DE707373C - Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff - Google Patents

Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff

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DE707373C
DE707373C DEG98813D DEG0098813D DE707373C DE 707373 C DE707373 C DE 707373C DE G98813 D DEG98813 D DE G98813D DE G0098813 D DEG0098813 D DE G0098813D DE 707373 C DE707373 C DE 707373C
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methane
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furnace
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DEG98813D
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Dr-Ing Ernst Karwat
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Linde GmbH
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Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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Description

  • Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff beschrieben, bei dem das methanhaltige Gas abwechselnd durch den einen der beiden Schächte eines Zweischachtofens eingeleitet und durch den anderen herausgeführt wird. In demjenigen Schacht, in den das Frischgas eingeleitet wird, wird unten Sauerstoff eingeblasen. Das Gasgemisch erwärmt sich beim Durchströmen der Koksfüllung der Schächte, kommt dann in die Brennzone, in welche der Sauerstoff eingeblasen wird und in der die Umsetzung des Methans zu Kohlenoxyd und Wasserstoff erfolgt, strömt dann durch den anderen Schacht hinaus, wobei es seinen Wärmeinhalt an die Koksfüllung abgibt. Nach ;einer bestimmten Zeit, z. B. nach 5 bis i o Minuten, wird,die Gasrichtung umgekehrt und das Frischgas in denjenigen Schacht oben eingeführt, durch den bisher das umgesetzte Gasgemisch abzog. Der Sauerstoffstrom wird dann ebenfalls umgeschaltet und der Sauerstoff während dieser Periode wieder in denjenigen Schacht eingeführt, in dem -las Frischgas angewärmt und hingesetzt wird.
  • Man führte die gesamte Sauerstoffmenge demjenigen Schacht zu, in welchen das Frischgas eintrat, weil die Koksmasse des anderen Schachtes zur Abkühlung des erzeugten Gases dienen sollte und daher eine Beheizung dieses Schachtes durch Zuführung von Sauerstoff unzweckmäßig erschien. Weiterhinerschien es geboten, das Methan in unmittelbarem. Anschluß an die Vorwärmung zu oxydieren, um einen Zerfall unter Rußabscheidung zu vermeiden.
  • Es ist ein Methanspaltverfahren bekannt, bei dem in Regeneratoren oder R-ekuperatoren vorgewärmte Heißblaseluft einem Bett von Koks oder feuerfestem Material durchmehrere längs des Koksbettes verteilte Düsen aus einer allen Düsen gemeinsamen Verteilungsleitung in Mangen, die je nach Lage der Einblasestelle verschieden sind, zwecks Heißblasens der Koksschicht und Verbrennung abgelagerten Rußes zugeführt wird. Die größte Luftmenge wird nahe dem Ende der Koksschicht eingeblasen, dort, wo in der Krackperiode das kohlenwasserstoffhaltige Gas in die Reaktionszone eintritt. Die erblasenen Gase werden in einem Wärmespeicher verbrannt. Nach dem Heißblasen wird der Luftstrom stillgesetzt und über den Regenerator dem Koksbett kohlenwasserstoffhaltiges Gas zugeführt, welches dabei in Kohlenstoff und Wasserstoff zerfällt. Das Verfahren arbeitet also absatzweise.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man bei der Ausführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent günstigere Ergebnisse erzielt, wenn man den Sauerstoff nicht zusammen mit dem Gasstrom umschaltet, sondern dauernd je die Hälfte des Sauerstoffs den beiden Brennrä timen unter den beiden Schächten zuführt. Diese Maßnahme widerspricht zunächst dem Regenerativprinzip, weil ja durch die dauernde Zuführung von Sauerstoff die Ofenschächte auch dann beheizt werden, wenn sie zur Abkühlung des entstandenen H@- CO-Gemisches dienen sollen. Es hat sich aber gezeigt, daß tatsächlich keine Wärmeverluste hierdurch auftreten, dafür kann man mit dieser Maßnahme eine noch «-eitergehende Aufspaltung des Methans als bei der Arbeitsweise des Hauptpatents erzielen und erreicht, daß das in den Ofen eingeführte Methan sich zu 95 bis 990ö umsetzt. Der Niedergang des Kokses aus den Schächten in die Brennzonen ist gleichmäßiger. Feiner wird die Gefahr des Rückschlagens von Ofengas in die bei der Arbeitsweise des Hauptpatents zeitweise stillgelegten Zweige der Sauerstoffleitungen ausgeschaltet.
