DE861997C - Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Gasen unter Druck - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Gasen unter Druck Bei der Teilverbremlullg von Gasen zum Zweck ihrer thermischen Umwandlung nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag werden metlianhaltige Gase durch Teilverbrennung mit Sauerstoff unter Druck und gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf und/oder I(ohlensäure auf Temperaturen von etwa I3000 erhitzt, wobei das Methan gespalten und eine gewünschte Zusammensetzung des Endgases erreicht wird. Das mit hoher Temperatur aus dem Verbrennungsraum strömende heiße Gas kann seine fühlbare Wärme z. B. zur Dampferzeugung oder zur Vorerhitzung des der Spaltung zugeführten kalten Gases oder zu beiden Zwecken abgeben.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem inneren und einem diesen umgebenden äußeren, druckfesten, z. 13. eisernen Behälter. Der innere Behälter, in dem die Spaltung ausgeführt wird, ist mit feuerfestem Mauerwerk ausgekleidet und außen von Wasser umgeben, welches den zwischen beiden Behältern liegenden Raulm füllt. Das heiße Gas strömt aus dem Verbrennungsraum durch im Wasseraum liegende Rohre ab, die, z. B. vom oberen Ende des Innenbehälters ausgehend und in Bogenform abbiegen nach dessen unterem Ende laufen, so daß Spannungen in den Rohren vor allem an den oberen Einwalzstellen vermieden werden. Zur Vermeidung von Spannungen oderUndichtigkeiten trägt wesentlich auch die sehr gleichmäßige Temperaturverteilung bei, die durch die Erfindung im Wasser- raum, in den Rohren und in den Behälterwandungen geschaffen wird.
• Der Brenner wird zweckmäßig unten im Verbrennungsraum angeordnet, vorteilhaft derart, daß er den Verbrennungsraum nach unten abschließt.
• Der.Brenner kann mit Kühlung versehen, z. B. mit Kühlräumen oder Kanälen ausgestattet sein, die zweckmäßig ebenfalls unter Druck gehalten werden können.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch zur teilweisen oder völligen Verbrennung von gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen für andere Zwecke dienen.
• Die Hydrierung von Kohle oder Kohlenwasserstoffen oder andere katalytische Reaktionen sind schon in Einrichtungen durchgeführt worden, die aus zwei ineinanderliegenden und gegeneinander abgeschlossenen Gefäßen bestanden; Von diesen war das innere dünnwandig und das äußere drucktragend ausgebildet, und es war der Raum zwischen den beiden Gefäßen mit einer Flüssigkeit gefüllt, die den Zweck hatte, den Reaktionsraum auf gleichmäßiger Temperatur zu halten und die gegebenenfalls in ständigem Strom durch den Flüssigkeitsraum zwischen den beiden Behältern geführt werden konnte. Hierbei hat man den Reaktionsraum auch schon als Rohrsystem ausgebildet, durch das die zur Reaktion gelangenden Stoffe hindurchströmten. Diese bekannten Einrichtungen sind indessen für solche Reaktionen ungeeignet, die bei hohen Temperaturen von etwa 6000 und darüber -verlaufen. Auch kann !die Erfindung nicht mit Einrichtungen, bestehend aus einem Reaktionsraum und mehreren den Reaktionsraum umgebenden Mantelräumen, verglichen werden. In diesen Mantelräumen waren zwei Leitungssysteme vorgesehen, von denen das eine von den zur Reaktion gelangenden und das andere von den aus dem Reaktion raum austretenden Gasen durchströmt wurde. Denn diese Einrichtungen bewirkten nur einen Wärmeaustausch zwischen den beiden strömenden Gasen, waren aber wenig geeignet für die Durchführung von bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck verlaufenden Reaktionen.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise und schematisch in der Zeichnung dargestellt.
• I ist der innere Behälter, 2 der diesen umgebende äußere Behälter. Der innere Behälter wird nach unten durch Brenner 3 abgeschlossen. Zur Abführung der heißen Verbrennungsgase dient ein Rohrsystem 4. In diesem geben die heißen Gase, die im Verbrennungsraum entstehen, ihre Wärme zur Dampferzeugung ab. Den Verbrennungsraum umgibt ein eisernerHohlzylinder; dieser ist nach unten und oben durch geeignete Böden abgeschlossen, von denen der oben befindliche eine verschließbare Öffnung 7 hat. Das Mauerwerk ist im oberen Teil des inneren Behälters I derart gesetzt, daß Wärmeverluste des Gases und damit ein Temperaturabfall bei der thermischen Umwandlung der Gase möglichst vermieden werden. Dient die FVorschr--ift für andere Zwecke, so kann man auf die Ausmauerung des inneren Behälters gegebenenfalls verzichten.
