DE832036C - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von brennbarem Gas aus Kohlenwasserstoffoel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von brennbarem Gas aus Kohlenwasserstoffen und bezieht sich im besonderen auf ein neues und verbessertes Verfahren ,und eine zugehörige Einrichtung zum Umsetzen von normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffölen und kondensierbaren Kohlenwasserstoffgasen in ein hochbrennbares, homogenes Gas von solcher Qualität, daß es hauptsächlich für Heizzwecke verwendbar ist.

ίο Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß Dampf durch eine erste Zone oder Kammer strömt, welche erhitztes, feuerfestes -Material zur Vorwärmung des Dampfes enthält, daß der vorgewärmte Dampf aufwärts eine Reaktionszone durchzieht, in welcher eine zur Verdampfung und teilweisen Krackung von Kohlenwasserstoff ausreichende Temperatur herrscht, daß Kohlenwasserstofföl in diese Reaktionskammer im Gegenstrom zu dem Dampf eingesprüht und hierbei verdampft und teilweise gekrackt wird und daß das resul- ao tierende gasförmige Reaktionsgemisch von der Reaktionszone in eine Fixierzone gelangt, die es abwärts durchströmt und die wärmespeicherndes, feuerfestes Material von einer die Fixierung des gasförmigen Reaktionsgemisches bewirkenden »5 Temperatur enthält.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht demzufolge darin, daß eine mit feuerfestem, Gasdurchgangszwischenräume enthaltendem Material gefüllte Wärmespeicherkammer durch einen Querkanal mit dem Bodenraum einer leeren, feuerfest ausgeklei-

deten Reaktionskammer und diese oben durch einen Querkanal mit einer feuerfestes, Gasdurchgangszwischenräume enthaltendes Füllmaterial einschließenden Fixierkammer verbunden sind; ferner S sind zwei bis zur Höhe des Xammersystems hochgeführte Steigrohre ,vorgesehen, von denen das eine mit dem unteren Ende an den Bodenraum der Wärmespeicherkammer, das andere mit dem unteren Ende an den Bodenraum der Fixierkammer ίο angeschlossen ist; die Wärmespeicherkammer besitzt Einlaßöffnungen für Dampf und Einlaßöffnungen für Luft; die Reaktionskammer enthält deckelseitig eine Sprühdüse zum Injizieren von Kohlenwasserstofföl. Zur -Erzeugung eines die Fixierkammer, die Reaktionskammer und die Wärmespeicherkammer durchziehenden Rückluftstromes ist ein entsprechender Leitungsanschluß angeordnet. Zur Zuruckführung eines feiles des erzeugten Gases in die Reaktionskammer kann eine Yerbindungsleitung vorgesehen sein, die den Bodenraum der Reaktionskammer mit einem hinter derselben liegenden Punkt des Gasweges verbindet. Es ist bereits zur Erzeugung von brennbarem Cjas aus flüssigem Kohlenwasserstoff ein Vierkammersystem vorgeschlagen worden, mit welchem in der Weise gearbeitet wird, daß die Strömungsrichtung nach jedem Arbeitszyklus umkehrt. Demgegenüber erfolgt das Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der gleichen Strömungsrichtung über drei Primärzonen (Wärmespeicherzone, Reaktionszone, Fixierzone) zur pyrolytischen Umsetzung einer Kohlenwasserstoffcharge in brennbares Gas.

Für die wirtschaftliche Erzeugung von ölgas ist eine Reihe von Faktoren ausschlaggebend, insbesondere die Forderung nach einem Gas von gleichförmiger Qualität mit besonderen Yerbrennungscharakteristiken, die Möglichkeit der Erzeugung eines Gases mit einem Heizwert von über 7120 bis K450 kcal/m³ und einem spezifischen Gewicht zwischen 0,6 und 0,8 (,Luft=i), vorzugsweise unter 0,7 (welches Gas als hochwertiges Leichtgas bezeichnet wird), die Möglichkeit, weniger kostspielige Fraktionen von Petroleumölen, wie von leichtem Gasöl oder schwer gekrackten Rückständen zu kracken, ferner die Möglichkeit, Gas aus Kohlenwasserstofföl schnell und kontinuierlich zu erzeugen und trotzdem den Betrieb auf einfache Weise stillsetzen zu können und schließlich die Verwendung einer ölkrackaiilage, die wirtschaftlich und gedrängt in der Konstruktion ist.

Im besonderen ist daran gedacht, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren minderwertige Petroleumöle als Ausgangsstoff unter Vermeidung von Kohlenstoff als Nebenprodukt zu verarbeiten.

Die Reaktionskammer weist nahe über dem Boden eine düsenförmig ,verengte Gasdurchtrittsöffnung auf, die dem durchströmenden Gas eine hohe Geschwindigkeit vermittelt. Der Einlaß des Kohlenwasserstoffgases in die Reaktionskammer befindet sich unterhalb dieser verengten Gasdurchtrittsöffnung. In der Reaktionskammer ist über der verengten Gasdurchtrittsöffnung ein Einlaß für Heizöl zum Zwecke der Aufheizung des Kammersystems vorgesehen. Die Fixierkammer kann deckelseitig eine zusätzliche Heizölzuleitung und eine zusätzliche Luftzuleitung besitzen. Die l>eiden feuerfest ausgekleideten Steigrohre tragen an den freien Enden Verschlußorgane; das an die Fixierkammer angeschlossene Steigrohr besitzt einen An-Schluß zum Abziehen des erzeugten Gases sowie einen Einlaßstutzen für die Rückstromluft. Für den Einlaß von Sekundärluft ist in dem Boden der Reaktionskammer eine entsprechende Zuleitung vorgesehen.

Bei einer geänderten Ausführungsform befindet sich das an die Wärmespeicherkammer angeschlossene Steigrohr unmittelbar über derselben; die Wärmespeicherkammer ist in diesem Falle mit -der Reaktionskammer bodeuseitig durch einen Querkanal verbunden.