  • Die angeführten Vorteile dürften aus folgenden Gründen erzielt worden sein. Es ist an sich richtig, daß die Geschwindigkeit und die Vollständigkeit der Methanspaltung von der Temperatur abhängt, so daß mit Steigerung der Temperatur in der Reaktionszone die Reaktion im gewünschten Sinne begünstigt wird. Neben der Temperatur spielt jedoch auch die Gasströmung eine große Rolle. Das zu erhitzende, von oben einströmende methanhaltige Gas versucht sich dadurch der Erhitzung zu entziehen, daß Gasanteile nicht durch die Zonen der höchsten Temperatur, sondern um sie herumströmen; sie entgehen so der Umsetzung, weil von den Brennräumen eine kräftige Strömung des erzeugten heißen Kohlenoxyds ausgeht, welche das von oben kommende Gas beiseitedrängt. Wenn man nun gemäß der Erfindung unter beiden Schächten dauernd Brennzonen hoher Temperaturen aufrechterhält, dann wird das Gas nicht nur durch eine einzige, sondern hintereinander durch zwei Zonen hoher Temperatur geführt, wobei Gelegenheit zu einer praktisch vollständigen Umsetzung des Methans gegeben ist. Es konnte z. B. festgestellt werden, daß nach dem Durchgang durch die erste Brennzone mehr als 8o% des eingeführten Methans umgesetzt waren und daß dann in der zweiten Feuerzone der praktisch vollständige Abbau des Methans erfolgte. Diese Wiederholung der Umsetzung ist also insgesamt wirkungsvoller als die Steigerung der Temperatur in einem der beiden Schächte durch wechselweises Zuführen des gesamten Sauerstoffs zu diesen Schächten.
  • Für die Durchführung der neuen Arbeitsweise ist es ferner wesentlich, daß jedem der beiden Öfen der Sauerstoff durch voneinander unabhängige Leitungen zugeführt wird. Im Betrieb des Ofens ist der Gasdruck im Brennraum desjenigen Schachtes, durch den das erzeugte Gas abzieht, niedriger als im anderen Brennraum. Besonders groß ist die Verschiedenheit der Gasdrucke in den beiden Brennräumen, wenn in einem der beiden Schächte durch eine Störung eine Behinderung des Gasdurchganges besteht. Würde man den beiden Öfen den Sauerstoff auseiner gemeinsamen Ringleitung zuführen, so würde derjenige Ofen mehr Sauerstoff annehmen, in dessen Brennraum der kleinere Gasdruck -herrscht. Die Folge wäre ein gesteigerter Koksverbrauch und eine gesteigerte Wärmeentwicklung in diesem Ofenteil zuungunsten des anderen. Durch die Umschaltung des Gases werden solche Ungleichheiten der Wärmezufuhr, auch wenn sie nur geringfügig sind, erheblich verstärkt, und der Betrieb des Ofens wird dadurch beeinträchtigt. Erfindungsgemäß wird daher jeder der beiden Öfen aus einer besonderen Ringleitung derart mit Sauerstoff versorgt, daß jeder Ofen unter Meßkontrolle zwangsläufig diejenige Sauerstoffmenge erhält, die für eine gleiche Behandlung beider Öfen notwendig ist. Im allgemeinen wird man jedem Ofen die gleiche Sauerstoffmenge zuführen. In Sonderfällen kann zur Beseitigung etwa aufgetretener Ungleichmäßigkeiten der eine oder andere Ofen stärker mit Sauerstoff beaufschlagt werden.
  • Mit dem bekannten diskontinuierlichen Methanspaltverfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren gemeinsam, daß durch die gleichzeitige Beaufschlagung des Koksbettes mit Sauerstoff bzw. Luft an verschiedenen Stellen eine in Richtung des Gasstromes lange Reaktionszone geschaffen wird. Während jedoch die Anwendung dieses an sich bekannten Gedankens auf das diskontinuierliche Methanspaltverfahren zu der Vorschrift geführt hat, die Reaktionszone dort am stärksten zu beheizen, wo später das Methan in das Koksbett eintritt, ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die Vorschrift gemacht worden, beide Hälften der gegenüber dem Verfahren des Hauptpatents verlängerten Reaktionszone gleichmäßig mit Sauerstoff zu beaufschlagen und zweckmäßig dafür voneinander unabhängige Leitungen vorzusehen; das bekannte Verfahren benutzt eine gemeinsame Luftleitung für alle Düsen. Während ferner beim diskontinuierlichen Verfahren die beim Heizen entstehenden heißen Gase im Gegenstrom zum später eintretenden Methan aus dem Ofen abgeführt werden, führt man sie beim @erfindungsgemäßen Verfahren in Richtung des Gasstromes ab. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß letztere Maßnahme dem Regenerativprinzip widerspricht und somit PATENTANSPRÜCHE:

Claims (1)

  1. i. Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff in Zweischachtöfen nach Patent 699 489, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Umsetzung des Methans dienende Sauerstoff unabhängig von der Strömungsrichtung des umzusetzenden Gases dauernd etwa je zur Hälfte beiden Schächten an ihrem unteren Ende zugeführt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß !der Sauerstoff den beiden Ofenschächten durch voneinander unabhängige Leitungen zugeführt wird. dem Verfahren des Hauptpatents nicht nahelag. Es konnte also weder aus dem Hauptpatent noch aus dem bekannten diskontinuierlichen Verfahren die erfindungsgemäße Arbeitsweise abgeleitet werden.
DEG98813D 1938-10-20 1938-10-20 Verfahren zur Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff Expired DE707373C (de)

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