DE929972C

DE929972C - Method and device for operating gas burners and such ovens that require an atmosphere that prevents the formation of oxides

Info

Publication number: DE929972C
Application number: DEL9341A
Authority: DE
Inventors: Robert Von Dipl-Ing Linde; Werner Minkler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-17
Filing date: 1951-06-17
Publication date: 1955-07-07

Description

Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Gasbrennern und solchen Ofen, die eine die Oxydbildung verhütende Atmosphäre benötigen Die Erfindung bezieht sich auf weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Einrichtungen nach Patent gib 933 zum Betrieb von Gasbrennern und solchen Öfen, die eine die Oxydbildung verhütende Atmosphäre benötigen, mit Hilfe von Gasen, die durch Zersetzen (Aufspalten) einer mindestens zum überwiegenden Teil in Wasserstoff und Kohlenoxyd aufspaltbaren organischen Flüssigkeit gewonnen werden. Die Erfindung besteht darin, daß die organische Flüssigkeit unter Druck aufgespalten wird. Bereits bei einem Druck von über 3 atü, besonders aber bei über ro atü, wird der Spaltvorgang sowie ein gegebenenfalls noch gewünschter Konvertierungsprozeß wesentlich beschleunigt; die Umsetzungsvorgänge können mit größerer Sicherheit beherrscht werden. Weiterhin können die im Spaltgas etwa vorhandenen bzw. die beim Konvertierungsprozeß nicht umgesetzten Feuchtigkeitsanteile ohne Anwendung von Ab- oder Adsorptionsmitteln durch Wasserkühlung zum überwiegenden Teil niedergeschlagen werden. Sogar die beim Konvertieren entstehende, für viele Anwendungszwecke sehr unerwünschte Kohlensäure kann bis auf einen nicht mehr störenden Rest durch Waschmittel entfernt werden. Schließlich ist ein hoher Druck in der Spaltgasanlage erwünscht, um die Strömungswiderstände leichter zu überwinden und einen Gasvorrat aufspeichern zu können, der bei zeitweise gesteigerten Spaltgasbedarf oder bei kurzen Unterbrechungen der Spaltflüssigkeitszufuhr zur Gaslieferung herangezogen werden kann.Method and apparatus for operating gas burners and such an oven which require the formation of oxide-preventing atmosphere The invention relates to further embodiments of the method and devices according to Patent give 933 for the operation of gas burners and such furnaces, which require the formation of oxide-preventing atmosphere, with the help of gases that are obtained by decomposing (splitting) an organic liquid that can be split at least for the most part into hydrogen and carbon oxide. The invention consists in that the organic liquid is broken down under pressure. Even at a pressure of over 3 atmospheres, but especially at over ro atmospheres, the splitting process and any conversion process that may still be desired are significantly accelerated; the implementation processes can be mastered with greater certainty. Furthermore, the moisture content which may be present in the cracked gas or which has not been converted during the conversion process can for the most part be precipitated by water cooling without the use of absorbents or adsorbents. Even the carbonic acid produced during conversion, which is very undesirable for many purposes, can be removed with detergent, with the exception of a residue that is no longer bothersome. Finally, a high pressure in the cracked gas system is desirable in order to overcome the flow resistance more easily and to be able to store a gas supply that can be used for gas delivery when the cracking gas requirement increases at times or when the cracking liquid supply is briefly interrupted.

Der für die Erzeugung von Druckgasen üblicherweise erforderliche Aufwand an kostspieligen Fördereinrichtungen sowie an mechanischer Verdichtungsarbeit kann erspart werden, wenn .in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Verdampfungsvorgang, dem die in Wasserstoff und Kohlenoxyd aufzuspaltende organische Flüssigkeit unterworfen werden muß, zur Druckerzeugung ausgenutzt wird.The effort usually required to generate pressurized gases in expensive conveying equipment as well as in mechanical compression work can be saved if, in a further embodiment of the invention, the evaporation process, to which the organic liquid to be split into hydrogen and carbon dioxide is subjected must be used to generate pressure.

Weitere in den Ansprüchen gekennzeichnete Maßnahm-en und zu ihrer Verwirklichung geeignete Einrichtungen sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, die sich auf die beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele bezieht.Further measures characterized in the claims and their Implementation of suitable facilities can be found in the following description, which relates to the two embodiments shown in the drawing.

Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. i wird einer durch einen elektrischen Heizstab 6 auf einer Temperatur von etwa 250 bis 300° C gehaltenen Reaktionskammer 5 aus einem Vorratsgefäß 8 durch eine Leitung 7 ein Gemisch von Methylalkohol mit etwas Wasser zugeführt. Dieses Gemisch verdampft in einem den Heizstab 6 umgebenden Rohr 31 und erzeugt dabei in der Anlage einen den Atmosphärendruck wesentlich übersteigenden Druck. Der entstehende Methanoldampf wird unter der Einwirkung des im oberen Teil der Kammer 5 untergebrachten Kontaktstoffes i i in seine Bestandteile Wasserstoff und Kohlenoxyd aufgespalten. Das Kohlenoxyd wird mit dem wesentlichen Teil des Wasserdampfes, der beim Verdampfen des der Flüssigkeit beigemischten Wassers entsteht, unter Mitwirkung eines Kontaktstoffes 12 im unteren Teil der Kammer 5 in Kohlensäure und Wasserstoff umgesetzt.In the first embodiment of FIG. I a held by an electric heating element 6 at a temperature of about 250 to 300 ° C the reaction chamber 5 is supplied from a reservoir 8 through a line 7 a mixture of methyl alcohol with water. This mixture evaporates in a pipe 31 surrounding the heating rod 6 and in the process generates a pressure in the system that substantially exceeds atmospheric pressure. The resulting methanol vapor is split into its components hydrogen and carbon oxide under the action of the contact substance ii accommodated in the upper part of the chamber 5. The carbon dioxide is converted into carbonic acid and hydrogen with the essential part of the water vapor, which arises when the water mixed with the liquid evaporates, with the assistance of a contact substance 12 in the lower part of the chamber 5.

Das erzeugte feuchte Wasserstoff-Kohlendioxyd-Gemisch gelangt über eine Leitung 32 in ein Kühlrohr 33, das im Innern eines sogenannten Waschkühlers 35 angeordnet ist. In diesem Kühlrohr wird die mitgeführte Feuchtigkeit niedergeschlagen. Der Waschkühler enthält Füllkörper 34, an deren Oberfläche eine durch eine Ringbrause 36 zugeführte Waschflüssigkeit, vorzugsweise kaltes Wasser, herabrieselt. Diese Flüssigkeit nimmt bei dem hohen in der Anlage herrschenden Druck große Kohlendioxydmengen auf. Die entstandene Lösung wird zusammen mit der im Kühlrohr 33 niedergeschlagenen Gasfeuchtigkeit in einem Behälter 40 gesammelt und aus diesem Behälter durch ein von einem Schwimmer 37 gesteuertes Ventil 38 abgeleitet. Infolge der in der Abflußleitung 39 eintretenden Entspannung entweicht der größte Teil der aufgenommenen Kohlensäure, so daß die Flüssigkeit nach- Austreiben der Gasreste und Rückkühlung wieder der Berieselungsvorrichtung 36 zugeführt werden kann.The generated moist hydrogen-carbon dioxide mixture passes over a line 32 into a cooling pipe 33 which is inside a so-called washing cooler 35 is arranged. The moisture carried along is deposited in this cooling tube. The washer cooler contains packing 34, on the surface of which a ring shower head 36 supplied washing liquid, preferably cold water, trickles down. These At the high pressure prevailing in the system, liquid absorbs large amounts of carbon dioxide on. The resulting solution is precipitated together with that in the cooling pipe 33 Gas moisture is collected in a container 40 and from this container through a valve 38 controlled by a float 37 derived. As a result of in the drain line 39 occurring relaxation escapes most of the absorbed carbonic acid, so that the liquid after expelling the gas residues and recooling again the Sprinkler 36 can be supplied.

