DE685443C

DE685443C - Process for carrying out endothermic gas reactions at high temperatures

Info

Publication number: DE685443C
Application number: DEK149749D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Koppers; Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1938-02-26
Filing date: 1938-02-26
Publication date: 1939-12-18

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Durchführung endothermer Gasreaktionen bei hohen Temperaturen, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß aus. dem regenerativen Gaserhitzer die Aufheizgase an getrennten Stellen in mehreren Teilströmen von verschiedener Temperatur abgezogen werden. Der Zweck dieser Maßnahme ist der, in der Reaktionszone des Gaserhitzers den stärkeren Wärmeentzug, der durch den endothermen Verlauf der Reaktionen bedingt ist, auszugleichen.The main patent relates to a process for carrying out endothermic gas reactions at high temperatures, which is essentially characterized in that from. the regenerative gas heater the heating gases be withdrawn at separate points in several substreams of different temperatures. The purpose of this action is the, in the reaction zone of the gas heater the stronger heat extraction, the is due to the endothermic course of the reactions to compensate.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterbildung des in dem Hauptpatent beschriebenen Verfahrens dar, indem sie die Aufgabe löst, die mit vergleichsweise hoher Temperatur aus dem Gaserhitzer abgezogenen Aufheizgase zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Gesamtverfahrens auszunutzen. The present invention represents a further development of that described in the main patent Method by solving the problem with a comparatively high temperature to utilize the heating gases withdrawn from the gas heater to improve the thermal efficiency of the overall process.

Die Erfindung besteht darin, daß die aus dem mittleren Teil des Gaserhitzers mit vergleichsweise hoher Temperatur abgezogenen Aufheizgase, welche ihre nutzbare Wärme noch nicht völlig an das Gitterwerk des Gaserhitzers abgegeben haben, ganz oder teilweise mit kalten Heizmedien gemischt werden, und zwar vorzugsweise mit kalter Verbrennungsluft, und daß nun dieses Gemisch zur weiteren Beheizung desselben regenerativen Gaserhitzers verwandt wird. Dabei ist es unter Umständen möglich, das durch die Vermischung der heißen Aufheizgase mit den kalten Heizmedien entstandene vorgewärmte Gemisch noch nachträglich in einem besonderen Gaserhitzer, vorzugsweise einem re-The invention consists in that from the middle part of the gas heater with comparatively Heating gases withdrawn at high temperature, which have not yet fully transferred their usable heat to the latticework of the Gas heater have been wholly or partially mixed with cold heating media, and preferably with cold combustion air, and that now this mixture for further heating of the same regenerative Gas heater is used. It is possible that by mixing the hot heating gases with the preheated mixture created by cold heating media is subsequently added to a special Gas heater, preferably a re-

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generativen Gaserhitzer, weiter vorzuwärmen, um die gewünschten hohen Temperaturen in der zur Durchführung der endothermen Gasreaktionen dienenden Einrichtung zu er,-; reichen. Λί<generative gas heater to further preheat to the desired high temperatures in the device serving to carry out the endothermic gas reactions to he, -; are sufficient. Λί <

Das Verfahren bietet den Vorteil, daß rä^fe die in einer beträchtlichen Menge vorhaä* denen Aufheizgase innerhalb des Verfahrens verwerten kann, ohne daß die Gesamteinrichtung durch besondere, mehr oder weniger verwickelte Wärmegewinnungseinrichtungen, wie Rekuperatoren, Dampfkessel O; dgl., erweitert zu werden braucht.The method offers the advantage that rä ^ fe the heating gases present in a considerable amount within the process can utilize, without the overall facility by special, more or less intricate heat recovery devices such as recuperators, steam boilers O; Like., expanded needs to become.

Auf der Zeichnung ist eine zur Durchführung der Erfindung geeignete Einrichtung schematisch wiedergegeben.The drawing shows a device suitable for carrying out the invention shown schematically.

Bei der auf der Zeichnung dargestellten Anlage ist mit 1 der in Form eines Hochofenwinderhitzers System Cowper ausgebüdete regenerative Gaserhitzer bezeichnet, in welchem die endothermen Gasreaktionen durchgeführt werden. Von der Kuppel 2 des Erhitzers 2 führt eine Leitung 3 zu der Kuppel 4 eines neben dem Erhitzer angeordneten Brennschachtes 5. In dem Brennschacht 5 werden die zum Aufheizen des in dem Gaserhitzer ι vorgesehenen Gitterwerks dienenden Aufheizmedien eingeleitet und verbrannt. Heizgas wird durch die Leitung 6 am Boden des Brennschachtes 5 eingeleitet. Die zum Verbrennen des Aufheizgases dienende Verbrennungsluft wird in einem kleineren Regenerator 7 vorgewärmt, der mit dem Brennschacht durch die Rohrleitung 8 verbunden ist.In the system shown in the drawing, 1 is in the form of a blast furnace heater System Cowper denotes designed regenerative gas heaters, in which the endothermic gas reactions are carried out. A line 3 leads from the dome 2 of the heater 2 to the dome 4 of a combustion shaft 5 arranged next to the heater. In the combustion shaft 5 are used to heat the latticework provided in the gas heater ι Heating media introduced and burned. Heating gas is through line 6 at the bottom of the firing shaft 5 initiated. The combustion air used to burn the heating gas is preheated in a smaller regenerator 7, the one with the combustion shaft is connected by the pipeline 8.

