DE949590C - Method and device for introducing oxygen-containing gases into a space filled with gas that reacts with the oxygen, in particular for introducing gasifying agents into a space used for gasifying coal dust in suspension - Google Patents
Method and device for introducing oxygen-containing gases into a space filled with gas that reacts with the oxygen, in particular for introducing gasifying agents into a space used for gasifying coal dust in suspensionInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Einführung sauerstoffhaltiger Gase in einen von mit dem Sauerstoff reagierendem Gas erfüllten Raum, insbesondere zur Einführung von Vergasungsmitteln in einen zur Vergasung von Kohlenstaub in der Schwebe dienenden Raum Bei der Einführung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einen von mit dem Sauerstoff reagierendem Gas erfüllten Raum ergeben sich im praktischen Betrieb häufig Schwierigkeiten, insbesondere wenn der Sauerstoff oder die sauerstoffhaltigen Gase hoch vorgewärmt sind. So hat sich gezeigt, daß bei der Einführung der sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel (z. B. einer Mischung vonWasserdampf und Luft oderWasserdampf und Sauerstoff) in einen zur Vergasung von Kohlenstaub in der Schwebe dienenden Raum, dem der Kohlenstaub getrennt von dem Vergasungsmittel zugeführt wird, das Mauerwerk an der Einführungsstelle des Vergasungsmittels in kürzerer oder längerer Zeit beschädigt, unter Umständen in krassen Fällen sehr rasch weggeschmolzen wird. Die Erklärung für dieses Verhalten ergibt sich in folgendem: In der Fig. i bedeutet a einen Behälter, in dem bei b mittels eines Rohres eine Gasmenge Q einströmt und frei in den Raum von a austritt. Beim frei atistretenden Strahl beobachtet man nun das mit Diffusion benannte Phänomen, das darin besteht, daß der Gasstrahl, so wie es in Fig. i mit kleinen Pfeilen angedeutet ist, aus dem umliegenden Raum Gas nachsangt. Durch Versuche und Rechnung hat man festgestellt, daß die Gasmenge Q1, die nachgesaugt wird, in den meisten Fällen ungefähr der Beziehung gehorcht: Ql = Q'0,14--d , wobei L die Entfernung von der Austrittsstelle des Strahles bedeutet und d der Durchmesser des Austrittsquerschnittes ist, für den normalen Fall natürlich, daß die Gasmenge aus einem kreisförmigen Rohr austritt. Wenn 1 z. B. gleich 2d angenommen wird, so wäre also im Querschnitt F die nachgesaugte Gasmenge Q1 = Q - o,28, die durch den Querschnitt F hindurchtretende Gasmenge Q + Q1, also 28'% größer als die durch dasRohr eintretendeGasmenge. Andererseits tritt bei c aus dem Gefäß a nur die Gasmenge Q aus, und schon durch den Querschnitt F1, in welchem das Ausströmungs- und Diffusionsphänomen abgeklungen ist, tritt auch nur die Gasmenge Q.Method and device for introducing oxygen-containing gases into a space filled with the oxygen-reacting gas, in particular for introducing gasifying agents into a space used for gasifying coal dust in suspension when introducing oxygen or oxygen-containing gases into a gas that reacts with the oxygen When the space is filled, difficulties often arise in practical operation, especially when the oxygen or the oxygen-containing gases are highly preheated. It has been shown that when the oxygen-containing gasification agents (e.g. a mixture of water vapor and air or water vapor and oxygen) are introduced into a space used for gasifying coal dust in suspension, to which the coal dust is fed separately from the gasifying agent, the masonry damaged at the point of introduction of the gasification agent in a shorter or longer period of time, and under certain circumstances is melted away very quickly in blatant cases. The explanation for this behavior is as follows: In FIG. I, a denotes a container in which a gas quantity Q flows in at b by means of a pipe and exits freely into the space of a. With the freely emerging jet one now observes the phenomenon called diffusion, which consists in the gas jet, as indicated in FIG. 1 with small arrows, singing after gas from the surrounding space. Experiments and calculations have shown that the amount of gas Q1, which is sucked in, obeys the following relationship in most cases: Ql = Q'0.14 - d, where L is the distance from the exit point of the jet and d is the The diameter of the outlet cross-section is, of course, in the normal case that the amount of gas emerges from a circular tube. If 1 z. B. is assumed to be 2d, so in cross-section F the amount of gas drawn in would be Q1 = Q - 0.28, the amount of gas passing through cross-section F Q + Q1, i.e. 28% greater than the amount of gas entering through the pipe. On the other hand, at c only the amount of gas Q emerges from the vessel a, and already through the cross-section F1, in which the outflow and diffusion phenomenon has subsided, only the amount of gas also emerges.
