DE2104051A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auf bereiten und Kuhlen eines Gasgemisches - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Auf bereiten und Kuhlen eines GasgemischesInfo
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Description
Shell Internationale Research Maatschappij N.V.
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten und Kühlen eines Gasgemisches
Priorität: 30. Januar 1970 Anraelder-Nr.7001416
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Kühlen eines Gasgemisches mit Wasserstoff
und Kohlenmonoxyd als wesentlichen Bestandteilen mit einem Reaktor für die teilweise Verbrennung der Kohlenwasserstoffe
mit Luft, Sauerstoff oder mit durch Sauerstoff angereicherter Luft bei überatmosphärisehern Druck bei wahlweiser Zufuhr von
Dampf sowie mit einem an den Gasauslaß des Reaktors angeschlossenen Wärmetauscher.
Es ist bekannt, daß Synthesegas aus einer teilweisen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen unter wahlweiser Zufuhr von Dampf hergestellt
wird. Bei diesem Verfahren fällt Ruß in J?orm von festen Teilchen an. Der Reaktor, in dem die teilweise Verbrennung stattfindet,
steht normalerweise mit einem Abgaskessel in Verbindung, in dem die heißen Gase, die den Reaktor mit Temperaturen von
1300 bis 1500°0 verlassen, auf Temperaturen von weniger als .4000C abgekühlt werden. Ein für diesen Zweck geeigneter Abgaskessel
umfaßt eine oder mehrere Rohrschlangen, durch welche das Gasgemisch durchgeführt wird, und um die ein Kühlmittel, z.B.
Wasser fließt. Der Wärmeaustausch dient gleichzeitig zur Rückgewinnung
von verdampftem Kühlmittel bei hohem Druck, z.B. Hochdruckdampf. Wegen ihrer großen Kühlfläche sind Abgaskessel
dieser Bauart nicht geeignet in Fällen, in denen das abgekühlte
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Gas verhältnismäßig hohe Temperaturen, z.B. Temper.sturen
zwischen 900 und 1100 0C haben soll. Eine solche Temperatur.
wird beispielsweise angestrebt, wenn das gekühlte Gas für die
Erholung von Metallen in Erzaufbereitungsverfahren verwendet
wird, die bei höheren Temperaturen stattfindet, i'iir solche
Fälle muß das Gas auf diese verhältnismäßig hohen Temperaturen verläßlich und genau abgekühlt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daii mit ihr eine Abkühlung
des Gases auf die genannten höheren Temperaturen zuverlässig und genau möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Wärmetauscher einen Raum enthält, durch v/elohen das
Gas hindurchgeführt wird und in dem mindestens eA;i PZühlrohr
angeordnet ist, welches gegenüber dem Raum geschlossen ist und ein koaxial in ihm angeordnetes Innenrohr für die Zufuhr
von Kühlmittel aufweist, wobei die Auslaßöffnung des Innenrohres derart angeordnet ist, daß das Kühlmittel das gegenüber
dem Raum geschlossene Ende des kühlrohre erreicht.
Das Kühlmittel, das vorzugsweise unter Druck in das Innenrohr eingeführt/wird, strömt zum geschlossenen Ende des
Kühlrohrs und daran anschließend im Gegenstrora zum Kühlmittel im Innenrohr durch den Zwischenraum zwischen der Außenwand
des Innenrohrs und der Innenwand des Kühlrohrs.
Vorzugsweise ist das Kühlrohr mit dem in ihm angeordneten Innenrohr so angeordnet, daß die Längsachse des Kühlrohrs
parallel zur Ströraungsrichtung des Gasstromes ausgerichtet
ist, so daß das Synthesegas* Parallelstromjgekühlt wird. Das
Kühlrohr durchsetzt bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Wandung de3 Wärmetauschers über eine Stopfbuchse,
in welcher das Kühlrohr längs^verschieblich ist. Der Wärmetaiiseher hat beispielsweise die Gestalt eines vertikal
angeordneten zylindrischen Kessels mit einer Innen-
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ausmauerung aus fexierfeatem Material. Per zylindrische Innenraum
des Kessels, durch den das Synthesegas hindurohgeführt wird, ist am Boaen mit dem Gasaiislaß des Reaktors verbunden
und hat an seinem Kopf einen G^sausli-.ß, normal zur Längsachse
des Innenraums des Wjlrraetauschers .--..usgerichtet, so
daß das Gas seitlich ausgeführt wird. Vorzugsweise ist ein Kühlrohr vorgesehen, das beweglich und gasdicht durch das geschlossene
obere Ende des zylindrischen Kessels hindurchragt, dessen Kühlmitteleinlaß und -auslaß außerhalb des Kessels vorgesehen
sind. Durch Einstellen der Einschubtiefe des Kühlrohrs
kann die Kühlfläche variiert werden. Eine auf der Außenwand des Kühlrohrs sich ablagernde Rußschicht kann z.B. durch Abschaben
an der gasdichten Stopfbuchse des Kühlrohrs oder mittels einer eigens dazu vorgesehenen Vorrichtung entfernt werden,
z.B. einer konzentrisch um das Rohr angeordneten Stahlbürste oder mit Hilfe von durch eine oder mehrere um das Kühlrohr
angeordnete Öffnungen zugeführtem Dampf.