Der Luftregenerator 7 hat eine von einem Ventil 9 beherrschte Luftzufuhrleitung 1 o, die am Boden des Regenerators 7 einmündet. Die Leitung 10 steht mit einem Ventilator 11 in Verbindung. Die Ansaugseite des Ventilators 11 ist durch die Rohrleitung 12 einerseits mit einem regelbaren Lufteinlaß 13, versehen mit Drosselklappe 14, und andererseits mit einem von einem Absperrorgan 15 beherrschten Auslaß 16 verbunden, der am Gaserhitzer 1 in einer bestimmten Höhe oberhalb des Gaserhitzerbodens derart angeordnet ist, daß Gase bestimmter Temperatur aus dem Gaserhitzer abgezogen werden können.The air regenerator 7 has an air supply line 1 o controlled by a valve 9, which opens at the bottom of the regenerator 7. The line 10 is with a fan 11 in Link. The suction side of the fan 11 is on the one hand with the pipeline 12 an adjustable air inlet 13, provided with a throttle valve 14, and on the other hand with a controlled by a shut-off valve 15 outlet 16 connected to the gas heater 1 in a certain height above the gas heater bottom is arranged such that Gases of a certain temperature can be withdrawn from the gas heater.

Das untere Ende des Gaserhitzers 1 steht einerseits durch die von einem Ventil 17 beherrschte Rohrleitung 18 mit dem Kamin 19 in Verbindung und andererseits mit einer Rohrleitung 20, die von einem Ventil 21 beherrscht wird.The lower end of the gas heater 1 is on the one hand dominated by a valve 17 Pipe 18 with the chimney 19 in connection and on the other hand with a Pipeline 20, which is dominated by a valve 21.

Die Rohrleitung 20 dient zur Zuführung der Gase oder des Gasgemisches, die in dem Gaserhitzer 1 umgesetzt werden sollen.The pipe 20 is used to supply the gases or the gas mixture in the Gas heater 1 are to be implemented.

Wenn der Gaserhitzer 1 in einer Betriebsperiode durch Verbrennen von Gas und Luft und Durchleiten der heißen Abgase auf die gewünschte hohe Temperatur erhitzt worden ist, wird das Ventil 9 und die Rohrleitung 6 geschlossen. Das umzusetzende Gas oder Gas-Dampf-Gemisch wird dann aus der Rohrleitung 20 nach Öffnen des Ventils 21 durch das mit einem feuerfesten Gitterwerk ausgesetzte Innere des Gaserhitzers 1 geführt, wobei gegebenenfalls vorher noch der Gaserhitzer ausgespült werden kann.When the gas heater 1 is operated by burning gas and air in one operating period and bubbling the hot exhaust gases to the desired high temperature is, the valve 9 and the pipe 6 is closed. The gas or gas-vapor mixture to be converted is then from the pipeline 20 after opening the valve 21 through the interior of the gas heater 1 exposed with a refractory latticework, with the gas heater optionally being added beforehand can be rinsed out.

Die im Gaserhitzer 1 hochsteigenden Gase erhitzen sich und setzen sich um. Die Reaktionsprodukte strömen durch die Rohrleitung 3 zum Brennschacht 5, von dort durch die Rohrleitung 8, durch den Regenerator 7 und treten schließlich am unteren Ende des Regenerators 7 durch die von einem Ventil 22 beherrschte Rohrleitung 23 aus.The gases rising in the gas heater 1 heat up and convert. The reaction products flow through pipe 3 to the combustion shaft 5, from there through the pipe 8, through the regenerator 7 and step finally, at the lower end of the regenerator 7, controlled by a valve 22 Pipeline 23 off.

Die in den Reaktionsgasen noch enthaltene Wärme kann beispielsweise in einem Dampfkessel 24 ausgenutzt werden, von dem die Rohrleitung 25 zu einem Gebläse 26 führt, an das sich ein Wascher 27 und die Ableitung 28 anschließt.The heat still contained in the reaction gases can be used, for example, in a steam boiler 24 are used, from which the pipe 25 leads to a fan 26, which is followed by a washer 27 and the discharge line 28.

