DE2652337A1 - Spaltgasgenerator - Google Patents
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- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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- C01B3/386—Catalytic partial combustion
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING 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
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
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- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/20—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert heated gases or vapours
- C10G11/22—Catalytic 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
Dniniler-IJenz Aktiengesellschaft Daim 11
Stut tgart-Untertiirkheim -[Ci. 11. J
Spaltga sßenorator
IMe Erfindung betrifft einen Spaltgasgenerator insbesondere
für eine luftverdirlilende Hrennkraftraascliine zur Verringerung
der Rußbildung,
Rs ist bekannt, daΠ ein Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltender
Brennstoff, wie z.B. Benzin oder Dieselkraftstoff, unter Zuführung
von Printärluft bei erhöhter Temperatur katalytisch in
Spaltgas umgewandelt werden kann, welches u.a. aus Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und gasförmigen Kohlenwasserstoffen
besteht, und daß durch Zugabe dieser Gase bzw. eines Gemisches dieser Gase zum angesaugten Luft-Kraftstoffgemisch einer Brennkraftmaschine
der Verbrennungsvorgang beim Arbeitstakt mit wesentlich geringerem Rußanteil abläuft; die Abgase sind utnwoltschonender.
Darüberhinaus sind Vergaser zum Herstellen von Spaltgas bekannt, die einesteils erschütterungsempfindlich
und anderenteils infolge ihres Raumbedarfes in Kraftfahrzeugen
kaum unterzubringen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem entsprechend kleinen Spoltgasgenerator in einem mit einer insbesondere luftverdichtenden
Brennkraftmaschine versehenen Kraftfahrzeug die
erforderlichen Gase zur schadstoffarmen Verbrennung wirtschaftlich
durch katalytische Spaltvergasung unter Nutzung der Abgasrestwärme
aus Dieselkraftstoff zu gewinnen.
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- X - Daitn 1 1 Ο2θ/*4
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurcli gelöst, daß in einem
Behälter ein die Spaltgasreaktion stützender Katalysator angeordnet
ist, der von den Reaktionspartnern der Spaltgaserzeugung
in Längsrichtung durchströmt wird, und daß im Katalysator Luftführungskariäl
e eingebettet sind, die von Abgas und Frischluft entgegen der Richtung der Spaltgaströmung im Katalysator
durchströmt werden und wobei die Luftführungskanäle in wärmeleitender
Verbindung mit dem Katalysator stehen.
Durch den Einsatz spezieller Katalysatoren kann aus Luft-Kraftstoff
gemisch in Verbindung mit der Abgasrestwärme ein Spaltgas,
bestehend aus U1 CO, CO , CIf. und H_0 gewonnen werden.
Durch Zugabe von etwa 5 - 25$ dieses Spaltgases zur von der
Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge wird ein veränderter, günstigerer Verbrennungsablauf als bei normaler Verbrennung
erzielt. Die Flammgeschwindigkeit ist höher und es erfolgt
ein besseres Durchbrennen auch in den sogenannten "Quetsch— zonen" (Zwischenraum zwischen einem im oberen Totpunkt stehenden
Kolben und der Zylinderkopfwand einer Brenni raftmaschine). Dies
führt zu einer Verringerung der Rußbildung. Cine ähnlich gute Verbrennung kann erzielt werden, wenn die einzelnen Bestandteile
des Spaltgases, wie z.B. IL,, CO und gasförmiger Kohlenwasserstoff,
für sich allein in etwa der gleichen, bereits genannten Konzentration dem Verbrennungsraum mit der Luft zugeführt
werden.
Aus räumlichen u.a. Gründen kann der Katalysator topfförmig
im Behälter angeordnet sein und die Luftführungskanäle können
zentrisch innerhalb des Katalysators liegen.
Die im Innern des Behälters vorzugsweise im Gegenstromprinzip zur Spaltgasströmung zugeführte Zuluft (Abgas + Luft), wird
durch Abgasrestwärme bzw. katalysatorseitige Wärmezufuhr rasch
-J-
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-S-
Daim T1 020A
auf Hetriebstemperatur gebracht, wobei durch Zuführung von
überwiegend Primärluft der Temperaturanstieg beschleunigt wird.
Der Katalysator kann aus einem Katalysatorträger, wie z.H.
aus einem feine Kanäle aufweisenden Sinterlochstein, oder aus
einer Granulatschüttung bestehen.
