DE944078C - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Heizgas - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Heizgas

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DE944078C
DE944078C DEST3907A DEST003907A DE944078C DE 944078 C DE944078 C DE 944078C DE ST3907 A DEST3907 A DE ST3907A DE ST003907 A DEST003907 A DE ST003907A DE 944078 C DE944078 C DE 944078C
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/20Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert heated gases or vapours
    • C10G11/22Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert heated gases or vapours produced by partial combustion of the material to be cracked

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Heizgas Gase für Haushaltheizungen und technische Heizzwecke müssen bekanntlich einen niedrigen Heizwert, vorAgsweise von etwa 132 kcal, und ein spezifisches Gewicht von o,5 bis o,6 aufweisen. . Da Propan, Butan oder Naturgas höhere Heizwerte haben, als es für die'Speisung dieser Gasverbraucher erwünscht ist, muB man. diese Gase einem Umwandlungs- oder Kraakverfahren mit Dampf oder Luft oder sowohl -mit Dampf wie mit Luft unterw=erfen, um ein Gas .mit niedrigem Heizwert zu erzielen. Die bei der Raffination von Erdöl erhältlichen Produkte, wie Methan, Propan, B.utan, 01efine und andere Kohlenwas-serstoffe von hoher Heizkraft, sind zwar billigere Brennstoffe sowohl hinsichtlich der Verfrachtung als auch der Aufspeicherung und daher für die Erzeugung von Heizgasen günstige Ausgangsstoffe, aber es gilbt bisher noch keinen in praktisch befriedigender Weise kontinuierlich arbeitenden Generator für die Erzielung von Gas mit niedrigem Heizwert und geringem spezifischem Gewicht aus diesen Kohlenwasserstoffei. .
  • Für die Umformung von Propan, Butan und Naturgas sind Gaserzeuger mit langen Rohren von etwa 9 m Länge und .von. i o, ein bis 2o cm Durchmesser im Gebrauch, die teilweise mit Katalysatoren gefüllt sind unid in denen diese Brennstoffe mit Dampf oder Luft oder seit diesen beiden Zusätzen oder mit Sauerstoff umgeformt werden. Bei diesen Generatoren. ist -die für die Umformung vorteilhafte Anwendung einer möglichst hohen Temperatur, weilohe die Aufspaltung der Moleküle von Dampf und Kohlenwasserstoff zur Erzielung von Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und ;; leichten Kohlenwasserstoffabkömmlingen gewährleistet, -dadurch beschränkt, daß die zulässigen Höchsttemperaturen; nur ungefähr iooo° C betragen, während Dampf sich ohne Anwesenheit eines- Katalysators erst-.bei Temperaturen über i2oo° C aufspaltet. .Für die langen Rohre ergeben sich daher Ausführungsschwierigkeiten in.folgeder Druck- und Dehnungsbeanspruchung und der Korrostionsbeeinfiuissung durch die Feuergase und die !bei hohen Temperaturen stattfindende Verbrennung, wozu noch kommt, daß ein gegabenen.falls. erforderlicher Ersatz dieser Rohre kostspielig ist. -Erfindungsgemäß, werden nun diese Mängel bei der Erzeugung von Heizgas mit niedrigem Heizwert aus Kohlenwasserstoffei mit hohem Heizwert und aus Wasser dadurch vermieden, daß zur Gewinnung eines Heizgases dieser Art ein Gasgemisch aus Kohlenwasserstoffei; Wasserdampf und vörerhitzter Luft gebildet und- dieses Gemisch in -mehreren aufeirna-niderfolgenden Stufen mit steigender Temperatur und zunehmendem Volumen schrittweise auf eine hohe Temperatur erhitzt und dabei die Temperatur der jeweils , nächsten Stufe höher als die Temperatur der vorhergehenden Stufe gewählt sowie die Erhitzung in der letzten Stufe in Anwesenheit eines bei der Temperatur dieser Stufe die Kradcung der Kohlenwasserstoffe und die Dissoziation des Wasserdaunpfes hervorrufenden Katalysators durchgeführt wird.
  • Im einzelnen kann das Verfahren nach. der Erfindung so durchgeführt werkten, daß das Gasgemischschrittweise von einer unter 54o° C in der ersten Stufe liegenden Temperatur bis auf eine über io8o° C iw der letzten Stufe steigende Temperatur erhitzt wird. Vorzugsweise wird das Gasgemisch in der letzten Stufe aul eine Temperatur von 1200° C erhitzt. Vorteilhaft ist es ferner, das Gasgemisch vor der Hitzebehandung in Sdhwingungen hoher Frequenz zu versetzen.
  • Gemäß dann Verfahren nach der Erfirndung erfährt das behaddelte Gasgemisch nach und nach eine von höherem. Kohlenwasserstoffei ausgeihenlde Umwandlung in Methan und dann in, Wasserstoff, Kohlenoxyd., Kohlendioxyd u@sw. Beim Wech:sell der Zusammensetzung des Gases nimmt sein Heizwert und seit. :spezifisches Gewicht ab, während, sein Volumen wächst. Aber bei der Zunahme des Volumens eist auch, mehr Raum für das Gas verfügbar, da ,die Erhitzung in ebenfalls im Volumen in Aufeinanderfolge entsprechend zunehmenden Stufen erfolgt, während bei der bekannten, mit einem langen Rohr arbeitenden Art der Erhitzung der verfügbare Raum.über die ganze Länge des Rohres im Durchmesser gleich bleibt. Erfindungsgemäß kann daher aueh. die Höchsttemperatur der Erhitzung auf einen für die Umformung der Brennstoffe günstigen Wert gesteigert werden, der erheblich über iooo ° C; z.. B. bei 12oo bis 137o ° C, liegen kann.
