DE756182C - Einrichtung zur Durchfuehrung endothermer Gasreaktionen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Durchführung endothermer Gasreaktionen, beispielsweise zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen oder solche enthaltenden Gasen, wie Koksofengas, Erdgas, Krackgas, mit Wasserdampf oder Kohlensäure oder Gemischen von Wasserdampf und Kohlensäure unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenoxyd, durch Erhitzen der Gase auf Temperaturen oberhalb etwa i2Oobisi4OO°C in regenerativen turmartigen Wärmespeichern.

Man hat vorgeschlagen, zur endothermen Gasreaktion turmartige Wärmespeicher nach Art der bekannten Hochoferawinderhitzer ziu benutzen. Jedoch hat sich gezeigt, daß die für Hochofenwinderhitzer übliche Bauart nicht für die im vorliegenden Falle in Betracht kommenden hohen Reaktionstemperaturen ausreichend sind. Im Hochofenwinderhitzer wird die Luft in der Regel nicht auf Temperaturen über 900 bis 1000⁰C vorgewärmt, während bei der Umsetzung beispielsweise von Koksofengas mit Wasserdampf, zwecks Erzeugung eines kohlenwasserstofffreien und wasserstoffreichen Gases Tempera- as türen oberhalb etwa 1300⁰ in Betracht

kommen. Besondere Schwierigkeiten bereitet bei Erwärmung auf derart hohe Temperaturen die Ausbildung der Decke des turmartigen Gaserhitzers, da dort einerseits die Höchsttemperaturen herrschen und andererseits die durch die Erwärmung des Mauerwerks bedingte Steinverschiebung am größten ist. Für die Aufheizung des Wärmespeichers zur Erreichung der für die Durchführung der Gasreaktion erforderlichen hohen Temperaturen werden im Kuppel raum Temperaturen bis 1750⁰C erreicht, die eine besondere Ausbildung der Kuppel erfordern.

Hinzu kommt, daß die Stärke der Außenwände der üblichen Hochofenwinderhitzer und die dadurch erreichte Wärmeisolation bei weitem nicht ausreicht, wenn, die Innentemperaturen im Wärmespeicher beträchtlich gesteigert werden. Es wurde beispielsweise gefanden, daß für Aufheiztemperatttreni von 1200 bis 1300⁰O eine Wandstärke der feuerfesten Auskleidung von mehr als 500 mm notwendig ist, um die Temperatur des metallischen Gehäuses des Winderhitzers auf einem die Festigkeit des Baustoffs nicht schwächenden Bereich, beispielsweise auf etwa 8o°'C, zu erhalten.

Die Erfindung besteht nun darin, die Kuppeldecke des turmartigen Wärmespeichers zur Durchführung endothermer Gasreaktionen bei Temperaturen oberhalb 1200 bis 1400⁰C mit einer Wandstärke von mehr als 600 mm zu versehen und auf einem nach außen schräg aufwärts laufenden ringförmigen Vorsprung des· zylindrischen Wärmespeichergehäuses z. B. durch auf dem Vorsprung angebrachte !Leisten unabhängig von der Schachtmauerung derart abzustützen, daß sich das Schachtmauerwerk in den Kuppelraum· hinein frei dehnen kann, ohne die Ausmauerung des Kuppelraumes zu verschieben.

Es ist bekannt, die Kuppel von turmartigen Gaserhitzern über das Schachtmauerwerk greifend unabhängig von diesem abzustützen und die Basis der Kuppel schräg aufwärts verlaufend auszubilden. Hierdurch wird erreicht, daß sich das Kuppelgehäuse bei Erwärmung auf Betriebstemperatur frei· dehnen kann, ohne sich an seiner Basis zu verwerfen oder von dem zylindrischen Schachtgehäuse abzureißen. Die Abscbrägung hat jedoch zur Folge, daß sich das Kupp el mau er werk gegen die Schachtausmauerung anpreßt, so daß eine freie Beweglichkeit des Schachtmauerwerks in den Kuppelraum unmöglich ist. Durch die erfindungsgemäße Kombination der eine Anpressung der Kuppelbasis an das Schachtmauerwerk verhindernden Leisten oder sonstigen Vorspränge auf dem schräg aufwärts verlaufenden Vorsprung mit der Verstärkung der Wandstärke des Kuppelmauerwerkes wird demgegenüber erreicht, daß die Kuppeldecke den durch die beim Aufheizen auftretenden hohen Temperaturen bis 1750⁰C an sie gestellten Anforderungen völlig gewachsen ist.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem senkrechten Schnitt dargestellt.

Zur Durchführung der Gasreaktionen dient bei der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung ein turmartiger Wärmespeicher, der von einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 1 gebildet wird, das innen mit feuerfestem Mauerwerk 2 ausgekleidet wird. Der von dem Mauerwerk 2 beheizte Hohlraum 3 ist mit einem üblichen, zum Wärmeaustausch dienenden Besatz ausgesetzt.