Es ist nun aus Gründen der Kontinuität ausgeschlossen., daß durch den Querschnitt F eine größere Gasmenge austritt, als bei b eintritt und bei c das Gefäß verläßt. Aus diesem Grunde ist es nur möglich, daß aus dem unteren Teil von a, etwa so wie die in Fig.2 eingezeichneten Stromlinien dies andeuten, Gas nach oben strömt, und zwar immer so viel, daß die Kontinuität in jedem Querschnitt gewahrt bleibt, d. h., durch den Querschnitt F der Fig. i müßten von unten ebenfalls 28'°/o des Gases nach oben nachströmen. Wenn nun bei der in Fig. 2 dargestellten Kohlenstaubvergasungseinrichtung bei c Kohlenstaub und bei b das Vergasungsmittel in der Menge Q eintreten, so würde das Nachsaugendes Strahls bei der Diffusion bedeuten, daß eine kohlenstaubhaltige bzw. eine aus brennbaren Gasen bestehende Atmosphäre nachgesaugt und dadurch die Temperatur des austretenden Stroms des Vergasungsmittels stark erhöht wird, zumal in den Randzonen. Da das Nachsangen des Strahls bereits sofort beim Austritt beginnt, so werden schon unmittelbar an der Wandung entsprechende Mengen an Kohlenstaub und brennbaren Gasen nachströmen, sich mit dem Vergasungsmittel an der Wand mischen und hier die Temperatur unzulässig erhöhen. Es muß ferner beachtet werden, daß beine Eintritt des Vergasungsmittels durch Nachsangen geringer Mengen an Kohlenstaub bzw. brennbaren Gasen diese brennbaren Bestandteile nur zur weiteren Temperaturerhöhung des- Vergasungsmittels dienen und die eigentliche Vergasung erst dann einsetzt, wenn der Kohlenstaub im Überschuß vorhanden, wenn also der Großteil des Kohlenstaubs hinzugetreten ist. Es ist also ersichtlich, daß ganz gleich, wie man auch den getrennten Eintritt von Kohlenstaub und Vergasungsmittel zueinander anordnet, man immer am Eintritt des Vergasungsmittels in den Gaserzeuger eine kritische Stelle in der Mauerwerkskonstruktion erhält, da der ganze Raum entweder mit brennbaren Gasen oder einer Mischung von brennbaren Gasen und frischem Kohlenstaub bzw. unvergastem Kohlenstaub erfüllt ist. Dabei beginnt die schroffe Temperaturerhöhung bereits, wie erwähnt, unmittelbar hinter dem Austritt, weil schon hier das Nachsangen einsetzt. Bei nicht oder nur wenig vorerhitztem Vergasungsmittel ist es natÜrlich möglich, daß die nachgesaugten Mengen an Kohlenstaub und brennbaren Gasen wohl eine Temperaturerhöhung bewirken, aber diese bezüglich Festigkeit des. Mauerwerks in zulässigen Grenzen bleibt. Sowie aber das Vergasungsmittel hoch erhitzt wird, z. B. auf Temperaturen von i2oo bis 130o° C, so kann sehr rasch eine Temperatursteigerung auf i5oo bis 160o° C und mehr eintreten und damit das Mauerwerk gefährdet werden.For reasons of continuity, it is now ruled out that through the cross-section F a larger amount of gas emerges than occurs at b and that at c Vessel leaves. For this reason it is only possible that from the lower part of a, as indicated by the streamlines drawn in Fig. 2, gas after flows above, always so much that the continuity is preserved in every cross-section remains, d. that is, through the cross-section F in FIG of the gas flow upwards. If now with the pulverized coal gasification device shown in FIG at c coal dust and at b the gasifying agent in the amount Q would enter the suction of the jet during the diffusion means that a coal dust-containing or an atmosphere consisting of flammable gases is sucked in and thereby the Temperature of the exiting stream of gasification agent is greatly increased, especially since in the fringes. Since the chanting of the beam begins as soon as it leaves, in this way, corresponding amounts of coal dust and Flammable gases flow in, mix with the gasifying agent on the wall and increase the temperature here impermissibly. It must also be noted that legs Entry of the gasification agent by chanting small amounts of coal dust or flammable gases these