DE712964C - Elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen - Google Patents

Elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen

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DE712964C
DE712964C DED73990D DED0073990D DE712964C DE 712964 C DE712964 C DE 712964C DE D73990 D DED73990 D DE D73990D DE D0073990 D DED0073990 D DE D0073990D DE 712964 C DE712964 C DE 712964C
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Germany
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electrodes
gases
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electrode
electrically heated
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Expired
Application number
DED73990D
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English (en)
Inventor
Ivar Hole
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Det Norske Aktieselskap for Elektrokemisk Industri
Original Assignee
Det Norske Aktieselskap for Elektrokemisk Industri
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

  • Elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen, bestehend aus einem senkrechten, mit kohlenstoffhaltigem oder anderem Widerstandsgut beschickten Schacht, durch den die Gase geleitet werden und in dem oben und unten Elektroden für die- Zuführung der elektrischen Energie angeordnet sind. Je nach Art der Widerstandsmasse und nach Art der zu behandelnden Gase findet während des Erhitzens entweder eine Reaktion statt oder lediglich eine Wärmeübertragung von der Widerstandsmasse auf die Gase.
  • Ziel der Erfindung ist es, die unvollständige Reaktion in Gasgeneratoren zu vermeiden, die dadurch zustande kommt, daß sich infolge der steigenden Leitfähigkeit der Stromadern mit steigender Temperatur die Reaktionsfähigkeit in den Stromadern erhöht, die Stückgröße abnimmt und die Gasdurchdringlichkeit vermindert wird, so daß die aufsteigenden Gase vorzugsweise die kälteren Teile der Widerstandssäulen suchen; in denen die Widerstandsmasse noch grob und durchdringlich ist. Es bildet sich so eine scharfe Temperaturdifferenz zwischen den eigentlichen Stromadern und den umgebenden kälteren Teilen der Widerstandssäule aus.
  • Wenn mehrere Stromadern parallel ohne mechanische Umschaltung arbeiten, so läßt es sich nicht vermeiden, d.aß diese oder jene nur teilweise ausgeschaltet wird. Es fließt dann noch so viel Strom durch die Adern, daß eine Abkühlung des leitenden Gutes nicht möglich sein und eine Auflockerung der gesinterten ;Masse nicht eintreten wird. Damit der Zweck der Erfindung erreicht wird, muß die ausgeschaltete Stromader Gelegenheit zum Abkühlen haben. Dies wird nur durch mechanische Umschaltung erreicht.
  • Bei den bekannten Gasgeneratoren, die in bestimmten Abständen von beiden Seiten Elektrodenrehen haben, welche sich über dieganze Höhe des Generators erstrecken, ist eine Umschaltung von außen nicht vorgesehen. Die Bauart des bekannten Ofens ist verhältnismäßig umständlich.
  • Durch die Erfindung werden die genannten Mängel in der Weise beseitigt, daß die obere Elektrode ständig arbeitet, während die unteren Elektroden so angeordnet und ausgestattet sind, daß der Strom von außen abwechselnd ein- und ausgeschaltet und so zwischen der oberen Elektrode und wechselweise der einen oder der anderen unteren Elektroden fließen kann. Zweckmäßig sind die zur Reaktion bestimmten Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten um -die unteren Elektroden an mehreren Stellen verteilt mit regelbarer Verteilung un-d in verschiedenen Höhen in der Elektrodenzone einfuhrbar.
  • Die Vorrichtung ist so gebaut, daß sie während des Betriebes mit der in Betracht kommenden Widerstandsmasse (Koks, Anthrazit, Holzkohle usw.) beschickt werden kann, und zwar so, daß man ohne Unterbrechung des Betriebes gegebenenfalls auch die nicht reagierenden Teile der Widerstandsmasse in kaltem Zustande herausnehmen kann.
  • Die Vorrichtung ist wie ein enger, mit einer schwachen Erweiterung nach unten versehener, senkrechter Schacht geformt, in welchem die Widerstandsmasse sich nach unten bewegt, während sich das reagierende Gas (Wasserdampf, Kohlensäure usw.) im Gegenstrom nach oben bewegt, und zwar beide Medien kontinuierlich.
  • Die elektrische Energie wird durch regelbare Elektroden zugeführt, die vorzugsweise aus kohlenstoffhaltiger Masse bestehen. Die obere Elektrode ist senkrecht von oben eingeführt, die übrigen Elektroden durch die Seitenwand. Sie sind entweder waagerecht oder vorzugsweise schräg angeordnet, um möglichst wenig das freie Herabsinken der Widerstandsmasse zu hindern.
