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Verfahren und Vorrichtung zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen
Das vorliegende Verfahren gehört zu denjenigen, bei welchen die Kohlenwasserstoff-5le
unter Druck in Rohren erhitzt werden. Der Druck soll dabei derart gewählt werden,
daß sich der Vorgang im wesentlichen in flüssiger Phase vollzieht, wobei das 01
mit erheblicher Geschwindigkeit durch die Rohre hindurchgeführt wird. Als Mittel
zur Erhitzung dient ein Bad von geschmolzenem :Metall, in welchem die Rohre eingebettet
sind. Das geschmolzene Metall kann sich innerhalb des Beluilters frei bewegen. Bei
Durchführung solcher Verfahren muß dafür gesorgt sein, daß das Bad die erforderlichen
wärinemengen rasch aufnimmt und ebenso schnell wieder weitergibt, damit schädliche
Wärmestauungen nicht auftreten können.
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,T stellt einen liegenden Behälter dar, der zur Aufnahme des Metallbades
dient. Der Behälter wird zweckmäßig flach ausgeführt, damit das Volumen des Metallbades
verhältnismäßig klein bleiben kann. In dem Behälter befinden sich Rohre, welche
in Form einer hin und her gehenden Schlange den Innenraum möglichst ausnutzen. Die
Rohre können an der Wandung des Behälters befestigt und mit Krümmern P, die an der
Außenwand anliegen, verbunden sein. Dadurch wird der Behälter gleichzeitig gegen
den Druck des Metallbades versteift. Die Einbettung der Rohre kann aber auch in
anderer Weise stattfinden.
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Um einen möglichst günstigen Wärmeaustausch herbeizuführen, wird die
Beheizung so vorgenommen, daß das Metallbad von selbst in Bewegung kommt. Man erreicht
diesen Zweck dadurch, daß man das Metallbad ungleichmäßig beheizt. Die eine Seite
des Behälters wird- wärmer gehalten als die andere. Dadurch strömt das Metall an
der heißeren Seite nach aufwärts und sinkt an der kälteren wieder herab. Die Bewegung
wird dadurch hervorgerufen, daß man die eine Seite des Behälters ein Stück in das
Mauerwerk einbettet, während die andere Seite der Wirkung der Beheizungseinrichtung
ausgesetzt ist. Dadurch werden die erforderlichen Temperaturunterschiede erzielt.
I.Tm die Bewegung der Metallmasse zu regulieren und zu beschleunigen, sind zwei
Rührvorrichtungen eingebaut, von denen die eine horizontal, die andere vertikal
wirkt. Die Rührer sind so angeordnet, daß sie die Umlaufsbewegung in gleichem Sinn
leiten, wie sie durch die Beheizung hervorgerufen wird. Beispielsweise wirkt also
der Rührer @11 so, daß er das Metall, bezogen auf die Zeichnung, von rechts nach
links drückt, während der Rührer n" das Metall von oben nach unten führt. An Stelle
mechanischer Rührer kann auch eine Rührung durch Einpressen eines inerten Gases
erfolgen. Zweckmäßig zieht man zu diesem Zweck die Abgase der Heizungsanlage heran,
welche, wie weiter unten ausgeführt wird, eine hohe Temperatur besitzen und dadurch
gleichzeitig zur Erwärmung des Bades beitragen. Die Gase können durch Injektoren
etwa in Richtung der vorher beschriebenen
Rührer in das Metallbad
eingeführt werden.
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Der Öleintritt erfolgt beispielsweise am unteren Ende der Rohrschlangen
bei 0, während sich der Ölaustritt oben bei R befindet, oder auch umgekehrt. Am
Deckel des Behälters ist ein Mannloch vorgesehen, welches ein Steigrohr 0 trägt.
Dieses Rohr dient dazu, bei gefülltem Behälter den Luftdurchtritt zu verhindern,
um eine Oxydation des geschmolzenen Metalls zu vermeiden. Der Behälter kann durch
ein Ventil und eine Leitung L entleert werden. Zur Aufnahme des abgelassenen Metalls
dient ein Behälter K, der über der Feuerung liegt und von dieser direkt beheizt
wird. In den gleichen Behälter kann auch der Inhalt der Rohrschlange abgelassen
werden, falls ein Bedarf dazu vorliegt.
