DE653370C

DE653370C - Verfahren zur Beheizung von mit feuerfesten Fuellstoffen versehenen OEfen fuer die Durchfuehrung von Gasreaktionen

Info

Publication number: DE653370C
Application number: DE1930653370D
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1930-08-19
Filing date: 1930-08-19
Publication date: 1937-11-23

Description

Verfahren zur Beheizung von mit feuerfesten Füllstoffen versehenen Öfen für die Durchführung von Gasreaktionen Zusatz zum Patent 639 700 Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Beheizung von zweckmäßig mit Gitterwerksräumen vterslehenen Öfen für die Durchführung von Gasreaktionen auf hoher Temperaturstufe, wie beispielsweise zur Umsetzung von Methan oder methanhaltigen Gasen, Koksofengas mit Wasserdampf zum Zwecke der Wasserstoffbildung, zur thermischen Zersetzung von Methan, zur Umsetzung ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf u. dgl., bei denen abwechselnd den Oberflächen des Reaktionsraumes durch Gasverbrennung Reaktionswärme zugeführt und die Reaktion durch Durchleiten des Gasgemisches durch die Reaktionskammer durchgeführt wird. Die Periode der Aufheizung wird in einzelne Abschnitte zerlegt, wobei zwischen diese Abschnitte Ruhe- oder Ausgleichsperioden eingeschaltet werden. Während dieser Ruhe- bzw. Ausgleichsperioden läßt man die Verbrennungsluft den Reaktionsraum weiter durchströmen, während das Heizgas abgestellt ist. Zweckmäßig leitet man die Luft durch den einen Regenerator und die Verbrennungskammer, wodurch sie etwas vorgewärmt wird und eine allzu starke Abkühlung des Reaktionsgitterwerksraumes vermieden wird.
Es hat sich nun gezeigt, daß es zweckmäßig ist, die den Reaktionsraum während der Ruhe-oder Ausgleichsperioden durchströmende Luft auf eine höhere Temperatur vorzuwärmen, um eine unzulässige Abkühlung des Gitterwerks durch das Durchströmen der Luft zu vermeiden und die in dem Gitterwerk auf hoher Temperaturstufe gespeicherte Wärme zu erhalten und gleichmäßig zu verteilen. Da die gemäß dem Hauptpatent in den vorgeschalteten Wärmeaustauschern stattfindende Vorwärmung der Luft nur bis zu einem ungenügenden Grade möglich ist, wird erfindungsgemäß die Luft durch zusätzliche Beheizung auf die gewünschte Temperatur gebracht. Da die Aufheizung der Reaktionsgitterwerksräume während der Heizperioden meist mit Heizgas erfolgt, wird zu diesem Zwecke das Heizgas während der Ruhepausen nicht ganz abgestellt, um durch eine beschränkte Heizgaszufuhr die den Reaktionsraum während der Ruhe- oder Ausgleichsperioden durchströmende Verbrennungsluft auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen, die aber unter der zulässigen Temperatur des feuerfesten Mauerwerks liegen muß. Bei der Aufheizung des Reaktionsraumes werden die den Brennerstellen zunächst liegenden Steine am stärksten erhitzt, während das dahinterliegende Gitterwerk ein abnehmendes Temperaturgefälle aufweist. Dadurch, daß dem während der Brennperiode hoch aufgeheizten Gitterwerk in der Ruhepause hoch erhitzte Luft zugeführt wird, belädt sich diese Luft durch Wärmeabgabe der der Beheizung zunächst liegenden Steine mit zusätzlicher Wärme und trägt diese weiter in das nachfolgende Gitterwerk. Um eine gleichmäßige Erwärmung der im Vergleich zur Gasmenge großen Luftmenge zu bewirken, werden für die Zufuhr des Heizgases besondere Brenner vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der zu verwendenden Einrichtung ist in der Abbildung schematisch dargestellt. Gezeigt ist ein Ofen, wie er zur Umsetzung von Koksofengas mit Wasserdampf zum Zwecke der Methanumsetzung gebraucht wird. Der Ofen 10 besitzt die Form eines liegenden Zylinders. Das Mittelteil des Ofens ruht fest auf Fundament 1 i, während der andere Teil sowie die Kloptstücke mit Rollen 12 auf Schienen I3 gelagert sind, die auf den Fundamenten I abgestützt sind. An den beiden Kopfseiten des Ofens ist je ein Regenerator 15 und 16 vorgesehen. Das dazwischen befindliche Stück des Ofens 10 ist derart aufgeteilt, daß sich an den Regeneratoren 15 und I6 Reaktionsräume 17 und I8 und weiter Verbrennungskammern 19 und 20 anschließen. Zwischen den beiden Verbrennungskammern I9 und 20 befindet sich ein weiterer Reaktionsraum 21. Selbstverständlich ist auch eine weitere Unterteilung mögsich. Die Regeneratoren I5 und I6 sind mit üblichen Gittersteinen ausgefüllt. Die Reaktionsräume 17, I8 und 21 sind beispielsweise mit hochfeuerfesten Lochsteinen ausgesetzt; die Stirnseiten des Ofens 10 sind mit Zu- bzw. Ableitungen 22 und 23 versehen.
