DE1950722A1

DE1950722A1 - Inert gas generator

Info

Publication number: DE1950722A1
Application number: DE19691950722
Authority: DE
Inventors: Hirt John H
Original assignee: HIRT COMB ENGINECRS
Current assignee: HIRT COMB ENGINECRS
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1969-10-08
Publication date: 1971-04-15

Abstract

Inert gases for industrial purposes such as heating, annealing, hardening and sintering are produced from a mixture of air and natural gas in a continuous process. The mixing, heating and catalytic combination processes are carried out in a loop made from a continuous tube. Gas mixture enters this tube and catalytic action converts it, without deposition of carbon, into a mixture of inert gases.

Description

Verfahren und Vorrichtungzur Erzeugung von Gasen mit vorausbestimmten Eigenschaften Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine leistungsfähige Erzeugungsmethode von Gasen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur endothermen Erzeugung solcher Gase unter neutralen, reduzierenden und gesteuerten Bedingungen. Diese Gase werden bei vielen industriellen Betriebsprozessen wie beim Erhitzen, Glühen, Härten, Sintern usw. von Metallen und keramischen Materialien verwendet, wo der Betriebsprozess in einer Atmosphäre mit vorbestimmten Eigenschaften und vorherbestimmter Zusammenseizung durchgeführt werden muß.Method and apparatus for generating gases with predetermined Properties The invention relates to a method and an apparatus for a powerful production method of gases and in particular a method and a Device for the endothermic generation of such gases under neutral, reducing and controlled conditions. These gases are used in many industrial operating processes as in the heating, annealing, hardening, sintering, etc. of metals and ceramic materials used where the operating process is in an atmosphere with predetermined properties and predetermined condensation must be carried out.

Der gebräuchliche, endotherme Gasgenerator besteht aus einer Heizkammer, die eine Katalysatorzelle enthält. Bei Betrieb des Generators wird eine Mischung aus Luft und einem Kohlewasserstoffgas durch die Zelle geleitet und in der Zelle auf eine Temperatur von gewöhnlich zwischen 9270C und 1093°C erhitzt.The common endothermic gas generator consists of a heating chamber, which contains a catalyst cell. When the generator is running, a mixture is produced of air and a hydrocarbon gas passed through the cell and in the cell on a Temperature usually heated between 9270C and 1093 ° C.

Der Katalysator läßt eine Reaktion ablaufen, die die neutralen oder reduzierenden Gase erzeugt. Wenn eine Mischung aus Luft und einem Kohlenwasserstoffgas wie Methan verwendet wird, kann die Reaktion durch folgende Gleichung beschrieben werden: Durch Erhöhung des Sauerstoffgehalts der Eingangsmischung, Variationen der Temperatur usw. kann ein Teil des CO in C02 umgewandelt werden und gleichzeitig damit wird ein Teil des erzeugten Wasserstoffs zu Wasser oxidiert.The catalyst causes a reaction to take place which produces the neutral or reducing gases. When a mixture of air and a hydrocarbon gas such as methane is used, the reaction can be described by the following equation: By increasing the oxygen content of the input mixture, varying the temperature, etc., some of the CO can be converted into C02 and, at the same time, some of the hydrogen produced is oxidized to water.

Diese erwünschte Reaktion wird in den gebräuchlichen endothermen Gasgeneratoren selten erreicht, ohne daß unerwünschte Mengen von Verunreinigungen wie Kohle, Wasser oder andere Nebenprodukte entstehen. Diese Verunreinigungen werden hauptsächlich deshalb erzeugt, weil es Schwierigkeiten bereitet, das Verhältnis Luft zu Brennstoff zu regeln, die Mischung falsch oder unvollständig ist und weil es schwierig istt die Wärme in der katalytischen Zelle zu regeln. Wenn die Mischung einen Überschuß von Brennstoff enthält oder nicht vollständig ist, wird in dieser Zelle Kohle entstehen. Diese Entstehung von Kohle reduziert die Geschwindigkeit der Gasströmung im Generator und wird unter Umständen den Generator verstopfen, so daß er nicht länger arbeitet. Wenn die Mischung einen Überschuß an Luft enthält, kann das Produkt des Generators ein unerwünschtes Oxidationspotential haben.This desired reaction takes place in the common endothermic gas generators rarely achieved without causing undesirable amounts of contaminants such as coal, water or other by-products arise. These impurities are mainly because it creates difficulties in the air-to-fuel ratio to fix the mix is incorrect or incomplete and because it is difficult regulate the heat in the catalytic cell. If the mixture is an excess contains or is incomplete of fuel, coal will be produced in this cell. This formation of coal reduces the speed of the gas flow in the generator and may clog the generator so that it no longer works. If the mixture contains an excess of air, the product of the generator have an undesirable oxidation potential.

