DE2204601A1

DE2204601A1 - Brenner und verfahren zur synthesegasherstellung

Info

Publication number: DE2204601A1
Application number: DE2204601A
Authority: DE
Inventors: Charles P Marion; Blake Reynolds
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE2204601B2; AT348974B; BR7201344D0; NL167390B; BE778544A; JPS5717036B1; GB1335521A; IT947117B; CA947973A; LU64685A1; SE384843B; US3758037A; DE2204601C3; ATA111172A; DK136056C; ZA72335B; FR2155185A5; NL7200927A; JPS4844825A; DK136056B

Description

•Dr.G.Schupfner Hamburg, den 15.1.1972

Patentassessor T 72 003 (.'D 71838Ii¹)

Deutsche Texaco AG 769/Be

2000 Hamburg 76
Sechalingspforte 2

TEXAGO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

Ü.S.A.

Brenner und Verfahren zur Synthesega3herstellung

Diese Erfindung betrifft die Herstellung einer Ga3mischung, die H₂ und CO enthält, wie z.B. Synthesegas, Brenngas und Reduziergas. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Brenner zur Herstellung eines derartigen Gasee.

Die Herstellung von Synthese-, Reduzier- und Heizgas durch Eingabe von Eohlenwasserstoff-haltigen Brennstoffen, Sauerstoff und Dampf in die Reaktionszone eines Synthesegasgenerators mit Hilfe eines einfachen Ringbrenners ist bekannt. Jedoch läßt die Verbrennungswirksarakeit derartiger Brenner, besonders solcher, die bei niedrigem Druck arbeiten, zu wünschen übrig. Auch ist das Reduzierverhältnis, d.h. das Molverhältnis H₂ + CO des hergestellten

H₂O + CO₂

Gases, vergleichsweise niedrig. Bei dem Versuch der Maßstabnvergrößerung herkömmlicher Brenner wurde gefunden, daß

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die Produktgasausainraensetzung wechselt und der Anteil nicht umgesetzter Kohlenstoffteilchen ansteigt. Auch war es häufig notwendig und teuer, ein hohes Sauerstoff-Kohlenv/asserstoff-Yerhältnis im Ausgangsmaterial für den Generator aufrecht zu erhalten, um die Ausbeute an nicht umgesetzten Kohlenstoff in akzeptablen Grenzen zu halten. Diese höheren Sauerstoff-Kohlenwasserstoff-Verhältnisse führen zu stark erhöhten Temperaturen in der Reaktionszone, was die Lebensdauer der hitzebeständigen Auskleidung herabsetzt.

Gegenstand der Erfindung 13t ein Brenner zur Synthesegasherstellung bestehend aus

einer Vielzahl offenendiger, in räumlicher Anordnung zueinander befindlicher Rohre(12) mit jeweils einem Aufstrom- und einem Abströmende,

Zuführungsvorrichtung(7), die in Verbindung mit den Aufstromenden der Rohre steht, zur Eingabe eines ersten Reaktandenstromes in die Rohre, wobei der erste Reaktandenstrom durch die Abströmenden der Rohre abgezogen wird und

Zuführungsvorrichtung(8) zur gleichzeitigen Eingabe eines zweiten Reaktandenstromes in Zwischenräume zwischen der Vielzahl der Rohre und Abziehen des zv/eiten Reaktandenstromes aus den Zwischenräumen.

Eine wirkungsvolle Partialoxidation von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen mit Sauerstoff und, wahlweise, mit H^O oder einigen anderen Temperaturmoderatoren ist erreichbar durch

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Einsatz eines Brenners, der einen inneren. Aufbau enthält, welcher aus einer zentralen leitung von Kreisqnerschn.it t mit einer Vielzahl kleinöffniger Rohre bestellt, wobei diese Rohre sich in Abstromrichtung vom Ausgangsende der zentralen Leitung erstrecken und mit diesem Ausgangsenäe in Terbindung stehen. Die einzelnen Rohre verlaufen parallel sur Brennerachse und zueinander. Sie enden in einer umfassenden Ausstromöffnung, welche das Ausgangsenäe einer koaxialen äußeren Leitung darstellt. Die äußere Leitung ist über cäer zentralen Leitung angeordnet, wodurch sich ein ringförmiger Durchtritt zwischen den beiden Leitungen für ein ungehindertes Passieren eines der Ausgangsmaterialströme ergibt. Hieräia^eia.-wird ein anderer Ausgangsmaterialstrom durch die zentrale Leitung geschickt und spaltet sich in eine Yielzslil paralleler Ströme auf, während der ersts Strom zwischen und um die Parallelströme herum flisii. liormalerweise übliche Ausgangsmaterial ströme beinhalten. Sauerstoff, Öl oder Öl-Dampf-Mischungen und f3.ießen durch die Rohre, während Öl-Dampf-Mischungen, Säuerstoff-Dampf-Mischungen ocler Sauerstoff den ringförmigen Durchtritt passieren, liese Eeaktancäenströme können auch umgelenkt werden und die vertauschten Durchgänge passieren. In einer doppelt-ringförmigen mehrrohrigen Ausführungsform kann Öl durch die zentralen Rohre geschickt werden, Sauerstoff oder Sauerstoff-Dampf-Mischungen durch einen inneren Ring und Dampf durch einen äußeren Ring. In dieser Ausgestaltung kann die Brennerlebensdauer wesentlich verlängert werden.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen neuen Brenner

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und ein Verfahren zur Herstellung von Gasmischungen reich an H₂ und CO, wie z.B. Synthese-,Brenn- und Reduziergas, durch Partialoxidation eines Kohlenwasserstoffes mit einem sauerstoff reichen Gas, wie z.B. Luft, sauerstoffangereicherte Luft oder im wesentlichen reiner Sauerstoff, und, wahlweise mit Dampf oder einem anderen Temperaturmoderator. Die Produktgasmischung wird in der Reaktionszone eines nichtkatalytischen, mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen, strömungsfreien Partialoxidationsgenerator, wie er im US-Patent No. 2.809.107 - Dale M.Strasser et.al. - beschrieben ist, hergestellt.

In einer Ausführungform der Erfindung werden die Reaktanzen in die Reaktionszone eines Gasgenerators mit Hilfe eines neuen mehrrohrigen Brenners eingegeben. Ein erster Reaktandenstrom parallel zur Brennerachse fließend wird in eine Vielzahl kleinerer Ströme aufgetrennt, die ebenfalls parallel zur Brennerachse durch ein Bündel parallel angeordneter Rohre fließen. Mindestens ein weiterer Reaktandenstrom wird sodann in die Zwischenräume des Rohrenbündels eingeschaltet. Hierdurch wird eine Reaktandenmischung erzeugt, welche aus dem Brenner als eine gut verteilte Mischung der Reaktandenströme abgezogen werden kann.