Das Aufheizen des Systems auf Kracktemperatur erfolgt in der Weise, daß Luft in die feuerfestes, für Luft durchlässiges Material enthaltende Wärmespeicherkammer von unten einströmt, nach Erwärmung in letzterer in die Reaktionskammer tritt und dort in direkte Berührung mit Brennstoff gelangt, welcher in Anwesenheit der vorerhitzten Luft unter Wärmeabgabe an die Wandungen der Reaktionskammer verbrennt; die hierl>ei entstehenden Verbrennungsgase ziehen abwärts durch die mit feuerfestem, für Gas durchlässigem Material gefüllte Fixierkammer unter Wärmeabgabe an dieses Material und entweichen schließlich aus dieser Kammer.

Bei der zweiten Ausführungsform strömt die Luft durch das der Wärmespeicherkammer vorgeschaltete Steigrohr von ol>en nach unten; das Steigrohr ist feuerfest ausgekleidet und vorerwärmt, so daß die Luft schon auf diesem Weg einen Teil der erforderlichen Wärme aufnimmt. Anschließend strömt die Luft durch die mit vorerhitztem Ziegelwerk o. dgl. gefüllte Wärmespeicherkammer nach unten und wird hierbei weiter erwärmt. Vom Boden dieser ersten Kammer gelangt die Luft bodenseitig in die leere Reaktionskammer, in welche Sekundärluft und Heizöl eingeführt werden; letzteres verbrennt und gibt hier1>ei Wärme an die Wandungen dieser Kammer ab. Die Verbrennungsgase gelangen über einen Querkaual vom Oberteil der Reaktionskammer in die Fixierkammer, die ebenfalls mit gasdurchlässigem Ziegehverk o. dgl. gefüllt ist, so daß letzteres erhitzt wird. Nach JDurchgang durch diese Kammer entweichen die Verbrennungsgas^¹ durch das zweite Steigrohr in die Atmosphäre.

Xach der Aufheizperiode werden zurückbleibende Verbrennungsgase durch Dampf ausgetrieben. Der Dampf tritt durch das Steigrohr in die erste Kammer, durchströmt diese von oben nach unten, strömt dann von unten nach oben durch die zweite Kammer und von oben nach unten durch die dritte Kammer, um letztere durch das zweite Steigrohr zu verlassen. Nach dieser Spülperiode findet die eigentliche Gaserzeugungsperiode statt, wie schon angedeutet in der Weise, daß Dampf und Kohlen-

wasserstoffträgergas über das erste Steigrohr ,von oben nach unten durch das vorgehitzte Ziegelwerk der Wärinespeicherkammer geleitet werden, von hier aus ülx'r die verengte Durchgangsöffnung nach oben in die zweite oder Reaktionskammer treten, und zwar im Gegenstrom zu abwärts eingesprühtem Kohlenwasserstofföl, wo1>ei die !Geschwindigkeit des Gemisches aus Dampf und Kohlenwasserstoffträgergas groß genug wird, um den Durchgang von öldämpfen und Kohlenstoff durch die verengte Öffnung nach unten zu verhindern. Das im wesentlichen von festen, kohlenstoffhaltigen Teilchen und flüssigem Ül freie Gas wird vom Überteil der Reaktionskammer über einen Querkanal in den Oberteil der Fixierkammer geleitet und strömt ,voll oben nach unten durch diese mit erhitztem feuerfestem Material gefüllte Kammer, wo es fixiert wird. Am Boden dieser Kammer wird das (ias abgezogen, strömt durch das zweite Steigrohr von unten nach oben und entweicht. Nach dieser Gaserzeugungsperiade rindet wiederum eine Spülperiode statt, und zwar in der Weise, daß man Dampf und hierauf Luft durch das erste Steigrohr und durch die Wärmespeicherkammer, anschließend durch die Reaktionskammer und hierauf durch die Fixierkammer strömen und durch das zweite Steigrohr entweichen läßt. Schließlich läßt man über das zweite Steigrohr Rückstromluft von unten nach oben durch die Fixierkammer, dann von ol>en nach unten durch die Reaktionskammer und hierauf durch die W ärmespeieherkammer strömen, so daß Kohlenstoff, der während der Umsetzung des Kohlenwasserstofföles zu Gas abgelagert worden war, verbrennt und die Yerbrennungsgase durch die Wärmespeicherkammer, unter Wiedererhitzung der feuerfesten Füllung derselben, durch das au diese Kammer angeschlossene Steigrohr entweichen. Hei einer geänderten Ausführungsform strömt l'rimärluft von unten nach oben durch erhitztes, feuerfestes Füllmaterial in der Wärmespeicherkammer; die so vorerwärmte Luft wird mit Sekundärluft gemischt und gelangt bodenseitig in die Reaktionskammer, in welche Heizöl eingeführt wird, das unter Wärmeabgabe an die Wandungen der zweiten Kammer verbrennt. Die entstehenden Yerbrennungsgase werden zusammen mit Überschul.iluft in den Oberteil der Fixierkammer eingeführt, zugleich mit zusätzlichem Heizöl, das verbrennt und zusätzliche Verbrennungsgase erzeugt. Letztere strömen ivon oben nach unten durch die Fixierkammer unter Abgabe von Wärme an die feuerfeste, beispielsweise aus Ziegelvverk bestehende Füllung derselben und entweichen dann über das zweite Steigrohr, das vom Hoden der Fixierkamiiicr abzweigt, in die Atmosphäre. Anschließend folgen wiederum die erste Spülperiode zum Austreiben von zurückgebliebnen Verbrennungsgasen, die eigentliche Gaserzeugungsperiode, die zweite Spülperiode zum Austreiben von zurückgebliebenem Gas (mittels eines durchziehenden Dampfstromes und eines anschließenden Luftstromes) und endlich die .Periode der Wiedererhitzung der feuerfesten Füllung in der Wärmespeicherkammer durch Rückstromluft, welche den abgelagerten Kohlenstoff zur Verbrennung bringt.

Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und erläutern dieses Verfahren.

Gemäß Fig. 1 besteht die Anlage aus einer Wärmespeicherkammer 1, einer Reaktionskammer 2, einer Fixierkammer 3 und verbindenden Kanälen. Die Kammern sowie die Kanäle sind gebildet durch einen Metallmantel 4, der mit Isolation 5 und feuerfestem Werkstoff 6, beispielsweise Ziegel, welcher Wärme absorbiert und den Metallmantel 4 vor direkter Berührung mit heißen Gasen schützt, ausgekleidet ist. In der Wärmespeicherkammer 1 befindet sich eine Füllung aus feuerfestem Material, z. B. Ziegelwerk 7, in solcher Anordnung, daß zwischen den ZiegelwürfeLn oder Ziegelbrocken Zwischenräume für den Durchgang der Gase vorhanden sind. Die Füllung 7 dient dazu, Wärme aus durchstreichenden heißen Verbrennungsgasen aufzunehmen, während der folgenden Aufheizperiode an durchziehende Luft abzugeben sowie während der eigentlichen Gaserzeugungsperiode Dampf zu ül>erhitzen. Verbrennungsgase, die beim Durchgang eines Rückluftstromes entstehen, gelangen vom Bodenraum der Kammer 1 über einen Ouerkanal 8 in das untere Ende eines Steigrohres 9 und treten l>ei geöffneter oberer Verschlußklappe 11 dieses Steigrohres in einen Abzugsschacht 12'. Primärluft zur Verbrennung von die Kracktemperatur erzeugendem Heizöl wird in die Kammer 1 durch eine Leitung 12 über ein Ventil 13 eingeleitet. Der während der eigentlichen Gaserzeugungsperiode erforderliche Dampf wird durch eine Leitung 14 über ein Ventil 15 zugeführt.

Dicht über dem Boden der Reaktionskammer 2 befindet sich eine düsenförmig eingeschnürte Durchgangsöftnung 16, welche den nach oben strömenden Gasen eine Geschwindigkeit verleiht, die das Zurückfallen fester iKohlenstoffteilchen und flüssigen Materials und damit ein Ansammeln hiervon am Boden der Kammern verhindert. Der Oberteil der Kammer 1 ist mit dem Boden der Reaktionskammer 2 unterhalb der eingeschnürten Durchgangsöffnung 16 durch einen Querkanal 17 verbunden. Ein Anschluß 18 mit Ventil 19 dient dem Einlaß von Sekundärluft. In der Strömungsrichtung vor der Durchgangsöftnung 16 befindet sich am Boden der Kammer. 2 ein Anschluß 21 für die Zuleitung von Kohlenwasserstoffträgergas. Ein Raum 22 unterhalb der Durchgangsöffnung 16 dient dazu, die Gase vor dem Durchgang durch diese öffnung zu mischen. Das in Gas umzusetzende Kohlenwasserstofföl wird durch eine Leitung 23 über ein Ventil 24 zugepumpt und durch eine Düse 25 am Kopf oder Deckel der Reaktionskammer 2 im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des bei 16 eintretenden Gemisches aus Dampf und Kohlenwasserstoffträgergas nach unten versprüht.

Die Kammern 2 und 3 sind in ihren Oberteilen durch einen Ouerkanal 26 ,verbunden. Die Fixierkammer 3 ist zweckmäßig vollständig gefüllt mit

Ziegelwerk 27 oder sonstigem feuerfestem Material, dessen Elemente !Zwischenräume für den Durchgang der Gase einschließen. Die in den Boden der Kammer 3 eintretenden oder aus derselben austretenden Gase strömen über in einen Querkanal 28, der mit dem unteren Ende des Hauptsteig-rohres 29 in Verbindung steht. Während einer Aufheizperiode strömen die Verbrennungsgase bei geöffneter Verschlußklappe 31 des Steigrohres 29 in einen Abzugsschacht 3,2 und entweichen dann in die Atmosphäre. Während einer Gaserzeugungsperiode bleibt die Klappe 31 geschlossen; das erzeugte Gas gelangt über eine Leitung 33 und ein Ventil 34 zur üblichen (nicht gezeichneten) Waschanlage. Am

»5 oberen Ende des Steigrohres 29, unterhalb der Verschlußklappe 31, befindet sich auch der Verschluß 35 nebst Ventil 36 zum Einlassen von Rückstromluft. Es ist besonders !vorteilhaft, als Kohlenwasserstoffträgergas einen Teil des erzeugten Gases

ao zu verwenden, dadurch, daß man diesen Teil über eine Leitung 37 und ein Ventil 38 mittels eines Gebläses 39 durch den Anschluß 21 in den Bodenraum 22 der 'Reaktionskammer 2 fördert. Man kann aber auch gewöhnliches iKohlenwasserstoffgas von einer äußeren Quelle als Trägergas beziehen und ül>er eine Leitung 41 mit Ventil 42 und Anschluß 21 in den Bodenraum 22 der Reaktionskammer 2 einführen.

In den meisten Fällen ist die Wärme, welche während der Aufheizperiode durch Verbrennung von l>ei der pyrolytischen Umsetzung der Kohlenwasserstoffcharge abgelagertem Kohlenstoff erzeugt wird, ungenügend, um die Reaktionskammer2 und die Fixierkammer 3 auf die zum schnellen und wirksamen Kracken erforderliche Temperatur zu bringen. Um dies zu erreichen, wird von einer außen liegenden Quelle Heizöl in die Kammer 2 eingebracht, und zwar vorzugsweise nahe dem Boden dieser Kammer über eine Leitung 43 mit Ventil 44. Eine Regelung der Temperatur in der Fixierkammer 3 gegenüber der Temperatur in der Reaktionskammer 2 läßt sich dadurch erreichen, daß ü1>er eine Leitung 45 mit Ventil 46 dosierte Mengen von Heizöl auch in den Kopf der Fixierkammer 3 eingelassen werden.