Um ein geeignetes Verhältnis von Brennstoff zu Luft zu erhalten, sind viele Generatoren nach dem Stand der Technik so ausgeführt, daß sie abgemessene Mengen Brennstoff und Luft in die Kammer einleiten. Allgemein wurde dabei jedoch übersehen, daß, um die erwünschte Reaktion zu erhalten, die Mischung der Gase vollständig sein muß. Selbst wenn für das richtige Verhältnis gesorgt ist, wird es, wenn die Mischung nicht vollständig durchgeführt ist, fette und magere Bereiche in der Mischung geben, was zu unerwünschter Produktion von Kohlenstoff und Wasser führen wird.In order to obtain a suitable fuel to air ratio, are many prior art generators are designed to be metered Introduce quantities of fuel and air into the chamber. However, it became general overlook the fact that in order to obtain the desired reaction, the gases are completely mixed have to be. Even when the right balance is established, it will be when the Mixture is not fully carried out, fat and lean areas in the mix give, which will lead to undesirable production of carbon and water.

Nach dem Stand der Technik wurde versucht, die Gasmischung in den Generatoren in der katalytischen Zelle selbst auf die Reaktionstemperatur zu erhitzen. Da die Reaktion im allgemeinen endotherm ist, war die Zelle nicht auf einer einheitlichen Temperatur, die Zelle war unwirksam, die Reaktion war unvollständig.und Kohlenstoff wurde in der Zelle niedergeschlagen, der ihre Leistungsfähigkeit weiter herabsetzte und häufige Stillegungen erforderlich machte.According to the prior art, attempts have been made to mix the gas in the To heat generators in the catalytic cell itself to the reaction temperature. Since the reaction is generally endothermic, the cell was not on a uniform basis Temperature, the cell was ineffective, the reaction was incomplete. And carbon was knocked down in the cell, which further reduced her ability to perform and required frequent shutdowns.

Nach dem Stand der Technik ist auch die Heizung der Zelle selbst ein Problem. Es ist erwünscht, daß die Zelle einheitlich geheizt wird, so daß es keine kühlen Bereiche gibt, die zu einer unvollständigen Reaktion der Mischung führen. Einige Zellen werden durch Heizöl- oder Gasbrenner erhitzt, die sich in der Heizkammer befinden. Da die Wärme aus solchen Quellen so lokalisiert ist, ist es sehr schwierig, auf diese Weise die katalytische Zelle gleichmäßig zu erhitzen. Bei einigen Generatoren wurde versucht, diesem Problem abzuhelfen, indem man auf dl- oder Gasbrenner ganz verzichtete und elektrische Heizeinheiten verwendete, die um die Zelle gewunden sind, so daß die Wärme gleichmäßiger zugeführt wird.According to the prior art, the heating of the cell itself is also on Problem. It is desirable that the cell be heated uniformly so that there is no there are cool areas that will result in incomplete reaction of the mixture. Some cells are heated by fuel oil or gas burners located in the heating chamber are located. Since the heat from such sources is so localized, it is very difficult to in this way the catalytic Heat cell evenly. Attempts have been made on some generators to remedy this problem by clicking on dl or gas burners completely dispensed with and electrical heating units used that are wound around the cell so that the heat is applied more evenly.

Wegen dieser Probleme hat man nach dem Stand der Technik lange nach einer Möglichkeit gesucht, die Ansammlung von Kohlenstoff zu verringern. Viele Generatoren müssen periodisch stillgelegt werden und der Kohlenstoff muß abgebrannt werden, bevor der Betrieb wieder aufgenommen wird. Andere Generatoren sind mit Vorrichtungen ausgerüstet, die den Gas strom periodisch umkehren, so daß die kalten Gase an einem entgegengesetzten Ende in die katalytische Kammer eintreten und an dem Ende, das den Kohlenstoff enthält, auf einer ausreichenden Temperatur sind, um den Kohlenstoff abzubrennen.Because of these problems, the prior art has long been left behind sought a way to reduce carbon build-up. Lots of generators must be periodically shut down and the carbon must be burned off, before operations resume. Other generators come with fixtures equipped, which reverse the gas flow periodically, so that the cold gases at a opposite end to enter the catalytic chamber and at the end that the carbon it contains are at a temperature sufficient to remove the carbon burn down.

Eine weitere Methode ist, gasdruck-empfindliche Vorrichtungen zu verwenden, die auf einen Anstieg des Drucks infolge der Anhääfung von Kohlenstoff ansprechen und ein Luftventil betätigen, um den Luftgehalt in der Gasmischung zu erhöhen und dadurch den Kohlenstoff in der katalytischen Zeile abzubrennen. Es ist offensichtlich, daß es keine Lösung gibt, die auf einfache Weise möglich macht, den Kohlenstoff zu entfernen, wenn er sich einmal niedergeschlagen hat.Another method is to use gas pressure sensitive devices which respond to an increase in pressure due to the build-up of carbon and operate an air valve to increase the air content in the gas mixture and thereby burning off the carbon in the catalytic cell. It is obvious, that there is no simple solution to make carbon possible remove once it has settled down.

Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die kontinuierliche Umwandlung von mit Luft gemischten Kohlenwasserstoffgasen in Gase vorausbestimmter Eigenschaften zu schaffen, bei denen die unerwünschte Bildung von Kohlenstoff und anderer schädlicher Produkte vermieden wird und durch die gewählten Betriebsbedingungen bezüglich Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit und Mischungsverhältnis der Gase sichergestellt ist, daß die Produktion der Gase in kontinuierlichem Betrieb überAängere Zeitabschnitte erfolgt, ohne daß es notwendig ist, die Katalysatoren auszuwechseln; die Vorrichtung soll dabei so ausgebildet sein, daß Reinigungs- und Wartungsoperationen ausgerührt werden können, ohne daß dafür die gesamte Apparatur zerlegt werden muß.The present invention is based on the object of a method and an apparatus for the continuous conversion of air mixed To create hydrocarbon gases in gases of predetermined properties where the undesirable Formation of carbon and other harmful Products is avoided and the selected operating conditions in terms of temperature, Flow rate and mixing ratio of the gases ensures that the gases are produced in continuous operation over longer periods of time, without the need to change the catalysts; the device should be designed so that cleaning and maintenance operations are carried out can without the entire apparatus having to be dismantled.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient nach der Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion inerter Gase aus einer Mischung von Luft und Naturgas, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: a) Durchlassen eines Stroms einer Mischung aus Naturgas und Luft durch eine Mischzone b) Erhöhung der Geschwindigkeit der Mischung aus Gas und Luft, die aus genannter Mischzone zum Durchtritt durch die Vorheizzone abgegeben wird, c) Übertragung von Wärme äuf die Misch- und Vorheizzonen, um die Gas- und Luftmischung in der Vorheizzone auf eine Temperatur von zwischen 927 0C und 109)°C in der Vorheizzone zu bringen, d) Reagierenlassen der vorgeheizten Gas- und Luftmischung mit einem Nickelkatalysator in einer Reaktionszone, auf die die genannte Wärme auch übertragen wird e) Ablassen des resultierenden Gases aus genannter Reaktionszone.To solve this problem, a method is used according to the invention continuous production of inert gases from a mixture of air and natural gas, which is characterized by the following steps: a) passing a stream of a Mixing of natural gas and air through a mixing zone b) Increasing the speed the mixture of gas and air coming through from said mixing zone the preheating zone is released, c) transfer of heat to the mixing and preheating zones, to bring the gas and air mixture in the preheating zone to a temperature of between To bring 927 0C and 109) ° C in the preheating zone, d) reacting the preheated Gas and air mixture with a nickel catalyst in a reaction zone to which said heat is also transferred e) releasing the resulting gas from said reaction zone.

In bezug auf die Vorrichtung wird nach der Erfindung die gestellte Aufgabe gelöst durch eine Generatorvorrichtung für die kontinuierliche Umwandlung von Kohlenwasserstoffgasen in Gase vorbestimmter Eigenschaften mit einem eine Kammer bildenden isolierten Gehäuse, das mit feuerfestem Material ausgekleidet ist und an entgegengesetzten Enden eine Heizeinrichtung bzw. eine Abzugseinrichtung aufweist, gekennzeichnet durch eine von einem Ende des Gehäuses getragene abnehmbare Umwandlungseinheit, die ein sich in die Kammer hinein erstreckendes Eintritts-, Heiz- und Mischrohr, eine mit einem Abstand parallel zum Heiz- und Mischrohr sich in die Kammer hinein erstreckende längliche Reaktionszelle und wenigstens ein gewelltes Vorheizrohr aufweist, wobei das Vorheizrohr die inneren Enden des Eintrittsteils und Mischrohres und der Reaktionszelle innerhalb der Kammer miteinander verbindet, eine ZuOuhrvorrichtung für die Zufuhr von Kohlenwasserstoffgasen und Luft zum Einlaß-, Heiz- und Mischrohr und eine Auslaßvorrichtung für aus der Reaktionszelle abgegebene Gase.With respect to the device is provided according to the invention The problem is solved by a generator device for continuous conversion of hydrocarbon gases in gases of predetermined properties with a one chamber forming insulated casing, which is lined with refractory material and has a heating device or an extraction device at opposite ends, characterized by a removable conversion unit carried by one end of the housing, an inlet, heating and mixing pipe extending into the chamber, one with a distance parallel to the heating and mixing tube extends into the chamber has extending elongated reaction cell and at least one corrugated preheating tube, wherein the preheat tube the inner ends of the inlet part and mixing tube and the Reaction cell within the chamber connects to one another, a feeder for the supply of hydrocarbon gases and air to the inlet, heating and mixing pipe and an outlet device for gases discharged from the reaction cell.

Die Erfindung bietet ein neues Verfahren und eine Apparatur, die in wirksamer Weise das Problem der Anhäufung von überschüssigem Kohlenstoff in einem endothermen Gasgenerator überwindet, indem das Problem an seiner Wurzel gepackt wird. Das wird dadurch erreicht,çdaß die Gasmischung auf eine Temperatur zwischen 927 0C und 10930C vorgeheizt wird, bevor die Mischung in die katalytische Zelle zu Reaktionszwecken eingelassen wird. In der bevorzugten Ausführung läuft die Gasmischung vor dem Eintritt in die Zelle durch ein erhitztes Rohr innerhalb der Kammer. Das Rohr wird hinreichend erhitzt, um die Mischung auf die Reaktionstemperatur zu bringen, wonach die Mischung in die Reaktionszelle eintritt.The invention features a new method and apparatus that is disclosed in effectively solves the problem of excess carbon accumulation in one Endothermic gas generator overcomes by getting the problem gripped at its root will. This is achieved by bringing the gas mixture to a temperature between 927 0C and 10930C is preheated before the mixture enters the catalytic cell is admitted for reaction purposes. In the preferred embodiment, the gas mixture is running before entering into the cell through a heated tube inside the chamber. The tube is heated sufficiently to bring the mixture to the reaction temperature to bring, after which the mixture enters the reaction cell.