Ein erster Reaktandenstrom passiert den inneren Teil des mehrrohrigen Brenners. Der innere Brenneraufbau besteht aus einer zentralen Leitung mit einem offenen Aufstromende und

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einem geschlossenen Abströmende. Eine Vielzahl paralleler offener Röhren erstrecken sich in Ahstromrichtung vom geschlossenen Ende und in paralleler Ausrichtung zur Achse der zentralen Leitung. Die einzelnen Röhren sind räumlich und symmetrisch angeordnet, so daß sie sich nicht "berühren. Jede Röhre im Bündel ist im geschlossenen Ende der zentralen Leitung eingelassen und steht in Verbindung mit derselben. Ein ungehinderter Durchtritt ergibt sich hierdurch für den ersten Reaktandenstrom durch die zentrale Leitung und das Röhrenbündel.

Ein zweiter Reaktandenstrom fließt durch eine konzentrische, koaxiale offene Leitung, die über die Länge der Außenseite des inneren Teils angeordnet ist. Ein Kopf- oder Mundstück (tip section) am Abströmende der koaxialen zweiten Leitung dient zur Eingabe des zweiten Reaktandenstromes in die zwischen den parallelen offenen Röhren befindlichen Zwischenräume und anschließend fließt dieser Reaktandenstrom durch eine Düse am Ende der zweiten Leitung aus. Wahlweise kann eine offene dritte Leitung mit einem sich verjüngenden Kopf über die Länge der konzentrischen, koaxialen, offenen zweiten Leitung über derselben angeordnet sein. Das Kopfteil der dritten Leitung dient zur Einführung eines dritten Reaktandenstromes, um den ersten und zweiten Reaktandenstrom herum an oder nahe bei der Stirnseite des Brenners.

Mehrere Brennerkonstruktionen sind aus den Zeichnungen ersichtlich:

Fig. 1 gibt eine allgemeine Ansicht eines Brenneraufbaues wieder

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-6 -

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Brennorabatromende bei Linie A-A der Pig. 1 und stellt eine Brennerausführungsform dar.

Fig. 3 ist der Endschnitt des Brennerkopfes bei Linie B - B der Pig. 2.

Fig. 4 ist der Schnitt einer weiteren koaxialen Leitung (10), wie sie in Fig. 2 bereits zu sehen ist.

Fig. 5 ist ein Schnitt ähnlich wie in Fig.2, stellt aber eine andere Brenner-Ausführungsforra dar. Hier sind swei konzentrische, koaxiale Leitungen in Längsrichtung über dem inneren Brennerteil angeordnet.

Figur 1

In dieser Figur ist der Brenner mit (l) bezeichnet. Die Stirnflächenkühlkaininer (2) am äußersten Brennerkopf ist zum Zwecke des Kühlwasserumlaufes bauchig ausgebildet. Das Kühlwasser tritt durch das Einlaßrohr (3) ein und durch die Schlangen (4) und das Auslaßrohr (5) aus. Die Brennerachse ist gewöhnlich an der Hauptachse des Synthesegasgenerators mit Hilfe des Halterungsflansches (6) ausgerichtet. Die Reaktandenströme treten in den Brenner durch die Einlässe(7) und (θ) ein.

Figur 2

zeigt das Abströmende des Brenners im Schnitt bei Linie A-A der Figur 1. Sie enthält den inneren Brennerteil (9) und die konzentrische, koaxiale Leitung(lO), die in Längsrichtung über dem Brennerinnenteil angeordnet ist, wodurch ein freier ringförmiger Durchgang zwischen den Elementen (9) und (10) hergestellt wird. Ein Reaktandenstrom tritt in den

30981 5/0668 ~ ⁷ "

Brenner (l) durch (7) (Figur 1) ein und fließt direkt durch das ürennerirmenteil (9). Kin zweiter Reaktandenstrom tritt in den Brenner (l) durch (G) (Figur 1) ein und fließt direkt in die konzentrische, koaxiale Leitung (10).

Das Brennerinnenteil (9) besteht aus einer zentralen Leitung (11) mit Kreisquerschnitt und einem Bündel offener Rohre (12) mit vergleichsweise kleinem Durchmesser. Das Rohrbündel erstreckt sich in Abstromrichtung vom Ausgangsende der zentralen Leitung. Die Röhren sind parallel zur Brennerachse und zueinander angeordnet. Die Vielzahl der Röhren ist räumlich und symmetrisch um die Brennerach.se aufgebaut und sie berühren sich nicht. Während diese Röhren vorzugsweise bis nahe an die Brennerstirnfläche (13) heranreichen, können sie in anderen Ausführungsformen, wie z.B. in Figur 5 wiedergegeben, verkürzt sein. Die zentrale Leitung(ll) ist am Eingangsende(l4) und am Ausgangsende(15) geschlossen. Die Röhren(l2) sind in das Ausgangsende der zentralen Leitung(ll) eingelassen und stehen mit diesem in Verbindung. So kann ein Reaktandenstrom ungehindert durch den Brennerinnenteil(9) fließen, wobei er zuerst die zentrale Leitung(ll) und dann eine Vielzahl von Röhren, im Bündel(12) passiert. Der Aufstromteil(16) der konzentrischen, koaxialen Leitung (10) ist offen und bildet einen ringförmigen Durchtritt (17) mit der zentralen Leitung(ll), durch welchen ein Reaktandenstrom ungehindert fließen kann. Das Abströmende (18) der Koaxialleitung(lO) ist über dem Röhrenbündel(12) angeordnet. Eine sich verjüngende Düse(19) befindet sich am Kopfteil des Abströmendes der

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Koaxialleitung(lO). (19) fördert das Vermischen der Ströme und unterstützt ein gleichmäßiges Strömungaprofil über den Mischstrom. Geeignete Verjüngungswinkel am Kopfteil betragen 15 bis 90°. Wahlweise können Kühlvorrichtungen zur Kühlung des Brennerkopfes, beispielsweise Stirnflächenkühlkaminer(2) mit Kühlschlangen(4), verwendet werden.

