DE741681C

DE741681C - Process for the production of hydrogen-rich gas mixtures by partial combustion of methane with oxygen

Info

Publication number: DE741681C
Application number: DEG92312D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1936-02-29
Filing date: 1936-02-29
Publication date: 1943-11-15

Description

Verfahren zur Herstellung wasserstoffreicher Gasgemische durch Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Herstellung wasserstoffreicher Gasgemische aus metharihaltigen Gasen durch Teilverbrennung des Methans mit Sauerstoff in einem Bett von glühendem Koks beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das methanhaltige Gas abwechselnd einem von zwei mit Koks gefüllten Schächten eines Zweischachtofens zugeführt, in dem einen Schacht angewärmt, mit dem am unteren Ende der Schächte zugeführten Sauerstoff im Koksbett zu einem Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemisch umgewandelt, und in dem anderen wieder abgekühlt.Process for the production of hydrogen-rich gas mixtures by partial combustion of methane with oxygen In the main patent is a process for the production of hydrogen-rich Gas mixtures of gases containing methane through partial combustion of the methane with oxygen described in a bed of glowing coke. In this process, the methane-containing Alternating gas in one of two coke-filled shafts of a two-shaft furnace fed, warmed in one shaft, with the one at the lower end of the shafts supplied oxygen in the coke bed converted to a hydrogen-carbon oxide mixture, and cooled down again in the other.

Uni die Speicherfüllung von etwa abgeschiedenem Ruß frei zu halten, ist bei dem Verfahren des Hauptpatents vorgesehen, einen Teil des Kokses am heißen Ende der Speicher mit Sauerstoff zu Kohlenoxyd zu verbrennen, so daß eine langsame Erneuerung der Speicherfüllung notwendig wird.Uni to keep the storage filling free of any deposited soot, is provided in the process of the main patent, part of the coke at the hot End of the store with oxygen to burn carbon oxide, making a slow one Renewal of the storage tank filling becomes necessary.

Wenn z. B. die umzusetzenden Gase schwere Kohlenwasserstoffe enthalten, kann die Rußabscheidung bei der Anwärmung der Gase in den Schächten so stark werden, daß verbältnismäßig große Mengen von Koks verbrannt werden müßten, um die Speicherfüllung gasdurchlässig zu erhalten. Dies ist aber, weil sich dann größere Kohlenoxydmengen dem durch die Methanspaltung erzeugten Gas beimischen, im Hinblick auf den Verwendungszweck dieses Gases nicht immer zulässig.If z. B. the gases to be converted contain heavy hydrocarbons, can the soot deposition become so strong when the gases are heated up in the shafts, that relatively large amounts of coke would have to be burned to fill the storage tank to get gas permeable. But this is because then larger amounts of carbon monoxide are produced add to the gas generated by the methane fission, with a view to the intended use this gas is not always permitted.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Die Erfindung besteht darin, daß die Koksfüllung der Speicher während des Ofenbetriebes dadurch verhältnismäßig schnell erneuert wird, daß fortlaufend oder absatzweise am unteren heißen Ende Koks entnommen und am oberen kalten Ende durch frischen Koks ersetzt wird. Zu diesem Zweck wird der Ofen mit Austragsvorrichtungen für den heißen, verunreinigten Koks versehen, durch welche er zusammen mit der Asche entnommen wird. Mit diesem heißen Koks wird also auch der in ihm niedergeschlagene Ruß entfernt.The method according to the invention makes it possible to overcome these difficulties to overcome. The invention consists in that the coke filling of the memory during the furnace operation is renewed relatively quickly that continuously or coke is withdrawn intermittently at the lower hot end and at the upper cold end is replaced by fresh coke. For this purpose the furnace is equipped with discharge devices for the hot, contaminated coke, through which it goes along with the ashes is removed. This hot coke also becomes the one deposited in it Soot removed.

