DE671109C - Vorrichtung zum Umwandeln von Brenngas von hohem Heizwert in ein Gas von niedrigerem Heizwert - Google Patents

Vorrichtung zum Umwandeln von Brenngas von hohem Heizwert in ein Gas von niedrigerem Heizwert

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Publication number
DE671109C
DE671109C DEK143957D DEK0143957D DE671109C DE 671109 C DE671109 C DE 671109C DE K143957 D DEK143957 D DE K143957D DE K0143957 D DEK0143957 D DE K0143957D DE 671109 C DE671109 C DE 671109C
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DE
Germany
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gas
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pipes
heating
gases
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Application number
DEK143957D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing E H Heinrich Koppers
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Heinrich Koppers GmbH
Original Assignee
Heinrich Koppers GmbH
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/18Modifying the properties of the distillation gases in the oven

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Umwandeln von Brenngas von hohem Heizwert in ein Gas von niedrigerem Heizwert Die Erfindung bezieht sich auf die Umwandlung von Brenngasen mit höherem Heizwert, beispielsweise von Spaltgasen der Erdölspaltung, Kohlenschwelgas, Restgas von der Benzinsynthese oder anderen Gasen, in ein Gas von geringerem Heizwert.
  • Die Spaltgase der Erdölspaltung und gewisse Kohlendestillationsgase besitzen vielfach einen Heizwert, der erheblich über demjenigen liegt, welchen normalerweise das Leuchtgas besitzen soll. Allgemein hält man den Heizwert von Leuchtgas etwa auf 4000 bis 420o Kal./ebm, während beispielsweise ein Erdölspaltgas nicht selten einen Heizwert von etwa 6 ooo Kal./cbm, ein Schwelgas einen solchen bis zu 7 ooo Kal./cbm aufweist. Es ist nicht ohne weiteres möglich, die Heizeinrichtungen und insbesondere Brenner, welche auf ein Gas mit einem Heizwert von 4 200 Kal. eingestellt sind, auch für ein Gas mit einem wesentlich höheren Heizwert zu benutzen.
  • Um den Heizwert der hochwertigen Brenngase herabzusetzen, bevor man sie in das Rohrleitungsnetz einer Leuchtgasversorgung entläßt, ist vorgeschlagen worden, das hochwertige Gas, dessen Heizwert herabgesetzt werden soll, mit einer gewissen Menge Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, vorzugsweise Luft, zu mischen und dann auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der sich die in dem Gas enthaltenen Kohlenwasserstoffe so weit mit dem Sauerstoff umsetzen, daß der Heizwert sinkt. Das entstehende heiße Reaktionsgas gibt dabei seine Wärme in einem indirekten Wärmeaustauscher an das kalte Gas-Sauerstoff-Gemisch ab.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Heizwertverminderung von Brenngasen dienende Einrichtung zu schaffen, in der die gewünschten Umsetzungen ohne Aufwand äußerer Wärme und mit einem möglichst geringen Zusatz von oxydierenden Gasen (Luft, Sauerstoff) vor sich gehen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die teilweise Verbrennung des Gases in einem mit feuerfestem Material ausgekleideten, annähernd kreisförmig gekrümmten weiten Rohrkanal, der gleichzeitig zum Abführen der Reaktionsgase dient und dessen eines Ende mit den Austrittsöffnungen der von dem unzuivandelnden Gasgemisch durchströmten Rohre des als Wärmeaustauscher ausgebildeten Aufheizraums in Verbindung steht und dessen anderes Ende in den Raum zwischen den gasführenden Rohren des Aufheizraums mündet.
  • Diese Ausbildung der Umwandlungsvorrichtung ergibt zunächst den Vorteil, daß einerseits die im Wärmeaustauscher erhitzten Gase unmittelbar in den Reaktionsraum einströmen und andererseits die heißen Reaktionsprodukte aus ihm ohne Wärmeverlust unmittelbar wieder in den Wärmeaustauscher zurückströmen, wo sie ihre Wärme an die kalten, umzusetzenden Gase abgeben.
