-
Verfahren und Vorrichtung zum Spalten methanhaltiger Gase Die Gaswerke
erzeugen im allgemeinen ein: heute insbesonders zur Wärmeerzeugung im Haushalt und
in der Industrie benutztes Gas durch Entgasung von Kohlen, hauptsächlich Steinkohlen.
Vielerorts sind nun hochwertige Gase als Abfallgase von Industriebetrieben oder
als Naturgas vorhanden, deren Verwertung als Stadtgas oder im gleichen Sinne ein
großer wirtschaftlicher Vorteil wäre. Der bei diesen Gasen jedoch fast immer vorhandene
hohe Methangehalt behindert aber eine unmittelbare Ver%vertung. Solche Gase lassen
sich weder dem üblicherweise erzeugten, Stadtgas beimischen, noch sind sie für die
gebräuchlichen Verbrennungseinrichtungen geeignet. Die Gase müssen erst umgewandelt
werden, insbesondere muß der hohe Methangehalt beseitigt werden. Die Methanbeseitigung
ist an und für sich bekannt. Insbesondere wird hierfür das sog. Spaltverfahren angewendet,
welches darin besteht, das Methan durch Erhitzen in Gegenwart von Wasserdampf und
gegebenenfalls unter Anwendung von katalytisch wirkenden Kontaktmassen in andere
Gase, insbesondere in die brennbaren Gase C O und H2, umzuwandeln. Durch diese Methanumwandlung
erhalten die Gase dann Brenneigenschaften, die denen des Stadtgases, nahekommen
oder gleich sind; sie können in der gleichen Weise und für die gleichen Zwecke,
wie dieses, verwandt werden. Solche Methanspaltungen erfordern aber besondere Anlagen,
deren Wirtschaftlichkeit nur bei Verarbeitung sehr großer Gasmengen gegeben ist.
Für Gaswerke, die nur verhältnismäßig kleine
Mengen solcher Spaltgase
verbrauchen können, ist die Erstellung besonderer Spaltanlagen unwirtschaftlich.
-
Die vorliegende Erfindung bringt nun ein Verfahren und Einrichtungen,
um Methanspaltungen in einfacher Weise ohne Erstellung größerer Anlagen in einem
Gaswerk mit bereits vorhandenen Öfen, durchzuführen, wobei nach Belieben größere
oder kleinere Memgea Spaltgase erzeugt werden können, die dann auch in bequemer
Weise dem sonst erzeugten Stadtgas beigemischt oder auch, ebenfalls bequem, allein
in das Rohrnetz eingeführt und den-, Verbrauchsstellen zugeleitet werden können.
Der Betrieb der vorhandenen Gaserzeugungsöfen kann; dabei wechselweise nach Bedarf
ganz oder teilweise auf die Erzeugung von Entgasungsgas aus Kohlen eingestellt bleiben
oder aber ebenso ganz oder teilweise auf die Erzeugung von Spaltgas aus methanihaltigen
Gasen eingestellt werden.
-
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, Jaß bei zur Köhlenentgasung
dienendem Vertikalkammeröfen in die Entgasungskammern ein Behälter eingesetzt wird,
der aus Metall besteht und der mit einer katalytisch wirkenden Kontaktmasse gefüllt
wird. In diese Behälter wird das zu spaltende Gas eingeführt, durch die Kontaktmasse
geleitet und dann aus dem Behälter herausgeführt. Die Behälter werden idurch die
sonst @dit Entgasungskammern: beheizenden Beheizungsgase erhitzt. ' In den Behälter
wird getrennt oder zusammen mit den zu spaltenden Gasen möglichst erhitzter Wasserdampf
eingeführt. Der Behälter wird so in die Ent,gasungskammer eingesetzt, daß die Gasabgänge
aus diesem durch die Gasabgänge aus den Entgasungskammern hindurchgehen.