• Der äußere Behälter 2 besteht aus dem unteren Stück8 und dem zylindrischen Teil 9 mit einem oberen Boden, der den Dampfdom -10 trägt.
• Die Teile 8 und 9 sind durch Flanschen ,IfI miteinander verbunden. Durch Lösen der Flanschverbindung kann das Rohrsystem mit dem inneren Behälter leicht herausgenommen werden. Der Raum zwischen innerem und äußerem Behälter ist mit Wasser derart angefüllt, daß der innere Behälter möglichst allseitig vom Wasser umspült wird. Das Rohrsystem 4 besteht aus einzelnen Rohren, die am oberen Ende des inneren Heizzylinders eingewalzt oder eingeschweißt sind und mit Bögen nach dem unteren Ende des Druckbehälters geführt sind.
• Durch diese Anordnung werden Spannungen weitgehend vermieden.
• In den Brenner strömt das kalte oder vorerhitzte Gas durch den Stutzen I2, während die Luft oder der Sauerstoff bei I3 eingeleitet werden. Kammern 14 od. dgl. in dem Brenner, die mit Wasser gefüllt sind, kühlen den Brenner und sichern gleichzeitig den unteren Abschluß des Verbrennungsraumes vorUberhitzung. Das 1durch das Rohrsystem abgeleitete Verbrennungsgas, das darin z. B. bis auf 3500 abgekühlt ist, strömt durch einen den Brenner umgebenden Raum 15 und den Stutzen i6 in eine Leitung od. dgl. ab. Der Raum 15 ist gegen den Brenner 3 zweckmäßig durch einen besonderen Einsatz I7 abgeschlossen. Dieser Einsatz soll verhindern, daß Gase aus dem Reaktionsraum I unmittelbar durch Undichtigkeiten in den Raum 15 übertreten. Er ist so eingerichtet, daß er nach Herausnahme des Brenners leicht entfernt werden kann, so daß die Röhren 4 zwecks Reinigung zugänglich werden.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sie in ,allen Teilen leicht gereinigt und überholt werden kann. So kann man z. B. auch durch Entfernen des Dampfdomes IO in das Innere des Außenbehälters gelangen und weiter in den Verbrennungsraum, wenn man in diesen durch die mit einem Deckel verschlossene Öffnung 7 einsteigt. Es ist also eine Reinigung des Rohrsy.stems 4 auch von seinem oberen Ende aus leicht möglich, gegebenenfalls nachdem wenige Steine des Mauerwerks, das im obersten Teil des Behälters I vorgesehen ist, entfernt worden sind. Die Verbindung des Stückes 8 mit dem oberen Behälter g durch einen Flansch hat den Zweck, das Heizrohrsystem auf seiner Außenseite gut zugänglich zu machen, was für eine Reinigung von Kesselstein und ein Auswechseln beschädigter Rohre vorteilhaft ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Gasen, z. B. zur,Miethanspaltung durch teilweise Verbrennung unter Druck mit einem Reaktionsraum innerhalb eines Innenbehälters, der im Flüssigkeitsraum eines diesen umgebenden, die Drücke aufnehmenden äußeren Behälters angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein im Flüssigkeitsraum liegendes, den Innenbehälter umgebendes Kühlrohrsystem, welches mit dem oberen Teil des inneren Behälters in Verbindung steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine lösbare Flanschverbindung (I I) im unteren Teil des Außenbehälters.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine am unteren Ende des Innenbehälters angeordnete Kammer (15) für das austretende abgekühlte Gas, welche gegen den Brenner durch einen für die geringe auftretende Druckdifferenz geeigneten Einsatz derart abgeschlossen ist, daß nach Entfernung des Brenners und dieses Einsatzes eine einfache Reinigung des Kühlsystems ermöglicht wird.
4. 4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel siedendes Wasser verwendet wird.