  • Ein weiterer Vorteil des nach Art eines annähernd kreisförmig gebogenen Rohrkanals ausgebildeten Raums zur Durchführung der Reaktion und Abführung der Reaktionsgase liegt darin, daß Gegenströmungen im Gase innerhalb des Reaktionsraums vermieden werden. Die in den Reaktionsraum neu eintrettnden Gase werden also nicht durch bereits umgesetzte Gase verdünnt. Eine solche Verdünnung verzögert die Reaktion unter Umständen so erheblich, daß der Reaktionsraum eine große Länge erhalten müßte, um Nachverbrennungen des Gases in dem angeschlossenen Rekuperator zu verhüten, der durch die mit einer Nachverbrennung verbundene örtliche Überhitzung schwer beschädigt werden kann. Je kleiner der Reaktionsraum gehalten werden kann, um so geringer sind auch die Wärmeverluste. Die Erfindung bietet also einen Weg, um die Umsetzung des Gases mit einer sehr geringen Wärmemenge durchzuführen; praktisch genügt dazu die bei der partiellen Oxydation der schweren Kohlenwasserstoffe frei werdende Wärme, so daß also weder eine Beheizung des Reaktionsraumes von außen notwendig ist, noch der Gehalt des Reaktionsgases am permanenten Bestandteilen (CO, C02, H2) unvorteilhaft gesteigert wird.
  • Zum Vermischen des heizkräftigen Gases mit Sauerstoff bzw. Luft werden zwei positiv fördernde, aber getrennt regelbare Gebläse (Kapselgebläse) verwendet, die von einer gemeinsamen Kraftquelle aus angetrieben werden und die das Gas mit einer genau bemessenen Menge Sauerstoff oder Luft versetzen. Das Gas-Sauerstoff-Gemisch passiert dann den zweiräumigen Wärmeaustauscher, in dem die kalten Gase von den heißen Gasen durch Metallwände o. dgl. getrennt sind, die vorteilhaft an der Eintrittsstelle der heißen Gase durch eine feuerfeste Ausmauerung oder gelochte Platten aus Gußeisen geschützt werden.
  • Die Menge Sauerstoff, welche dem Gas zugesetzt wird, wird stets so niedrig gehalten, daß explosive Gas-Luft-Gemische nicht entstehen können. Wird die Gas-Luft-Mischung auf eine erhöhte Temperatur gebracht, so setzen sich die in dem Gas enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff in Wasserstoff und Kohlenoxyd ohne Rußabscheidung um.
  • Ist die Temperatur des zu verarbeitenden Gases am Eintritt in das Reaktionsrohr nicht hoch genug, beispielsweise zu Beginn des Betriebes, so kann man zur weiteren Erhitzung des Gases am Eintritt des erhitzten Gasgemisches in den Rohrkanal eine oder mehrere brennerartig ausgebildete Luftzuführungsrohre vorsehen, aus denen eine kleine Menge zweckmäßig heißer Luft in den Gasstrom eingeführt und verbrannt wird.
  • Die Erfindung bietet den wesentlichen Vorteil, daß die Gasumsetzung zur Verminderung des Heizwertes kontinuierlich und ohne Betätigung schwieriger Regelapparate ausgeführt werden kann. Ist das Mischungsverhältnis Luft zu Gas einmal eingestellt und die Wärmeaustauschfläche bzw. die etwa erforderliche zusätzliche Beheizung in zweckentsprechender Weise bemessen, so geht die Umwandlung der Gase in kontinuierlichem Strome ohne Störung vor sich, und man erhält ständig ein Gas von praktisch gleichbleibender Zusammensetzung, dessen Heizwert genau dem gewünschten Wert entspricht.
  • Auf der Zeichnung ist in Abb. i eine gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung in einem senkrechten Querschnitt dargestellt, während Abb.2 einen waagerechten Schnitt nach Linie A-A der Abb. i wiedergibt.