Figur 5

ist der Endschnitt des Brenners (1) bei linie B-B der Figur 2. Diese Figur zeigt eine geeignete Zusammenstellung von sieben parallelen Röhren aus dem Rohrbündel(12), wobei das Rohr(20) durch die Brennerachse geht. Der schraffierte Bereich -I.A. - stellt die Zwischenräume zwischen den Oberflächen der Rohre dar. Der I.A.-Bereich steht für die Eingabe des Reaktandenstromes, der ungehindert den Durchgang zwischen Brennerinnenteil(9) und Koaxialleitung (10) durchströmt, zur Verfügung. Hierdurch wird ein sorgfältiges Vermischen der Reaktanden3tröme aus den getrennten Brennerdurchgängen an der Brennerstirnfläche ermöglicht.

Typische Kombinationen von Reaktandenströmen, welche in die Reaktionszone des Synthesegasgenerators mit Hilfe des mehrrohrigen Brenners, siehe Figuren 1 bis 3, eingeführt werden können, zeigt die Tabelle I:

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Tabelle I

Strom durch ■ Strom durch

Brennerinnenteil(9) konzentrische Leitung (10)

1) Sauerstoffreiches Gas flüssiger Kohlenwasserstoff

brennstoff - ΗλΟ

2) " gasförmiger "

3) fluss.Kohlenwasserstoff- säuerstoffreiches Gas brennstoff - H₂O

4) gasförmiger " "

5) flüssiger « » - H₂O

6) flüssiger " -H₀O » - H₉O

Der hier verwendete Term "Kohlenwasserstoff" umfaßt gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoffe. Weiterhin sind hierin L) pumpbare Schlämme von festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie z.B. Kohle, Kohlenstoffteilchen und Petrolkoks in einem Träger oder Moderator wie in Wasser oder in einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, sowie Mischungen derselben und 2.) Gas-Feststoff-Suspensionen, wie z.B. feinzermahlene feste kohlenstoffhaltige Brennstoffe im Moderator oder in einem gasförmigen Kohlenwasserstoff, eingeschlossen.

Der hier verwendete Term "flüssiger Kohlenwasserstoff" umfaßt flüssiges Ausgangsmaterial verschiedener Provenienz, wie z.B. verflüssigtes Petrolgas, Erdöldestillate und -rückstände, Gasolin, Naphtha, Kerosin, Rohöl, Asphalt, Gasöl, Rückstandsöl, Teerüandöl; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.15. Benzol, Toluol, XyIölfraktionen, Kohleteer, Kreislauf ganöl aus Wirbelscbicht-Crackverfahren; Furfurolextrak-

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te des Kokereigasöls; aowie Mischungen derselben. "Gasförmige Kohlenwasserstoffe" beinhaltet gasförmiges Ausgangsmaterial, wie Methan, Ä'than, Propan, Butan, Pentan, Erdgas, Wassergas, Kokereigas, Raffineriegas, Acetylenrestgn.se, Äthylenabgase und Mischungen derselben. Gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe können miteinander vermischt simultan verwendet werden und können paraffinische, olefinische und aromatische Verbindungen in jedem '.Peil enthalten. Das Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial kann bei Raumtemperatur vorliegen oder auf eine Temperatur bis etwa 315 bis 65O⁰C aber unterhalb der Cracktemperatur des Koblenwasserstoff-Au3gangsmaterials vorgeheizt werden. Das flüssige Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial kann in den Brenner in flüssiger Form oder in verdampfter Mischung mit oder ohne Dampf oder einem anderen Moderator eingegeben v/erden.

Der Term "sauerstoffreiches Gas", der hier gebraucht wird, umfaßt Luft, sauerstoffangereicherte Luft mit z.B. mehr als 21 Mol-fo Sauerstoff und im wesentlichen reinen Sauerstoff mit 2.B. mehr als 95Mol-#. Sauerstoffreiches Gas kann dem Brenner/etwa Raumtemperatur bis 982⁰O zugeführt werden. Das Verhältnis freier Sauerstoff zu im Ausgangsmaterial vorhandenen Kohlenstoff (O/C, Atom/Atom) liegt im Bereich 0,7 bis 1,5.

HoO kann der Reaktionszone in flüssiger oder Gasform eingegeben werden. Dies kann in Dampfform oder in Form zerstäubten V/assers geschehen. Auch kann das Gesaintwasser ent--

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weder mit Kohlenwasserstoff-Ausgangnmaterial oder sauerstoffreich«¹! Gas vermischt werden. Alternativ kann ein. Teil des J.iaiajjfes ra.it dein Sauerstoff strom in der Leitung (10) vermisclit werden in einem Anteil von weniger als etwa 25 Gew.-^ des Sauerstoffes,während der Rest mit dem Kohlenwasserstoff gemischt wird. HpO kann bei. Raumtemperatur bis 540 0 oder höher vorliegen. !Beispielsweise beträgt das Gewichtsverhältnis V/asser zu flüssigem Kohlenwasserstoff etwa 0,05 bis 6 und liegt gewöhnlich bei etwa 0,15 bis 0,6 Gewichtsteile Wasser pro Gewichtsteil Kohlenwasserstoff-Ausgangsinaterial, ;je nach Verwendung des Produktgaoes.

HpO dient als Temperaturmoderator in der Reaktionszone des Synthesegasgenerators. Es kann auch mit den anderen Ausgangsmaterialströmen im Generator reagieren. Andere geeignete Moderatoren, welche anstatt HpO oder in Kombination mit HpO verwendet v/erden können, sind gekühltes Produktgas, gekühltes Abgas einer integrierten Erzreduktionszone, z.B. Hochofenabgas, COp, verschiedene Abgase anderer Verfahren, Inertgas (z.B. Np) und Mischungen derselben.

Verwendung eines Temperaturmoderators, um die Temperatur der Reaktionszone zu steuern, ist fakultativ und hängt ganz allgemein vom Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis des Ausgangsmaterials ab. Beispielsweise wird im allgemeinen ein Temperaturmoderator bei Einsatz gasförmiger Kohlenwasser-Brennstoffe nicht verwendet, jedoch bei Verwendung flüssiger Kohlenwasserstoffe. Der Temperaturmoderator kann als Kompo-

- 12 309815/0668

nente einen oder beider Reaktandenströme eingegeben werden. Zusätzlich kann der Moderator allein über eine getrennte äußere Leitung eingeführt werden. Diese Ausführungsform wird im Zusammenhang mit der Diskussion der Figur 5 beschrieben.

