DE1567473A1 - Wasserstofferzeuger - Google Patents
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Description
Die Erfindung besieht sich, auf eine Vorrichtung zur Erzeugung
von Wasserstoffe Insbesondere betrifft die Erfindung
eine gedrängt gebaute, Wasserstoff erzeugende Vorrichtung, welche leicht als in sich abgeschlossener Wasserstoff—
erzeuger ausgebildet sein kann, der bei wirtschaftlichen und industriellen Verfahren zur Wasserstofferzeugung brauchbar
ist. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung zur Wasserstofferzeugung, welche vollständig in sich
abgeschlossen ist und als tragbarer Wasserstofferzeuger mit
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»567473 I
beträchtliches wirtschaftlich·« und militärisch·* Wert
verwendet werden kann«
verwendet werden kann«
Xn der USA-Patentanmeldung Serial No. 217 012 ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Wasseretofferzeugung unter '
Verwendung von Daaspf zur Bückbildung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen
als Wasseratoffquelle «owie der Diffusionsreinigung
von dadurch erzeugtem Wasserstoff beschrieben. In der genannten Anmeldung aind die Vorteile des Abzuges von Wasserstoff
aus einer Daapfrückbildungsreaktion mittels Diffusion zusammen
alt der Verwendung von undiffundierten Gasen als Verbrennungsgase zur Zuführung von Wärme, um die endotherme Rückbildungereaktion
aufrechtzuerhalten, dargelegt.
Vorliegende Erfindung verbessert das Verfahren und die Vorrichtung
gemäß der genannten Anmeldung. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung der
restlichen, nicht diffundierten ö&se, welche aus der Rückbildungsreaktios&ssone
abgetrennt wurden, als Quelle zur Erzeugung
der gesamten, in der Anlage erforderlichen Energie. Die durch die Verbrennung dieser uicht diffundierten Gase erhaltene
Wärme ergibt die für die Verdampfung vor* Brennstoff und Wasser erforderliche Wärme sowie die für die endotherme
Kohlenwasserstoff-Dampf-Rückbildungereaktion erforderliche
Wärme. Sie kann auch die Antriebskraft sum Unterdrucksetzen der Anlage durch Benutzung der Verdampfung de* Wassers für
Wärme. Sie kann auch die Antriebskraft sum Unterdrucksetzen der Anlage durch Benutzung der Verdampfung de* Wassers für
O O 9 8 3 21 O 2~8 1
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diesen Zweck erzeugen. Ein weiterer Vorteil der verliegenden
Erfindung beruht in der Verwendung ein»© neuen, in Abteile
unterteilten Wasser-Brennstoff-Gefäßes, in welchem der durch Verwendung solcher Verbrennungsabgas® erzeugte Dampf den zur Einspeisung von Brennstoff unter Druck in die Anlage nötigen Druck liefert. Ein weiterer Erfindungsgodanke besteht in der Verwendung des Druckes und/oder der Temperatur des Dampferzeugers zur Steuerung der Wärmemenge, welche von den Verbresasmngsabgasen zum Dampferzeuger übertragen wird, um eine zuverlässige Steuerung der Gesamtanlag· bei jedem gewünschten Betriebswert zu erhalten. Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht in der Verwendung des Druckes des Dampferzeugers, welcher durch Regler und Bsscliiekungsdtlsen gegen eine Endaus β trömdüee arbeitet, zur Steuerung des Qesamtbetriebeβ des Wasserstofferzeugers. Ein weiterer Gedanke besteht in der Ansaugung der erforderlichen Brennluft in die Brennkammer mittels des Druckes ubb Reaktors.
unterteilten Wasser-Brennstoff-Gefäßes, in welchem der durch Verwendung solcher Verbrennungsabgas® erzeugte Dampf den zur Einspeisung von Brennstoff unter Druck in die Anlage nötigen Druck liefert. Ein weiterer Erfindungsgodanke besteht in der Verwendung des Druckes und/oder der Temperatur des Dampferzeugers zur Steuerung der Wärmemenge, welche von den Verbresasmngsabgasen zum Dampferzeuger übertragen wird, um eine zuverlässige Steuerung der Gesamtanlag· bei jedem gewünschten Betriebswert zu erhalten. Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht in der Verwendung des Druckes des Dampferzeugers, welcher durch Regler und Bsscliiekungsdtlsen gegen eine Endaus β trömdüee arbeitet, zur Steuerung des Qesamtbetriebeβ des Wasserstofferzeugers. Ein weiterer Gedanke besteht in der Ansaugung der erforderlichen Brennluft in die Brennkammer mittels des Druckes ubb Reaktors.