Erfindungsgemäß wird die Wärme der Mischung selbst dazu benutzt, die Reaktion in der katalytischen Zelle ablaufen zu lassen.According to the invention, the heat of the mixture itself is used to the Allow reaction to proceed in the catalytic cell.

Einheitliche geregelte Temperaturen in der Zelle werden dadurch zustande gebracht, daß eine entsprechend vorgeheizte Gasmischung der Zelle zugeführt wird und nur eine relativ kleine zusätzliche Wärmemenge durch die Wände der Zelle dazutritt.This results in uniform, regulated temperatures in the cell brought that a suitably preheated gas mixture is fed to the cell and only a relatively small additional amount of heat enters through the walls of the cell.

Das wird dadurch erreicht, daß die Zelle mit einem Material umgeben wird, das die Wärmeleitung hemmt.This is achieved by surrounding the cell with a material that inhibits heat conduction.

Weiterhin gewährleistet die Erfindung, daß die Gase vor ihrem Eintritt in die katalytische Kammer gründlich gemischt und ausreichend erhitzt werden. Das wird durch eine Reihe von Röhren bewerkstelligt, die zuerst die Mischung, während sie erhitzt wird, mit einer relativ kleinen Geschwindigkeit -fließen lassen und dann mit einer größeren Geschwindigkeit längs eines Weges innerhalb der Heizkammer, der sicherstellt, daß die Mischung hinreichend und einheitlich erhitzt wird. Variationen in der Querschnittsfläche und ein Rohr mit kleinem Durchmesser in der Heizzone am Ende erzeugen turbulente Strömung, die dazu dient, vor dem Kontakt mit einem Katalysator bei einer vorbestimmten Temperatur gründlich vorzumischen.Furthermore, the invention ensures that the gases before their entry thoroughly mixed in the catalytic chamber and heated sufficiently. That is accomplished through a series of tubes that mix first while it is heated, allowed to flow and at a relatively slow rate then at a greater speed along a path within the heating chamber, which ensures that the mixture is heated sufficiently and uniformly. Variations in the cross-sectional area and a small diameter tube in the heating zone on Ends create turbulent flow, which serves to prevent contact with a catalyst to be thoroughly premixed at a predetermined temperature.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Andere Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment described in more detail in connection with the drawings. Other embodiments are possible without departing from the scope of the invention.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines endothermen Gasgeneratprs, wobei Teile des Gehäuses weggelassen sind, um das Verständnis zu erleichtern.Fig. 1 is a perspective view of an endothermic gas generator, parts of the housing are omitted for ease of understanding.

Fig. 2 ist eine Grundrissansicht des Generators, bei der ein Teil abgebrochen gezeichnet ist, um die innere Anordnung einiger Teile zu veranschaulichen.Fig. 2 is a plan view of the generator with a portion is drawn broken off to illustrate the internal arrangement of some parts.

Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt längs der Linie )-3 in Abbildung 2.Figure 3 is a vertical section along line) -3 in Figure 2.

Der dargestellte Generator besteht aus einem Gehäuse 10 mit Seitenwänden und Abschlußteilen, so daß eine Kammer umschlossen ist. Die Enden des Generators können mit Abschlußdeckeln 11 und 12 ausgestattet sein, wobei der obere Abschlußdeckel 11 mit einer Uffnung oder einem Durchlass versehen ist, dessen Konturen bei 1) eingezeichnet sind und der geeignet ist, eine Anordnung aufzunehmen und zu halten, die allgemein durch 20 dargestellt ist.The generator shown consists of a housing 10 with side walls and closure parts so that a chamber is enclosed. The ends of the generator can be equipped with end caps 11 and 12, the upper end cap 11 is provided with an opening or a passage, the contours of which are shown at 1) and which is capable of receiving and maintaining an arrangement that is general is represented by 20.