Ein vollständiger Arbeitszyklus, beginnend mit der Gaserzeugungsperiode, geht folgendermaßen vor sich:

Durch die Anschlußleitung 14 am unteren Ende des Steigrohres 9 tritt Dampf ein und gelangt über die Leitung 8 von unten nach oben durch die Ziegelwerkfüllung 7 der Kammer 1, wobei er Wärme aufnimmt, hoch überhitzt wird und expandiert. Der ül>erhitzte Dampf gelangt von der Oberseite der Kammer 1 ül>er den Querkanal 17 in den Bodenraum 22 der Reaktionskammer 2, wo er sich mit dem )>ei 21 eintretenden iKohlenwasserstoffträgergas mischt. Das Gemisch aus überhitztem Dampf und Kohlenwasserstoffträgergas strömt ' durch die düsenartig eingeschnürte öffnung 16 | nach oben in die Reaktionskammer 2, und zwar im j Gegenstrom zu dem über die Düse 25 eingesprühten ! Kohlenwasserstofföl. Es wurde festgestellt, daß j eine Geschwindigkeit des durch die Öffnung 16 austretenden Gemisches aus Dampf und Trägergas von etwas über 15 m/s genügt, um den Übertritt von kohlenstoffhaltigem Material in den Raum 22, wo es sich rasch ansammeln und die Apparatur verstopfen würde, zu verhindern. Als Resultat einer vorausgegangenen Aufheizperiode haben die feuerfesten Wandungen der Kammer 2 eine zur Gaserzeugung geeignete Temperatur, im allgemeinen zwischen 8133 und 1222° C. Tn der Kammer 2 findet augenblicklich die Verdampfung des durch die Düse 25 eingesprühten Kohlenwasserstofföles statt. Gleichzeitig schreitet das Kracken des Öles voran, wobei wesentliche Mengen von Kohlenstoff aus dem öl frei werden. Es hat sich gezeigt, daß durch das Injizieren des Kohlenwasserstofföles im Gegenstrom zu dem nach aufwärts gerichteten Strom aus Dampf und Gas bei einer genügend hohen Geschwindigkeit das kohlenstoffhaltige Material nicht durch die öffnung 16 zurückfällt, sondern sich in der Reaktionskammer absetzt, und daß ein von festen und flüssigen Kohlenstoffteilchen im wesentliehen freies Gas aus der Kammer abzieht. Des weiteren wurde gefunden, daß das kohlenstoffhaltige -Material an der inneren Ol>erfläche der Reaktionskammer außerhalb des Strömungsweges der die Kammer durchziehenden Medien haftenbleibt, so daß ein Verstopfen der Apparatur verhindert wird, das Verfahren also kontinuierlich ohne wesentliche Einbuße an Kapazität und ohne Stillegung zum Zwecke der Reinigung durchgeführt werden kann. Durch das Verdampfen und Kracken des Kohlenwasserstoffes in der Reaktionskammer wird dank der hohen Kracktemperatur und mit Unterstützung des Durchganges einer verhältnismäßig großen Menge von Kohlenwasserstoffträgergas und Dampf erreicht, daß im allgemeinen mehr als 7$^o/o des kohlenstoffhaltigen Materials, das bei dem Umsetziungsprozeß des Öles entsteht, in der Reaktionskammer zurückbleiben. Der weiteren Reaktion in der Fixierkammer 3 werden somit nur reine, d. h. von Kohlenstoff und schweren, Kohlenstoff bildenden Materialien freie Gase und Dämpfe unterworfen. Die Ablagerung von Kohlenstoff in der Ziegelwürfel- o. dgl. Füllung 27 der Fixierkammer 3 wird erheblich verringert, Verstopfungen in den Zwischenräumen zwischen den Ziegelwürfeln o. dgl. werden vermieden, desgleichen ein Zerbröckeln oder Zersplittern der Ziegelwürfel, das sonst üblicherweise infolge großer Temperaturdifferenzen und der beim Verbrennen der starken Ablagerungen von Kohlenstoff entstehenden Flammtemperaturen eintritt. Eine weitere Reaktion findet in der Kammer 2 statt zwischen dem durch die pyrolytische L^Tmsetzung des Öles gebildeten glühenden Kohlenstoff und dem Dampf, welcher die Kammer 2 in direkter Beruhrung mit dem Kohlenstoff durchströmt. Durch diese Reaktion entsteht Blauwassergas. Es wird also einerseits der abgelagerte !Kohlenstoff zur Erzeugung von Brenngas ausgenutzt, und andererseits wird das System von während des Verfahrens entstehendem Kohlenstoff befreit.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren die Verarbeitung von Kohlenwasserstoff in weiten Grenzen, d. h. von flüssigem Petroleumgas bis zu schweren flüssigen Kohlenwasserstoffen, zu brennbarem Gas gestattet, ist das Verfahren in erster Linie zur Umsetzung von minderwertigen Kohlenwasserstoffölen, wie schweren Rückständen mit einer Conradsonschen .Kohlenstoffzahl von über io°/o, zu hochwertigem Leichtgas unter Vermeidung

ίο einer Ansammlung von Kohlenstoff in dem System gedacht.

Die Umsetzung der Gase und Dämpfe, die den ol)cren Teil der Kammer 2 verlassen, wird bei ihrem Durchgang durch das feuerfeste Material,

*i5 das vorher auf eine geeignete Kracktemperatur erhitzt worden ist, vollendet. Da die durch die Kammer 3 ziehenden Gase und Dämpfe verhältnismäßig frei sind von festem und flüssigem Kohlenstoff, nachdem die Abscheidung von Kohlenstoff und das Kracken im wesentlichen schon in der leereu Reaktionskammer 2 stattgefunden haben, findet in der Ziegelwerk- o. dgl. Füllung 27 nur eine geringfügige Ablagerung von Kohlenstoff statt, der in einer folgenden ißehandlungsperiode mit Luft leicht entfernt werden kann. Die Reaktionsprodukte strömen vom Boden der Kammer 3 üljer den Querkanal 28 in das feuerfest ausgekleidete Steigrohr 29, wobei sie Wärme abgeben, und gelangen anschließend durch die Leitung 33 und das Ventil 34 zur Waschanlage, wo sie in üblicher Weise behandelt werden.