Erfindungsgemäße Wasserstofferzeuger können mit Kapazitäten
von etwa 28 - 57 l/h (i - 2 SCFH) und größer ausgebildet werden. Zweckmäßigerweise kann bei Einheiten mit einer Kapazität von etwa 189 - 283.l/h (6 - 10 SCFH) das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Dampfboilers und die mit dem Erhitzen der großen Wassermasse in einem solchen Boiler erforderliche Aufheizzeit wunschgemäß eine andere Einrichtung zur Druckerzeugung und
Durchführung der Verdampfung verwendet werden. Xn diesem Fall kann zur Druckerzeugung eine Handpumpe oder Miniaturpumpen oder
von etwa 28 - 57 l/h (i - 2 SCFH) und größer ausgebildet werden. Zweckmäßigerweise kann bei Einheiten mit einer Kapazität von etwa 189 - 283.l/h (6 - 10 SCFH) das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Dampfboilers und die mit dem Erhitzen der großen Wassermasse in einem solchen Boiler erforderliche Aufheizzeit wunschgemäß eine andere Einrichtung zur Druckerzeugung und
Durchführung der Verdampfung verwendet werden. Xn diesem Fall kann zur Druckerzeugung eine Handpumpe oder Miniaturpumpen oder
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ander· geeignete Einrichtungen verwendet werden, wobei die
durch die Restgase erhaltene Warne für die Verdampfung verwendet wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
Kohlenwasserstoff- Brennstoff und Wasser in einen geeigneten Verhältnis in Gegenwart eines die Rückbildung katalysierenden
Dampfes zur Reaktion gebracht. Die Rückbildungsreaktion erzeugt Wasserstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Methan.
Der Wasserstoff wird teilweise durch ein Diffusionselement
abgezogen und die verbleibenden heißen Reaktorgase liefern, wenn sie direkt als Brennstoff verwendet werden, die für das
Verfahren einschließlich der Dampferzeugung und für die ausreichende
Möglichkeit von Strahlunge- und Konvektionsverlusten
und Verlusten im Abgas erforderliche Wärme. Wie oben beschrieben, kann die Wärme auch die Antriebskraft für das Uhterdruckeetzen
der Anlage liefern. Weiter ist, da nur Wasserstoff durch das Diffusionselement diffundiert, keine Reinigung oder Behandlung
der erzeugten Waeserstoffetrdmung erforderlich. Die erhaltene
Vorrichtung kann daher außerordentlich gedrängt sowie mit hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden und läßt sich gut
als Kleingerät herstellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet kurz folgendermaßent
Brennstoff und Dampf strömen aus ihren jeweiligen Behältern, werden bemessen,vorgemischt und durch eine Verdampfer-Vorerhitzer«
" k ~ 009832/0281
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•Chiang« geleitet) bevor sie in den Rückbilder eintreten.
Abgase, welche über die Unterseite des Wasser-Brennstoffbehälters,
welcher zur Verbesserung des Wärmeübergangs mit Rippen versehen sein kann, oder anstatt dessen durch eine Wärmetauscher-Schlange,
welche im Wasserbehälter angeordnet sein kann, geleitet werden, ergeben eine zur Dampferzeugung ausreichende Wärme. Der
flüssige Brennstoff wird mittels eines Hilfsluftdruckes oder
vorzugsweise durch eine biegsame Membran, welche zwischen der Brennstoff- und Dampfkammer angeordnet ist, unter Druck gesetzt.
Abgase, welche über die Verdampfer-Vorerhitzerspule geleitet werden, liefern die Wärme, um die Verdampfung des Brennstoffes
zu vervollständigen und die Brennstoff-Dampfmischung auf die
Reaktor-Eintrittetemperatur vorzuhitzen. Die Brennstoff-Dampfmischung
tritt in den Reaktor ein, wo sie in Gegenwart eines Dampf-Rückbildungekatalysators und unter Verwendung der aus
der Verbrennungszone übertragenen Wärme zu Kohlendioxyd, Kohlen»
monoxyd, Wasserstoff und Methan rückgebildet wird. Der erhaltene
Wasserstoff wird durch die Diffusionselemei&te abgezogen und durch
die Wasserstoffabgabeleitung, wahlweise durch eine abschließende
Kühlschlange, geleitet.
Das restliche Brennstoffgas tritt in einen Betriebsbrenner,
wo es verbrannt wird. Luft wird in die Verbrennungszone durch
die Druckenergie des restlichen Brennstoffgases angesaugt,
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welches -lurch eine SaugmUndung strömt, die den Systendruok
aufrecht erhält. Die Verbrennungeprodukte strömen durch den Reaktor, die Vorheizspule, den Dampferzeuger und durch den
Ab5Ug nach außen.
Anhand der Figur, welche einen Querschnitt durch ein AusfUhrungsbeispiel
der Erfindung mit schematisoh eingezeichneten Strömungsleitungen und zugehörigen Steuerungen zeigt, wird die Erfindung
beispielsweise näher erläutert.
In der Figur ist ein einheitlicher Wasserstofferzeuger 11 dargestellt,
welcher aus einem Reaktor-Diffusorgefäß 12 und einem
Brennstoff», Wasser» und Dampferzeugerbehälter 13 besteht,
welcher im Erzeuger angeordnet ist und mit dem mittleren Rohr "\k
des Reaktor-Diffusors in Wärmeaustausch steht.