Diese Anordnung kann eine geeignete Haltevorrichtung 21 enthalten, die in Form einer Platte ausgeführt sein kann, die das Misch- und Heizrohr 50 und eine Reaktionszelle 40 trägt, sowie auch ein Vorheizrohr 50, das als im allgemeinen U-förmig dargestellt ist und das mit den inneren Enden des Mischrohrs 30 und der katalytischen oder Reaktionszelle 40 verbunden ist und die Verbindung zwischen besagten inneren Enden herstellt. Das verlängerte Mischrohr 50 und die Zelle 40 verlaufen mit einem Abstand parallel, wobei jeweils ein Ende des Mischrohres und der Zelle an der Halteplatte 21 befestigt sind. Die Halteplatte 21 trägt auch einen Stöpsel aus feuerfestem Isoliermaterial, der bei 22 dargestellt ist und der in der Größe in den Durchlaß 15 passt und dazu dient, die Elemente in der Kammer in der richtigen Lage festzuhalten. Die Einbauplatte 21 kann an die Röhrenelemente 30 und 40 geschweißt und mit dem Ende der Platte 11 auf irgendeine geeignete Weise wie z.B. durch Bolzen oder Maschinenschrauben 25 verbunden sein.This arrangement may include a suitable holding device 21, which can be designed in the form of a plate that the mixing and heating tube 50 and carries a reaction cell 40, as well also a preheating tube 50 that is shown as generally U-shaped and that with the inner ends of the mixing tube 30 and the catalytic or reaction cell 40 is connected and the connection between said inner ends. The extended mixing tube 50 and the Cell 40 run parallel at a distance, with one end of the mixing tube in each case and the cell are attached to the holding plate 21. The holding plate 21 also carries a plug of refractory insulating material shown at 22 and the fits in size in the passage 15 and serves to hold the elements in the chamber to hold on in the correct position. The mounting plate 21 can be attached to the tube elements 30 and 40 welded and to the end of plate 11 in any suitable manner such as by bolts or machine screws 25.

Die Wände des Gehäuses 10 sind vorzugsweise mit einer äußeren Schicht von Wärmeisoliermaterial, das bei 14 eingezeichnet ist, und einer inneren Schicht von hochfeuerfestem Material ausgestattet; dieses innere Futter kann in Form von Kachelblöcken vorliegen oder es kann von einer monolithischen, preßstoffartigen, feuerfesten Beschaffenheit sein.The walls of the housing 10 are preferably provided with an outer layer of thermal insulation material indicated at 14 and an inner layer made of highly refractory material; this inner lining can be in the form of Tile blocks are present or it can be of a monolithic, pressed material-like, be fireproof.

Geeignete Heizvorrichtungen wie Brenner sind vorzugsweise im Ende des Gehäuses gegenüber der Halteplatte 21 angeordnet.Suitable heating devices such as burners are preferably in the end of the housing opposite to the holding plate 21.

Im abgebildeten Beispiel sind 2 Batterien von Brennern 60 und 60' gezeigt, die in die Endwand 12 eingesetzt sind. Diese Brenner sind in einem Winkel zu den angrenzenden Wänden angeordnet, so daß sie ihre Flammen längs und angrenzend an die Längswände der Kammer richten und dadurch das feuerfeste Material ebenso erhitzen wie auch das heizrohr 50, wobei das feuerfeste Futter Strahlungswärme an die Elemente innerhalb der Kammer liefert. Es ist klar, daß die Brennerelemente mit geeigneten äußeren Brennstoffquellen, Ventilen un anderem Zubehör ausgestattet sind, wodurch die Wärmemenge, die in die Kammer eingeführt wird, leicht geregelt werden kann Der untere Endteil und das Abschlußstück 12 können auch einen Temperaturfühler und eine Vorrichtung zur visuellen Beobachtung; der Position und Länge der Flammen und der Bedingungen in der Kammer enthalten, wobei diese Vorrichtungen in geeigneter Weise durch die isolierenden und feuerfesten Schichten des Gehäuses geführt sind. Eine derartige Fühlvorrichtung und eine derartige BesbEaehtungsvorrichtung sind allgemein gezeigt bei 16 und 17. Wenn die itzezuführungsvorrichtungen für die Brenner am Bodenende des Gehäuses angeordnet sind, ist das Gehäuse vorzugsweise neben dem~gegenüberliegenden oder oberen Ende mit einem Abzug und einer damit verbundenen Esse ausgestattet. Eine derartige Abzugsöffnung und eine damit verbundene Esse sind bei 18 angezeigt, ei die Esse mit einer Dämpfungsklappe oder Regelvorrichtung 1-9 dargestellt ist.In the example shown there are 2 batteries of burners 60 and 60 ' shown inserted into the end wall 12. These burners are at an angle arranged to the adjacent walls so that them their flames Align longitudinally and adjacent to the longitudinal walls of the chamber and thereby the refractory Heat the material as well as the heating tube 50, with the refractory lining radiating heat supplies to the elements within the chamber. It is clear that the burner elements Equipped with suitable external fuel sources, valves and other accessories are thereby easily controlled, the amount of heat introduced into the chamber The lower end part and the end piece 12 can also be a temperature sensor and a device for visual observation; the position and length of the flames and the conditions contained in the chamber, these devices being suitable Way through the insulating and fireproof layers of the housing. Such a sensing device and such a covering device are shown generally at 16 and 17. When the heat supply devices for the burners Are arranged at the bottom end of the housing, the housing is preferably next to the ~ opposite or at the top with a trigger and a chimney connected to it. Such a vent and an associated chimney are indicated at 18, Egg is shown with a damping flap or control device 1-9.

Das äußere Ende des Eintritts-, Heiz- und Mischrohres 50 ist vorzugsweise angeflanscht, wie in der Zeichnung dargestellt, und über eine Zuleitungsvorrichtung 31 mit einer Quelle für Kohlenwasserstoffgas und Luft verbunden. Obwohl eine solche Quelle nicht eingezeichnet ist, ist dem Fachmann bekannt, daß geeignete Ventile,Druckregulierer und -Meßgeräte verwendet werden können, um zu gewährleisten, daß Luft und Kohlenwasserstoffgas im richtigen Verhältnis in den Generator eingespeist werden.The outer end of the inlet, heating and mixing tube 50 is preferred flanged, as shown in the drawing, and via a supply device 31 connected to a source of hydrocarbon gas and air. Although such a Source is not shown, is known to those skilled in the art that suitable valves, pressure regulators and measuring devices can be used, to ensure that Air and hydrocarbon gas fed into the generator in the correct proportions will.