Bei einem Verfahren zum Aufbereiten und Kühlen eines Gasgemisches mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als wesentlichen
Bestandteilen, das von einer Vorrichtung der beschriebenen Art Gebrauch macht, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß
das Gasgemisch in den Wärmetauscher mit einer kinetischen
2 2 3 Energie von 600 bis 3000 kp/m see m Gas und mit einem Druck
von 1 bis 3 at eingeführt wird.
Das Verfahren ist zweckraäßigerweise dadurch weitergebildet, daß TFasgemisch enthaltend 12 - 18 Gewichts-^ H2 und 12 - 18
Gewichts-^ CO durch teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen
mit Luft in einem Verhältnis von 5 - 7 kp Luft auf 1 kp Kohlenwasserstoff hergestellt wird, daß das heiße Gasgemisch
durch Einführen in den Wärmetauscher bei einem Druck von 2 at und einer kinetischen Energie von 1500 kp/m a pro
nr Gas und durch entsprechend tiefes Einschieben des Kühlrohres
in den Wärmetauscher von 13oo - I1IoO0C auf eine Temperatur
von 9oo bis looo°C abgekühlt wird.
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Vorzugsweise wird dabei Wasser als Kühlmittel verwendet.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
sind im folgenden anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Reaktor für die teilweise Verbrennung
von Kohlenwasserstoffen mit Luft, Sauerstoff oaer mit Sauerstoff angereicherter Luft bezeichnet. Der Reaktor umfaßt
einen Brennerteil 2. Durch eine Leitung 3 werden Kohlenwasserstoffe zum Brennerteil geleitet. Luft, Sauerstoff oder sauerstoff
angereicher te Luft wird über eine Leitung 4 zugeführt, während Dampf gegebenenfalls durch die Leitung 3 oder die Leitung
4 zugeführt wird. Der Reaktor ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 5 versehen. Sein Gasauslaß 6 ist an einen Gasauslaß
16 eines Wärmetauschers 7 angeschlossen. Das Gasgemisch fließt bei überatmosphSrischem Druck durch den Raum 9
des Wärmetauschers, der mit einer feuerfesten Auskleidung 8 versehen ist. Das Gas strömt um ein am unteren Ende geschlossenes
Kühlrohr 10, in dem ein Innenrohr 11 angeordnet ist. Das Kühlrohr ist gasdicht|durch eine. Stopfbuchse 14 im Wärmetauscher
gesteckt. Über eine Einlaßleitung 12 wird Kühlmittel, z.B. Wasser in großer Menge, vorzugsweise unter Druck zugeführt
und verläßt das Kühlrohr durch einen Kühlmittelauslaß 13. Das gekühlte Gas wird über eine Auslaßleitung 15
abgeführt. Das Kühlrohr ist mit seinem Innenrohr in der Stopfbuchse 14 beweglich angeordnet und in der Zeichnung in
der maximal in den Raum 9 eingesenkten Lage gezeigt, bei der größte Kühlung des Gases erzielt wird.
- Ansprüche -
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Claims (6)
- Patentansprüche\J Vorrichtung zum Aufbereiten und Kühlen eines Gasgemisches mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als wesentlichen Bestandteilen mit einem Reaktor für die teilweise Verbrennung der Kohlenv/asserstoffe mit Luft, Sauerstoff oder mit durch Sauerstoff angereicherter Luft bei überatmosphärischem Druck bei wahlweiser Zufuhr von Dampf sowie mit einem an den Gasauslaß des Reaktors angeschlossenen Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) einen Raum (9) enthält, durch welchen das Gas hindurchgeführt wird und in dem mindestens ein Kühlrohr (10) angeordnet ist, welches gegenüber dem Raum (9) geschlossen ist und ein koaxial in ihm angeordnetes Innenrohr (11) für die Zufuhr von Kühlmittel aufweist, wobei die Auslaßöffnung (13) des Innenrohres (11) derart angeordnet ist, daß das Kühlmittel das gegenüber dem Raum (9) geschlossene Ende des Kühlrohres (10) erreicht.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei c h η e-t, daß die Längsachse des Kühlrohres (10) parallel zur Strömungsrichtung des Gasstromes ausgerichtet ist, so daß das Gas im Parallelstrom gekühlt wird.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (10) die Wandung des Wärmetauschers (7) über eine Stopfbuchse (14) durchsetzt, in welcher das Kühlrohr längsverschieblich ist.
- 4. Verfahren zum Aufbereiten und Kühlen eines Gasgemisches mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als wesentlichen Bestandteilen unter Verwendung einer Vorrichtung nach ei-'- 6 109832/1210nem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch in den Wärmetauscher(7) mit einer kinetischen Energie von 6OC bis 3OOO kjj/ra see pro nr Gas und* mit einem Druck von 1 bis 3 at eingeführt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch enthaltend 12-18 Gewichts-?S Hp und 12 - Ί8 Gewichts-^ CO durch teilweise Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Luft in einem Verhältnis von 5 - 7 kp Luft auf 1 kp Pvohlenwasserstoff hergestellt wird, und daß das heiße Gasgemisch durch Kinfünren in den Wärmetauscher (7) bei einem Druck von 2 at und2 2 "5 einer kinetischen Energie von 1500 kp/m see pro m Gas und durch entsprechend tiefes Einschieben des Kühlrohrs (10) in den Wärmetauscher auf eine Temperatur von 900 10000C abgekühlt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (10) mit Wasser gekühlt wird.109832/1210
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