Die Ausgangsmaterial ströme werden durch Part ialox.i.dat ion in Abwesenheit eines Katalysators in der Reaktionszone eines strömungsfreien Sjmthesegasgenerators umgesetzt. Die Temperatur wird autogen bei etwa. 925 bis 1925°C gehalten. Der Druck liegt bei etwa 1 bis 250 Atmosphären. Die Produktgasmischung kann folgende Zusammensetzung besitzen unter der Annahme zu vernachlässigender Inertgase (Vol.-$>, trocken):

33 - 52 CO
62 - 42 H₂
1,5- 8 CO₂
0,02- 2 CII.
0 - 2,0 H₂S

0 - 0,1 COS

Nicht umgesetzte Kohlenstoffteilchen(bezogen auf den Kohlenstoff/Ausgangsmaterial )betragen etwa 0,2 bis 10 Gew.~f° des flüssigen Ausgangsraaterials, ist bei gasförmigen Kohlenwasserst off-Ausgangsmaterialien aber gewöhnlich vernachlässigbar.

Ein großes Volumen eines ersten Reaktandenstromes durch die zentrale Leitung fließend wird in eine Vielzahl getrennter Reaktandenströme aufgespalten, die durch ein Bündel paralleler Röhren fließen. Die Eingabe eines zweiten Reaktanden-

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stromes in die die Röhren umgebenden Zwischenräume wird nun möglich. Je größer die Anzahl der Röhren ist, um so besser ist die Verteilung eines Reaktanden im anderen. Das Mischen der Reaktandenströme, welches an den Abströmenden der Röhren eintritt, wird durch diese verbesserte Verteilung gefördert. Eine solche wirkungsvolle Mischung der Ausgangsmaterialströrne fördert eine mehr gleichmäßige Partial oxidation des Kohlenwasserstoffes unter Bildung von H« und CO. Die Verbrennungswirksamkeit des Verfahrens wird hierdurch gesteigert.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung läßt man die Reaktionen in lokalen Bereichen ablaufen, in welchen geringere Möglichkeiten zum Überhitzen des Kohlenwasserstoffes bei ungenügender Sauerstoffzufuhr unter Rußbilöung vorliegen. So kann der Anteil nichtumgewandelten festen Kohlenstoffes bei gegebenen O/C-Atomverbältnis des Ausgangsmaterials wesentlich reduziert werden. Weiter ist das "Überbrennen" von Kohlenwasserstoff unter COp-Bildung wesentlich vermindert. Der Brenner kann aus hitze- und oxidationsbeständigen Metallegierungen hergestellt sein.

Im Falle von flüssigem Kohlenwasserstoff als einer der Ausgangsmaterial ströme wird zur Verbesserung der Feinverteilung des den Brennern verlassenden Ausstromes eine differentielle Strömungsgeschwindigkeit aufrecht- erhalten. So wird der durch die Ausgangsdüoe (19) (Figur 2) fließende Reaktandenstrom auf eine geeignete hohe Geschwindigkeit beschleunigt

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und ein gleichmäßiges Ströinungssprofil übet? den riit Zwischenräumen versehenen Querschnitt hergestellt. Die Feinvorteilung des flüssigen Stromes tritt an oder ijahe "bei der Brennerstirnfläche ein unter Bildung eines feinen IieLeU; von im Sauerstoff und im Moderator disperser ten Kohlenwasserstoffes. Beispielsweise kann ein flüssiger Kohlenwasserstoff durch ,-jede Röhre des Rührenbündels(12) geschickt' werden mit einer Geschwindigkeit an der Brennerstirnfläche von etwa 1,524 bis 15,24 m/sec(5-50 feet per second), während eine Mischung von sauerstoffreicbein Gay und Dampf durch den Ring (17) strömt und in der umfassenden Düse(19) auf eine Geschwindigkeit an der Brennerstirnfläche von etwa 60,96 m/sec (200 feet per second) bis Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird. In einem anderen Beispiel wird ein sauerstoffreich.es Gas, wie z.B. im wesentlichen reiner Sauerstoff, durch jede Röhre des Rohrbündel3(12) mit einer Geschwindigkeit von etwa 91,44· m/sec biö Schallgeschwindigkeit geschickt, während eine feinverteilte Mischung eines flüssigen Kohlenv/asserstoffes und Dampf durch den Ring(l7) derart geströmt wird, daß durch die umfassende Düse die Mischung auf eine Geschwindigkeit an der Brennerstirnflache von etwa 45,72 m/sec (.150 feet, per second) bis Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird.

Die Geschwindigkeit gasförmigen Kohlenwasser.οfcoffausgangsmaterials durch die Vieluahl der Röhren oder durch den Ring ist im wesentlichen gleich derjenigen für einen sauerstoff In» I ti gen Strom, z.B. 60,96 m/sec biß Schallgeschwindigkeit (s.o. ) _ ,,. _

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Die Gonclr..^rJncli_;T.]:eit jeder der Realrtand en ströme muß ausreichend sein, urn die l'artialoxidationsreaktion in Abstromrichtung vom Brtmnerabstrouiende zu haiton, um das Zurückschlagen der Flavine mit resultierender Zerstörung des Brennerkopfes ku verhüten.

Die oinsrlnen Rohre des Rohrbündels (12)(Figur 2) sollten lang genug sein, um dem durch den Ring (17) fließenden lU-alrtandenstroin einen gleichmäßigen Stromfluß in den. Zwischenräumen awischen den Rohren (Figur 3) ^u ermöglichen. Die nachfolgende Beziehung der Gleichung (1) ist als Kinimum

I.A./l.w.n. =1 /-, \

1 = länge jedes Rohrs

Vv^r -= Trennung sv/isehen benachbarten Röhren am engsten Zv/ischenraum (Figur 3)

η = Anzahl der Rohre
I.A.= Querschnitt der Zwischenräume(Figur 3)

Die länge der Rohre im Rohrbündel kann etwa 12,7 bis 304,8mm oder langer betragen, vorzugsweise etwa 50,8 bis 127 mm, wobei längere Rohre bei Steigerung der Anzahl der Rohre und der Geöamtbrennergröße benötigt werden. ■

Die Anzahl der Rohre im Rohrbündel und ihre typischen Abmessungen, z.B. Innendurchmesser(I.D.), gibt die Tabelle II wieder.