-
Zur Ausführung des Verfahrens werden Behälter verwendet, die der Form
der Entgasungskammern entsprechen, aber kleiner sind als diese, so daß sich zwischen
den Längs- und Querwänden des Behälters und denen der Kammer jeweils ein. Hohlraum
befindet, in dem Beheizungs.gase strömen. Der Behälter selbst ruht zweckmäßig auf
mehreren Füßen, die sich auf die Verschlüsse oder auf die Tragkonstruktion der Kammern
stützen. Die Behälter werden aus Eisen hergestellt. Man kann auch ein anderes zweckmäßiges
Metall wählen. Bei hohen Temperaturen sind Behälter laus hitzebeständigen Metallen
zweckmäßig oder solche aus nicht metallischen, aber möglichst gut wärmeleitfähigen
Stoffen, wie z. B. Siliciumcarbid.
-
Die Behälter werden von den Beheizungsgasen der Entgasungskammern
beheizt. Zu diesem Zwecke dienen in der Kammerwand befindliche Zu- und Abgangsöffnungen
für @dne Beheizungsgase. Diese werden aus dem untersten Teil der Heizwand.aus dem
untersten Heizzug durch dort in der Kammerwand angebrachte Öffnungen in den Hohlraumr
zwischen Kammerwand und Behälterwand eingeführt, strömen in dem Höhlraum, ,die Behälterwand
dabei erhitzend; aufwärts und treten am oberen Ende durch die dort in der Kammerwand
befindlichen Öffnungen wieder ,in die Heizwand zurück, von welcher Stelle aus. sie
dann durch die sonst vorhandenen Abzugskanäle abgeführt werden. Ein Teil der Beheizungsgase
bleibt aber in ider Heizwand, um die Kammerwände auf der entsprechend höhen Temperatur
zu halten. Diese Beheizungsgase strömten in der sonst üblichen Weise durch die Heizzüge
der Heizwand und vereinigen sich am oberen Ende mit den Beheizungsgasen, die aus
der Kammer herauskommen, zum gemeinsamen Abzug.
-
Durch den Einsatz solcher Behälter werden kleine Einheiten für die
Spaltung der Grase geschaffen. Der Einsatz kann jederzeit auch .in Vertikalkammern
erfolgen, .die vorher Gas aus Kohlen erzeugt haben und in höher Temperatur stehen.
Die zu spaltenden Gase werden von der Vorderseite,des Ofens aus seitlich oder durch
die Kammerverschlüsse von unten her den Behältern zugeführt; sie können dem Bedarf
entsprechend in der Menge bemessen werden. An der üblichen Ausführung der Vertikalkammern
und ihrer Beheizung wird grundsätzlich nichts geändert. Die Einströmöffnungen und
Ausströmöffnungen in den Kammerwänden für die Zu- und Abführung der Beheizungsgase
für die eingesetzten Behälter können nachträglich auch bei im Betrieb befindlichen
Kammern ausgebrochen, aber auch wieder leicht zugesetzt werden. Bei Neubauten kann
man diese Öffnungen: von vornherein vorsehen und für den Betrieb der Kammern zur
Entgasung von Kohle :durch Einsatzstelne und Abdichtungen schließen.
-
Die Behälter werden zweckmäßig durch die untere Kammeröffnung eingesetzt.
Man kann sie auf einem mit einem Hebeorgan ausgestatteten Wagen unter die Kammer
fahren und, z. B. durch von Hand betätigte Winden, .in ,die Kammer heben. Die Stützen
.der Behälter können. mit diesen fest verbunden sein; so daß sie beim Schließen
des unteren Verschlusses sich auf diesen oder auf die Tragkonstruktion der Kammern
abstützen. Das Herausnehmen eines Behälters aus der Kammer geschieht dann in umgekehrter
Weise. So kann eine Entgasungskammer jederzeit auf Entgasung von Kohle betrieben,
aber ebenso jederzeit auf die Erzeugung von Spaltgas umgestellt werden.