Kohlenwasserstoffträgergas, wie Methan, Äthan, Tropan oder Mischungen dieser Gase, kann durch Leitung 41 über Ventil 42 und Zuleitung 21 von einer außerhalb liegenden Quelle in die Kammer 2 geleitet werden. Zweckmäßiger ist es, einen Teil des erzeugten Gases, etwa 10 bis 35% des erzeugten Gases, im Rückstrom über die Leitung 37 mit Ventil 38, durch ein Gebläse 39 und Zuleitung 2>i einzuführen. Die Verwendung eines Teiles des erzeugten Gases als Trägergas hat den wichtigen Vorteil einer Verringerung der Kohlenwasserstoffgase höhereu Molekulargewichtes und damit einer Verringerung des Anteiles der Leuchtstoffe in dem Endgas und einer Herabsetzung des spezifischen Gewichtes desselben. Statt einen Teil des erzeugten Gases vom Boden der Fixierkammer 3 abzuziehen, kann die Abziehung an irgendeinem anderen geeigneten Punkt hinter (in der Strömungsrichtung gesehen) der Reaktionskammer 2 erfolgen, beispielsweise an einem Punkt des Querkanales 26, des Querkanales 28, des Steigrohres 29 oder der Leitung 33. Selbstverständlich kann an Stelle eines Gebläses zum Einführen des Rückstromgases ein Dampfinjektor verwendet werden.

Am linde der Gaserzeugungsperiode wird die Einführung von Kohlenwasserstofföl durch Schließen des Ventils 24 unterbrochen und die Rückführung von Kohlenwasserstoffträgergas durch Schließen des Ventils 38 beendet. Es folgt nunmehr die Periode der Spülung durch Einführung von Dampf durch die Leitung 14, bis zurückgebliebenes Gas über die Leitung 33 und Ventil 34 durch den Dampf ausgetrieben und wieder gewonnen ist. Man kann auch durch Reaktion von Dampf und Kohlenstoff Blauwassergas gewinnen, indem man über die Leitung 12 Luft in das System einbläst, die bei 33 entweicht. Unmittelbar im Anschluß an die Spülperiode wird über einen Anschluß 35 und Ventil 36 Rückluft eingeblasen, welche durch das Steigrohr 29 nach unten, hierauf durch die Fixierkammer 3 nach oben, dann durch die Reaktionskammern 2 und 1 nach unten und schließlich durch das zweite Steigrohr 9 nach oben streicht, um bei geöffneter Klappe 11 in die Atmosphäre auszutreten. Der Durchgang der Rückluft entfernt den überwiegenden Teil der Kohlenstoffablageruingen in der Ziegelwerk- o. dgl. Füllung 27 in der Fixierkammer 13 sowie einen Teil der Kohlenstoffablagerungen an den Wandungen der Reaktionskammer 2. Die heißen Verbrennungsgase, die beim Verbrennen des Kohlenstoffes entstehen, strömen durch die Wärmespeicherkammer 1 und heizen die Füllung dieser Kammer erneut auf für die folgende Vorwärmung von Luft und Überhitzung von Dampf. Der Rückluftstrom wird dann g₅ unterbrochen, die V'erschlußklappe 11 wird geschlossen, die Verschlußklappe 31 geöffnet. Nun wird Primärluft über Leitung 12 und Ventil 13 eingelassen; diese durchströmt die Füllung 7, wird dabei vorgewärmt und gelangt über den Querkanal _go 17 in den Boden der leeren Kammer 2. Um zu verhindern, daß die -Füllung 7 eine Abkühlung auf eine Temperatur erfährt, die zur Überhitzung des Dampfes während der Gaserzeugungsperiode zu niedrig ist, erscheint es zweckmäßig, einen Teil der Luft als Sekundärluft über eine Leitung 18 und ein Ventil 19 an einem Punkt hinter der Warmespeicherkammer 1 einzuführen. Auf diese Weise kann die durch die Füllung 7 gespeicherte Wärmemenge auf die vorzuwärmende Luft und den zu überhitzenden Dampf in einem beliebigen gewünschten Verhältnis verteilt werden. Die vorerhitzte Luft strömt durch die verengte Durchgangsoff nung 16 nach oben und begegnet einem Strom von Heizöl oder einem anderen Brennstoff, der sich unter Wärmeerzeugung entzündet und die Wandungen der Auskleidung der Reaktionskammer auf die erforderliche Kracktemperatur bringt. Es ist zweckmäßig, zur Verbrennung der während der vorausgegangenen Gaserzeugungsperiode an den no Wandungen der Kammer 2 abgelagerten kohlenstoffhaltigen Rückstände mit Überschußluft zu arbeiten; die dabei entstehende Wärme wird ebenfalls an idie feuerfeste Auskleidung der Kammer 2 abgegeben. Auf diese Weise ergibt sich eine Einsparung an Brennstoff. Die Verbrennungsgase zusammen mit hocherhitzter Überschuß sekundärluft gelangen durch den Querkanal 26 in die Kammer 3 und durchströmen dann von oben nach unten in direktem Kontakt mit der Ziegelwerk- 0. dgl. Füllung 27 unter Wärmeabgabe an letztere diese Kammer. Wenn die Verbrennungsgase hinsichtlich ihrer Menge oder Temperatur nicht ausreichen, um die Füllung 217 der Kammer 3 auf die gewünschte Kracktemperatur zu bringen, wird zusätzlich i»5 Brennstoff über Leitung 45 und Ventil 46 einge-

führt. Versuche haben bewiesen, daß ein nach unten gehender Strom von Verbrennungsgasen zur Erhitzung der Füllung 27 in der Fixierkammer 3 einen gleichförmigen Temperaturabfall, entsprechend dem Strömungsweg der Verbrennungsgase, ergibt und daß eine gleichförmigere Temperaturverteilung über die ganze Höhe der Füllung 27 stattfindet, was zur Folge hat, daß während der Gaserzeugungsperiode ein Minimum der öldämpfe ü1>erkrackt und unterkrackt wird. Die Verbrennungsgase verlassen die Fixierkammer 3 über den Querkanal 28 und das Steigrohr 29 T>ei geöffneter Verschlußklappe 31 des letzteren und entweichen in die Atmosphäre.

