeicherung des katalysierten Gases erreichen, die das Anlassen des Motors durch einfache Erwärmung des Kastens 19 ermöglichen würde. Diese Erwärmung könnte durch eine beliebige äußere Wärmequelle erfolgen. Der Behälter 19 könnte auch dadurch als Filter für die Luft und den Brennstoff dienen, daß man Filtrierorgane in denselben einsetzt.
Statt einer Flüssigkeit, wie Tetralin, ζ. Β. für die Aufspeicherung des katalysierten Gemisches, könnte man auch, adsorbierende Körper, wie aktive Kohle, oder einen sonstigen Körper verwenden, durch welchen die aus dem Katalysator tretenden Gase strömen würden. Ebenso könnte man auch in dem Weg des katalysierten Gemisches eine Kammer vorsehen, die gleichzeitig eine Aufspeicherung und eine bessere Kühlung des katalysierten Gemisches ermöglichen würde.

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    i. Verfahren zu katalytischer Aufbereitung von schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise zur Speisung von Explosionsmotoren, mit Zuführung eines Teiles der Verbrennungsluft no nach der Katalysierung, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem der Katalyse unterworfenen Gemisch von Luft und Kohlenwasserstoffen die Mengenverhältnisse so gewählt werden, daß der Sauerstoff der zugeführten Luft mit dem durch die Katalyse frei werdenden Kohlenstoff zum größten Teil Kohlenoxyd bildet, wobei die Katalysierungstemperatur vorzugsweise zu etwa 3000 gewählt wird, um durch die Voroxydation eine gute Vorbereitung für die Verbrennung der brenn-
    baren Bestandteile des Gemisches in dem Motor zu bewirken.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das katalysierte Gemisch beim Austritt aus dem Katalysator und vor der Verdünnung mit der Sekundärluft dadurch gekühlt wird, daß es durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird.
    ίο
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei dem der Katalyse unterworfenen Gemisch von Luft und vergastem Benzin die Mengenverhältnisse ein bis drei Raumteile Luft für einen
    ig Rauniteil Benzin betragen.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eines Spritzvergasers in eine An-
    ao saugleitung des Katalysators mündet, der in einem durch Auspuffgase beheizten Kasten angeordnet ist, wobei eine Pumpe zum Fördern der durch die Katalyse erzeugten Gase in einen Verbrennungsluft-Zumischraum dienen und eine Heizvorrichtung, beispielsweise ein elektrischer Heizwiderstand, für den Katalysator zum Anlassen mit schweren Kohlenwasserstoffen vorgesehen sein kann.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine hinter dem Austritt aus dem Katalysator angebrachte Gemischkühlvorrichtung, beispielsweise ein durch ein Kühlmittel, wie Wasser oder Sole, gekühltes Rohrbündel oder ein Kühlgefäß mit einer von den zu kühlenden Gasen durchströmten Flüssigkeit, die als adsorbierender Gasspeicher wirken und katalysierte Gase zum Anlassen durch Erwärmung abgeben kann.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hindurchleitung katalysierter Gase durch adsorbierende Körper, wie z. B. aktive Kohle, vorgesehen ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regeln der Temperatur der Auspuffgase vor dem Katalysator eine beliebige Regulierungsvorrichtung oder eine Kühlvorrichtung oder Außenluft-Zumischvorrichtung vorgesehen ist.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -
DEB135992D 1927-09-07 1928-02-12 Verfahren und Vorrichtung zu katalytischer Aufbereitung von schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen Expired DE519580C (de)

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