DE563765C - Verfahren zur Erzeugung von leicht siedenden Kohlenwasserstoffen und Gasen aus zerstaeubt eingebrachtem Brennstoff in einer von aussen beheizten Zersetzungskammer - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von leicht siedenden Kohlenwasserstoffen und Gasen aus zerstäubt eingebrachtem Brennstoff in einer von außen beheizten Zersetzungskammer Gemäß dem Hauptpatent wird in einer von außen beheizten Zersetzungskammer aus in diese zerstäubt eingebrachtem Brennstoff ein Gas erzeugt, indem der Brennstoff in die Kammer so eingeblasen wird, daß er eine schnell kreisende Bewegung ausführt. Die kreisende Bewegung des zerstäubten Brennstoffes in Zusammenwirkung mit der Außenbeheizung der Zersetzungskammer hat einerseits den Vorteil, daß dem Gemisch bei genau regelbarer Temperatur an allen Stellen der Kammer eine gleichmäßige «@-'ärme zugeführt werden kann, so daß der Brennstoff während der Vergasung einer stets gleichmäßigen Wärmeeinwirkung unterliegt. Anderseits erhält der kreisende Brennstoff eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit, so daß ein starker Wärmedurchgang durch die beheizten Kammerwandungen hindurch auf den kreisenden Strom und damit eine schnelle, restlose Umwandlung des zerstäubten Brennstoffes in Gas erzielt wird.
• Nach der Erfindung wird dieses Verfahren außer zur Erzeugung von Wassergas auch zur Erzeugung niedrig siedender Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Benzin o. dgl., ausgenutzt, indem in die Zersetzungskammer Teere, Öle o. dgl. eingeblasen werden, die in dieser Kammer kreisen. Durch das Zusammenwirken der schnell kreisenden Bewegung des zerstäubten Brennstoffes und der Außenbeheizung der Kammer ist für die Herstellung der niedrig siedenden Kohlenwasserstoffe der besondere Vorteil erreicht, daß zwischen Kammerwandung und kreisendem Brennstoffstrom nur ein kleines Temperaturgefälle besteht.
• Es sind Verfahren bekannt, bei denen Teere, Öle o. dgl. in von außen beheizten Räumen vergast werden, wobei beispielsweise der Brennstoffstaub durch sein Eigengewicht zwischen heißen Wandungen herabfällt. Bei diesen Einrichtungen ist es im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand nicht möglich, daß der Brennstoff tatsächlich so lange in dem von außen beheizten Raum verbleibt, bis er vollkommen vergast ist, vielmehr ist durch den freien Fall des Brennstoffes dem Aufenthalt des Brennstoffes in der Zersetzungskammer eine Grenze gesetzt, so daß stets noch unvergaster Brennstoff die Kammer verläßt und dem Prozeß verlorengeht. Auch ist schon vorgeschlagen worden, eine Krakkung flüssiger Brennstoffe vorzunehmen, indem Teer- bzw. Öldämpfe beim Hindurchleiten durch von außen beheizte Rohrleitungen oder spiralförmige Zersetzungskammern allmählich auf Kracktemperatur erwärmt werden. Hierbei müssen die Dämpfe stets eine Zone durchschreiten, in der sich Kohlenstoff ablagert, ohne daß die Temperatur an dieser Stelle ausreichend ist, um den Kohlenstoff bei Vorhandensein von Wasserdampf in Wassergas zu zersetzen. Bekannt sind schließlich auch Anlagen, die nach einem dem erfindungsgemäßen Verfahren ähnlichen Verfahren arbeiten, jedoch als Ausgangsstoff nicht flüssigen Brennstoff, sondern Kohlenstaub u. dgl. verwenden, aus denen die Gewinnung niedrig siedender Kohlenwasserstoffe nicht ohne weiteres möglich ist.
• Ganz anders liegen dem .Bekannten gegenüber die Verhältnisse nach der vorliegenden Erfindung. Teer- bzw. Ölnebel treten in ein innerhalb des Vergasungsraumes sehr rasch kreisendes, hocherhitztes Gasdampfgemiscb ein, und zwar so, daß, die in der Zeiteinheit neu .eintretende Teer- bzw. Ölmenge im Verhältnis zu der im Vergasungsraum kreisenden Gasmenge sehr gering ist. Hierdurch findet sozusagen ein Wärmeüberfall statt. Der eingestäubte Teer bzw. das öl ist beinahe im gleichen Augenblick verdampft und hat gleich darauf die einheitliche Temperatur der Reaktionskammer angenommen. Naturgemäß wird sich auch in diesem Falle freier Kohlenstoff in Form von Ruß bilden, der jedoch nie zu Verstopfungen o. dgl. Anlaß geben kann, da er je nach der herrschenden Temperatur entweder mit dem Gas .entweicht oder durch den Wasserdampf in Wassergas umgesetzt wird.
• Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich dabei in gleicher Weise zur Erzeugung niedrig siedender Kohlenwasserstoffe wie zur Herstellung von Wassergas verwenden, wobei die Menge der jeweiligen Erzeugnisse lediglich von den angewandten Temperaturen abhängig ist. Wird beispielsweise die Anlage mit verhältnismäßig hohen Temperaturen betrieben, so kann der sich bildende Kohlenstoff durch den Wasserdampf zu Wassergas umgesetzt werden. Wird jedoch die Anlage zwecks größerer Ausbeute an niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen mit geringerer Temperatur betrieben, so wird eine kleinere Menge permanenten Gases, jedoch mit sehr hohem Heizwert, erhalten. Der Zusatz von Wasserdampf .erfolgt dabei ständig während des ganzen Betriebes, da -er einerseits für den Krackprozeß@ günstig ist, anderseits als zweckmäßiges Antriebsmittel für die Bewegung der Gase dient.
• Die Wandungen der Zersetzungskammer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zweckmäßig aus einem Baustoff hergestellt, dessen Zusammensetzung in bekannter Weise als Kontaktstoff wirkend den jeweils eingeführten Brennstoffen am besten entspricht, so daß .eine beschleunigte Umsetzung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen in niedrig siedende erzielt wird.
• Die kreisende Bewegung der Brennstoffe wird wie beim Hauptpatent dadurch erreicht, daß die Brennstoffe in die Zersetzungskammer durch tangential in diese einmündende Düsen eingeführt werden. Vorteilhaft werden die Teere, Öle o. dgl. durch unter Druck gesetzte inerte Gase in die Kammer eingeblasen, so daß eine gute Zerstäubullg gewährleistet ist, ohne daß die Beschaffenheit des Erzeugnisses durch das Zerstäubungsmittel beeinträchtigt wird. Das inerte Gas dient dabei gleichzeitig als Verteiler und Wärmeträger zur übertragung der Wärme von den Wandungen des Zersetzungsraumes auf den Brennstoff.
• Als inerte Gase werden dabei zweckmäßig die aus den Heizkammern der Einrichtung kommenden Abgase verwendet, die zwischen den Heizkammern und dem Zersetzungsraum noch einen Wärmeaustauscher bekannter Art durchstreichen können.
• Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung dargestellt.
• Abb. i zeigt schematisch einen senkrechten Längsschnitt durch eine Batterie von Zersetzungs- und Heizkammern in einer Ausführungsform. Abb. 2 ist ein Querschnitt durch eine Zersetzungskammer nach der Linie A-B der Abb. i und Abb. 3 ein Querschnitt durch eine Heizkammer nach der Linie C-D- der Abb. i in größerem Maßstabe.
• Die in Abb. i bis 3 dargestellte Batterie setzt sich aus einzelnen nebeneinandergereihten Zersetzungskammern i und den dazwischenliegenden Heizkammern 2 zusammen. Jede Zersetzungskammer i besteht aus dem zylindrischen Mantel 3 aus feuerfestem Stoff und den Stirnwänden ¢, die zugleich die Stirnwände der zylindrischen Heizkammern 2 bilden. An die Mäntel 3 der Zersetzungskammern schließen sich die zylindrischen Mäntel 5 der Heizkammern 2 an.
• In den unteren Teil des zylindrischen Mantels 3 der Zersetzungskammer i münden beispielsweise drei Düsen 6 tangential eile, denen z. B Teer und ein inertes Gas gemeinsam unter Druck zugeführt werden. Der Mantel s der Heizkammer 2 ist von einer ringförmigen Wand 7 umgeben; von den Wänden 5, 7 werden die Zuführungskanäle 8 bzw. 9 für Heizgas und Luft gebildet. Der Kanal 8 mündet in die Zuführungsleitung i o für die Heizgase und mit einer Düse i i in die Heizkammer 2. An den Kanal 9 ist die Zuführungsleitung 12 für die Verbrennungsluft angeschlossen; dieser Kanal mündet ebenfalls mit einer tangential gerichteten Düse 13 in die Heizkammer 2. Durch die Mitte der Stirnwände a der beiden Kammern i und 2 ist ein Leitkörper 14 gasdicht hindurchgeführt, der mit zwei voneinander getrennten Sammelleitungen 15, 16 versehen ist. Der Sammelkanal 15 ist durch öffnungen i; mit der Zersetzungskammer i und der Sammelkanal 16 durch Öffnungen 18 mit der Heizkammer 2 in Verbindung gesetzt.