  • Ein zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung vorteilhaft geeigneter Heizgaserzeuger wird dadurch .erhalten, daß für die schrittweise erfolgende Erwärmung- des gasförmigen GerniGohes ein beheizter Raum _ aus mehreren mit zunehmendem Durchmesser konizentxischen Zylindern gebildet ist, die.ringförmige, abwechselnd unten; und oben miteinander. in Yerbindung stehende Teilräume begrenzen und, so für das. zu behandelnde Gemisch einen -Führungsweg in Form einer verlängerten Kammer (mit schrittweise zunehmendem Querschnitt ergeben und von denen der oder die äußeren Zylinder aus einem temperaturfesten Werkstoff und die inneren Zylinder aus Metall, vorzugsweise einem Sonderstahl, gefertigt sind.
  • Die Zeichnung veranschaulicht den Gaserzeuger nach der Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform.
  • Abb. i ist eine schematische Wiedergabe des -Gasergeugers mit Anachluß eines Fraktionierungskessels -und eines Gasverbrauchers; Abb. 2 zeigt in einem senkrechten Mittel- oder Achsschritt den Gaserzeuger für sich in, einem gegenüber Abb. i vergrößerten Maßstab; Abb. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach der in Abb. 2 eingezeichneten Linie III-III; Abb. q, und. 5 sind ein waagerechter und ein senkrechter Querschnitt nach der Linie IV-IV in Abb. 5 und nach der Geraden. V-V in; Abb. 4 und zeigen eine abgeänderte Ausfühzungsform eines Teiles des Gaserzeugers; Abb. 6 ist ein der Abb. 4 äfhnl-icher.:Querschnitt, der eine weitere Abänderung eines Teiles des Gaserzeugers veranschaulicht; Abb. 7 ist- eine schaubildliche Darstellung einer vorteilhaften- Ausführungsform des Katalysatorkörpers. -Gemäß Abb. i und 2 wird das zu behandelnde, zur Gaserzeugung dienende flüssige 01 durch einen von Abgasen aus dem Gaserzeuger r i erwärmten Vorerhitzer io und durch einen im Kopfteil des Gaserzeugers r i angeordneten zweiten Vorerhitzer 12 geschickt, worauf es gegebenenfalls in einen Fraktionierungskessel 13 geleitet wird, in welchem die-schweren Bestandteile, wie z. B: Teer, im Falle eines einen schweren Petroleumabkömmling darstellenden Öles, ausgeschieden werden und aus dem die verdampften Kohlenwasserstoffe durch einen Reinigungskessel 14 gehen können, wo Schwefel und andere Verunreinigungen in einer in der Gasreinigungstechnik« bekannten Art entfernt werden. Nach. dem -Verlssen des Reinigungskessels 14 wird - das erhitzte- Kohlenwasserstoffgemisch mit Wasser oder Dampf und gegebenenfalls Luft in einem Mischbehälter 15 vermengt, und dabei werden die richtigen Beträge von verdampftem Öl, Wasserdampf und -Luft für die Bildung des Gemisches für den Gaserzeuger i i durch Klappenventile 16 bestimmt, die durch eine selbsttätige Steuervorrichtung 17 eingestellt werden, die durch Schwankungen in dem Heizwert des aus dem Gaserzeuger austretenden Produktes zur Wirkung gebracht wird.
  • Von dem Mischbehälter 15 gelangt das Gemisch nach einer Verteilungskammer 18, von der aus es in die innere ringförmige Heizkammer des Gaserzeugers i i eintritt. In dieser streicht es an der Außenseite des als Auslaßkanal vorgesehenen mittleren zylindrischen Rohres r9 entlang, geht dann über den oberen Rand des inneren Zylinders 2o hinweg und strömt durch den Ringraum zwischen dem Zylinder 2o und dem nächstweiteren Zylinder 21 nach unten, überquert nunmehr die unteren Kanten des Zylinders 2i und fließt in den Ringraum zwischen dem Zylinder 21 und dem nachstgrößeren Zylinder 22 nach oben, tritt am oberen Ende des Zylinders 22 in den Ringraum zwischen dem Zylinder 22 und dem aus Ziegeln oder Fliesen aufgebauten äußeren Zylinder 23 über und geht in diesem wiederum nach unten. Die innerhalb des Zylinders 23 liegenden Zylinder 2o bis 22 sind vorzugsweise durch entsprechend weite Rohre aus einer Nickelstahllegierung gebildet, die eineSicherheitstemperaturgrenze von etwa iooo° C aufweisen, und aus dem gleiehen Werkstoff besteht auch das Auslaßrohr i9, während der aus Ziegeln gefertigte Zylinder 23 zuverlässig eine Temperatur von 1300° C oder mehr aushält.