Das untere-oder innere Ende dieses Eintritts-, Misch- und Heizrohres 30 ist vorzugsweise verschlossen mit Ausnahme einer Öffnung, die mit einem Ende des Vorheizrohres 50 in Verbindung stehet, das eine kleinere Querschnittsfläche hat als das Mischrohr 30.The lower or inner end of this inlet, mixing and heating pipe 30 is preferably sealed with the exception of an opening that has one end of the preheating tube 50 is in communication, which has a smaller cross-sectional area has as the mixing tube 30.

Dadurch, daß auf diese Weise für einen schnellen Wechsel im Querschnitt des Gasstromes durch das Rohr und in das Vorheizrohr 5Q gesorgt wird, wird die Turbulenz der Strömung gewährleistet und gründliche Mischung des Kohlenwasserstoffgases mit der Luft erreicht.By doing that in this way for a quick change in cross-section of the gas flow through the pipe and into the preheating pipe 5Q is taken care of, the turbulence becomes the flow ensures and thorough mixing of the hydrocarbon gas with reached the air.

Das Vorheizrohr 50 befindet sich in Nachbarschaft zu den Heizvorrichtungen (bzw. den Flammen und den dazu benachbarten strahlenden Wänden) und ist vorzugsweise gewunden, um dadurch dem darin schnell fließenden Strom gemischter Gase eine beträchtliche Oberfläche anzubieten. In den Zeichnungen ist das Vorheizrohr allgemein U-förmig dargestellt, dessen Schenkel sich parallel zum Eingangs-, Heiz- und Mischrohr 50 und der Reaktionszelle 40 erstrecken. Das entgegengesetzte Ende des Vorheizrohres 50 ist mit dem unteren Endteil der Reaktionszelle 40 verbunden, wobei das untere oder innere Ende der Zelle geschlossen oder abgedichtet ist, so daß hereinkommende Gase nur den Weg durch Rohr 50, Vorheizrohr 50 und in die-Reaktionszelle 40 nehmen können. Es wird darauf hingewiesen, daß die Reaktionszelle 40 (die von der Halteplatte 21 getragen wird und einen Teil der Anordnung der abnehmbaren Anordnung 20 bildet) vorzugsweise aus einer Nickellegierung gemacht ist oder einen Katalysatorbestandteil enthält, der geeignet ist, die gewünschte Reaktion zu bewirken. Es ist zu beachten, daß der größere Teil dieser Reaktionszelle 40 in ihrer Länge in der Generatorkammer mit einer Schicht 41 aus feuerfestem Material von geringem spezifischem Gewicht und geringer spezifischer Wärme bedeckt ist.The preheat tube 50 is located in the vicinity of the heating devices (or the flames and the radiant walls adjacent to them) and is preferred wound, thereby giving a considerable amount to the rapidly flowing stream of mixed gases therein To offer surface. In the drawings, the preheat tube is generally U-shaped shown, the legs of which are parallel to the inlet, heating and mixing pipe 50 and the reaction cell 40 extend. The opposite end of the preheat tube 50 is connected to the lower end portion of the reaction cell 40, the lower or inner end of the cell is closed or sealed so that incoming Gases only travel through tube 50, preheat tube 50, and into reaction cell 40 can. It should be noted that the reaction cell 40 (that of the holding plate 21 and forms part of the assembly of the detachable assembly 20) preferably made of a nickel alloy or a catalyst component contains, which is suitable to cause the desired reaction. It should be noted that the greater part of this reaction cell 40 in its length in the generator chamber with a layer 41 of refractory material of low specific weight and low specific heat is covered.

Da die Reaktion nur schwach endothermen Charakter hat, ist es wünschenswert, -eine solche Deckschicht anzubringen, so daß nur ein vernachlässigbarer Wärmeübergang zwischen der Reaktionszelle und der Kammer besteht und dadurch eine wirklich einheitliche Temperatur in der Zelle aufrechterhalten wird. Darüber hinaus ist zu beachten, daß die Reaktionszelle 40 einen relativ großen Querschnitt hat, so daß der Gasstrom durch diese Zelle eine kleine Geschwindigkeit hat und zwischen den gemischten Gasen und dem Katalysator hinreichender Kontakt hergestellt wird, um vollständige Reaktion zu gewährleisten. Das äußere Ende der Zelle ist ebenfalls mit einer abnehmbaren Endplatte und einem Flansch versehen, wobei die Endplatte eine Auslaßvorrichtung 42 enthält, durch die die nunmehrigen Produktgase in einen geeigneten Speicher, Vorratsbehälter, usw. ausgelassen werden können.Since the reaction is only weakly endothermic, it is desirable -to apply such a top layer so that only a negligible heat transfer exists between the reaction cell and the chamber and thus a really uniform Temperature in the cell is maintained. It should also be noted that the reaction cell 40 has a relatively large cross section, so that the gas flow through this cell has a low velocity and between the mixed gases and sufficient contact is made with the catalyst to complete the reaction to ensure. The outer end of the cell also has a removable one End plate and a flange, the end plate having an outlet device 42 contains, through which the current product gases in a suitable storage, Reservoir, etc. can be omitted.