  • Durch die Erfindung wird auch die Gefahr des Hängens im Ofen herabgesetzt. Die Asche in der Widerstandsmasse wird jetzt nicht mehr so leicht überhitzt, so daß sie sich ihrem Schmelzpunkt nähern oder sogar wirklich schmelzen könnte. Es hat sich gezeigt, daß beim Arbeiten nach der Erfindung die zusammengesinterte Masse, die eine Boden elektrode umgibt, schnell frei gemacht wird, sobald die Strombahn in einen anderen Teil der Widerstandssäule verlegt wird, so daß die die Elektrode umgebende zusammengesinterte Masse sich abkühlen kann. Wahrscheinlich beruht die günstige Wirkung dieser Arbeitsweise darauf, daß die Schlacke während der voraufgehenden teilweisen Ab-"kühlung spröde wird, so daß sie den Druck der oberhalb liegenden Masse nachzieht. Dieser Druck ist zum Teil sehr groß, da es sich um Apparate handelt, deren Schachthöhe io bis o in oder mehr erreichen kann. Besonders rasch vollzieht sich das Auflockern der zusammengesinterten Masse, wenn das Erhitzen in einer Wasserdainpfatmosphäre stattfindet.
  • In der Regel wird im Betriebe ein solches Verfahren mittels Umschalter ausgeführt, die den Strom periodisch nach einer oder mehreren entgegengesetzt gestellten Elektroden überführen, teils in der Absicht, neue Strombahnen in der Widerstandssäule zu bilden, teils um eine Abkühlung um die ausgeschaltete Elektrode zu erreichen.
  • Die günstige Wirkung der Erfindung ist im Betriebe leicht sowohl aus der Konsistenz der Asche, aus dem Verbrauch an, Elektroden und Futtermasse, als auch aus dem Effekt des Umsatzes selbst festzustellen. Bei Darstellung von Wassergas kann es leicht vorkommen, daß 15 bis ,3o °/o des Wasserdampfes unumgesetzt durch den Ofen gehen, wenn die Strombahn nicht genügend wechselt, während man nur 3 bis 5 °% desWasserdainpfes im produzierten Gas findet, wenn die Strombahn gemäß der Erfindung wechselt. Es ist einleuchtend, daß dieses Verhalten für die Wirtschaftlichkeit des Betriebes von entscheidender Bedeutung ist.
  • Es ist natürlich nicht erforderlich, daß der Strom in der unter Abkühlung befindlichen Elektrode bis auf Null heruntergeht. Er muß jedoch so bedeutend geschwächt werden, daß eine Abkühlung eintreten kann.
  • Es ist im allgemeinen zweckmäßig, besonders wenn man eine stark aschenhaltige Masse anwendet, die Stromstärke, die durch eitle Elektrode eingeführt wird, auf zum Beispiel 15 ooo A zu beschränken. Die gesamte Anzahl von Bodenelektroden im Ofen mag deshalb so berechnet werden, daß der elektrische Strom, der auf jede einzelne Elektrode fällt, das erlaubte Höchstmaß nicht überschreitet, was ini Betriebe für jede einzelne Masse festgestellt «-erden muß. Ferner ist es ratsam, wie oben, erwähnt, wenigstens eine Ersatzelektrode vorzusehen, die zu jeder Zeit außer Betrieb sein kann.
  • Ein wesentliches :Merkmal der Vorrichtung nach der Erfindung bestellt somit darin, daß die Anzahl der schräg gestellten Elektroden für jede Phase mindestens -2 ist, von welchen eine oder mehrere zu jeder Zeit Strom führen, während gleichzeitig eine oder mehrere stromlos sind. In geeigneten Zwischenräumen läßt man eine oder mehrere stromlose' Elektroden, die Stromzufuhr übernehmen. Dadurch erreicht man, daß die Strombahn in der Widerstandssäule geändert wird, während gleichzeitig die zuletzt benutzte Elektrode oder Elektroden und ihre Umgebungen abgekühlt werden, so daß die Schlacke frei gemacht wird, indem sie spröde wird und auf den Boden des Generators geführt wird, wo sie durch einen dort angebrachten Rost hindurchfällt und periodisch oder kontinuierlich herausgenommen wird, ohne den Betrieb des Apparates zu stören.
  • Ein. anderes wesentliches Merkmal des Apparates besteht darin; daß das reagierende Gas durch mehrere Einleitungsöffnungen, die in verschiedenen Höhen und Abständen regulierbar angebracht sind, in den Apparat um die Bodenelektroden eingeführt wird, so daß sowohl dieser als auch die Widerstandsmasse und die Seitenwände abgekühlt -werden. Hierdurch erreicht man, daß der Elektrodenverbrauch an dieser Stelle äußerst klein wird und ferner, daß die nicht reagierenden festen Bestandteile in abgekühltem Zustande herausgenommen -werden können. Gleichzeitig wird der "Sinterung entgegengewirkt.