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ORIGINAL

- 16 Tabelle II

Innenstrom' Robrsahl iin I.D. jedes Rohr

Rohrbündel ram flüssig 2 bis etwa ?OO

oder mehr 1>59 bis 6,35

gasförmig 2 bis etwa 200

oder mohr 2,29 bis 25,4

Vorzugsweise sollte, um eine gleiche Stromverteilung in allen Rohren zu erhalten, der Innendurchmesser und die Länge der Rohre gleich gewählt v/erden. Der Innendurchmesser der Rohre sollte im Vergleich zum Durchmesser der zentralen Leitung(ll) klein sein, um einen merklichen Druckabfall zur zentralen Leitung zum Abziehen herbeizuführen. Vorzugweise sollte das Verhältnis von Länge zu Innendurchmesser der Rohre mindestens 5 betragen.

Vorzugsweise enden die Abströmenden der Vielzahl der Rohre (5) und das Ausgangsende der koaxialen, konzentrischen Leitung (10) auf der gleichen zur Brennerachse senkrechten Ebene am Brennerabstromende, die auch, als Brennerstirnfläche bezeichnet wird. In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform endet die Vielzahl der Rohre in einer zur Achse der koaxialen, konzentrischen Leitung senkrechten Ebene und diese Ebene ist in AufStromrichtung vom Abströmende des Kopfabschnittes der koaxialen, konzentrischen Leitung zurückgezogen, um hierdurch einen begrenzten Grad einer Vormischung aber nicht einer Verbrennung herbeizufuhren und um eine Zerstörung der Rohrenden und des Endes des Kopfabschnittes zu verhüten. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfiihrungsform enden alle Ausgangsenden aller Rohre in einer zur Achse der koaxialen, konzentrischen Leitung senkrechten Ebene und die Ebene ist in Abstromrichtung vom Ab-

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— χ ι —

strömende des Kapfabschnittes der koaxialen, konzentrischen Leitung angeordnet, z.B. ein wenig in Abstromrichtung von der Brennerstirnfläche.

Richtungsbolzen, leitbleche, Verblockungsstifte und andere "Vorrichtungen können verv/endet werden, um eine symmetrische . Anordnung der Röhren und Leitungen zueinander au erreichen.

Obgleich der Brenner für die Partialoxidationsreaktion entwickelt wurde, kann er auch in vorteilhafter Weise für andere Verbrennungsverfahren von Kohlenwasserstoffen mit einem oxidierenden Strom, z.B. für die Wärmeentwicklung in einem Heizkessel ,zur Herstellung von Reduziergas in einem Hochofen oder in einer anderen Erzreduktionsanlage, verwendet werden·

Figur 4

stellt eine weitere Form einer koaxialen, konzentrischen Leitung(2l) dar, die anstelle der Leitung(lO) verwendet werden kann. Der Kopf(22) der Leitung(2l) ist mit einer glatten, ellipsoiden, sich verjüngenden Düse versehen, deren Wandungen sich in einem geraden zylindrischen Teil fortsetzen. Dieser Teil verläuft koaxial zur Brermerach.se,. nahe dem äußersten Mundstück der Düse. Beispielsweise ist hierfür die Standard-Düse mit großem Radius der A.'S.M.E. (American Society of Mechanical Engineers) geeignet. Eine eingehendere Beschreibung dieser Düse ist in "Thermodynamics Fluid Flow and Heat Transmission" von Huber O. Oroft, Seite 155, I.Auflage, 1938, McGraw -Hill Book Company, zu finden. - 18 -

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Figur 5

stellt eine weitere BrennerausfUbrung dar und enthält m/ei koaxiale, konzentrische Leitungen, z.B. die Zwischenleitung (23) und die Außcnleitung(24)» die über dem Innenteil(2^) angeordnet sind. Der innere Rii)£durchgang(26) und der äußere Rin£;durchgang(27) sind zum freien Durchr-itrömen getrennter Ausgangsmaterialströme vorhanden. Der Zweck des äußeren Ringes "besteht darin, einen relativ reaktionsträgen Strom(Moderator) "bereit zu stellen, der das umgebende Produktsynthesegas vom Ausgangsnaterialstrom im Zwischenrauinbereich trennt. Diese Trennung ist besonders erwünscht, wenn die ini Zwischenraum strömende Flüssigkeit ein Oxidans ist, welche sehr schnell mit dem Synthesegas nahe des Brennerkopfes reagieren kann und eine Brennerkopfzerstörung herbeiführt. Der dritte Durchgang ist vor allem brauchbar, um eine größere Brennerfestigkeit weniger eine höhere TerbrennungswirkGamke.it zu erzielen. Der Einsatz dieses Schutzmantels ist nur in den Fällen gerechtfertigt, in welchem sonst eine nicht zu rechtfertigende kurze Brennerlebensdauer sich ergeben würde.

Mehrere Elemente der Figur 5 sind bei der Diskussion der Figuren 1-4 bereits besehrieben worden. Die Brennerkühlung ist wählbar. Beispielsweise können, falls gewünscht, die Stirnflächenkühlkammer(2) und die Kühlschlange(4) dem in der Figur 5 gezeigten Brenner angefügt werden. Die Rohre des Rohrbündels brauchen nicht notwendigerweise bis zur Brennerstirnflächc zu reichen. Wahlweise können die Rohren-

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den 1>PIi(U£ nit der Brenner.stirnfläche abschließen oder über tlj'oßo h.i rumsm gen, z.B. über das Brennerabstromende.

Typische Kombinationen von Strömen, welche in die Reaktionszone des" ßynthesegaßgenerators mit Hilfe des doppeltringigen mehrrohrigcn Bronners(Figur 5) eingeführt werden können, gil.it die Tabelle III wieder:

Tabelle ITI

Innen/! p5 I (?;;) Inn e Tiring (26) Außenring ("7)

J stoff- sauerstoff reiches temperatursteuern-

Gas / H_?0 des Gas

*L·!*	It	/ ii₂o	ti	/	H₂O	It
ΙΑ	Il	/ HpO	Il			ti
LA	Il	It		It

Die Geschwindigkeit und Dicke der temperatursteuernden GasschutKschicht, die den Brenner durch die sich verjüngende Düse am Abströmende des Außenringes(27) verläßt, übt vorzugsweise die Funktion aus, den Sauerstoff im inneren Ring(26) von der Umsetzung und Reaktion mit zurücklaufendem Synthesegas fern zu halten, da das Synthesegas sehr nahe der Brennerstirnfläche komnt und Anlaß zur Serstörung des äußeren Ilundstückes geben kann. Beispielsweise kann die Ausstromgeschwindigkeit des temperatursteuernden Gases im Außenring(27) etwa die Hälfte der Sauerstoffstroingeschwindigkeit betragen.