In der an den Waschkühler angeschlossenen Druckleitung 41 befindet sich ein Überdruckventil 42, dessen Feder 43 so vorgespannt werden kann, daß die im Rohr 31 stattfindende Verdampfung einen für die möglichst restlose Entfernung der Feuchtigkeit und Kohlensäure erwünschten hohen Druck von mindestens 3 atü, vorzugsweise von über io atü, in der Anlage ergibt. Dieser hohe Druck bietet auch die Möglichkeit, in einem an die Leitung 41 angeschlossenen druckfesten Speicherbehälter 45 einen Gasvorrat aufzuspeichern, der beispielsweise während des Nachfüllens des Vorratsgefäßes 8 oder in Fällen eines zeitweise besonders großen Wasserstoffbedarfs zur Gaslieferung herangezogen werden kann. Das entspannte Gas kann der mit einem Absperrungshahn 47 versehenen Entnahmeleitung 46 entnommen werden. Falls an Stelle des in der dargestellten Anlage erzeugten technisch reinen Wasserstoffgases ein kohlenoxydhaltiges Gas gewünscht wird, kann selbstverständlich der Konvertierungsstoff, der zu seiner Unterbringung benötigte Kammerteil und der Waschkühler erspart werden.Located in the pressure line 41 connected to the washing cooler a pressure relief valve 42, the spring 43 of which can be biased so that the Evaporation taking place in the pipe 31 ensures that the removal is as complete as possible the humidity and carbonic acid desired high pressure of at least 3 atmospheres, preferably of over io atü, results in the attachment. This high pressure also offers the possibility of in a pressure-tight storage container 45 connected to the line 41 To store gas supply, for example, while refilling the storage vessel 8 or in cases of a particularly high hydrogen requirement for gas delivery at times can be used. The relaxed gas can be released with a stopcock 47 provided extraction line 46 can be removed. If in place of the one shown in Plant produced technically pure hydrogen gas a carbon-oxide-containing gas desired is, of course, the conversion material that is responsible for its accommodation required chamber part and the washing cooler can be saved.

Um trotz des in der Kammer $ herrschenden hohen Druckes die aufzuspaltende Flüssigkeit ohne Anwendung einer mechanisch betriebenen Pumpe zuführen zu können, steht der mit einer druckdicht abschließbaren Füllöffnung 48 versehene Vorratsbehälter 8 durch eine absperrbare Leitung 49 mit der Druckgasleitung 32 in Verbindung. In dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 8 herrscht also der gleiche Druck wie in der übrigen Anlage. Somit kann das durch den Flüssigkeitsstand im Behälter 8 bestimmte Gefälle für die Zufuhr der aufzuspaltenden Flüssigkeit ausgenutzt werden. In der Zuführungsleitung 7 befindet sich ein von einem Schwimmer 51 gesteuertes Ventil 5o zur Regelung der Flüssigkeitszufuhr sowie ein weiteres Ventil 52, das die Zufuhr drosselt oder abschließt, wenn der Druck in der Kammer 5 unzulässig hoch ansteigt. Zum Füllen des Vorratsbehälters 8 wird vor dem Öffnen des Verschlusses der Füllöffnung 48 zunächst das in der Leitung 49 angeordnete Ventil abgeschlossen. Wenn eine durch Nachfüllungsvorgänge nicht unterbrochene stetige Gaserzeugung erreicht werden soll, können zwei Vorratsbehälter 8 vorgesehen werden, von denen jeweils der eine zum Nachfüllen gegen die Leitungen 7 und 49 abgesperrt werden kann.In order for the pressure to be split up despite the high pressure in the chamber To be able to supply liquid without using a mechanically operated pump, stands the storage container provided with a filling opening 48 which can be closed in a pressure-tight manner 8 in connection with the compressed gas line 32 by a line 49 which can be shut off. In the space above the liquid level in the container 8 is therefore the same Pressure as in the rest of the system. This can be done by the liquid level in the container 8 certain gradients can be used for the supply of the liquid to be split. In the supply line 7 is a controlled by a float 51 Valve 5o for regulating the supply of liquid and another valve 52, the the supply throttles or closes if the pressure in the chamber 5 is unacceptably high increases. To fill the storage container 8, before opening the closure of the filling opening 48, the valve arranged in the line 49 is initially closed. When steady gas generation is achieved, which is not interrupted by refilling processes is to be, two reservoirs 8 can be provided, each of which one of which can be shut off against lines 7 and 49 for refilling.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann zur Zuführung der aufzuspaltenden Flüssigkeit auch eine kleine Förderpumpe 55 verwendet werden, die zweckmäßigerweise eine Fördermengenregelung besitzt. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist auf einen mit einem Regelglied 56 der Pumpe in Verbindung stehenden Kolben 57 der in der Leitung 41 herrschende Druck über eine Leitung 58 so zur Einwirkung gebracht, daß die Fördermenge verringert wird, wenn der Druck in der Anlage sich einem zulässigen Grenzwert nähert.As can be seen from Fig. 2, can be used to feed the split Liquid also a small feed pump 55 can be used, which is expedient has a flow rate control. In the illustrated embodiment is on a piston 57, which is in communication with a control element 56 of the pump, of the in the pressure prevailing in the line 41 is brought into effect via a line 58, that the flow rate is reduced when the pressure in the system is a permissible Limit value is approaching.