  • Der Zylinder23 ist mit Abstand von einem ebenfalls aus Ziegeln oder Fliesen zusammengesetzten Zylinder 24 umgeben, und zwischen diesen äußeren Zylindern 23 und 24 ist eine geeignete Katalysatormasse 25 eingefüllt, durch welche die zu behandelnden Gase von unten nach oben geleitet werden und in die sie am unteren Ende des Zylinders 23 durch in diesem ausgesparte Öffnungen eintreten, in welche metallische Gitter oder Schirme 26 eingesetzt sind. Das hocherhitzte Gemisch von Kohlenwasserstoffen, Dampf und Luft wird im Ringraum zwischen den Zylindern 23 und 24 in Gase mit geringem Heizwert aufgespalten, die am oberen Ende dieses Ringraumes über den oberen Rand des inneren Zylinders 23 in eine Kühlkammer im Kopfteil des Erhitzers i i abströmen, wo sie in Berührung mit dem Vorerhitzer 12 kommen und einen Teil ihrer Wärme an das durch diesen strömende Kohlenwasserstoffgemisch abgeben.
  • Die Temperatur von über i2oo° C wird durch Wärmeverluste über die Wandung des Zylinders 24 und die Katalysatormasse 25 sowie über die Wandung des Zylinders 23 verringert, so daß die Temperatur auf weniger als 926° C absinkt, wenn das Gemisch den Zylinder 22 verläßt, der aus einer dieser Temperatur widerstehenden Stahllegierung gefertigt ist. Die heißen Gase werden durch das Ausl.aßrohr ig und über den Wasserabschluß in der Kühlkammer 27 nach dem Wärmeaustauscher 28 in dem Fraktionierungskessel 13 geführt, von wo die gekühlten, aber noch heißen Gase gegebenenfalls zu einem Hochofen 29 oder zu einem Herd oder zu einem anderen Heizgasverbraucher geführt werden können, aus dem jeder Überschuß durch einen Kühl- und Waschtank 30 entnommen wird. Das diesen verlassende Gas kannfinit aus den zwei äußeren Ringräumen des Gaserzeugers ii abgezogenem Gas von höherem Brennwert vermischt werden, um schließlich ein Gas des gewünschten Wärmeinhaltes zu ergeben. Ein Wärmemesser 31 oder ein durch Vereinigung eines Käloriemeters mit eirwm Wärmemischer gebildetes Meßgerät dient dazu, auf Grund von Probeentnahmen aus dem als Endprodukt erzielten Gas die motorisch verstellbaren Klappenventile 32, 33, 34 in ihren entsprechenden Gasleitungen durch eine Steuervorrichtung 35, vorzugsweise von der bekannten Bauart Askania, zur Bestimmung der Mengenverhältnisse zwischen dem Gas von niedrigem und dem Gas von hohem Heizwert in dem Endprodukt zu regeln.
  • Der Gaserzeuger i i wird durch mehrere strahlende Wärme erzeugende Brenner 38 erhitzt, die mit Brennstoff gespeist werden, für den auch schwerere Produkte verwendbar sind, die aus dem Fraktionierungskessel 13 über den Vorerhitzer io entnommen werden oder von irgendeiner anderen Speisequelle kommen können. Ein oder mehrere an passenden Punkten innerhalb des Gaserzeugers angeordnete Pyrometer, welche auf die zur Regelung der Brenner dienenden Ventile durch eine Steuervorrichtung 39 einwirken, halten im Gaserzeuger den gewünschten Temperaturbereich aufrecht, der von etwa 137o bis 15q.0° C in dem außerhalb des äußeren Zylinders 24 liegenden Ringraum geht und ungefähr 1300° C in dem Ringraum zwischen den Zylindern 23 und 24 beträgt sowie von etwa 925'C auf rund 54o' C in den die Stahllegierungszyli-n-der 22, 21, 2o und das Auslaßrohr i9 umgebenden Ringräumen abfällt.
  • Die hocherhitzten Verbrennungsprodukte der Brenner 38 werden als Abzuggas aus dem den äußeren Zylinder z4 umgebenden Raum abgeführt und durch den Vorerhitzer io geschickt, wo sie das schwere Öl auf seinem Wege zum Gaserhitzer i i erhitzen, um dann zu einem Dampfkessel 40 zu gelangen, wo sie zur Erzeugung von Dampf für Krafterzeugung oder für Heizung oder für die Durchführung von mit Dampf arbeitenden Verfahrgn benutzt werden.
  • Wie Abb. 2 und 3 näher erkennen lassen, sind die Brenner 38 um den Gaserzeuger i i mit Abständen in mit feuerfesten Backsteinen ausgekleideten Öffnungen eines gemauerten Mantels 41 angeordnet, und das Abgas wird durch ein weites Abzugsrohr 42 nach dem Vorerhitzer io abgeführt. Der Außenzylinder 24 besteht aus Siliciumcarbid, das sich bei einer Temperatur unter 160o° C nicht wirft und nicht weich wird und bei einer Temperatur von 137o bis 15q.0° C eine für die Erfüllung der Erfordernisse der Erfindung hinreichende Festigkeit bewahrt. Der Zylinder 24 kann an seinem Boden auf Säulen 43 abgestützt sein, welche auch den inneren Teil einer schweren ringförmigenFührungs-und Bodenplatte44 tragen, die an ihrem äußeren: Ende . in dem umgebenden Mauerwerk des Mantels 4i eingebettet ist.