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Die Beheizung erfolgt vorwiegend durch Strahlung. Es hat sich gezeigt,
daß man auf dem Wege der Strahlung etwa sechsmal mehr Wärme in der Zeiteinheit dem
Metallbehälter zuführen kann, als es durch eine Konvektionsbeheizung möglich ist.
Die Feuerung ist zu diesem Zweck in einem gesonderten Raum untergebracht, welcher
von dem Behälterraum durch eine Feuerbrücke C und durch ein Gewölbe F getrennt ist.
Die Heizgase werden auf irgendeine geeignete Art, beispielweise durch den Ölbrenner
A, erzeugt. Im Verbrennungsraum B herrscht die hohe Temperatur, welche bei der Verfeuerung
des Brennstoffs entsteht. Die Heizgase werden nun über eine Feuerbrücke C längs
eines Gewölbes G horizontal geführt und durch eine Brücke F nach dem Boden des Raumes
D abgelenkt. Sie streichen nun längs des Bodens dahin und treten in den Raum ein,
in dem sich der Metallbehälter befindet, wobei sie am Boden E dieses Raumes hinstreichen,
und geben dabei ihren Wärmeinhalt an das feuerfeste Mauerwerk ab, durch welches
der Boden E der Heizkammer gebildet wird. Dieser Boden wird hocherhitzt und strahlt
die aufgenommene Wärme nach dem Behälter J ab. Die Abführung der Heizgase erfolgt
durch die Öffnung H.
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Die Entfernung zwischen dem Behälterboden, der zweckmäßig geneigt
angeordnet ist, und dem direkt beheizten Boden der Heizkammer E wird vorteilhaft
größer als q. m gehalten. Es hat sich herausgestellt, daß besonders günstige Beheizungsergebnisse
erhalten werden, wenn die Entfernung zwischen Behälterboden und Heizkammerboden
etwa 8 m beträgt. Die Heizgase werden nicht um den Behälter herumgeführt, sondern
direkt aus der Heizkammer entnommen, damit die Beheizung soweit als möglich durch
Strahlung erfolgt. Die freien Wandungen und der obere Teil des Behälters sind entsprechend
isoliert.
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Das Öl, welches dem Metallbad bei Q oder bei R zugeführt wird, hat
zweckmäßig bereits eine Vorwärmung erfahren. Die Vorwärmung geschieht in bekannter
Weise durch Konvektion, d. h. durch direkte Erwärmung, wobei die Röhren, in denen
das 01 zirkuliert, von den Rauchgasen umspült werden. Die verbleibende Wärme
der Rauchgase wird in der geschilderten Weise zur Aufheizung des Mauerwerks verwendet,
welches seinerseits durch strahlende Wärme die Erhitzung des Metallbades vornimmt.
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Durch das Metallbad sind die Vorteile der Strahlungsheizung mit den
Vorteilen der Erwärmung durch Konvektion verbunden. Die strahlende Wärme ermöglicht
es, ein großes Wärmequantum in konzentrierter Form durch eine kleine Fläche hindurchzubringen,
hat aber den Nachteil, daß eine verhältnismäßig ungleiche Erwärmung eintritt, weil
die Gegenstände, die die Wärmestrahlen zuerst treffen, am intensivsten beheizt werden
unddadurch Wärmeschatten entstehen, die sich gerade bei Apparaturen zur Druckwärmespaltung
von ,Kohlenwasserstoffölen nicht immer günstig auswirken. Dagegen hat die direkte
Erwärmung durch Leitung oder Konvektion den Vorteil, die Wärme außerordentlich gleichmäßig
zu verteilen.
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Bei der in der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrensweise wird die
große Intensität der strahlenden Wärme dazu verwendet, das Metallbad intensiv und
rasch zu erhitzen, wobei das Metallbad seinerseits wieder durch Wärmeleitung und
Strömung die für die Spaltreaktion optimalen Bedingungen schafft, d. h. in dem
01 hohe und gleichmäßige Temperaturen, welche weitgehend geregelt werden
können, erzeugt. Das in Bewegung befindliche Metallbad ersetzt dadurch die strömenden
Heizgase, denen gegenüber es den Vorteil einer bedeutend größeren Wärmereserve,
der besseren und gleichmäßigeren Übertragung und der Möglichkeit bietet, die Temperatur
innerhalb enger Grenzen zu regeln. Eine wirksame Unterstützung der Temperaturregelung
bildet auch die Einleitung der heißen Heizgase in das Metallbad, wie es oben beschrieben
wurde.