In allen Fällen dient ein Ringstrahl von Dampf oder ein anderer I'oderator in Außenring(27) rmm Schutz der Außendüse

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ßAD ORIGINAL

vor der Zerstörung infolge der Verbrennung dos Synthesegases init Sauerot of j' am Brennerkopf. In einigen Ausgestaltungen kann genügend Dampf den anderen Strömen zugesetzt werden, um die Feinverteilung des Kolilenwasserstoffausgangsmaterialn su fördern oder die Zerstörung des Brennerkopfes zu verhindern.

Die Brenncrgröße oder -gestalt ist wichtig bezüglich des benötigten Atomverhältnisses von Sauerstoff im sauerstoffreicben Gas bum Kohlenstoff im Kohlenwasserstoffausgangsmaterial, da dass Verhältnis zur Erzielung einer vorgegebenen Ausbeute an nicht umgesetzten Kohlenstoff im Produktgas noWendig ist. Der Brennermaßstabsfaktor ist:

1.) proportional zum Zwischenraumperimeter, der zum Mischen der Reaktanzen in den Röhren mit dem Reaktandenstrom in den Zwischenräumen zwischen den Röhren verfügbar ist;

2.) umgekehrt proportional zum Querschnitt des zu vermischenden Stromes in den Röhren;

5.) umgekehrt proportional zum relativen Abstand im Zwischenraumstrom, der durch Stromelemente(Moleküle oder turbulente Wirbel) in den Rohren während des Mischens überbrückt werden muß;

4.) eine Funktion des Y-Verhältnisses, welches gemäß Definition das Verhältnis von I.A.-Bereich(Figur 3) zum Gesamtquerschnitt der Röhren in (12) bezogen auf den Innendurch-

- 21 -

309815/0668 bad ^

ίνϊ,; -A„

~ 21 -

ines scr der Röhren ist. Beispielsweise ist der Bronnorinaßstabßfaktor gemäß Gleichung (2) ein Maß für die relative Brennergröße der Figur 2, wenn ein ölhaltiger Strom durch die Röhren eines Brenners, der ein Y-Verhältnis von 21/7 aufweist, fließt:

JL- ⁿ . = JP _ (2)

3, L

P = Perimetersumme olle Röhren in (12)(bezogen auf Rohrinnendur chme s sei·^

S = Summe der Querschnitte aller Röhren in (12) "bezogen auf Rohrimiendurchraesser

η = Röbrenanzahl

D₉= Innendurchmesser des Abströmendes der sieh, verjüngenden ^ Düse (19)

ι- Β
D₀= Innendurchmesser Jeder Röhre(12)

Es zeigt sich, daß, wenn der Brennermaßstabsfaktor wächst, der prozentuale Gehalt nicht umgewandelten Kohlenstoffes im Produktgas bei einem gegebenen O/C-Verhältnis abnimmt und das Reduzierverhältnis im Produktgas ansteigt. Beispielsweise ergibt sich für den Brenner der Figur 2 mit einem

Y-Verhältnis von 21,7, daß der FaktorJP nicht kleiner

SxL als 2G6 sein sollte, um 2 Gew.-$ Kohlenstoffteilchen bei

etwa 1,04 O/G zu erzielen,

Beispiel I

Reduziergas wurde in einen reduzierenden Gasgenerator durch Partialoxidation eines schweren Heizöles mit der API-Dichte

—2? —

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von 13° und einem Heizwert von 10175 Kcal/kgO.^OO BTU/lb) hergestellt, indeiii die Reaktion mit im wcacntlleben reinem Sauerstoff in Dampfgegenwart al)l.io.f. Ein 102,0 cn (6 feet j Gasgenerator wit feuerfester Auskleidung, aln stählerner Druckkessel gearbeitet und frei von Katalysator oder anderen StröraungsbinderniHaen,wurde verwendet. Dan Yerbrennungskammervolumen betrug etwa 1,70 in'(60 cubic feet).

Die Ausgangsraaterialströine vmrden in die Reaktionnzone mit einem laebrrohrigeii Brenner eingeführt, der in einen axial angeflanschten Eingang am Gasgeneratorkopf angeordnet ist. Ein Heizölstrom mit etv/a 200⁰C wurde durch die zentrale Leitung und ein siebenrohriges Rohrbündel des mehrrohrigen Brenners, siehe Figuren 1-3, eingegeben. Die Brennerrohre ragten etwa 15»75 mm frei über das Ende der zentralen Leitung hinaus. Sie wiesen einen Außendurebmesser (O.D.) von 4,76 mm und eine Wandstärke von 0,124 mm auf. Bei einem Y-Verhältnls von 21,7 war der Brennermaßstabsfaktor P ₌ 226.

SxL Die (^.geschwindigkeit in den Rohren betrug etwa. 1006 cm/sec.

Eine Mischung von im wesentlichen reinem Sauerstoff und Dampf bei etwa 102° C passierte den Brennerring, so daß an der Brenner3tirnflache eine Geschwindigkeit von etwa 25908 cm/sec erreicht wurde. Der Druck in der Reaktionszone war 2,11 -2,.IO kg/cm und das Gewichts verhältnis von Dampf zu Heizöl betrug etwa 0,23.

Wenn das Atomverhältni3 von Sauerstoff zu Kohlenstoff im

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Aui-^.'i.n, :-,:~iate?.*ia'i 1,04 war, ergab eich ein "Redusierverhöltni.r-." von etwa 6,9. Bei diesem O/O-Verhältnia betrug der Gehalt nicht urinovandelten Kohlenstoffes in Produktgas (belöge?) auf KoM en nt of !'gewicht in Ausgangsriaterial) etwa 2,0 Ccw,-'/-. DLo J-'rodulrt.^ais/jUuai^nyzißetKung v,^rar, in Vol.-',':

<j?._}4? CO; 43,91 H₀; 3,17 0O₀; 0,14 H₉ S; 0,11 Ar und 0,23 IT₀.

C-. ι- C- C.

Im Vergleich hicrsu ergibt sich bei im wesentlichen gleichen Gcneratorarbf'itöbeäingungen für einen einrohrigen üblichen Brenner, siehe Figur 2 des US-Patentes Ho.2.928.460 du Bois Eastman et.al.-, mit einem Brennermaßstabsfaktor und eine::) T-Verhiütnis von 14,3 3,6 Gew.-^ nicht umgewandelter Kohlenstoff bei gleichem Atomverhältnis O/C von. 1,04. Das Redur-ierverhältnis betrug nur 6,4.