  • Die Säulen 43 sind axial nach unten verschiebbar, so daß sie nach Lösung einer sie in Abstützlage sichernden Verschraubung gesenkt werden können, wodurch der Zylinder 24 ebenfalls gesenkt und der eine oder der" andere seiner aus Ziegeln gebildeten ringförmigen Teile, wenn nötig, entfernt und erneuert werden kann. Der ebenfalls aus Ziegeln aufgebaute Zylinder 23 kann in ähnlicher Weise und zum gleichen Zweck auf axial verschiebbaren Säulen 45 aufruhen. Die aus einer Stahllegierung bestehende. -Bodenplatte 46 des Gaserzeugers i i, an welche die Zylinder 22 und 2o angeschweißt sind, kann auf der Verteilerkammer 18 aufliegen, die ihrerseits von der Kühlkammer 27 getragen ist. Der Kopfteil des Gaserzeugers i i ist durch eine zylindrische Stahlplatte 47 abgeschlossen, die in einen Abdichtungsflansch 48 übergeht, der mit dem einen Ende eines biegsamen Metallbalkens 49 verbunden ist, der mit seinem anderen Ende auf einer Wandungsplatte 5o aufruht, so daß Verluste von heißen Gasen aus den Strahlungsbrennern,längs seiner Kante verhindert sind. Die Platte 47 ist unmittelbar auf die obere Kante des äußeren Zylinders 24 unter Zwischenfügung von Zement oder eines anderen, das Entweichen von umgeformtem Gas verhindernden Dichtungsmittels aufgesetzt und hebt und senkt sich mit der Ausdehnung und Zusammenziehung des Zylinders 24 bei Temperaturänderungen.
  • Wenn der Zylinder 24 zur Auswechselung eines seiner Teile gesenkt wird, bleibt die Platte 47 an ihrer Außenkante in Lage auf einem nach innen ragenden ringförmigen Kragstein 51 des gemauerten Mantels 4r, der vorzugsweise aus Siliciumcarbid besteht. Der Vorerhitzer i2 ist unter der Plätte 47 angeordnet und wird von dieser in dem. Raum zwischen ihr und einer Platte 52 gehalten, welche auf der oberen Kante der inneren Ziegelwandung 23 aufliegt und mit dieser durch eine Lage von Zement oder eines anderen Dichtungsmittels verbunden ist, um die Vermischung des in dem Gaserzeuger i i innerhalb des Zylinders 23 teilweise umgeformten. Gases mit dem nach Durchgang durch den Katalysator 25 in dem Raum zwischen den beiden Zylindern :23, 24 den Gaserzeuger ii verlassenden Gas zu verhindern.
  • Eine Isolierstoffschicht 53 ist auf der oberen Fläche der Platte 52 und eine weitere Isoliersfoffschicht 51, an der Unterseite der Platte 47 angebracht, um diese .Teile vor der Wirkung der hocherhitzten Gase zu schützen, welche zwischen ihnen auf ihrem Wege nach dem Auslaßrohr ig hindurchgehen. Die obere Kante des Zylinders 2i ist an die untere Fläche der Platte 52 angeschweißt und von dieser getragen. Das Auslaßrohr ig ruht an seinem unteren Ende auf einem hohlen Fuß 5.4 und kann mit diesem durch die Verteilerkammer 18 auf- und abwärts geschoben werden, welche seinen unteren Teil über der Kühlkaminer27 umschließt und- auf dieser abgestützt ist und ihrerseits die Bodenplatte 46 trägt. Mannlöcher, die durch Deckel 55 geschlossen sind, können in der Platte 47 ausgespart sein, um in dem Räum zwischen den zwei Zylindern 23, 24 den Katalysator 25 einführen zu können, der aus irgendeiner für die Zersetzung von Dampf in Wasserstoff -und Sauerstoff bei einer Temperatur von etwa i2oo° C geeigneten Masse bestehen kann. Die Entfernung des verbrauchten - Katalysators kann durch Öffnungen in der ringförmigen Bodenplatte 56 des Gaserzeugers erfolgen, indem von dieser die Säulen 57 weggezogen werden, welche diese Öffnungen verschließen und den Bodenring 56 beim Arbeiten des Gaserzeugers tragen. Eine durch einen abnehmbaren Deckel 58 abgeschlossene Öffnung ist in der das Rohr ig umschließenden Bodenplatte 4.6 für die Entfernung von Ablagerungen vorgesehen, die in dem Gaserzeuger aus verschiedenen UrsachenN sich ansammeln können. Hohle Sammelringe 59, 6o, an welche die in die beiden äußeren Ringräume an den Zylindern 2o, 22 ausmündenden Rohre 6T und 62 angeschlossen sind, dienen dazu, teilweise. umgeformte Gase aus diesen Kammern abzuleiten und die Temperatur und die Güte des Gases in jedem Abschnitt zu prüfen.