Um zu verhindern, daß eine Verdünnung oder Vermischung des erzeugten Gases mit in dem System bei Beendigung der Aufheizungsperiode enthaltenen Verbrennungsgasen stattfindet, ist es zweckmäßig, vor Beginn der nächsten Gaserzeugungsperiode eine Spülung vorzunehmen. Dies geao schicht einfach durch Einblasen von Dampf durch die Leitung 14 und Ventil 15, so daß zurückgebliebene Gase bei geöffneter Klappe 31 in die Atmosphäre austreten. Nunmehr beginnt der Arbeitszyklus mit dem Einsetzen der Gaserzeugungsperiode von neuem.

Fig. 2 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Einrichtung und erläutert ein abweichendes Verfahren zur Erzeugung von iGas aus Kohlenwasserstoffölen.

Die Einrichtung der Fig. 2 besteht aus drei primären Zonen, nämlich einer Wärmespeicherkammer 51, einer Reaktionskammer 52 und einer Fixierkammer 53, von denen jede einen äußeren Metallmantel 54, eine feuerfeste Auskleidung 55 und eine Isolierzwischenlage 56 aufweist. Die Wärmespeicherkammer 51 enthält eine Füllung 57 aus Ziegelwerk o. dgl., welche Wärme aufspeichert und diese Wärme während der Aufheizperiode und der Gaserzeugungsperiode an Luft und Dampf abgibt. An die Kammer 51. ist ein vertikales Steigrohr 58 angeschlossen, und zwar sitzt dieses auf dem Deckel oder Kopf dieser Kammer. Es dient der Abführung der Verbrennungsgase bei geöffneter Verschlußklappe 59 in einen Abzugsschacht 61. Des weiteren dient das Steigrohr 58 der Zuführung von Dampf über eine Leitung 62, ein Ventil 63 und eine Leitung 64, ferner der Zuführung von Luft über eine Leitung 65 und ein Ventil 66 sowie der Zuführung von Kohlenwasserstoffträgergas über eine Leitung 67. Ein Gaskanal 68 (verbindet den Boden der Wärmespeicherkammer 51 mit dem Boden einer Reaktionskammer 52, welch letztere keine Füllung enthält, jedoch dicht über dem Boden eine düsenartige Einengung 69 aufweist zu dem Zweck, dem nach oben strömenden Gas eine hohe Geschwindigkeit zu verleihen. Heizöl und Sekundärluft werden zur Verbrennung durch Leitungen 71 bzw. 72 in die Reaktionskammer 52 nächst deren Boden eingeführt. Im Oberteil der Reaktionskammer 52 sind Düsen 73 angeordnet, über welche Kohlenwasserstofföl nach unten im Gegenstrom zu dem Strom aus Dampf und Kohlenwasserstoffträgergas eingesprüht wird. Die Gase gelangen aus der Reaktionskammer 52 über einen feuerfest ausgekleideten Querkanal 74 in den Oberteil der Kammer 53. Letztere enthält wiederum eine Füllung aus feuerfesten Stoffen, wie Ziegelbruch o. dgl.; sie ist mit Leitungen 76, yj zur Einführung von zusätzlichem Heizöl bzw. zusätzlicher Luft ausgerüstet zu dem Zweck, der Füllung 75 zusätzliche Wärme zuzuführen. Der Boden der Fixierkammer 53 steht durch Ouerkanal 78 mit dem unteren Ende des Steigrohres 79 in Verbindung. Die Gase entweichen l>ei geöffneter Verschlußklappe 81 des Steigrohres 79 in einen Abzugsschacht 82. Während der Gaserzeugungsperiode \\\ra das erzeugte Gas von dem Steigrohr 79 über eine Leitung 83 und ein Ventil 84 der Waschanlage zugeführt. Die Rückstromluft wird in das System über eine mit einem Ventil 85 versehene Leitung 86 eingeblasen. Zur Rückleitung eines Teiles des erzeugten Gases in die Wärmespeicherkammer dient ein Gebläse 87, welches das Gas über eine Leitung 88 und Ventile 89 und 91 und Leitung 67 in das Steigrohr 58 führt. Wird das Kohlenwasserstoftträgergas von einer außerhalb liegenden Quelle bezogen, so wird es über Leitung 92 und Ventil 93 zugeführt.

Ein Arbeitszyklus der Einrichtung nach Fig. 2 spielt sich in der Weise ab, daß zunächst Luft durch Leitung 65, Ventil 66 und Leitung 64 eingelassen wird; diese strömt durch das Steigrohr 58 nach unten in die Wärmespeicherkammer 51 und wird in derselben vorgewärmt. Die vorerhitzte Luft gelangt über den Ouerkanal 68 in den Boden der Kammer 52, welcher Sekundärluft und Heizöl zugeführt werden; letzteres verbrennt und erhitzt dabei die feuerfest ausgekleideten Wandungen der Kammer

52 auf die erforderliche Kracktemperatur. Überschußluft verbrennt Kohlenstoffablagerungen an den Wandungen der Kammer 52 unter Erzeugung von zusätzlicher Wärme sowie unter Entfernung von Kohlenstoffansammlungen. Die Verbrennungsgase gelangen durch den Qiierkanal 74 in den Oberteil der Fixierkammer 53, wo zusätzliche Wärme durch Einführung von Heizöl und Luft über die Leitungen 76 bzw. JJ erzeugt werden kann. Die heißen Gase durchströmen die Kammer

53 von oben nach unten und bringen dabei die Füllung 75 dieser Kammer auf geeignete Kracktemperatur. Verbrauchte Gase entweichen über den Querkanal 78 und das Steigrohr 79 t>ei geöffneter A^erschlußklappe 81 in die Atmosphäre.