Es ist selbstverständlich, daß die Einlaßvorrichtung 71 und die Auslaßvorrichtung 42 mit geeigneten Gewinden versehen oder auf andere Weise für die schnelle Verbindung zu anderen Rohrleitungen und Geräten eingerichtet sind.It goes without saying that the inlet device 71 and the outlet device 42 suitably threaded or otherwise for quick connection to other pipes and devices.

Falls. erwünscht, kann eine zusätzliche Auslaßvorrichtung 43 direkt in die Reaktionszelle 40 eingesetzt werden, so daß die Produktgase zu wechselnden Vorratsbehältern abgeführt werden können.If. if desired, an additional outlet device 43 can be direct are used in the reaction cell 40, so that the product gases to be changed Reservoirs can be removed.

Um die Mischung der hereinkommenden Gase im Rohr 50 zu erleichtern, kann sein Einlaßende in geeigneter Weise ausgekleidet sein, wie bei 75 gezeigt, um eine düsenähnliche Eingangsröhre herzustellen. Es ist auch vorteilhaft, den Austrittsendteil von Zelle 40, wie bei 45 gezeigt, mit einem isolierenden feuerfesten Material zu füttern (das ein abnehmbarer Stöpsel sein kann), um unerwünschte Wärmeverluste zu verhindern.To facilitate the mixing of the incoming gases in tube 50, its inlet end may be suitably lined as shown at 75, to make a nozzle-like input tube. It is also advantageous to have the exit end part from cell 40 as shown at 45 with an insulating refractory material feeding (which can be a removable plug) to prevent unwanted heat loss impede.

Im Betrieb wird die ganze Kammer auf eine Temperatur zwischen 927 0C und 1095 0C gebracht, wobei Temperaturen von 980 0C normalerweise ausreichend sind. Dem Generator wird dann eine Mischung von Luft und Kohlenwasserstoffgas zugeführt, wobei das Mischungsverhältnis von Luft zu Kohlenwasserstoffgas vom erwünschten Mischungsverhältnis von CO zu C02 im Produktgas abhängt.In operation, the entire chamber is brought to a temperature between 927 0C and 1095 0C, whereby temperatures of 980 0C are usually sufficient are. A mixture of air and hydrocarbon gas is then fed to the generator, the mixing ratio of air to hydrocarbon gas being of the desired mixing ratio depends on CO to C02 in the product gas.

Die Mischung der hereinkommenden Gase wird vorzugsweise bei einem regulierbaren und kontrollierten Druck und regulierbarer und kontrollierter Strömungsgeschwindigkeit zugeführt, wobei die volumetrische Zufuhr der Kapazität und Größe des Generators korreliert ist. Es zeigt sich, daß ein-Minimum und theoretisch kein Kohlenstoff gebildet oder im Mischrohr 30 oder im Vorheizrohr 50 niedergeschlagen wird, obwohl das letztere auch aus einer Legierung hergestellt ist, die Nickel oder Nickeloxyd enthält. Dieses überraschende Ergebnis ist dem Umstand zu verdanken, daß das Vorheizrohr 50 von hinreichend kleinem Querschnitt ist, so daß es eine hinreichende Erwärmung des Gases gestattet, ohne daß Kohlenstoff erzeugt, niedergeschlagen oder gebildet wird.The mixture of incoming gases is preferably at one adjustable and controlled pressure and adjustable and controlled flow rate supplied, the volumetric supply being the capacity and size of the generator is correlated. It turns out that there is a minimum and theoretically no carbon formed or deposited in the mixing tube 30 or in the preheating tube 50, although the latter is also made from an alloy called nickel or nickel oxide contains. This surprising result is due to the fact that the preheating tube 50 is of a sufficiently small cross-section so that there is sufficient heating of the gas without carbon being generated, deposited or formed will.

Die Gase, die durch die Auslaßvorrichtung 42 ausströmen, bestehen im wesentlichen aus Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser. Der Generator kann über längere Zeitabschnitte in Betrieb gehalten werden als Generatoren nach dem Stand der Technik, ohne daß übermäßige Bildung von Kohlenstoff in der Reaktionszelle 4G auftritt; es ist praktisch, die-Einlaß-und Auslaßleitungen mit Druckmeßvorrichtungen auszustatten, die jede übermäßige Entstehung von Kohlenstoff oder Verstopfung infolge der Anwesenheit von Kohlenstoff an einem Absinken des Drucks zu erkennen geben und dadurch angezeigt wird, daß die Einheit Wartung oder Reinigung benötigt. Es ist zu sehen, daß die Konstruktion des Generators in einer-Weise ausgeführt ist, das die ganze Anordnung leicht aus dem Gehäuse herausgenommen werden kann, indem einfach die obere Halteplatte 21 und die mit ihr verbundenen Elemente entfernt werden.The gases emanating through the outlet device 42 exist essentially of carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen and water. The generator can be kept in operation for longer periods of time than prior art generators without excessive carbon formation occurs in the reaction cell 4G; it is convenient to use the inlet and outlet pipes to equip with pressure gauges to detect any excessive build-up of carbon or clogging due to the presence of carbon due to a drop in pressure indicate that the unit is servicing or cleaning needed. It can be seen that the construction of the generator is carried out in a way is that the whole assembly can be easily removed from the housing, by simply removing the upper retaining plate 21 and the elements connected to it will.