  • An den Öffnungen, durch welche das Gasgemisch aus der Verteilerkammer,i8 in den Gaserzeuger ii entladen wird, können gegebenenfalls Spitzen 63 vorgesehen werden, die eine Wirbelbewegung den Gasströmen erteilen, welche aus diesen Öffnungen austreten. Auch kann 'das Gemisch, bevor es die Verteilerkammer 18 betritt, .Schwingungen von sehr hoher ` Frequenz unterworfen werden, die durch einen ultraakustischen Vibrator erzeugt werden; der seitlich an der Verteilerkammer 18 zwischen dieser und der Mischkammer 15 angebracht sein kann, so daß die Mischung oder Emulsion aus Brennstoff und Dampf mit oder ohne Luft durch ihn hindurchgehen muß. -Das Gemisch von Brennstoff und Wasserdampf, das teilweise die Form von Dampf und teilweise die Form einer flüssigen Suspension aufweist, wird den. ultraakustischen Schwingungen unterworfen, welche auf das Gasgemisch und den gebildeten Dampf übertragen werden. Die Frequenz der ultraakustns'chen Schwingungen wird dabei vorzugsweise zwischen 6o und ioo kHz gewählt und kann durch Einstellung im Bedarfsfall geändert werden.
  • Die Einwirkung der ultraakustischen @chwinggüngen auf das Gemisch hat folgende vorteilhafte Wirkungen a) Es ergibt sich eine. bessere und innigere Mischung-zwischen dem Dampf und den mit diesem die in den Gaserzeuger i i eingeführten Brennstoffteilchen.
  • b) Kohlenstoffteilchen können während des. Gaserzeugüngsvorganges durch Abscheidung aus dem Wasserstoff der ' Kohlenwasserstoffe erhalten werden. Diese Kohlenstoffteilchen nehmen an der Schwingung des Gases teil und werden im Umfang durch gegenseitiges Anziehen und Aufeinandertreffen., vergrößert..: Die vergrößerten Kohlenstoffteilchen-wer.den in einer zweiten Arbeitsstufe nicht an der Schwingung teilnehmen, sondern auszufallen suchen und auf ihrem Abwärtsgang mit anderen Teilchen zusammenstoßen und sich zusammenballen und so weiter in ihrem Umfang vergrößert werden.
  • c) Die Kohlenstoffteilchen, welche ausfallen, werden in. Ringräumen am Boden. des Generators angesammelt, wo sie aus den Bodenöffnungen entweder durch Auskehren oder durch Dampfwirkung von der Außenseite aus entfernt und beseitigt werden können. Auf diese Weise wird eine etwaige Überladung der Gaserzeugerabschnitte durch Köhlenstoff und ebenso das etwaige Kochen unter hohen Temperaturen vermieden.
  • d) Es findet, gegebenenfalls eine Entgasung von flüssigen Teilchen statt, und der Siedepunkt der Gemischteilchen wird erniedrigt.
  • e) Gegebenenfalls ergibt sich :eine Zunahme der Grenzoberfläche der Teilchen, und die Reaktionsgeschwindigkeiten werden während des ganzen Verfahrens gesteigert.
  • f) Es wird eine bessere Wärmeübertragung in den Gaserzeugerabschnitten und gegebenenfalls eine Wärmeentwicklung zwischen den an der Schwingung des Gemisches teilnehmenden Teilchen auf verschiedene Weise in Abhängigkeit von der Dichte, der Viskosität und dem Radius der Teilchen erreicht. Die Frequenz der Schwingungen wird mit der Zunahme der Temperatur und mit des Abnahme des Molekulargewichtes wachsen. Da während des Verfahrens nach der Erfindung die Temperaturen höher werden und das Molekularnewicht abnimmt, kann dabei die Schwingungsfrequenz zunehmen. Da die Dichte und der Radius der Teilchen während des Verfahrens abnehmen, erfährt ihre Teilnahme an der Schwingung eine Steigerung.
  • Wie Abb. 4 und 5 zeigen, können bei dem Gaserzeuger nach - Abb. i bis 3 röhrenförmige, strahlend.-. Wärme erzeugende Brenner 75 in dem Abzugraum zwischen dem gemauerten Mantel 41 und dem äußeren Zylinder 24_angeordnet sein, die durch Mischdüsen 76 im Boden des Gaserzeugers mit Brennstoff gespeist werden und in Flammenführungsrohre 77 aus Siliciumcarbid oder- anderem stark hitzebeständigen Werkstoff ausmünden. Die Rohre 77, die einen oval kreisförmigen Querschnitt aufweisen können, erstrecken sich genügend, weit bis in die Nähe des oberen Endes des Abzugraumes, so daß die aus ihren offenen Enden austretenden Abgase nach unten längs der Außenseite des Zylinders z4 auf ihrem Wege zum Auslaßrohr 42 strömen müssen und zu deren Erhitzung des Zylinders 24. durch Übertragungswärme beitragen. Die von ihnen ausgestrahlte Wärme geht durch die Wandungen der Zylinder 24 und 23 hindurch und ist durch Erhitzung des Gasgemisches in den inneren Ringräumen des Gaserzeugers wirksam.