Sobald die Temperatur im Gaserhitzer 1 unter das zulässige Maß gesunken ist, wird die Zufuhr von Gas aus der Rohrleitung 20 durch Schließen des Ventils 21 unterbrochen. Darauf wird das Absperrventil 22 am Regenerator 7 geschlossen und dann das Ventil 9 und 15 sowie die Rohrleitung 6 geöffnet. Der Ventilator 11 saugt dann durch 13 Luft an und treibt dieselbe in den Regenerator 7, der in der vorherigen Betriebsperiode durch die heißen Reaktionsgase aufgeheizt worden ist. Im Brennschacht 5 trifft die heiße Luft dann auf Brenngas. Die Verbrennung ist im wesentlichen im Brennschacht 5 und der Kuppel 4 sowie der Verbindungsleitung 3 beendigt, so daß in den Gaserhitzer 1 praktisch ausgebrannte Gase einströmen.As soon as the temperature in the gas heater 1 has fallen below the permissible level, the supply of gas from the pipeline 20 is interrupted by closing the valve 21. The shut-off valve 22 on the regenerator 7 is then closed and then the valve 9 and 15 and the pipeline 6 are opened. The fan 11 then sucks in air through 13 and drives the same into the regenerator 7, which was heated by the hot reaction gases in the previous operating period. In the combustion shaft 5, the hot air then meets fuel gas. The combustion has essentially ended in the combustion shaft 5 and the dome 4 as well as the connecting line 3, so that practically burned-out gases flow into the gas heater 1.

Die heißen Gase geben ihre Wärme an das Gitterwerk des Gaserhitzers 1 ab und ziehen abwärts. Ein Teil der abwärts ziehenden Gase wird nun durch den Auslaß 16 und das Ventil 15 von dem Ventilator 11 angesaugt und zusammen mit der durch 13 angesaugten Luft in den Regenerator 7 gedrückt. Die aus dem Auslaß 16 austretenden Gase haben beispielsweise eine Temperatur von 700 bis 900⁰C. Die durch 13 eintretende no Kaltluft wird dann durch die Vermischung mit dem heißen Abgas auf etwa 250 bis 300° vorgewärmt.The hot gases give off their heat to the latticework of the gas heater 1 and pull downwards. A part of the downwardly pulling gases is now sucked in through the outlet 16 and the valve 15 by the fan 11 and pressed into the regenerator 7 together with the air sucked in through 13. The emerging from the outlet 16 the gases, for example, have a temperature of 700 to 900 ⁰ C. The no 13 by entering cold air is then preheated by the mixing with the hot exhaust gas to about 250 to 300 °.

Der Rest der Abgase strömt im Gaserhitzer ι zu dem geöffneten Ventil 17 und zum Rohr 18 und gelangt schließlich in den Fuchs 19.The rest of the exhaust gases flows in the gas heater ι to the open valve 17 and to the pipe 18 and finally reaches the Fox 19th

Als Brenngas kann durch die Rohrleitung 6 Starkgas oder Schwachgas zugeführt werden. Wird Starkgas zugeführt, so wirkt sich die Zumischung des Rauchgases zur Verbrennungsluft insofern vorteilhaft aus, alsHigh-strength gas or lean gas can be supplied as fuel gas through the pipeline 6 will. If strong gas is supplied, it acts the admixture of the flue gas to the combustion air is advantageous in that

• die Verbrennung etwas verzögert und die Stichflammenbildung vermindert wird. Wird zur Aufheizung des Gasefhitzers Schwachgas benutzt, so wird dasselbe zweckmäßig vorgewärmt; gegebenenfalls kann auch das vorzuwärmende Schwachgas mit dem Teilstrom heißer Aufheizgase vermischt und dadurch vorgewärmt werden.• the combustion is delayed somewhat and the formation of flashes is reduced. Will If lean gas is used to heat the gas heater, it is expediently preheated; if necessary, the lean gas to be preheated can also be mixed with the partial flow of hot heating gases and thereby be preheated.

Zu Beginn der Aufheizperiode ist bei demAt the beginning of the heating-up period, the

ίο erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur der aus dem Auslaß ιό austretenden Gase niedrig. Die Temperatur steigt aber nach Maßgabe des Aufheizens der Reaktionszone beträchtlich an. Da die Temperatur in dem Regenerator/ allmählich während der Aufheizperiode fällt, gelingt es durch Steigerung des Zusatzes heißer Aufheizgase zu der Verbrennungsluft, diesen Temp eraturabfall auszugleichen. ίο method according to the invention the temperature the gases emerging from the outlet ιό low. However, the temperature continues to rise Considerably, depending on the heating of the reaction zone. Since the temperature in the Regenerator / gradually falls during the heating-up period, it can be achieved by increasing it the addition of hot heating gases to the combustion air to compensate for this drop in temperature.

Claims

Claim:

Process for carrying out endothermic gas reactions at high temperatures, for example to convert methane with water vapor into carbon oxide and hydrogen, by heating the gases in regenerative gas heaters, from which the heating gases produced by burning the preheated heating media in several partial flows of different temperatures according to main patent 682018 are withdrawn, characterized in that the heating gases withdrawn from the central part of the gas heater completely or partially with the cold ones used to further heat up the gas heater Heating media, preferably with cold combustion air, are mixed.

1 sheet of drawings