Um Verunreinigung des erzeugten Gases durch Verbrennungsprodukte zu vermeiden, wird eine Spülung vorgenommen dadurch, daß man Dampf über Leitung 62, Ventil 63, Leitung 64 in das Steigrohr 58 einströmen läßt; der Dampf durchzieht von oben nach unten die Wärmespeicherkammer 52, den Querkanal 68, die Reaktionskammer von unten nach oben, den Querkanal 74, die Fixierkammer von oben nach unten und gelangt über den Querkanal 78, das Steigrohr 79 in die Atmosphäre.

Dieser Spülperiode folgt eine Gaserzeugungsperiode. Es werden Dampf über Leitung 62, Ventil 63, Leitung 64 und Kohlenwasserstoftträgergas über Leitung 67 in das Steigrohr 58 eingelassen;

das Gemisch aus Dampf und Kohlenwasserstoffgas strömt in direktem Kontakt mit der erhitzten Füllung 57 in der Kammer 51 nach unten, wobei der Dampf ü1>erhitzt wird, gelangt dann über den Kanal 68 durch die eingeschnürte Durchlauföffnung 69 der Reaktionskammer 52 in diese und begegnet dort im Gegenstrom dem über die Düsen 73 nach unten eingesprühten Kohlenwasserstofföl, um schließlich über den Ouerkanal 74 in den Ol>erteil der Fixierkammer 73 einzutreten. Kohlenstoffhaltige Ablagerungen, die beim Verdampfen und lx.'i der pyrolytischen Umsetzung des eingesprühten Öles entstehen, bleiben an den Wandungen der Reaktionskammer 52 haften; sie werden durch Reaktion mit Dampf teilweise in Blauwassergas verwandelt. Das im wesentlichen von festen und flüssigen Kohlenstoffbestandteileii freie Gas wird beim Durchgang durch die auf Kracktemperatur gehaltene Füllung 75 der Kammer 53 fixiert. Das Endgas entweicht vom Boden der Kammer 53 über (Juerkanal 78, Steigrohr 79, Ableitung 83 und Ventil 84 zur Weiterbehandlung in die Waschanlage. Die Klappe 81 ist hierbei geschlossen. Ein Teil des erzeugten Endgases wird über Leitung 88, Ventil 89, Gebläse 87, Ventil 91 und Leitung 67 in das Steigrohr 58 zurückgeführt, wo es sich mit Dampf vermischt.

Die Zuführung von Trägergas kann ganz oder teilweise unterlassen werden, d. h. an Stelle des Trägergases kann ausschließlich Dampf als treibendes Medium während der Gaserzeugungsperiode Verwendung rinden. In besonderen Fällen katin die Zuführung von Trägergas während bestimmter Gaserzeugungsperioden oder während eines Teiles der Gaserzeugungsperioden unterlassen werden. Zum Beispiel kann es sein, daß während des ersten Teiles der Gaserzeugungsperiode die Menge von erzeugtem Gas so gering ist, daß es schwierig wäre, erzeugtes Gas zurückzuleiten. In diesem Falle wird die Rückführung von erzeugtem Gas verzögert, beispielsweise um 30 Sekunden. Auch kann es unter l>esonderen Umständen erwünscht sein, die Verminderung des erzeugten Gases, die bei Rückführung eines Teiles desselben eintreten würde, zu begrenzen. In einem solchen Falle wird entweder überhaupt kein erzeugtes Gas zurückgeführt oder es findet die Rückführung nur während eines Teiles der Gaserzeugungsperiode statt.

Um die Gefahr von Explosionen durch Einführung von Luft in das Brenngase enthaltende System zu vermeiden, wird am Ende der Gaserzeugungsperiode über die Leitung62 Dampf eingeblasen, der ■das Gas über die Leitung S3 austreibt. Auf diese Weise wird das in dem System noch eingeschlossene ölgas zurückgewonnen, und Verunreinigungen der Atmosphäre durch dieses Gas werden vermieden. In dem System zurückbleibender Dampf und zurückbleibendes Blauwassergas werden durch Einströmenlassen von Luft über die Leitung 65 durch die Leitung 83 ausgetrieben.

Zum Zwecke der Wiedererhitzung der Ziegelwerk- o. dgl. Füllung 57 in der Kammer 51 wird über Leitung 85 und Ventil 86 Rückstromluft durch das System geblasen. Die Luft strömt in dem Steigrohr 79 nach -unten, in der Fixierkammer 53 nach ol>en, in der Reaktionskammer 52 nach unten. Auf diesem Strömungsweg wird ein Teil der Kohlenstoffablagerungen, die während der Gaserzeugungsperiode entstanden sind, verbrannt. Die resultierenden heißen Verbrennungsgase gelangen in den Boden der Wärmespeicherkammer 51 und heizen deren Füllung 57 auf, bevor sie über das Steigrohr 58 l)ei geöffneter Verschlußklappe 59 in die Atmosphäre austreten. Der Arbeitszyklus kann nun von neuem beginnen.

Die Zeit für jeden Zyklus hängt ab von der Natur des Ausgangsöles sowie von den Arbeitsbedingungen und der Qualität des gewünschten Gases. Aufheiz- und Gaserzeugungsperioden von 3 bis 10 Minuten Dauer wurden als ausreichend befunden. Hohe Unter- oder Überdrücke sind nicht erforderlich, da der Arbeitsprozeß des Verfahrens im wesentlichen l>ei atmosphärischem Druck abläuft.