  • Bei der aus Abb. 6 ersichtlichen Abänderung des Gaserzeugers nach Abb. i bis 3 ist der zwischen dem gemauerten Mantel 41 und dem äußeren Zylinder 24 gelegene Abzugraum in aufsteigende und absteigende Kanäle durch Zwischenwände 78 aus Siliciumcarbid oder einem ähnlichen hoch hitzebeständigen Mauerwerk geteilt, und an dem unteren Ende jedes zweiten der so geschaffenen aufeinanderfolgenden Abzugskanäle sind Brenner 79 angeordnet, während die dazwischenliegenden Kanäle an ihren oberen Enden mit den die Brenner enthaltenden Kanälen in Verbindung stehen und an ihren unteren Enden durch Auslaßrohre 8o in eine Sammelkammer ausmünden, aus welcher das Abgas nach dem Dampfkessel 40 (vgl. Abb. i) geliefert werden kann. Die innere Seite der Wandung 41 ist mit einer Siliciumcarbidschicht 81 oder einer anderen hoch hitzebeständigen Auskleidung versehen, um die in den Abzugraum erzeugte strahlende Wärme zu reflektieren.
  • Der in dem Raum zwischen den' Zylindern 23 und 2@. vorgesehene Katalysator kann von irgendeiner geeigneten Art und Form sein. Vorzugsweise kann man Katalysatorblöcke von der aus Abb. 7 ersichtlichen Form einer Schraube 82 anwenden und sie in Reihen übereinander mit senkrechter Achse anordnen, um eine drehende und wirbelnde Bewegung der hocherhitzten Gase hervorzurufen, welche durch die schraubenlinig verlaufenden Kanäle in den Blöcken 82 strömen, die außerdem eine Katalysatorfüllung oder eine mit einem Katalysator imprägnierten Füllmasse ergeben, die eine große Berührungsoberfläche - den durchgehenden Gasen darbietet.
  • Gegebenenfalls können auch in dem Raum zwischen den Zylindern 22 und 23 ohne Schwierigkeit Füllstoffe, wie z. B. Reinigungsstoffe, eingebracht werden, die zur Abführung des Schwefels und anderer Verunreinigungen aus dem Gas. dienen, bevor dieses nach der katalytisch yvirkenden Masse 25 gelangt. Diese Reinigungsmasse kann wichtig sein, wenn schwefelhaltige Petroleumflüssigkeiten als Brennstoffe benutzt werden, da hierbei der Schwefel aus dem Kohlenwasserstoffdampf und (lern Gas vor der katalytischen Spaltung abzuscheiden sein wird. Wenn jedoch ein gasförmiger Brennstoff verwendet wird, kann die Reinigung,des Gases vor dessen Eintritt in den Gaserzeuger im normalen Verfahren bewirkt werden. Bei hohlen Temperaturen über 1300° C hat der Schwefel mehr Anziiehungswirkung auf den Wasserstoff in H2 S als für den Nickelkatalysator. Daher wird bei hohen, im abschließenden Behandlungsstadium erzielten Temperaturen eine geringere Giftwirkung des Katalysators durch Schwefel, zu erwarten sein.
  • Ein weiterer Vorteil des Gaserzeugers nach der Erfindung ist die Möglichkeit der Benutzung,des oder der äußeren Behandlungsabschnitte für die Anwendung von darin erzeugtem Gas für verschiedene chemische Verfahren. Ein Beispiel hierfür ist der in dem Raum zwischen den Zylindern 22, 23 erzeugte Wasserstoff, der darin gegebenenfalls dadurch zum Entstehen gebracht werden kann, daß die Katalysatorfüllung 25 in diesem Raum statt in den Raum zwischen den Wänden 2,4 und 23 eingebracht und ein anderer außenseitiger Abschnitt hinzugefügt wird. Auch kann das meist aus Wasserstoff und C O bestehende gespaltene Gas,. z. B. Eisenoxyd, d. h. Eisenerz, zu Eisen reduzieren, ohne däß man metallurgischen Koks für diesen Zweck benötigt. Der Sauerstoff des Eisenoxydes wird Wasser mit dem Wasserstoff bilden und mit dem C O zu C02 werden. Da Siliciumcarbid Temperaturen bis zu 165o° C aushält, kann die Temperatur in dem ersten Abschnitt zwischen den Zylindern a3 und 24 gesteigert werden, um in dem Abschnitt zwischen den Zylindern 2z, 2,3 eine noch höhere Temperatur zu-ermöglichen.
  • Die bequeme Speisung des Gaserzeugers ii vom. Kopfteil aus und die bequeme Abführung des erzeugten Gases aus dem Gaserzeugerboden gestattet die Ausführung eines kombinierten Ofens für die Erzeugung von Gas und für die Gewinnung von Eisen oder für andere chemisch-metallurgische Verfahren. Diel Wahl der richtigen Abmessung und die Durchbildung' der baulichen Einzelheiten dieses Doppelofens sind ohne weiteres dem Fachmann geläufig. Dabei kann für die Durchführung des chemischen Verfahrens, welches das erzeugte Gas zur Gewinnung von Eisen aus. Eisenerz _ benutzt, ein einen besonderen Teil der .ganzen Anlage bildender Ofen vorgesehen sein. In diesen Fall ist die hohe Temperatur, bei welcher das erzielte Gas den Gaserzeuger verläßt, und ebenso die hohe Temperatur der bei diesen hohen ' Wärmegraden für die . Reduzierung der Oxyde dienenden Stoffe H2 und C O mit Vorteil ausnutzbar.