Beispiel II

Dieses Beispiel r.eigt den Einfluß einer größeren Rohrzahl im Kopfteil des Innenteils, siehe Figuren 2 und 3.

Zwölf symmetrisch angeordnete Metallrohre mit 0,39 cm O.D. und 0,0314 cn V/andstärke wurden anstatt der sieben überragenden Röhren des Beispiels I verwendet. Hit einem Y-Ver-

hältnis von 19,7 und einen Brennermaßstabsfaktor P

S χ Ii wurde gearbeitet. Alle anderen Bedingungen waren gleich denen in Beispiel I. Es wurde gefunden, daß bei Verwendung des 12--Robr-Bren2H.-rs weniger Sauerstoff benötigt wurde.

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Das O/C-Verhältnis war etwa 1,025. Der Originalbrenner mit einer einzigen zentralen Leitung wies ein O/C-Verhältnis von 1,09 auf. Durch Steigerung der Rohrenzahl wird der Sauerstoffverbrauch im Gasgenerator gesenkt mit einem deutlichen wirtschaftlichen Vorteil. Weiter trägt der verminderte Säuerstoffverbrauch zu niedrigeren Temperaturen in der Reaktionszone bei, was eine Schonung der feuerfesten Auskleidung bedeutet. Mit e^nem festen O/C-Verbältnis, z.B. 1,04, und Beibehalten aller anderen Verfahrensbedingungen liefert ein 12-Rohr-Brenner anstatt eines 7-Rohr-Brenners einen auf etwa 1,4 Gew.-$ verminderten Anteil an nicht umgewandelten Kohlenstoff. Dies Ergebnis bedeutet eine 30$ Abnahme an/umgewandelten Kohlenstoff und vereinfacht oder eliminiert jedes Reinigungsproblem bezüglich der Abtrennung der Kohlenstoffteilchen aus dem Produktgas. Das Reduzierverhältnis 6,4 für einen I-Rohr-Brenner steigt auf 6,9 für einen 7-Rohr-Brenner und auf 7_?2 für den 12-Rohr-Brenner. Die Qualität des Reduziergases kann also durch die Steigerung der Röhrenzahl verbessert werden. Dies wiederum erlaubt eine Volumenreduktion des Reduziergases für ein gegebenes Verfahren unter gleichzeitiger Kostensenkung. Beispielsweise ergibt sich bei Verwendung eines mehrrohrigen Brenners eine Anteilssenkung von benötigtem Reduziergas, wenn dieses anstelle von Zechenkoks in einem Eisenerzhochofen zur Herstellung von erschmolzenem Eisen verwendet wird. Dies bedeutet auch eine Verkleinerung von Ausrüstung und Leitungen zusätzlich zu den durch das so hergestellte Reduziergas hervorgerufenen Kostensenkungen. '

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Claims

-25- 220A601

O? 72 005(Ώ 71,838-1?)

Patentansprüche

{ Brenner zur Synthesegasherateilung bestehend aus einer Vielzahl(12) offenendiger, in räumlicher Anordnung zueinander befindlicher Rohre mit jeweils einem Aufstrom- und einem Abströmende,

Zuführungsvorrichtung(7), die in Verbindung mit den Aufstromenden der Rohre steht, zur Eingabe eines ersten Reaktandenstrom3 in die Rohre, wobei der erste Reaktandenstrom durch die Abströmenden der Rohre abgezogen wird und

ZufUhrungsvorrichtung(S) zur gleichzeitigen Eingabe eines zweiten Reaktandenstroms in Zwischenräume zwischen der Vielzahl der Rohre und Abziehen des zweiten Reaktandenstromes aus den Zwischenräumen.

2, Brenner nach Anspruch 1, bestehend aus einem Innenteil(9), der eine zentrale leitung(ll) mit einem Abstrom- und einem Aufstromende aufweist, das Aufstromende für den Eintritt des ersten Reaktandenstromes offen ist, das Abströmende dichtend um die Vielzahl der offenendigen Rohre(l2) anliegt, die Rohre symmetrisch und parallel zueinander und zur Brennerachse angeordnet sind und in Abstromrichtung über den Ausgang der zentralen Leitung hinausragen und mit dem Ausgang(l5) der zentralen Leitung(ll) in Verbindung

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stehen.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer offenendigen, koaxialen, konzentrischen Leitung(lO), die außen um das Innenteil(9) herum gelegt ist und mit dem Innenteil(9) einen Raum(l7), der als Durchgang für den zweiten Reaktandenstrom dient, ausbildet,

und _v

die äußere Iieitung(lO) ein Kopfstück aufweist, das zur Eingabe des zweiten Reaktandenstromes in die Zwischenräume zwischen der Vielzahl(12) der offenendigen Rohre dient und ein Abziehen des Reaktandenstromes anschließend erfolgt und wobei die offenendigen Rohre über die zentrale Leitung (11) hinausragen.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück der äußeren Leitung(lO) in einer sich verjüngenden Austrittsdüse(19) endet.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüse(l9) den durchfließenden Reaktandenstrom auf eine geeignete hohe Geschwindigkeit beschleunigt und ein gleichmäßiges Strömungsprofil über den Querschnitt der Zwischenräume ermöglicht.

6. Brenner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austx^>ittsdüse(l9) aus einem Kegelstumpfabschnitt, dessen geringerer Durchmesser in Abstromrichtung und senkrecht zur Achse der zentralen

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Leiturig(ll) angeordnet ist und dessen größerer Durchmesser der Innendurchmesser des Abströmendes (18) der äußeren Leitung ist(lO), besteht.

7. Brenner nnch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsenden der Vielzahl der Rohre und das Ausgangsende des Kopfstückes der äußeren Leitung in die gleiche senkrecht zur Brennerachae befindlichen Ebene am Brennerabstromende münden,

8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsenden der Vielzahl(12) der Rohre in einer senkrecht zur Achse der äußeren Leitung(lO) befindlichen Ebene enden und diese Ebene in AufStromrichtung vom Abströmende des Kopfstückes der äußeren Leitung zurückgezogen ist, um eine begrenzte? Vormischung aber nicht Verbrennung herbeizuführen.

9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsenden der Vielzahl(12) der Rohre in einer senkrecht zur Achse der äußeren Leitung(lO) befindlichen Ebene enden und diese Ebene in Abstromrichtung vom Abströmende des Kopfstückes der äußeren Leitung angeordnet ist.