In Fig. 2 ist weiterhin veranschaulicht, daß die Reaktionskammer g auch durch das erzeugte Gas beheizt werden kann, das durch eine von der Entnahmeleitung 46 abgezweigte Leitung 59 einem Brenner 6o zugeführt wird. Zum Anheizen kann ein in das Heizrohr 61 einzuführender Heizwiderstand, ein vorübergehend an Stelle des Gasbrenners 6o unter dem Heizrohr 61 anzubringender Brenner für flüssigen Brennstoff verwendet werden, oder der Brenner 6o kann aus einem Spaltgasvorrat oder durch ein anderes Brenngas gespeist werden. Das Heizrohr 61 steht in wärmeleitender Verbindung mit gelochten Heiztellern 62, die dem darauf aufgeschichteten Kontaktstoff 11 Wärme zuführen.In Fig. 2 it is further illustrated that the reaction chamber g can also be heated by the gas generated, which is through one of the extraction line 46 branched line 59 is fed to a burner 6o. A in the heating tube 61 to be introduced heating resistor, a temporary in place of the Gas burner 6o to be mounted under the heating tube 61 burner for liquid fuel used, or the Burner 6o can from a fission gas supply or fed by another fuel gas. The heating pipe 61 is in a thermally conductive manner Connection with perforated heating plates 62, the contact material stacked thereon 11 Apply heat.

Das aus der Kammer 5 entweichende Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemisch wird in einem Luftkühler 16 abgekühlt. Das dabei in einem Wasserabscheider 63 anfallende Wasser wird über einen Sammelbehälter 4o durch ein Schwimmerventil (Fig. i) abgeleitet, während das trockene Gasgemisch in die mit einem Überdruckventil 42 versehene Druckleitung 41 und von dort in die Entnahmeleitung 46 gelangt. Selbstverständlich kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel der in Fig. i dargestellte Speicherbehälter 45 verwendet und im Bedarfsfalle auch ein zur Konvertierung des Kohlenoxydanteils geeigneter Kontaktstoff sowie der zu seiner Unterbringung erforderliche Kammerteil vorgesehen werden.The carbon dioxide-hydrogen mixture escaping from the chamber 5 becomes cooled in an air cooler 16. The accumulating in a water separator 63 Water is discharged via a collecting tank 4o through a float valve (Fig. I), while the dry gas mixture in the pressure line provided with a pressure relief valve 42 41 and from there into the removal line 46. Of course you can too in this embodiment, the storage container 45 shown in Fig. i is used and, if necessary, also a suitable one for converting the carbon oxide content Contact material and the chamber part required to accommodate it is provided will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of operating gas burners and of with the help of ovens that require an atmosphere that prevents the formation of oxides of gases, which by decomposing at least for the most part into hydrogen and carbon dioxide decomposable organic liquid can be obtained, according to patent 918 933, characterized in that the organic liquid is split up under pressure will.

2. The method according to claim i, characterized in that the evaporation process, which the organic liquid to be split up to initiate the splitting process must be subjected to, is used to generate pressure.

3. Facility for implementation of the method according to claim i or z, characterized in that in the gas extraction line (41, 46) an automatic pressure relief valve (42) is arranged.

4. Facility for Implementation of the method according to claim 2, characterized in that the above of the liquid level located space of a storage container (8) from which the liquid to be decomposed flows into the gap chamber, to a lockable pressurized gas supply line (49) is connected.

5. Device according to claim 4, characterized in that that in the liquid line (7) leading to the reaction chamber (5) there is a float valve (So, 51) is arranged.

6. Device for performing the method according to claim i or 2, characterized in that behind a reaction chamber (5) in which the Carbon dioxide content of the gas formed during the splitting process with water vapor in carbon dioxide and hydrogen is reacted, a wash cooler (34, 35, 36) and means for discharge the pressurized washing liquid and the constituents dissolved in it are arranged.

7. Device for performing the method according to claim i or z, characterized in that a line (41) which is under pressure Contains cracked gas, a pressurized gas reservoir (45) is connected. Referred publications: German Patent Nos. 617 319, 163 45, 740 414; Brochure from Wagofier Corp., Chicago; U.S. Patent No. i 9o5 8o9.