  • Die Erfindung stellt gegenüber den bekannten, für den gleichen Zweck verwendeten Verfahren und Vorrichtungen auch insofern eine wesentliche Verbesserung dar, als eine heißere letzte Behandlungsstufe für das Gemisch angewendet werden. kann, die zur Zersetzung des Dampfes und zur Erzeugung einer größeren, Menge von magerem Gas hinreicht. Auch wird weniger Schwefel an den Katalysator verlorengehen und- .daher bei diesem auch eine geringere Giftwirkung auftreten. Ferner werden bei höheren Temperaturen die Teile des erfindungsgemäß ausgebildeten Gaserzeugers kaum beschädigt oder verschlechtert, und außerdem besteht die Möglichkeit ihres Ersatzes ohne ernstliche Unterbrechung des Verfahrensganges. Weiterhin kann eine selbsttätig;. Überwachung und,- Steuerung des Gasgemisches und der Menge und der Temperatur des erzeugten Gases erfolgen, indem in den verschiedenen Verfahrensabschnitten Proben des Gases und des Katalysators leicht entnommen werden können und sich jeder gewünschte Wärmeinhalt des erzeugten Gases durch entsprechende Einstellung der Steuervorrichtung für die Gemischbestandteile des aus dem Gaserzeuger in, den, verschiedenen, Behandlungsstufen entnommenen Gases erreichen läßt.
  • Ferner können verschiedene chemische Verfahren mit der Gaserzeugung nach der Erfindung kombiniert werden, wie z. B. die Behandlung von Eisenoxyd, das durch Benutzung des umformenden Gases wie es aus dem Gaserzeuger kommt, reduziert Nverden kann, da dieses Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthält und diese Stoffe das Oxyd erzeugende Eisen, ohne Verwendung vonKoks reduzieren.
  • Ein weiterer Vorteil eines .erfindungs.gemäß ausgeführten Gaserzeugers -ist die leichte Zugänglichkeif .seiner Teile für die Überwachung und den Ersatz, da die Deckel und, di,--vondiesen getragenen Teile leicht als Einheiten entfernbar sind und auch die beiden äußeren Zylinder und die katalytische Füllung von unten ohne Entmantelung des oberen Teiles und ohne- Abbau der an dem Mantel vorgesehenen Rohre und Metallteile aus dem Gas -erzeuger herausnehmbar sind. Auch sind die konzentrischen Metallzylinder und die aus Ziegeln bestehenden äußeren Zylinder .so abgestützt, daß sie sich frei bei raschen Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammenziehen können, und ihre einzelnen Längen sind kurz und gestatten ein rasches Anlassen und ein schnelles Arbeiten des Gaserzeugers. Außerdem sind die Metallteile des Gaserzeugers vollständig von Korrosion durch die aus den Strahlbrenner austretenden. Abgase geschützt.
  • Schließlich zeichnet sich der Gaserzeuger nach der -Erfindung auch durch eine einfache, gedrängte und doch übersichtliche Bauart und durch großes Aufnahmevermögen sowie hohe Leistungsfähigkeit und weiterhin - durch verhältnismäßig niedrige Kosten der Herstellung und der Unterhaltung und durch geringe Wärmeverluste durch Strahlung vor den mit einem langen Rohr arbeitenden Gasumformungsöfen bekannter Ausführung aus, wozu noch eine Anpaßbarkeit an verschiedene Benutzungszwecke und die Mannigfaltigkeit der mit ihm durch Regelung"deg Gemisches und der Temperatur sowie der abschließenden Verfahrensstufe erzielbaren Produkte und seine dadurch gegebene weite- Anwendungsmöglichkeit kommen.
  • Bei allen-Ausführungen des Gaserzeugers nach der Erfindung erfolgt die Erzeugung von Heizgas mit . geringem Heizwert aus Kohlenwasserstoffei und Wasser dadurch, daß man -ein aus Kohlenwasserstoff und: Wasser gebildetes strömungsfähiges Gemisch der Einwirkung von Hitze in mehreren aufeinänderfolgenden Stufen aussetzt, von denen die letzte eine Temperatur von mindestens io8o° C aufweist und das Volumen und die Temperatur des Gemisches bis -auf den Krackungs-_punkt des Kohlenwasserstoffes und den Dissoziationspunkt des Wassers zur Erzielung der Heizgase bringt. Dabei kann das Gemisch gegebenenfalls in der letzten Heizstufe einer katalytischen Wirkung unterworfen und vor der Hitzebehandlung in Schwingungen- hoher Frequenz versetzt werden.

Claims (16)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Heizgas mit geringem Heizwert _ aus Kohlenwasserstoffei mit hohem Heizwert und aus Wasser; dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch aus Kohlenwasserstoffei, Wasserdampf .und vorerhitzter Luft- gebildet und dieses Gemisch in mehreren aufeinanderfolgenden - Stufen mit steigender Temperatur und zunehmendem Volumen schrittweise auf eine hohe Temperatur erhitzt und die Erhitzung in der letzten Stufe in Anwesenheit eines- bei der Temperatur dieser . Stufe die Krackung der Kohlenwasserstoffe - und die Dissoziation des Wasserdampfes hervorrufenden Katalvsators durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch schrittweise von einer unter 5q.0° C in der ersten Stufe liegenden Temperatur bis auf eine über io8o° C in der letzten Stufe steigende Temperatur erhitzt wird. -
  3. 3. Verfahren mach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch in der letzten Stufe auf eine Temperatur von, i2oo ° C erhitzt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch vor der Hitzebehandlung in Schwingungen hoher Frequenz versetzt wird.