• Der flüssige Teer wird zusammen mit dem inerten Gas durch die Düsen 6 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit eingeblasen, so daß er beim Eintritt in die Zersetzungskammer i fein zerstäubt und infolge der tangentialen Einführung eine sehr schnelle kreisende Bewegung ausführt. In den angrenzenden Heizkammern entsteht eine kreisende Flamme, da die Heizgase durch die Düse i i und die Verbrennungsluft durch die Düse 13 auch tangential eingeblasen werden. Es werden daher die Wandungen 4. der Zersetzungskammern i durch einen kreisenden Flammenstrom von außen beheizt. Diese Außenbeheizung verteilt sich somit sehr gleichmäßig über die Heizwände. Infolge dieser gleichmäßigen Wärmeübertragung von der Außenbeheizung auf die in der Zersetzungskammer i kreisenden, zu knackenden Teerdämpfe und infolge der hohen Geschwindigkeit dieser Dämpfe erfahren diese eine thermische Behandlung, bei der eine molekulare Umwandlung der Teerdämpfe eintritt. Bei dieser Umwandlung bilden sich vorzugsweise dampfförmige, niedrig siedende, kondensierbare Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzin, Benzol;, ohne daß, eine erhebliche Menge nicht kondensierbaren ölgases erzeuht wird. Die aus den Heizkammern 2 austretenden Abgase -ziehen durch den Sammelkanal 16 (Abb. i ) zu irgendeinem Verwendungszweck ab, z. B. zur Versorgung der Zersetzungsräume i mit inertem Gas.
• Die dampfförmigen Kohlenwasserstoffe treten durch den Sammelkanal 15 und die Leitung 19 oben in einen Kondensator .18 ein, in den unten durch eine Leitung ,19 Kühlwasser zugeleitet wird, welches oben durch eine Ixitung 5o austritt. In diesem Kondensator werden die Kohlemvasserstoffdämpfc niedergeschlagen und bilden leichte Öle, die in einen Behälter 51 abfließen, aus dem sie durch einen tberlauf 52 weitergeleitet werden. Die geringen Mengen der in dem Kondensator q.8 nicht verflüssigten Bestandteile treten als Gas durch die Leitung 53 aus. Der Mante13 der Zersetzungskammerni ist zweckmäßig noch mit einem katalytisch wirkenden Futter 54. (Abb. 2) ausgekleidet, dessen Zusammensetzung z. B. den Teerdämpfen angepaß.t ist. Das Futter kann bestehen ans Siliciumcarbid, horund, Zirkon, Chromerz oder anderen metallischen Verbindungen u. dgL; die Ausbeute an niedrig siedenden Produkten wird durch den katalytischen Einfloß des Futters 54. wesentlich begünstigt.
• Das inerte Gas kann auch getrennt von den Teerdämpfen in die Zersetzungskammern i eingeblasen werden. Als inertes Gakönnen alle Arten von sauerstofffreien Verbrennungsgasen, z. B. die Abgase einer Feuerung, verwendet werden. Aus wärmewirtschaftlichen Gründen werden hierzu zweckmäßig die aus den Heizkammern der Batterie kommenden Abgase verbraucht, die auch vorher noch durch einen geeigneten Z'Värmeaustauscher geleitet werden können.
• Der sich nach einer gewissen Betriebsdauer an den Wandungen der Kammer i ablagernde Kohlenstoff kann dadurch beseitigt werden, daß z. B. durch die mittlere Düse 6 eine geringe Menge Wasserdampf eingeblasen wird. Es -,wird dann Wassergas gebildet, wobei der Kohlenstoff verbraucht wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von leicht siedenden Kohlenwasserstoffen und Gasen aus zerstäubt eingebrachtem Brennstoff in einer von außen beheizten Zersetzungskammer nach Patent 531 2o8, wobei der. Brennstoff in einer Ebene kreist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zersetzungskammer Teere, Üle o. dgl. eingeblasen werden.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungskammer (i) mit einem katalytisch wirkenden Futter (54) versehen ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit den Teeren, ölen o. dgl. oder getrennt von diesen inerte Gase in die Zersetzungskammern (i) eingeblasen werden. ,1. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte Gase die aus den Heizkammern (2) der Einrichtung kommenden Abgase verwendet werden, die zwischen den Heizkammern und dem Zersetzungsraum (i) noch einen Wärmeaustauscher bekannter Art durchstreichen können.