Das Austragen des heißen Kokses wird nach einem weiteren Verfahrensschritt der Erfindung dadurch erleichtert, daß man dem auszutragenden Koks ein kühlendes Gas entgegenschickt. Als Kühlgas sind vornehmlich Gase geeignet, die als solche oder, nachdem sie sich am glühenden Koks umgesetzt haben, in das erzeugte Endgas, ohne zu stören, eintreten können, also z. B. Wasserdampf, Kohlendioxyd, Wasserstoff oder Methan.The hot coke is discharged after a further process step the Invention facilitated by the fact that the coke to be discharged sends a cooling gas towards it. As a cooling gas, gases are primarily suitable that as such or, after they have reacted on the glowing coke, into the produced End gas can enter without disturbing, so z. B. water vapor, carbon dioxide, Hydrogen or methane.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung «-erden durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Ir. Abb. i ist der zur Durchführung des Verfahrens geeignete Ofen zur Hälfte im Längsschnitt, zur Hälfte als Seitenansicht dargestellt. Abb. 2 ist ein Schnitt durch die Ebene A-B der Abb. i. i und 2 sind die beiden mit Koks gefüllten Schächte. Gasführung und Arbeitsweise sind grundsätzlich die gleichen wie beim Verfahren des Hauptpatents. Das methanhaltige Gas geht von Leitung 3 aus über das Umschaltorgan 4 abwechselnd in den einen der beiden Schächte. Der Sauerstoff wird mittels der Umschaltorgane und Düsen 5 und 6 in den unteren Teil der Schächte eingeblasen, welche durch einen verhältnismäßig engen kurzen Querkanal ? miteinander verbunden sind, der oberhalb der Sohlen der Brennräume angeordnet ist. Das umgesetzte und in den Schächten wieder abgekühlte Gas verläßt den Ofen durch die Leitungen 8 bzw. g. Am unteren Ende der beiden nach unten zu verjüngten Schächte i und 2 .befinden sich Austragvorrichtungen für den heißen Koks, die hier beispielsweise als Förderschnecken i o und i i dargestellt sind. Der von der Schnecke i o zusammen mit Asche und Ruß ausgetragene Koks gelangt in den Zwischenbunker 12, von wo er durch Senken der Glocke 13 in die Austragschleuse 14 und von da ins Freie gebracht wird. Dem Bunker 12 wird durch die Rohrleitung 15 ein Kühlgas, z. B. Wasserdampf, zugeführt. Dieser strömt auf dem Weg über die Schnecke io dem auszutragenden Koks im Schachtunterteil entgegen, zersetzt sich an ihm und kühlt ihn ab. Zweckmäßig wird auch die Austragkannner 14 mit Dampf unter geringem Überdruck bespült, um ein Eindringen von Luft in diese Kammer und damit in die Ofenschächte zu verhindern. In diesem Zusammenhange ist es besonders zweckmäßig, die Schleuse hinter der Austragschnecke oberhalb der Schlackenbahn anzuordnen, statt etwa direkt unter der Brennraumsohle. Durch diese Anordnung wird es möglich, das Kühlgas zu einer länger andauernden Einwirkung auf den heißen Koks zu zwingen und den Verschluß vor zu großer Hitze zu schützen, da er erst mit dem bereits stark abgekühlten Koks in Berührung kommt. Statt der in der Abbildung dargestellten F5rderschnecke sind zum Austragen der Ofenfüllung andere Einrichtungen brauchbar, die, wie Drehteller oder sich gegenläufig drehende Austragwalzen, gestatten, den Koks ohne Gasverluste und ohne daß Luft in den Ofen eindringen kann, zu entnehmen.The method according to the invention and one suitable for carrying it out Device «-erden explained in more detail by an embodiment with reference to the drawing. Ir. Fig. I is half of the oven suitable for performing the procedure Longitudinal section, half of which is shown as a side view. Fig. 2 is a section through the plane A-B of Fig. i. i and 2 are the two shafts filled with coke. Gas routing and mode of operation are basically the same as in the process of the main patent. The methane-containing gas goes out from line 3 via the switching element 4 alternately in one of the two shafts. The oxygen is by means of the switching devices and nozzles 5 and 6 blown into the lower part of the shafts, which through a relatively narrow short transverse channel? connected to each other, the one above the soles of the combustion chambers is arranged. The repositioned and in the shafts again cooled gas leaves the furnace through lines 8 and g, respectively. At the bottom of the Both shafts i and 2, which are tapered towards the bottom, have discharge devices for the hot coke, shown here for example as screw conveyors i o and i i are. The coke discharged from the screw together with ash and soot arrives into the intermediate bunker 12, from where it is lowered into the discharge sluice by lowering the bell 13 14 and from there it is brought into the open air. The bunker 12 is through the pipeline 15 a cooling gas, e.g. B. steam supplied. This flows on the way over the Screw io against the coke to be discharged in the lower part of the shaft, decomposes on it and cools it down. The discharge can 14 is also expediently submerged with steam low overpressure to allow air to enter this chamber and thus to prevent in the furnace shafts. In this context it is particularly useful to arrange the sluice behind the discharge screw above the slag path instead for example directly under the bottom of the combustion chamber. This arrangement makes it possible for the To force cooling gas to a longer lasting action on the hot coke and to protect the closure from excessive heat, as it is only strong with the cooled coke comes into contact. Instead of the screw conveyor shown in the picture other devices, such as turntables, can be used for discharging the furnace filling or counter-rotating discharge rollers allow the coke to be discharged without any loss of gas and without air being able to enter the furnace.