flammable components only to further increase the temperature of the gasification agent and the actual gasification only begins when the coal dust is in excess, that is, when the majority of the coal dust is present has joined. So it can be seen that no matter how one also separates Admission of coal dust and gasification agent to each other arranged, one always on Entry of the gasification agent into the gas generator is a critical point in the masonry structure as the whole room is filled with either flammable gases or a mixture of combustible gases and fresh coal dust or ungased coal dust is fulfilled. As mentioned, the abrupt increase in temperature begins immediately behind the exit, because this is where the chanting begins. With not or only Little preheated gasification agent, it is of course possible that the after-sucked Amounts of coal dust and flammable gases probably cause a temperature increase, but this remains within permissible limits with regard to the strength of the masonry. As but the gasification agent is heated to a high temperature, e.g. B. to temperatures from i2oo to 130o ° C, the temperature can rise very quickly to 150 to 160o ° C and more enter and thus the masonry are endangered.
Gemäß der Erfindung wird bei der Einführung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einen von mit dem Sauerstoff reagierendem Gas erfüllten Raum, insbesondere bei der Einführung von sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einen zur Vergasung von Kohlenstaub oder von Kohlenwasserstoffei oder zum Spalten von Kohlenwasserstoffei dienenden Raum, bei der der Sauerstoff oder die sauerstoffhaltigen Gase getrennt von den iibrigen Reaktionsteilnehmern eingeführt werden, zur Vermeidung dieses Nachteils der oder jeder in den Raum eintretende Strom von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas von einem Strom aus Wasserdampf oder Kohlendioxyd oder einem anderen mit dem Sauerstoff nicht reagierenden Gas umhüllt.According to the invention, when introducing oxygen or oxygen-containing Gases in a space filled with the oxygen-reactive gas, in particular when introducing oxygen-containing gasification agents into one for gasification from coal dust or from hydrocarbon egg or for splitting hydrocarbon egg serving space in which the oxygen or the oxygen-containing gases are separated be introduced by the remaining reactants to avoid this disadvantage the or each stream of oxygen or oxygen-containing stream entering the space Gas from a stream of water vapor or carbon dioxide or another with the Oxygen enveloped non-reactive gas.
Es ist bei Einrichtungen zum Vergasen von feinverteilten Brennstoffen in der Schwebe mit Sauerstoff, bei denen der Brennstoff mittels des Sauerstoffs in denReaktionsraum eingeblasen wird, bekannt, den Strom des Gemisches von Brennstoff und Sauerstoff mit einem Strom endotherm reagierender Vergasungsmittel einzuhüllen, der längs der Reaktionsraumwand eine zusammenhängende Schicht bildet, um so die Wandung des Reaktionsraums gegen eine unzulässige Einwirkung der Wärme aus der Zone der exothermen Reaktion zu schützen und zu erreichen, daß hocherhitzte Brennstoffteile aus der Zone der exothermen Reaktion nicht unmittelbar gegen die Reaktionsraumwände treffen.It is used in facilities for gasifying finely divided fuels in suspension with oxygen, in which the fuel means of the oxygen is blown into the reaction space, known, the flow of the mixture of fuel and to envelop oxygen with a stream of endothermic gasifying agents, which forms a coherent layer along the reaction chamber wall so as to Wall of the reaction space against impermissible effects of heat from the zone to protect the exothermic reaction and to achieve that highly heated fuel parts from the zone of the exothermic reaction not directly against the reaction chamber walls meet.