-
Das Verfahren ermöglicht also einen wechselnden Betrieb, der sich
jeder Anforderung an die Erzeugung von Spaltgasen anpaßt. Der Behälter kann auch
durch Scheidewände in einzelne Streifen aufgeteilt sein, denen das zu spaltende
Gas einzeln zugeführt und aus diesen auch wieder einzeln, etwa in einen -Sammelkanal
mündend, abgeführt wird. Hierdurch wird den aufwärts strömenden Spaltgasen in der
Kontaktmasse eine Führung gegeben, die eine gute Ausnutzung der Kontaktmasse gewährleistet.
Fertigt man statt eines Behälters mit Unterteilungen ein Rohrbündel, an, dessen
einzelne Glieder mit der Konta!lctmasse gefüllt sind, so erhält man eine vergrößerte
wärmeaufnehmende Fläche, die eine höhere Spaltleistung bewirkt.
-
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Abb. z und 5 zeigen je einen senkrechten Längsschnitt
durch
eine Kammer eines Vertikalkammerofens mit in die Kammer eingesetztem Behälter, Abb.
2 und 6 je einen senkrechten Querschnitt durch diesen Ofenteil, Abb. 3 einen waagerechten
Schnitt nach Linie a-b der Abb. 2, Abb.7 einen ebensolchen Schnitt nach der Linie
c-d der Abb. 6 und Abb.4 einen waagerechten Schnitt durch einen Teil der Kammer.
-
In die Entgasungskammer i üblicher Bauart eines Vertikalkammerofens
ist ein aus Metall bestehender und mit einer katalytisch wirkenden Kontaktmasse
gefüllter Behälter 2 eingesetzt. Zur Einführung des zu spaltenden Gases, gegebenenfalls
unter Zumischung von Wasserdampf, in den Behälter, dient das am Boden des Behälters
2 angeordnete Einführungsröter 3. Ein Verteilkanal 4 sorgt in Verbindung mit zweckmäßig
angeordneten, zum Behälterraum führenden Durchtrittsöffnungen für eine strömungsgünstige
Verteilung des in den Behälter 2 eingeleiteten Gases oder Gasdampfgemisches. Die
Abführung der gespaltenen Gase aus dem Behälter :2 geschieht durch den, im Gasabgang
der Kammer i vorgesehenen Rohrstutzen 5.
-
Der Metallbehälter 2 ist im Querschnitt um so viel kleiner als die
Entgasungskammer i, daß. die aus den Heizwänden 6 in die Kammer i austretenden Heizgase
in. dem zwischen dem Behälter 2 und den Kammerwänden gebildeten Raum unbehindert
aufströmen können. Für diese unmittelbare Beheizung des Behälters 2 erhalten die
Kammerwände an ihrem unteren, Ende die Einströmöffnunr gen 7, an ihrem oberen Ende
die Rückströmöffnungen 8 für einen Teil der :in der Heizwand 6 aufströmenden Heizgase.
Nach Abb.4 sind die Ein-und Rückströmöffnungen 7 und 8 für die Heizgase an ihrem
Umfang mit Falzen versehen, die ein leichtes Verschließen und Wiederbenutzen der
Öffnungen während des Ofenbetriebes ermöglichen.
-
Die Abb. i bis 3 zeigen den Metallbehälter :2 mit im Querschnitt rechteckigen,
durchgehend freien Raum. Dieser Raum kann durch senkrechte Querwände, die dem zu
spaltenden Gas eine Führung im Behälter geben, unterteilt werden.
-
Die Abh. 5 bis 7 zeigenden Metallbehälter 2 in Ausbildung als Rohrbündel,
dessen einzelne Rohre allseitig von den Heizgasen umspült werden.
-
Bei beiden Ausführungsformen ruht der Behälter 2 auf über seine Bodenlänge
verteilten mehreren Stützen 9, die auf Lagerarmen in Ausnehmungen der Tragkonstruktion
.der Kammer i aufsitzen. Zum Ein- und Aussetzen der Stützen b:zw. des Metallbehälters
2 werden die Auflagerarme jeweils um 9o° geschwenkt. Das Abstützen des Behälters
kann auch in anderer Weise vorgenommen werden.
-
Das Ein- und Aussetzen des Behälters :2 erfolgt durch die untere Kammeröffnung.