10.Brenner nach einen der vorhergehenden Ansprüche, da-

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BAD ORIGINAL

durch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser und die Länge aller Rohre gleich ist,

11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der aus der zentralen Leitung(ll) herausragenden Rohre 2 bis 200 oder mehr beträgt.

12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahl von aus der zentralen Leitung(ll) herausragenden Rohren gewählt wird, die einen Brennermaßstabsfaktor von mindestens

P = 48,2 χ η ₌ 266

ZJ2

SxL ₂

ergeben, wenn ein ölhaltiger Strom durch die zentrale Leitung(ll) und ein sauerstoffhaltiger Strom durch die äußere Leitung (10) fließen und das Y-Verhältnis des Brenners 21,7 beträgt, wobei

P - Perimetersumme aller herausragenden Rohre (bezogen auf Rohrinnendurchmesser)

,S= Gesamtquersohnittsfläche aller herausragenden Rohre
(bezogen auf Rohrinnendurchmesser)

η = Zahl der herausragenden Rohre

Dp= Innendurchmesser des Abströmendes des Kopfstückes der äußeren Leitung

D= Innendurchmesser jedes Rohres und

das Y-Verhältnis die Fläche des Abströmendes des Kopf-

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Stückes der äußeren Leitung(lO) vermindert um die Gesamtquerschnittsfläche aller aus dem Ausgangsendβ(15) der zentralen Leitung(ll) herausragenden Rohre(bezogen auf den Außendurchmesser der Rohre) dividiert durch die Gesamtfläche aller Rohre("bezogen auf den Innendurchmesser aller Rohre) bedeuten.

13. Brenner nach einem der" vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Zuführungsvorrichtung zur Eingabe eines lemperaturmoderatorströmes, der um die beiden anderen Ströme herum fließt, vorhanden ist, während diese Ströme den Brenner verlassen.

14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Zuführungsvorrichtung aus einer zweiten, offenendigen, koaxialen, konzentrischen Leitung besteht(24), die um die offenendigen Rohre angeordnet ist und mit den Rohren einen Raum ausbildet und

die Zuführungsvorrichtung eine sich'verjüngende Düse aufweist, wobei die zweite sich verjüngende Düse derart angeordnet ist, daß ein Durchgang(27) für einen einzuführenden Temperaturmοderatorstrom um die beiden anderen Ströme herum ausgebildet wird.

15. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung in das Kopfstück der äußeren Leitung einge-

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baut ist, um eine Kühlung durch Wärmetausch mit einem Kühlmittel zu erzielen.

16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung aus■einer Stirnflächenkühlkammer(2) am Brennerabstroinende und um das Kopfstück gelegte Klüilsehlangen(4)_} die vom zirkulierenden Kühlwasser durchströmt werden, besteht.

17. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Synthesegas mit einem gemäß vorhergehenden Ansprüchen beschriebenen Brenner durch Partialoxidation eines Kohlenwasserstoffes mit einem sauerstoffreichen Gas und, wahlweise, mit einem Temperaturmoderator in der Reaktionszone eines Synthesega3generators bei einer autogenen Temperatur von etwa 925 bis 1925⁰C und einem Druck von etwa 1 bis 250 Atmosphären, dadurch gekennzeichn e t, daß Materialien als Mischung kontinuierlich in die Reaktionszone durch den mehrrohrigen Brenner eingegeben werden, indem ein erster Reaktandenstrom durch eine Vielzahl offenendiger Rohre und ein zweiter Reaktaridenstrora in den Zwischenräumen, die zwischen der Vielzahl der offenendigen Rohre ausgebildet sind, fließt, wobei ein schnelles Vermischen mit dem ersten Reaktandenstrom eintritt.

18. Verfahren nach Anspruch 17»dadurch gekennzeichnet, daß mit einem sauerstoffreichen Gas wie

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Luft, sauerstoffangereicherter Luft mit mehr alß 21 Mol-$ O₀ oder im wesentlichen reinem Sauerstoff gearbeitet wird, wobei einer der Reaktandenströme au3 dem sauerstoffreichen Gas besteht. .

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Kohlenwasserstoff wie verflüssigtes Petrolgas. Erdöldestillate und -rückstände, Benzin, Naphtha, Kerosin, Rohöl, Asphalt, Gasöl, Rückstand3öl, Teersandöl, Benzol, Toluol, Xylol, Kohleteer, Kreislaufgasöl aus Wirbelschicht-Crackverfahren, Furfurolextrakt von Kokereigasöl, Methan, Äthan, Butan, Pentan, Erdgas, Wassergas, Koksofengas, Raffineriegas, Acetylen, Äthylen. Schlämmen von festen C-haltigen Brennstoffen wie z.B. Kohle, Ruß und Petrolkoks in Wasser oder in einem flüssigen Kohlenwasserstoff, Suspensionen von fein zumahlenen C-haltigen Brennstoffen in gasförmigen Kohlenwasserstoffen, oder mit Mischungen derselben gearbeitet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmoderstor nämlich Dampf, COp, fein zerstäubtes Wasser, gekühlte Produktgasmengen, gekühltes Abgas einer 33rzreduktionsaniage., Inertgas wie Stickstoff, oder Mischungen derselben mit dem sauerstoffreichem Gas, dem Kohlenwasserstoff oder mit beiden vermischt wird.

21.Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, d a -

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durch gekennzeichnet, daß ein Kohlen-, waßserstoffstrom einen ersten Reaktandenstrom und ein sauerstoffreiches Gas einen zweiten Reaktandenstrom bildet.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von Dampf und saiferstoffreichem Gas durch die offenendigen Rohre mit einer Geschwindigkeit von etwa 61 m/sec bis Schallgeschwindigkeit und eine Mischung von Dampf und flüssigem Kohlenwasserstoff-Brennstoff durch die Zwischenräume so strömt, daß sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 45»7 m/sec bis SchalIgeschwindig-

. keit austreten.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiger Kohlenwasserstoff durch die offenendigen Rohre mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 bis 15 πι/sec und eine Mischung von Dampf und sauerstoffreichem Gas durch die Zwischenräume so strömt, daß sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 61 m/sec bis Schallgeschwindigkeit austreten.

24. Verfahren nach, einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmoderator durch eine äußere Zuführungsvorrichtung, die konzentrisch um die offenendigen Rohre liegt, strömt, um eine relativ inerte Schutzschicht eines temperatursteaernaen Gases zwischen dem durch die cffenendigen Rohre

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fließenden sauerstoffhaltigen Strom und dem an die Brennerstirnfläche zurücklaufenden verbrennbaren Synthesegas auszubilden.

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