In Fig. 3 ist als Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eine Einrichtung zur Vergasung von Kohlenstaub in der Schwebe dargestellt.In Fig. 3 is an embodiment of a device for implementation of the method according to the invention a device for gasifying coal dust depicted in limbo.
In den Vergasungsraum cc tritt durch das Rohr r bei b die Vergasungsmittelmenge Q ein, und bei c treten die erzeugten Gase wieder aus. Bei e wird wieder beispielsweise an zwei Stellen der Kohlenstaub eingeblasen. Nun wird um das Eintrittsrohrr des Vergasungsmittels herum, und zwar unmittelbar am Austritt, eine gewisse Menge von Dampf oder Inertgas bzw. einer Mischung von Dampf und anderen Inertgasen, z. B. Kohlensäure, eingeführt. Zu diesem Zweck ist ein Ringraum p angeordnet, in welchem bei t beispielsweise Dampf eingeführt wird, der, den Gasstrom Q umhüllend, gleichzeitig mit Q in den Vergasungsraum eintritt. Dabei kann die ringförmige Umhüllung des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittelstrahls entweder so geschehen, daß das umhüllende Inertgas lückenlos an den austretenden Strahl des Vergasungsmittels anschließt. Es kann aber auch so sein, daß auf den Strom des Vergasungsmittels zunächst ein kleiner Zwischenraum folgt und danach umhüllend die Zone des austretenden Dampfes bzw. Inertgases. Auf jeden Fall kann nunmehr der Strom des austretenden Vergasungsmittels kein brennbares Gas oder keinen Kohlenstaub mehr nachsaugen. Das Vergasungsmittel saugt entweder Dampf bzw. Inertgas nach, oder die Diffusionszone befindet sich überhaupt im Inertgas, und zwar an der äußerenOberfläche. Hier werden sich dannKohlenstaub und Dampf miteinander mischen, und erst nach einer gewissen Zeit bzw. Weglänge wird die Diffusion so weit fortgeschritten sein, daß die ersten brennbaren Teilchen an den Sauerstoff des Vergasungsmittels gelangen. In jedem Falle ist aber erreicht, daß die Temperatursteigerung von der Wand abgerückt wird, und zwar je nach den gewählten Verhältnissen mehr oder weniger weit. Der Eintritt des Vergasungsmittels kann natürlich in mehrere Einzelströme aufgeteilt werden, die bezüglich der Einhüllung in der beschriebenen Weise mit einer Inertatmosphäre behandelt werden. The gasifying agent quantity Q enters the gasification chamber cc through the pipe r at b , and the gases produced exit again at c. At e, for example, the coal dust is blown in again at two points. Now a certain amount of steam or inert gas or a mixture of steam and other inert gases, e.g. B. carbonic acid introduced. For this purpose, an annular space p is arranged, in which, for example, steam is introduced at t, which, enveloping the gas flow Q, enters the gasification space at the same time as Q. The ring-shaped enveloping of the oxygen-containing gasification agent jet can either be done in such a way that the enveloping inert gas is seamlessly connected to the exiting jet of gasification agent. However, it can also be the case that the flow of gasification agent is initially followed by a small gap and then enveloping the zone of the emerging steam or inert gas. In any case, the flow of the escaping gasification agent can no longer suck in any combustible gas or coal dust. The gasification agent either sucks in steam or inert gas, or the diffusion zone is located in the inert gas at all, namely on the outer surface. Here, coal dust and steam will mix with one another, and only after a certain time or distance will the diffusion have progressed so far that the first combustible particles reach the oxygen in the gasification agent. In any case, however, what is achieved is that the increase in temperature is moved away from the wall, to a greater or lesser extent, depending on the chosen conditions. The entry of the gasification agent can of course be divided into several individual streams, which are treated with an inert atmosphere in relation to the envelope in the manner described.