Am oberen Rande geht das Gehäuse 1 in einen schräg aufwärts nach außen verlaufenden Ringvorsprung 4 über, auf dem das zweckmäßig halbkugelige Kuppelgehäuse 5 ruht. Die Schräge des Ringvorsprungs 4 zur Horizontalen beträgt etwa 30⁰.

Auf der Schräge 4 sind innen eine Reihe von ringförmigen Stützleisten 6 angebracht. Diese Stützleisten greifen in die Basissteine 7 der Kuppelausmauerung so ein, daß sie dem Druck der als frei tragendes Gewölbe ausgebildeten Ausmauerung 8 widerstehen können, ohne radial nach innen von der Schräge 4 g₀ abzurutschen.

Die Ausmauerung 2 ist im Bereich der Kuppelausmauerung 8 so ausgeführt, daß eine Ringfuge zwischen der Kuppelbasis und dem oberen Rand des Schachtmauerwerks entsteht. Diese Ringfuge gestattet, daß sich das Schachtmauerwerk bei Erwärmung nach oben frei dehnt, ohne die Kuppelausmauerung aus dieser Lage zu bringen. Die Fuge kann mit geeigneten Mitteln abgedeckt werden, so daß verhindert wird, daß die Heizgase in die Fuge unmittelbar hineinschlagen.

Die Wandstärke der Kuppelausmauerung 8, in der Zeichnung mit α bezeichnet, beträgt mehr als 600 mm, und in· entsprechender Weise muß daher auch die Schräge 4 des Kuppelgehäuses bemessen sein.

Von der Kuppeldecke des Erhitzergehäuses 1 geht ein Verbindungskanal 9 ab, der zu einem neben dem Gaserhitzer vorgesehenen Brenn- no schacht 10 führt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist auch der Brennschacht 10 mit einer Kuppeldecke 11 ausgestattet, die in analoger Weise wie die Kuppeldecke des Gaserhitzers ι ausgebildet ist.

Der Brennschacht 10 dient beim Aufheizen des regenerativen Gaserhitzers als Verbrennungsraum. Gas und Luft werden am Boden des Gaserhitzers durch die Leitung 12,13 eingeführt. Die Flamme bildet sich in dem Schacht 10 und brennt dort im wesentlichen aus, so daß durch den Verbrennungskanal 9 in den

Gaserhitzer mir heiße ausgebrannte Abgase entweichen. Die Abgase durchstreichen den Besatz 3 des Gaserhitzers und ziehen schließlich durch die Rohrleitung 14 in den Fuchs ab. Ist der Besatz des Gaserhitzers auf die erforderliche hohe Temperatur erhitzt, so wird die Beheizung im Brennschacht 10 unterbrochen und der Abgaskanal 14 geschlossen. Es wird nunmehr das die Reaktionsgaszuf uhrleitung 15 beherrschende Ventil geöffnet, so daß das umzusetzende Gas oder Gasgemisch von unten in den Gaserhitzer kommen kaum. Das Gemisch erwärmt sich an dem ausgedehnten Besatz 3 des Gaserhitzers allmählich, so daß eine vollkommene Umsetzung erreicht wird. Die Reaktionsgase durchziehen dann den Brennschacht io, wo sie noch eine Weile auf sehr hoher Temperatur gehalten werden, und können dann durch die Rohrleitung 16 abgezogen werden.

Als Baustoff für den Gaserhitzer 1 wählt man hodifeuerfiaste keramische Baustoffe, beispielsweise Sillimanit oder hochwertige Silikatsteine. Die feuerfeste Ausmauerung wird außen umgeben von· einem die Wärme schlecht leitenden, temperaturbeständigen Baustoff, wobei die Wärnieisolierschicht so bemessen wird, daß das Gehäuse 1, derRingvoirsp>rung4 und das Kuppelgehäuse 5 auf der angegebenen Temperatur von vergleichsweise etwa 80⁰C oder niedriger gehalten werden.

Anstatt die Kuppel auf einem durchgehenden Vorsprung 4 aufzubauen, ist es unter Umständen auch möglich, den Ringvorsprung stufenförmig mit schrägen Verbindungen zwischen den einzelnen Stufen auszubilden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Durchführung endothermer Gasreaktionen, beispielsweise zur, Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenoxyd durch Erhitzen der Gase auf Temperaturen oberhalb 1200 bis 1400⁰C in regenerativen turmartigen Wärmespeichern, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Wandstärke von mehr als 600 mm ausgebildete Kuppeldecke des zur Erhitzung des Gases dienenden turmartigen Wärmespeichers auf einem nach außen schräg aufwärts verlaufenden ringförmigen Vorsprung des zylindrischen Wärmespeichergehäuses z. B. durch auf dem Vorsprung angebrachte Leisten (4) unabhängig von der Sehachtausmauerung derart abgestützt ist, daß sich die Schachtausmauerung in den Kuppelraum frei dehnen kann.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand· der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschriften Nr. 239 202,

   245839;

   französische Patentschrift Nr. 809 178;
   USA.-Patentschrift Nr. 1 942 762.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 5683 1.