  • Bei der auf der Zeichnung dargestellten Einrichtung tritt das umzusetzende Luft-Gas-Gemisch durch den Rohrstutzen i in den konisch erweiterten Bodenraum z eines Röhrenrekuperators ein. Der Rekuperator besitzt einen mit einem die Wärme schlecht leitenden Material ausgestatteten Mantel 3, innerhalb dessen eine Reihe von senkrechten Rohren 4 angeordnet sind. Die Rohre 4 münden in den Bodenraum 2, so daß das durch den Stutzen i eintretende Rohgasgemisch die Rohre 4 des Rekuperators durchströmt.
  • Oben münden die Rohre 4 in einen schwach konischen Raum 5, an den sich der in Form eines annähernd kreisförmig gekrümmten weiten Rohrkanals ausgebildete Raum 6 anschließt. Die Räume 5 und 6 sind mit Wänden 7 aus feuerfestem Material ausgestattet, das außen zweckmäßig mit einem die Wärme schlecht leitenden Material bedeckt ist, um die Wärmeverluste gering zu halten.
  • Im Raum 5 sind wenig oberhalb der oberen Enden der Rekuperatorrohre 4. eine Reihe von Lufteinlässen 8 in dem feuerfesten Wandmauerwerk ausgespart. Zu jedem dieser Lufteinlässe 8 führt ein Luftzuführrohr g, das von einem Absperr- und Regulierventil i o beherrscht wird und an eine Luftsammelleitung i i angeschlossen ist. Der Zwischent' zwischen dem Luftzuführrohr 9, und der Wandung der Einführung 8 kann, falls in dem Apparat Überdruck herrscht, mit einem geeigneten durchsichtigen Material, beispielsweise Glimmer, verschlossen werden, so daß man von außen die durch Umsetzung der Luft mit den Kohlenwasserstoffei sich bildende Flamme beobachten kann. Durch die teilweise Verbrennung der Gase mit Luft in dem Raum 5 wird das mit erhöhter Temperatur den Rekuperatorrohren entströmende Gas-Luft-Gemisch auf die erforderliche Reaktionstemperatur gebracht, bei der sich in der oben beschriebenen Weise die Kohlenwasserstoffe mit dem zugemischten Sauerstoff in Wasserstoff und Kohlenoxyd praktisch ohne Rußabscheidung umsetzen.
  • Je nach der Zusammensetzung des zu verarbeitenden Gases und der gewünschten Verlninderung des Heizwertes ist die Wärmeentwicklung im Raum 6 größer oder kleiner. Sie kann so groß sein, daß die Temperatur des umgesetzten Gases am Ende des Raumes 6 so hoch ist, daß die fühlbare Wärme zur Aufheizung des Rohgasgemisches auf die Reaktionstemperatur ausreicht. In diesem Falle werden natürlich die Lufteinlässe am Raum 5 abgestellt bzw. nur benutzt, um die Einrichtung bei der Inbetriebnahme auf die Reaktionstemperatur zu erhitzen.
  • Das heiße Reaktionsgas strömt aus dem Raum 6 in die Zwischenräume zwischen den Rohren q. des Rekuperators ein. Der Raum 6 ist zu diesem Zweck an einen Rohrstutzen 12 angeschlossen, der an einer oberen konischen Erweiterung 13 des Rekuperatorinantels vorgesehen ist. Die durch den Rohrstutzen einströmenden Gase treffen zunächst auf eine aus Gußeisen oder aus sonst geeignetem Material bestehende gelochte Platte 14., welche die dem Eintrittsstutzen 12 unmittelbar zugewandten Rekuperatorrohre ,4 gegen allzu starke Erwärmung durch die heißen Reaktionsgase schützt. Die Platte 14. bewirkt ferner eine gleichmäßige Verteilung der heißen Gase über den ganzen Querschnitt des Rekuperators. Die im Innern des Rekuperators versetzt angeordneten waagerechten Leitwände 15 führen das heiße Reaktionsgas im Zickzackweg an den Rohren ,4 entlang bis zu dem am unteren Ende angeordneten Austritt 16 für verdünntes Gas.