Diese Zu- und Ableitungen dienen bei der Aufheizungsperiode zur Zuführung der Verbrennungsluft bzw. zur Abführung der Abgase. Während der eigentlichen Reaktionsperiode wird der Ofen in umgekehrter Richtung von den Gasen durchströmt.
Zwecks Aufheizung der Reaktionsräumesind die Verbrennungskammern 19 und 20 mit Gaszuführungen 24 versehen. Diese Gaszuführungen münden in eine Mehrzahl von Brennern 25. Zwischen diesen der eigentlichen Aufheizung der Reaktionsräume dienenden Brenner sind weitere kleinere Brenner 26 angeordnet, die durch eine besondere Zuführdngsleitung 27 gespeist werden. Diese Brenner 27 dienen lediglich zur Aufheizung der die Reaktionsräume während der Ruhe- gder Ausgleichsperioden durchströmenden Luft und können dadurch der zuzuführenden Gasmenge angepaßt werden. Die Arbeitsweise eines solchen Ofens gestaltet sich wie folgt: Die Luftzufuhr zur Leitung 22 sowie die Gaszufuhr zur Leitung 24 wird geöffnet. Das aus den Brennern 25 austretende Gas verbrennt mit der regenerativ vorgewärmten Luft in den Verbrennungskammern 19 und 20 und heizt die Reaktionsräume 21 und I8 auf die erforderliche Umsetzungstemperatur auf.
Hierauf gibt es seine fühlbare Wärme an das Gitterwerk des Regenerators I6 ab und verläßt den Ofen durch Leitung 23. Nach einer kurzen : Brennzeit wird die Zufuhr des Heizgases zu den Brennern 25 abgestellt, während welcher' Zeit die in dem Regenerator 15 vorgewärmte Verbrennungsluft den Ofen weiter durchströmt. Um eine unzulässige Abkühlung im Reaktionsgitterwerksraum 21 und I8 zu vermeiden, wird die Gaszufuhr zu den Leitungen 27 freigegeben, die die Brenner 26 speisen. Nach Beendigung dieser Ruhe- oder Ausgleichsperioden wird die Gaszufuhr zu den Leitungen 24 und den Brennern 25 freigegeben und die Leitungen 27 gesperrt. Daran können sich weitere Ruhe- oder Ausgleichsperioden und Aufheizperioden anschließen, bis dem Gitterwerk der Reaktionsräume 21 und 18 genügend Wärme aufgeladen ist.
Hierauf wird der Ofen mit Wasserdampf ausgeblasen, um eine Vermischung des nunmehr dem Ofen zuzuführenden Reaktionsgases mit den Verbrennungsprodukten zu vermeiden. Durch die Zuleitung 23 wird z. B. ein Koksofengas-Wasserdampf- Gemisch zugeführt, das in dem Regenerator I6 vorgewärmt wird. In den anschließenden Reaktionsräumen I8 und 21 setzt sich das im Koksofengas enthaltene Methan mit dem Wasserdampf unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenoxyd um, Das Reaktionsgas gibt seine fühlbare Wärme an den Reaktionsraum I7 und den anschließenden Regenerator I5 ab. Wenn die Reaktion nicht mehr in dem wünschenswerten Maße stattfindet, wird nach Ausblasen des Ofens mit Wasserdampf eine erneute Aufheizung der Reaktionsräume vor-.genommen.
Da in den Endregeneratoren 15 und 16 auf die Dauer kein Wärmegleichgewicht herrscht, wird der Ofen nach einer bestimmten Anzahl von Aufheizungsreaktionsperioden in umgekehrter Richtung betrieben, indem die Verbrennungsluft durch Rohr 23 und das Reaktionsgas durch Rohr 22 zugeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Beheizung von mit feuerfesten Füllstoffen versehenen Öfen für die Durchführung von Gasreaktionen auf hoher Temperaturstufe gemäß Patent 639 o 700, bei denen abwechselnd den Oberflächen des Reaktionsraumes durch Gasverbrennung die Reaktionswärme aufgeladen und die Reaktion durch Durchleiten des Gasgemisches durch die Reaktionskammer durchgeführt wird, wobei während der Ruhe- oder Ausgleichsperioden kalte oder regenerativ vorgewärmte Luft den Reaktionsraum weiter durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luft auf eine Temperatur unterhalb der zulässigen Temperaturgrenze der Steine durch zusätzliche Beheizung aufgeheizt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung der während der Ruhe- oder Ausgleichsperioden den Reaktionsraum durchströmenden Luft besondere Brenner, die nicht der eigentlichen Aufheizung des Reaktionsraumes dienen, vorgesehen sind.