Eine Anordnung, die unter Umständen zweckmäßig ist, wäre z. B. die, daß um den Austritt des Vergasungsmittels herum sich eine Anzahl in einem oder mehreren konzentrischen Ringen angeordneter Löcher befindet, durch die der Dampf bzw. das Inertgas hindurchfließt, so daß also der Strom des Vergasungsmittels auch in größerer Entfernung von einer Dampfatmosphäre umhüllt ist und in dieser Dampfatmosphäre die Diffusion stattfindet. Unter Umständen ist es zweckmäßig, den austretenden Dampf mit kleinerer Geschwindigkeit austreten zu lassen als den Strom des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels, weil die Diffusion abhängig ist von der Geschwindigkeit, denn man kann die eingangs angegebene Formel auch schreiben Ql=konst-v-d-l, wobei v die Geschwindigkeit bedeutet.An arrangement that may be appropriate would be, for. B. the, that around the outlet of the gasifying agent there is a number in one or more concentric rings of holes through which the steam or the Inert gas flows through it, so that the flow of gasification agent is also greater Removal is enveloped by a steam atmosphere and in this steam atmosphere the Diffusion takes place. It may be useful to use the escaping steam to escape at a slower rate than the stream of the oxygen-containing Gasifying agent because the diffusion depends on the speed, because the formula given at the beginning can also be written Ql = const-v-d-l, where v is the Speed means.
Es ist ferner möglich, das Inertmediu.m bzw. den Dampf mit ganz verschiedenen Temperaturen einzuführen. Man kann den Dampf beispielsweise ziemlich kühl eingeben, man kann diesen aber auch hoch erhitzen. Es ist z-. B. möglich, bei Vergasung mit Luft oder Wasserdampf die Luft mit einem Teil des Dampfes hocherhitzt zentral eintreten zu lassen und als Diffusionsschleier den restlichen Teil des Dampfes ebenfalls hocherhitzt zuzugeben. In diesem Falle könnte man sowohl die Dampfluftmischung als auch den Dampf in demselben Regenerator erhitzen, der nur durch eine Scheidewand geteilt und mit zwei Austrittsventilen versehen werden müßte.It is also possible to use the Inertmediu.m or the steam with very different Introduce temperatures. For example, you can enter the steam quite cool, but you can also heat it up. It is Z-. B. possible with gasification with Air or water vapor, the air with part of the vapor enters the center at a high temperature and the remaining part of the steam is also heated up as a diffusion curtain admit it. In this case, one could use both the vapor air mixture and the Heat steam in the same regenerator divided only by a septum and would have to be provided with two outlet valves.
Bei Vergasung mit Sauerstoff und Wasserdampf ist der Sauerstoffgehalt der Sauerstoffdampfmischung verhältnismäßig niedrig. In diesem Falle ist es zweckmäßig, den Sauerstoff nicht durch die Regeneratoren zu schicken, sondern entweder kalt oder auch vorgewärmt unmittelbar vor dem Eintritt in den Vergaser dem hocherhitzten zentralen Dampfstrom zuzumischen. Dabei ist es zweckmäßig, entsprechend Fig. q. zu verfahren. Hier tritt durch das Rohr r wieder das Vergasungsmittel ein, und zwar nur der Wasserdampf, wobei durch Löcher z ein Teil des Wasserdampfes in den Ringraum p und dann als Ringstrahl zusammen mit dem Hauptstrom des Vergasungsdampfes in den Generator tritt. Nun wird durch ein beispielsweise zentral im Rohr r angeordnetes Rohr r1 der Sauerstoff so zugeführt, daß er erst hinter den Löchern z in den zentralen Dampfstrom eintritt. Auf diese Weise wird erreicht, daß in der Mitte eine Mischung von hocherhitztem Wassierdampf und Sauerstoff austritt und, diesen Strahl umhüllend, ein Ringstrahl von hocherhitztem Wasserdampf. Zweckmäßigerweise wird man den Sauerstoff ebenfalls möglichst noch vorwärmen. Man kann dies entweder regenerativ oder rekuperativ tun. Beispielsweise kann man durch Rekuperatoren aus hochlegiertem Stahl den Sauerstoff bis 60o° C vorwärmen, während der Wasserdampf mit ungefähr 130o° C aus den. Regeneratoren in den Generator strömt.When gasifying with oxygen and water vapor, the oxygen content is the oxygen vapor mixture is relatively low. In this case it is advisable to not to send the oxygen through the regenerators, but either cold or preheated immediately before entering the carburetor the highly heated one to mix in the central steam flow. It is useful, according to Fig. Q. to proceed. Here the gasifying agent enters again through the pipe r, namely only the water vapor, with a part of the water vapor entering the annulus through holes z p and then as a ring jet together with the main flow of gasification steam into the Generator kicks in. Now is arranged by a, for example, centrally in the tube r Tube r1 the oxygen supplied so that it is only behind the holes z in the central Entering steam. In this way a mixture is achieved in the middle of highly heated water vapor and oxygen emerges and, enveloping this jet, a ring jet of highly heated steam. Appropriately, one becomes the oxygen also preheat if possible. You can do this either regeneratively or recuperatively to do. For example, you can use high-alloy steel recuperators to remove the oxygen Preheat up to 60o ° C, while the water vapor with about 130o ° C from the. Regenerators flows into the generator.