  • Die in dem Raum 6 durchzuführende Umsetzung bedingt häufig eine Reaktionstemperatur, die bei Dunkelrotglut liegt. Der mit eisernen Rohren ausgestattete Rekuperator gestattet meist nur eine Vorwärmung auf 5oo bis 6oo°. Falls eine höhere Gasvorwärmung verlangt wird, sieht man zweckmäßig am heißen Ende des Rekuperators noch einen feuerfesten Teil oder eine sonst geeignete indirekte Beheizungsquelle vor, die übrigens auch an Stelle der in dem Raum 5 vorgesehenen Lufteinlässe treten kann.
  • Sollte die Temperatur der Reaktionsgase am Eintritt in den Wärmeaustauscher höher sein, als es die Haltbarkeit des Baustoffs zuläßt, der für den Wärmeaustauscher benutzt wurde, kann man durch die Rohrleitung 17 eine regelbare Menge kalten Gases, vorzugsweise solchen Gases, das bereits den Wärmeaustauscher passiert hat, zusetzen. Liegt die Temperatur in den Räumen 5 und 6 hoch, so kann man die oberen Enden der Rekuperatorrohre 4. durch feuerfeste Körper 18 in geeigneter Weise gegen Wärmestrahlung schützen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Umwandeln von Brenngas von hohem Heizwert, wie Spaltgas von der Erdölspaltung, Kohlenschwelgas oder Restgas von der Benzinsynthese, in ein Gas von niedrigerem Heizwert, wobei das Brenngas teilweise mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Wärmeaustauscher ausgebildeten Aufheizraum für das umzuwandelnde Gasgemisch ein mit feuerfestem Material ausgekleideter, annähernd kreisförmig gekrümmter weiter Rohrkanal (6, 7), in dem die Umsetzung erfolgt und der gleichzeitig zum Abführen der Reaktionsgase dient, angeschlossen ist, dessen eines Ende mit den Austrittsöffnungen der von dem umzuwandelnden Gasgemisch durchströmten Rohre des Aufheizraums in Verbindung steht, während sein anderes Ende in den Raum zwischen den gasführenden Rohren des Aufheizraums mündet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Austritts des erhitzten Gasgemisches aus dem Aufheizr aum ein oder mehrere brennerartig ausgebildete Luftzuführungsrohre (8) vorgesehen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der gasführenden Rohre des Aufheizraums gegen Wärmestrahlung von dem im Rohrkanal befindlichen Reaktionsraum her durch feuerfeste Körper (18) geschützt sind. ,4. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in den Raum zwischen den gasführenden Rohren des Aufheizraums mündenden Ende des Rohrkanals eine Rohrleitung zum Einleiten von kaltem Gas (17) in die Reaktionsgase vorgesehen ist.
DEK143957D 1936-10-09 1936-10-09 Vorrichtung zum Umwandeln von Brenngas von hohem Heizwert in ein Gas von niedrigerem Heizwert Expired DE671109C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1013266B (de) * 1953-08-28 1957-08-08 Didier Werke Ag Verfahren zur thermischen Gewinnung wasserstoffreicher Gasgemische aus kohlenwasserstoffhaltigen Gasen und OElen
DE975039C (de) * 1953-04-10 1961-07-20 Didier Werke Ag Verfahren zur Umformung von kohlenwasserstoffhaltigen Gasen und OElen in ein praktisch kohlenwasserstofffreies, Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE975039C (de) * 1953-04-10 1961-07-20 Didier Werke Ag Verfahren zur Umformung von kohlenwasserstoffhaltigen Gasen und OElen in ein praktisch kohlenwasserstofffreies, Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch
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