Außerdem kann zentrisch zu den Luftfiihrungskanälen eine Sprüh-
und Verdampfungskammer für Kraftstoff angeordnet sein. Der eingesprühte und verdampfte Kraftstoff wird dadurch veranlaßt,
sich beim Durchtritt durch den Sprühkammerboden flächenmäßig auf eine Vielzahl von zwischen Luftführungskanälen angeordneten
Öffnungen (Verbindungskanäle) zu verteilen, die sich mit den Luftführungskanälen in einer Mischkammer vereinigen.
Durch die flächenmäßig sich über den gesamten Sprüh- und Verdampfungskammerboden erstreckende, in die Mischkammer einmündende
Vielzahl von Luftführungs- und Verbindungskanälen, wird der eingesprühte
und verdampfte Kraftstoff rasch und intensiv mit der Zuluft vermischt. Die Mischkammer ist mit einem perforierten
Boden versehen. .
Außerdem kann beim Übertritt von der Mischkammer zum Katalysevtor
und/oder beim Übertritt vom Katalysator in eine austrittseitig angeordnete Spaltgassammelkammer eine neutrale,
poröse Wandung vorgesehen sein, die z.B. aus einem feine Kanäle
aufweisenden Sinterlochstein oder aus einer Granulatschüttung bestehen kann. ·
Der Katalysator wird seinerseits durch eine perforierte Abdeckung
von der Spaltgassammelkammer getrennt. Die Spaltgassammelkammer kann durch eine Leitung unmittelbar mit dem Ansaugrohr
der Brennkraftmaschine verbunden sein; sie kann aber auch
über gesteuerte Ventile direkt mit den jeweiligen Verbrennungsräumen
der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen.
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- \ - Daitn 1 1 020/U
P'ür einen Kaltstart können im Katalysator Glühstifte vorgesehen
sein. Diese können z.B. mit der Vorglüheinrichtung tier luftverdichtenden
Brennkraftmaschine parallel geschaltet sein.
Schließlich kann in der Sprüh- und Verdampfungskammer ein verschließbarer
oder regelbarer Frischlufteinlaß vorgesehen sein. Dieser dient insbesondere zum schnellen Hochfahren der Temperatur
auf Betriebstemperatur infolge schnelleren Ablaufs des exothermen
[ieaklionsprozesses, so daß bereits während des Anlassens bzw. Warmlaufens der Brennkraftmaschine umweltschonende Abgase erzielt
werden.
Anhand eines Ausführunfjsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Die Fig. zeigt einen Spaltgasgenerator im Schnitt. Der Spaltgasgenerator besteht aus einem Behälter 1, in welchem
ein topfförmiger Katalysator 2 angeordnet ist. Dieser kann z.B. aus einem eine katalysierende Substanz enthaltenden, porösen
Katalysatorträger otler aus einer entsprechenden Granulatschüttung
bestehen. Durch eine Wandung ') mit perforiertem Boden h vom
Katalysator 2 getrennt, 3ind im topfförmigen Hohlraum desselben
Luftführungskanäle "5 angeordnet, welche im Abstand zum perforierten
Boden k einen Zwischenboden 6 aus einer Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen
7 und Verbindungskanälen 8 bilden. Durch den Zwischenboden 6 wird der topfförmige Hohlraum im Innern des
Katalysators 2 in eine Mischkammer 9 und in eine Sprüh- und Verdampfungskammer
10 unterteilt.
Durch eine in der Sprüh- und Verdampfungskammer 10 vorgesehene
Düse 11 wird Kraftstoff (Dieselkraftstoff) in die Sprüh- und
Verdampfungskammer 10 eingespritzt. Die fein verdampften Kraftstoff
te i lchen 12 gelangen durch die Verbindungskanäle 8
des Zwischenbodens 6 in die Mischkammer 9, wo eine intensive
Vermischung mit der aus den Luftaustrittsöffnungen 7 ausströmenden
Zuluft erfolgt. Diese ausströmende Zuluft kann
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- X -
Da im 11 O20A
teils aus Frischluft und anderenteils aus Abgasen bestehen. Das
sicli in der Mischkammer 9 bildende Luft- Kraftstoffgemisch strömt
durcli den perforierten Hoden U, durch eine neutrale, poröse
Schicht 13 (z.B. eine Granulatschüttung) in den Katalysator 2.