Die Dampfmenge bzw.- Inertgasmenge, die als Schutzschleier um .den Eintritt des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels herumgelegt wird, kann verschieden groß sein. Vorzugsweise wird man Mengen in der Größenordnung von io bis ao°/o der sauerstoffhaltigen Mischung wählen, unter Umständen auch etwas mehr.The amount of steam or inert gas that is used as a protective curtain Entrance of the oxygen-containing gasification agent is lying around, can be different be great. Amounts of the order of magnitude of 10 to ao% are preferably used Choose an oxygen-containing mixture, possibly a little more.
Das Verfahren der Einführung von sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel ist auch anwendbar auf Gasumwandlungsprozesse, z. B. auf den Fall der Spaltung- von Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen von Ölen, wenn dies mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen geschehen soll. Hiier liegt insofern ein ähnlicher Fall vor, als Sauerstoff oder eine Mischung von Sauerstoff und Inertgas, wie Wasserdampf, Kohlensäure usw., in einen Raum eintritt, in welchem sich brennbare Gase befinden. Auch hier wird beim Austritt sofort wieder die Diffusion einsetzen und ein Teil der brennbaren Gase nachgesaugt werden, wobei eine sehr hohe Erhitzung des Strahls stattfinden kann. Also kann man auch hier von dem obigen Mittel der Umhüllung des sauerstoffhaltigen Strahls mit Wasserdampf oder Inertgas Gebrauch machen. Dasselbe gilt für alle Verfahren, bei denen es sich darum handelt, Gas mittels Sauerstoff zu erwärmen bzw. vorzuwärmen.The process of introducing oxygenated gasifying agent is also applicable to gas conversion processes, e.g. B. in the case of a split of methane or other hydrocarbons of oils, if this is with oxygen or oxygen-containing gases should happen. Here is a similar case in this respect before, as oxygen or a mixture of oxygen and inert gas, such as water vapor, Carbonic acid, etc., enters a room in which there are flammable gases. Here, too, diffusion will start again immediately upon exit and a part the flammable gases are sucked in, with a very high level of heating of the jet can take place. So here too one can use the above means of enveloping the Make use of an oxygen-containing jet with steam or inert gas. The same thing applies to all processes that involve gas using oxygen to warm or preheat.
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DESCH5165A DE949590C (en) | 1950-11-11 | 1950-11-11 | Method and device for introducing oxygen-containing gases into a space filled with gas that reacts with the oxygen, in particular for introducing gasifying agents into a space used for gasifying coal dust in suspension |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1115731B (en) * | 1956-12-29 | 1961-10-26 | Koppers Gmbh Heinrich | Process and device for the production of unsaturated hydrocarbons, in particular acetylene and ethylene, by thermal cleavage of hydrocarbon oils |
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US1657371A (en) * | 1927-04-28 | 1928-01-24 | Walter M Cross | Method of making producer gas |
CH265147A (en) * | 1947-12-29 | 1949-11-30 | Koppers Co Inc | Device for the gasification of finely divided fuels. |
CH268480A (en) * | 1947-12-29 | 1950-05-31 | Koppers Co Inc | Process for the production of combustible gases. |
-
1950
- 1950-11-11 DE DESCH5165A patent/DE949590C/en not_active Expired
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