Claims (16)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur Erzeugung von brennbarem Gas aus Kohlenwasserstofföl, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf durch eine erste Zone oder Kammer strömt, welche erhitztes, feuerfestes Material zur Vorwärmung des Dampfes enthält, daß der vorgewärmte Dampf aufwärts eine Reaktionszone durchzieht, in welcher eine zur Verdampfung und teilweisen Krackung von Kohlenwasserstofföl ausreichende Temperatur herrscht, daß Kohlenwasserstofföl in diese Reaktionskammer im Gegenstrom zu dem Dampf eingesprüht und hierbei verdampft und teilweise gekrackt wird und daß das resultierende gasförmige Reaktionsgemisch von der Reaktionszone in eine Fixierzone gelangt, die es abwärts durchströmt und die wärmespeicherndes, feuerfestes Material von einer die Fixierung des gasförmigen Reaktionsgemisches t>ewirkenden Temperatur enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionszone Kohlenwasserstoffträgergas eingelassen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- no kennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffträgergas ein Teil des erzeugten Kohlenwasserstoffgases in die Reaktionszone zurückgeleitet wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1

   bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung der Reaktions- und Fixierzone Luft durch die erste, erhitztes, feuerfestes, für Luft durchlässiges Material enthaltende Kammer strömt, nach Erwärmung in letzterer aufwärts in die Reaktionskammer tritt und dort in direkte Berührung mit Brennstoff gelangt, welcher in Anwesenheit der vorerhitzten Luft unter Wärmeabgabe an die Wandungen der Reaktionskammer verbrennt, und daß die hierbei entstehenden Verbrennungsgase abwärts durch 1*5 die mit feuerfestem, für Gas durchlässigem

   Material gefüllte Fixierkammer unter Wärmeabgabe an dieses Material ziehen und schließlich aus dieser Kammer entweichen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rückstromluft von unten nach oben durch die Fixierkammer und anschließend von oben nach unten durch die Reaktionskammer geleitet wird, so daß ein Teil des während der Umsetzung des Kohlenwasserstofföles in diesen beiden Kammern abgelagerten Kohlenstoffes verbrennt, und die Verbrennungsgase durch die erste Kammer unter Wiedererhitzung der feuerfesten Füllung derselben entweichen.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlräumen des Systems zurückbleibende Gasbestandteile durch Einführung von Dampf ausgetrieben und wiedergewonnen werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerhitzte Luft mit Sekundärluft gemischt wird, so daß die Verbrennungsgase mit Überschußluft in den Oberteil der Fixierkammer gelangen, und daß in letztere zusätzlich Brennstoff eingeführt und dort zur Erzeugung zusätzlicher Verbrennungsgase verbrannt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 " bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Dampf und Kohlenwasserstoffträgergas in die Reaktionskammer über eine düsenförmig verengte Öffnung einströmt, so daß das Gemisch eine hohe Einströmgeschwindigkeit erhält.
9. 9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit feuerfestem, Gasdurchgangszwischenräume enthaltendem Material (7) gefüllte Wärmespeicherkammer (1) durch einen Querkanal (17) mit dem Bodenraum (22) einer leeren, feuerfest ausgekleideten Reaktionskammer (2) und diese oberseitig durch einen Querkanal (26) mit einer feuerfestes, Gasdurchgangszwischenräume enthaltendes Füllmaterial (27) einschließenden Fixierkammer (3) verbunden sind, daß zwei bis zur Höhe des Kammersystems hochgeführte Steigrohre (9, 29) vorgesehen sind, von denen das eine (9) mit dem unteren Ende an den Bodenraum der Wärmespeicherkammer (1), das andere (29) mit dem unteren Ende an den Bodenraum der Fixierkammer (3) angeschlossen ist, daß die Wärmespeicherkammer (1) Einlaßöffnungen (14, 15) für Dampf und Einlaßöffnungen (12, 13) für Luft enthält, daß die Reaktionskammer (2) deckelseitig eine Sprühdüse (25) zum Injizieren von Kohlenwasserstofföl l>esitzt, daß ein Einlaß (τ,^,, 36) für einen die Eixierkamnier (3), die Reaktionskammer (2) und die Wärmespeicherkamnier (1) durchziehenden Rückluftstrom vorgesehen ist und daß eine in den Bodenraum der Reaktionskammer (2) mündende Leitung (2 ι) zur Einführung von Kohlenwasserstoffträgergas, vornehmlich eine Leitung (T₁J) zur Rückführung eines Teiles des erzeugten Kohlenwasserstoffgases, vorgesehen ist.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (2) nahe über dem Boden eine düsenförmig verengte Gasdurchgangsöffnung (16) aufweist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einlaß (21) des Kohlenwasserstoffträgergases in die Reaktionskammer (2) unterhalb der verengten Gasdurchtrittsöffnung (16) befindet.
12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionskammer (2) über der verengten Gasdurchtrittsöffnung (16) ein Einlaß (43, 44) für Heizöl vorgesehen ist.
13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch einen Einlaß (18, 19) für Sekundärluft in den Bodenraum der Reaktionskammer (2).
14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden feuerfest ausgekleideten Steigrohre (9, 29) an den freien Enden Verschlußorgane (11, 31) tragen und daß das an die Fixierkammer (3) angeschlossene Steigrohr (29) einen Anschluß (33> 34) ^zum Abziehen des erzeugten Gases sowie den Einlaß (35, 36) für Rückstromluft besitzt.
15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierkammer (3) deckelseitig mit einer Heizöl- und einer Luftzuleitung versehen ist.
16. 16. Abänderung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Wärmespeicherkammer (51) angeschlossene Steigrohr (5$) auf diese Kammer aufgesetzt ist und daß diese Kammer mit der Reaktionskammer (~>2) bodenseitig durch einen unten von ihr abgehenden Ouerkanal (68) verbunden ist (Fig. 2).

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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