Obwohl die Ausführungsform des abgebildeten Generators rechtwinklig ist, ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht darauf~beschränkt ist und abweichende Formen oder Umrisse verwendet werden können. Jedes gewundene Vorheizrohr von kleinem Durchmesser, das in der Nachbarschaft der Wärmequelle angeordnet ist,kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß seine Enden mit dem Einlaß- und Heizrohr von größerem Durchmesser und mit einer Zelle von ebenfalls größerem Durchmesser oder Querschnitt verbunden sind. um Beispiel wurden glänzende Resultate erzielt, wenn ein Mischrohr von 9 Zoll Durchmesser ein Vorheizrohr 50 von 1 Zoll Durchmesser und eine Zelle 40 von 4 Zoll Durchmesser verwendet wurden. Wie oben gezeigt wurde, spielen diese Wechsel der Querschnittsflächen der verschiedenen Einheiten eine wichtige Rolle dadurch, daß sie gründliche Mischung der Gase gewährleisten und die Strömung in den verschiedenen Teilen des Generators so regulieren, daß optimale Betriebsbedingungen erreicht werden.Although the embodiment of the generator shown is rectangular It goes without saying that the invention is not limited to these and differing Shapes or outlines can be used. Each spiral preheat pipe from small Diameter located in the vicinity of the heat source can be used provided that its ends are connected to the inlet and heating pipe of larger size Diameter and with a cell of also larger diameter or cross-section are connected. For example, brilliant results have been achieved when using a mixing tube 9 "diameter preheat tube 50 1" diameter and cell 40 by 4 inches in diameter were used. As shown above, these play Changing the cross-sectional areas of the various units is an important one role in that they ensure thorough mixing of the gases and the flow in regulate the various parts of the generator to ensure optimum operating conditions can be achieved.

Auf alle Fälle sollte die Mischung der Gase im Rohr 50 auf eine Temperatur von zwischen 927 0C und 10950C vorgeheizt werden, ug optimale Betriebsbedingungen herzustellen.In any case, the mixture of gases in tube 50 should be at a temperature between 927 ° C and 10950C are preheated, ug optimal operating conditions to manufacture.

Claims

1. Process for the continuous production of inert gases from a Mixture of air and natural gas, characterized by the following steps: a) Letting through a flow of a mixture of natural gas and air through a mixing zone b) elevation the speed of the mixture of gas and air coming from said mixing zone to the Passing through the preheating zone is given off c) transfer of heat to the Mixing and preheating zones to bring the gas and air mixture in the preheating zone to one Bring a temperature of between 927 0C and 1095 0C in the preheating zone, d) allow to react the preheated gas and air mixture with a nickel catalyst in a reaction zone, to which the said heat is also transferred. e) Discharge of the resulting gas from said reaction zone.

2. Gas generator for the continuous conversion of hydrocarbon gases in gases of predetermined properties with a chamber forming, insulated Housing that is lined with refractory material and on opposite Ends having a heating device or a pull-off device, characterized by a detachable conversion unit (20) carried by one end of the housing (11), an inlet, heating and mixing tube extending into the chamber (50), one at a distance parallel to the heating and mixing tube, extends into the chamber extending elongated reaction cell (40) and at least one corrugated preheat tube (50), wherein the preheat tube the inner ends of the inlet heating and mixing tube () o) and the reaction cell (40) within the chamber connects to one another, supply means for the supply of hydrocarbon gases and air to the inlet, heating and mixing pipe (30) and outlet means (42) for gases discharged from the reaction cell.

5. Gas generator according to claim 2, characterized in that the corrugated Preheating tube device (50) has a smaller cross-sectional area than the inlet, Heating and mixing tube device (30) and the reaction cell (40) and that they are in the Neighborhood of the heating devices (60) is arranged, whereby the mixture of Hydrocarbon gas and air is exposed to externally supplied heat while the mixture moves at high speed.

4. Gas generator according to claim 2 or 5, characterized in that the reaction cell (40) contains a catalyst.

5. Gas generator according to one of claims 2 to 4, characterized by Burner devices (60), which are arranged in the other end of the housing, so that they direct the heat along and against the corner walls of the chamber, around the preheating tube device (50) to expose the S-radiation heat.

6. Gas generator according to one of Claims 2 to 5, characterized in that that the preheating tube device (see above) has a smaller cross-section than the mixing tube () 0) and the reaction cell (4o) is, creating a in the preheating tube device High velocity gas flow is achieved.

7. Gas generator according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the removable conversion unit contains a mounting plate (21), which the mixing tube () 0) and holds the reaction cell (40) in this housing.