  5. 5. Gaserzeuger zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 4, gekennzeichnet durch einen Erhitzer (i i) aus mehreren mit zunehmendem Durchmesser konzentrischen Zylindern (2o bis 24), die ringförmige, miteinander abwechselnd oben und unten in Verbindung stehende Teilräume -begrenzen und so für das zu behandelnde Gasgemisch einen Führungsweg in Form einer verlängerten Kammer mit schrittweise zunehmendem Querschnitt ergeben und von denen der oder die äußeren Zylinder (23, 24) aus einem temperaturfesten Werkstoff und die inneren Zylinder (2o, 21,.2.2) aus Metall, vorzugsweise einem Sonderstahl, gefertigt sind.
  6. 6. Gaserzeuger nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch äußere Zylinder (23, 24) aus übereinandergesetzten Teilen aus stark- hitzebeständigem Werkstoff, die an ihren ineinandergreifenden Verbindungsflächen durch Zement. oder ein anderes Bindemittel vereinigt sind.
  7. 7. Gaserzeuger nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch äußere Zylinder (23, 24), die mit ihren unteren Enden auf axial nacli unten verschiebbaren Säulen (43, 45) aufruhen und an ihren oberen Enden sich frei bei Temperaturänderungen unter Anheben bzw. Senken einer aufliegenden Druckplatte (47 bzw. 52) aus' feuerfestem Stoff ausdehnen bzw. zusammenziehen.
  8. 8. Gaserzeuger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen inneren, konzentrischen Zylinder (2o, 21, 22) an ihren oberen bzw. unteren Enden abwechselnd an eine Bodenplatte (46) bzw. an eine Deckplatte (52) des sie umschließenden äußeren Zylinders (23) angesch%veißt sind und mit Abstand über diesen ausmünden bzw. eine bestimmte Entfernung von diesem einhalten. g.
  9. Gaserzeuger nach den Ansprüchen 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine auf dem äußersten Zylinder (24) aus hitzebeständigem Werkstoff aufliegende feuerfeste Deckplatte (47), die auch nach Entfernung des Zylinders (24) durch zusätzliche Halteglieder (51) in ihrer Lage gesichert ist. io.
  10. Gaserzeuger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren, aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Zylinder (23, 24) verschieden lang sind und je durch eine Deckplatte (52 bzw. 47) an ihren oberen, in unterschiedlichen, von innen nach außen fortschreitenden Höhen liegenden Enden abgeschlossen sind. i i.
  11. Gaserzeuger nach einem der Ansprüche 5 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsttätige Steuervorrichtung (31 bis 35) vorgesehen ist, welche die Verwendung des in den inneren Zylindern (2o, 2i, 22) entstehenden und daraus entnommenen Gases zur Anreicherung des umgeformten Gases so regelt, daß als Endprodukt sich ein Gas von bestimmtem und konstantem Heizwert ergibt.
  12. 12. Gaserzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungsbrenner (38) außerhalb des oder der aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Zylinder (23, 24) angeordnet sind, so daß die inneren Zylinder (2o, 21,:22) gegen die Korrosionswirkung der aus der Verbrennung durch die Brenner herrührenden heißen Produkte geschützt sind.
  13. 13. Gaserzeuger nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Zylinder (20, 21, 22) durch aus einem Sonderstahl bestehende Rohre von gängigen Abmessungen gebildet sind.
  14. 14. Gaserzeuger nach Anspruch 5, dadurch gel$ennzeichnet, daß eine Füllung, welche aus dem Gasgemisch die eine Vergiftung der Katalysatormasse (25) in der letzten Erhitzungsstufe herbeiführenden Bestandteile entfernt, in dem dieser Stufe vorgeschalteten Ringraum (22, 23) vorgesehen ist.
  15. 15: Gaserzeuger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des die Katalysatormasse (25) enthaltenden Ringraumes (23, 24) Öffnungen (56) für die Entnahme und Erneuerung der Katalysatorfüllung (25) während des Betriebes angeordnet sind.
  16. 16. Gaserzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fraktionierungskessel (13) vorgesehen ist, in welchem die schwersten Öle durch das erzeugte Gas erhitzt werden und ein Teil des Öles zu leichteren, in die konzentrischen Zylinder (2o bis 24) zwecks Umformung eingeführten Produkten und zu schweren, zur Hitzeerzeugung verwendeten Ölen fraktioniert wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1040168B (de) * 1957-03-23 1958-10-02 Viag Ag Fuer Gas Brennstoff Un Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von fluessigen Kohlenwasserstoffen zur Gaserzeugung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1040168B (de) * 1957-03-23 1958-10-02 Viag Ag Fuer Gas Brennstoff Un Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von fluessigen Kohlenwasserstoffen zur Gaserzeugung

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