  • Der Schacht erhält eine solche Höhe im Verhältnis zum Querschnitt, zu den eingeführten Gasmengen und zu der Energiemenge, daß die Reaktion möglichst vollständig werden kann und der Verbrauch der oberen Elektrode gleich Null wird.
  • Auf der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen eines elektrischen Wassergasgenerators nach der Erfindung veranschaulicht.
  • Fig. i zeigt einen axialen Schnitt durch einen Generator mit einem oberen und' zwei unteren Elektroden für die Stromzufuhr.
  • Fig. 2 zeigt diesen Generator von oben gesehen.
  • Fig. 3 zeigt die Anordnung einer derounteren Elektroden.
  • Fig. 4. zeigt einen axialen Schnitt durch eine geänderte Ausführungsform des Generators.
  • In den gezeigten Beispielen bezeichnet i den Schacht, in dem sich die kohlenstoffhaltige Masse befindet. Der Schacht ist bis über die Erhitzungszone verlängert, und die Beschickung findet ganz oben im Apparat durch den Einfülltrichter 2 statt. Das Gas, in diesem Falle Wasserdampf (Wasser kann auch verwendet werden), -wird bei 3 oder 4 (an dem in Fig. i gezeigten, Generator gegebenenfalls auch nur unter dem Rost) eingeführt, und das Wassergas -wird bei 5 (-warm) abgeleitet. In der in Fig. 4. gezeigten Ausführung ist in einem Aufbau i i ein Gasabzug 6 angeordnet. Wenn das Gas an dieser Stelle abgeleitet wird, wird es eine bedeutend niedrigere Temperatur haben, da es an das Kohlengut Wärn;e abgegeben und dies so vorgewärmt hat.
  • Die Stromzufuhr findet periodenweise durch eine der Elektroden 7 statt, falls Einphasenstrom verwendet wird (Fis. i). Die Belastungsregulierung kann dann durch Heben und Senken der oberen Elektrode stattfinden; sie kann aber auch durch Änderung der Spannung ausgeführt werden. Falls Dreiphasenstrom verwendet wird, werden eine oder mehrere Elektroden 8 (V-Schaltung) vorzugsweise in der Mitte des Schachtes oder in einem anderen geeigneten Abstand von den oberen. und unteren Elektroden angebracht und die Belastung mittels der Spannung geregelt.
  • Das Herausnehmen von Asche und eventuell nicht angegriffenem Kohlengut geschieht unter einem Rost 9 durch eine Öffnung io oder durch eine Transportschnecke o. dgl. Der Rost kann selbstverständlich eine periodische oder kontinuierliche Bewegung irgendeiner Art erhalten, um das Herausnehmen zu erleichtern.
  • Die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen des Apparates werden als Wassergasgeneratoren verwendet, da das zugeführte Gas Wasserdampf und die Beschickung ein Kohlengut ist.
  • Die gleiche Anordnung kann selbstverständlich benutzt werden, -wenn die Vorrichtung in anderer Weise und zur Behandlung anderer Gase und Dämpfe als Wasserdampf verwendet -werden soll. Man kann sie zum Beispiel zum Erhitzen von Wasserstoffgas oder zur Reduktion von Kohlensäure verwenden oder zur Ausführung einer beliebigen anderen Reaktion zwischen gasförmigen Stoffen und Kohlenstoff, gegebenen, falls in Anwesenheit von anderen festen oder geschmolzenen Stoffen, oder zur Reaktion zwischen Gasen, -wobei die Widerstandsmasse nicht an der Reaktion teilzunehmen braucht. Die Vorrichtung kann auch zur trockenen Destillation von Kohle oder anderem stückförmigem Gut verwendet -werden; man läßt dann die zu verkokende Masse von den erhitzten Gasen durchströmen, ehe die Masse in die Strombahn gelangt.

Claims (1)

  1. YATCNTANSPTZÜCHP: -i. Elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen, bestehend aus einem senkrechten, mit kohlenstoffhaltigem oder anderem Widerstandsgut beschickten Schacht, durch den die Gase geleitet werden und in dem oben und unten Elektroden für die Zuführung der elektrischen Energie angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, .daß die obere Elektrode (7) ständig arbeitet, während die unteren Elektroden (7, 7', 8) so angeordnet und ausgestattet sind, daß der Strom von, außen abwechselnd ein- und. ausgeschaltet und so zwischen der oberen Elektrode (;) und wechselweise der einen (7) oder der anderen (7', ä) der unteren Elektroden fließen kann. Vorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reaktion bestimmten Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten um die unteren Elektroden an mehreren Stellen. (3, d.) verteilt mit regelbarer Verteilung und in. verschiedenen Höhen in der Elektrodenzone einfuhrbar sind. .
DED73990D 1935-12-23 1936-11-24 Elektrisch beheizte Vorrichtung zum Behandeln von Gasen Expired DE712964C (de)

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