Für den entnommenen und verbrannten Koks wird bei 16 und 17 frischer Koks auf die Schächte aufgegeben.For the coke that has been removed and burned, it gets fresher at 16 and 17 Coke abandoned on the shafts.

Für eine sichere Betriebsführung ist es vorteilhaft, die Füllungen der beiden Schächte unabhängig voneinander erneuern zu können, und zu diesem Zweck den beiden Ofenschächten, wie in der Abbildung dargestellt, gesonderte, voneinander getrennte Austragvorrichtungen zuzuordnen. Die Verbindung zwischen beiden Reaktionszonen wird dann durch einen engen kurzen Querkanal ? oberhalb der Brennraumsohlen hergestellt, wodurch sämtliches Gas gezwungen wird, durch die heißeste Zone zu gehen und sich schnellstens umzusetzen.For a safe operation it is advantageous to use the fillings of the two shafts to be renewed independently of each other, and for this purpose the two furnace shafts, as shown in the figure, separate from each other to assign separate discharge devices. The connection between the two reaction zones is then through a narrow short transverse channel? produced above the combustion chamber soles, thereby forcing all of the gas to go through the hottest zone and itself to be implemented as soon as possible.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise erlaubt es, den Koksdurchsatz durch die Schächte auf ein Mehrfaches dessen zu vergrößern, was an Koks nach der Arbeitsweise des Hauptpatents durch die Schächte hindurchgeführt werden kann, ohne daß der Kohlenoxydgehalt des erzeugten Gases gesteigert werden muß. Auf diese Weise «erden Ansammlungen von Ruß und Asche verhindert, und die Ofenfüllung bleibt stets gasdurchlässig. Erforderlichenfalls läßt sich sogar eine zusätzliche Koksverbrennung ganz vermeiden und der Verbrauch an Sauerstoff auf diejenige Menge beschränken, die notwendig ist, um durch Kohlenoxydbildung den Wärmebedarf des Verfahrens zu decken.The inventive method allows the coke throughput through to enlarge the shafts to several times that of coke according to the mode of operation of the main patent can be passed through the shafts without the carbon oxide content of the generated gas must be increased. In this way “accumulations of Soot and ash are prevented and the furnace filling always remains gas-permeable. If necessary it is even possible to completely avoid additional coke combustion and consumption limit to the amount of oxygen that is necessary to produce carbon dioxide to cover the heating requirements of the process.

Die Wirksamkeit des Kokses als Wärmespeicher und für die Reaktionslenkung hängt von der Beschaffenheit seiner Oberfläche, also von ihrer Bedeckung mit Ruß oder Asche, ab. Bei denn erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich durch Regelung von Abbrand und Austraggeschwindigkeit jede gewünschte Beschaffenheit der Koksoberfläche einstellen.The effectiveness of the coke as a heat store and for steering reactions depends on the nature of its surface, i.e. on how it is covered with soot or ashes, off. When the method according to the invention can be controlled by Burn-off and discharge speed any desired properties of the coke surface to adjust.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of hydrogen-rich gas mixtures from methane-containing gases by partial combustion of methane with oxygen, according to patent 699489, characterized in that the coke filling of the furnace shafts is renewed by mechanically removing contaminated coke at the hot end of the shafts and adding fresh coke at the cold end during operation.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the coke before or at cooling gases are counteracted when it is withdrawn.

3. The method according to claim i, characterized in that the filling of the two shafts is independent of one another is renewed. q ..

Device for performing the method according to claims i to 3, characterized in that two combustion chambers, namely under each furnace shaft one, are provided, which by a relatively narrow, above the soles the combustion chambers arranged transverse channel are connected, and under each of which a discharge device is appropriate.

5. Apparatus according to claim ¢, characterized in that outside the discharge devices gas-tight locks are arranged. To delimit the The subject of the application from the state of the art are not printed documents in the granting procedure been considered.