Beim Durchströmen des Katalysators 2 findet eine exotherme Reaktion statt, wodurch Spaltgas entsteht, welches durch eine
am Katalysatorausgang angeordnete neutrale, poröse Schicht 1'*,
durcli eine den Katalysator abschließende perforierte Wand 1*5 in eine Spaltgassammelkatnmer 16 strömt. Die Spaltgassammeikammer
16 ist über eine Leitung 17, eventuell unter Zwischenschaltung
eines Drosselventils, mit einem nichtgezeichneten Ansaugrohr
der Brennkraftmaschine verbunden. Die Leitung 17 kann aber auch unmittelbar zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine
führen, wobei der Einlaü über ein Steuerglied entsprechend geregelt
wird.
Für den Kaltstart und zum Hochfahren auf die Betriebstemperatur
Verdampfungskammer
ist in der Sprüh- und /10 ein verschließbarer oder regelbarer Frischlufteinlaß 18 vorgesehen, während im Katalysator 2 Glühstifte
10 angeordnet sind. Die Glühstifte 19 können mit den Glühkerzen der luftverdichtenden Brennkraftmaschine parallel geschaltet
sein und bringen den Katalysator auf Anspringtemperatur,
d.h. auf die Temperatur, bei der die Wirkung des Katalysators zu einer merklichen Reaktion führt. Durch Frischluft wird
die exotherme Reaktion im Katalysator 2 gesteigert, so daß die Reformierungstemperatur, d.h. die Temperatur bei der aus einem
Gemisch von Brennstoff und Abgas der Brennkraftmaschine, das unter anderem Wasserdampf und Kohlenoxid enthält, Methan, Kohlenmonoxid
und gegebenenfalls Wasserstoff gewonnen wird, rasch
erreicht wird. Die Strömungsrichtung der Zuluft ist vorzugsweise
entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Katalysator. Beim Einpendeln der Katalysatortemperatur auf eine vorbestimmte
Betriebstemperatur kann durch Schließen des Frischlufteinlasses
der Betrieb mehr und mehr auf Abgas umgeschaltet werden,
8 0 9 8 2 0 f 0 δ 07
-X- Daim 1 1 Ο2θΑ
wodurch der exotherme Reaktionsprozeß einem endothermen Prozeß angenähert wird. Durch einen möglichst angenäherten endothermen
Ablauf wird die Betriebstemperatur des Spaltgasgeneratörs in etwa konstant gehalten.
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Claims (1)
- Palm 11 O20AAnsprüche1. Spaltgasgenerator, insbesondere für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine", dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Behälter (l) ein die Spaltgasreaktion stützender Katalysator (2) angeordnet ist, der von den Reaktionspartnern der Spalte gaserzeugung in Längsrichtung durchströmt wird, und daß im Katalysator (2) luf tführungskanäle (1J) eingebettet sind,die von Abgas und Frischluft entgegen der Richtung der
Spaltgasströmung im Katalysator durchströmt werden und
wobei die Luftführungskanäle in wärmeleitender Verbindung mit dem Katalysator stehen.2. .Spaltgasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (2) topfförmig im Behälter (i) angeordnet ist und die Luf tführungskanäle (%) zentrisch, innerhalb des Katalysators liegen.'). Spaltgasgenerator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daü zentrisch zu den Luf t führungskanal en (=>) eine Sprüh- und Verdampfungskammer (io) für Kraftstoff angeordnet ist.'f.. Spaltgasgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luftführungskanäle (5) und Verbindungskanäle (8) von der Sprüh- und Verdampfungskammer
(TO) in einer Mischkammer (9) vereinigen.5. Spaltgasgenerator nach den Ansprüchen 1 bis ht dadurch gekennzeichnet, daß beim Übertritt von der Mischkammer (9)
in den Katalysator (2) und/oder be-iro Übertritt vom Katalysator (2) in eine austrittseitig angeordnete Spaltgassammeikammer (16) eine neutrale poröse Schicht (f>, i'O
vorgesehen ist.8 0 9820/0507ORIQINAL INSPEGTEDDaim 1 1(j. Spaltgasgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Katalysator (2) Glühstifte (19) vorgesehen sind.7. Spaltgasgenerator nach einem oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sprühkammer (io) ein verschließbarer oder regelbarer Frischlufteinlaß (18) vorgesehen ist.β π 1 η 7 η / η 5 ο 7
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JP (1) | JPS5364203A (de) |
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