Der Reaktor-Diffusor 12 besteht aus ringförmigen, konzentrischen Abteilen. Das innere Abteil ist eine Reaktionszone 21, welche
gegen die Wasserstoffsamnelzone 17 durch die Wand 20 und das
Kopfstück 16 abgedichtet ist. Das Diffusionselement 15 ist in der Wasseretoffsammelzone 17 angeordnet. Bei einem bevorzugten
Ausführungebeispiel besitzt das Diffusionselement 15 die Form einer hängenden Spirale. Das Diffusionselement 15 kommuniziert
mit der Katalysatorkammer 21, ist durch das Kopfstück 16 an
seinem Einlaßende abgedichtet und kommuniziert an seinem Aus» laßende mit der Leitung 27. Zweckmäßigerweise besteht die
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BAD
Dif fuelonszplral» «us dünnwandiger, beispielsweise O0I - O9Z mm
(4-8 nils) dicker, Legierung aus Pd-25# Ag, es wird jedoch
bemerkt, daß jedes nicht poröse, wasserstoffdurchläs-sige
Metall oder jede derartige Legierung verwand©t vordem tonn,
welche bei den Betriebstemperaturen stabil sind» lsi B©a!stor
erzeugter reiner Wasserstoff, welcher infolg® durch die Diffusiorasrohre abgetrennt und in der
gesammelt wurde, tritt durch die Leitung 18 aas«
18 ist mit einem Druck®ntspanaraigeventil 19 und eiae« ¥®sit;il S3
versehen, welches geöffnet «nd gesebloeeen werdest
In der Reaktionasone 21 ist ein Katalysator 2k
welcher in Dampf Kohlenwasserstoff·® beiepielsweioo
Petroleum JP-U9 su einer ¥&@&®rmt®tt «athalteadiosi f
surttckbildet.
Der Auslaß der Diffusions spirale 15 koammnisiert mit der Auslaßleitung
27, durch welche Restgase aus der Rilekbildungsreaktion,
nachdea innen der entstandene Wasserstoff durch
Diffusion in die Diffueionskasser 17ehfesogen wurde, zur
Saugeinrichtung 28 geleitet werden. Die Saugeinriefet«ng 28
•nthält eine öffnung, welche den Rückdruck erzeugt, gegen
welchen der geaaste Wasserstofferzeuger arbeitet. Weiter
erzeugt die Strunung der Gase durch diese Saugeinriohtung
die Antriebskraft zum Ansaugen der Brennluft in die Anlage. Die Verbrennung findet sodann in der Brennkammer ih statt. Die
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Verbrennung dieser Oase In Rohr 14 erzeugt Wärme, in das
Katalysatorbett auf der gewünschten Rüekbildungstemperatur
zu halten, und erzeugt die nötige Wärme, üb die Beschickung
in der Spule 53 vorzuheizen und Dampf ia Behälter 13 zu erzeugen, welcher nachfolgend näher erläutert wird« Sine
Isolierung 25 umgibt den Reaktor-Diffusor.
Zu den Brennstoff-, Wasser- und Dampferzeugerbehälter 13 wird bemerkt, daß dieser Behälter innerhalb des einheitlichen
Erzeugers in Wärmeaustausch mit dem heißen, im Reaktor-Diffusor
erzeugten Verbrennungsgas angeordnet ist. Wie in der Figur dargestellt, ist bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Dampferzeugungsbehälter im Erzeuger so angeordnet,
daß heißes Abgas auf die Unterseite 31 des Behälters 13 auftrifft,
welcher, wenn gewünscht, mit Rippen versehen sein kann, um die Wärmeübertragung zu verbessern. In der Erzeugerwand,
beispielsweise bei 32, sind öffnungen vorgesehen, aus welchen
Abgas in die Atmosphäre strömt. Anstatt dessen können heiße Abgase aus dem Rohr i4 mittels einer Leitung durch eine nicht
gezeigte Spule geleitet werden, welche innerhalb der Wasserkammer 33 des Dampferzeugers angeordnet ist, um das Wasser
zu erhitzen und den nötigen Dampfdruck zu erzeugen. Die auf den Behälter 13 übertragene Wärmemenge wird durch die Temperatur;
abtasteinrichtung 78 gesteuert, welche die Drossel 77 betätigt.
Wenn die Temperatur über einen vorgegebenen Einstellwert ansteigt,
wird ein Teil des Abgases umgeleitet. Anstatt der .
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Temperafeurabtasteinrichtung 78 kann.eine Druckabtasteinrichtung
im Dampfraum des Behälters 13 angeordnet werden.
Der Brennstoff-, Wasser- und Dampferzeugungsbehälter 13 ist
in zwei Abteile, ein Wasserabteil 33 und ein Brennstoffabteil 3h, durch eine biegsame Membran 36 geteilt, welche dampfundurchlässig
und für die Einwirkung von benzin- oder petroleumartigen
Brennstoffen widerstandsfähig ist» Zweckmäßigerweise besteht die biegsame Membran 36 aus Metall, beispielsweise
dünnem, rostfreiem Stahlblech, Kunststoff, wie Teflon oder dergleichen, oder gegen Kohlenwasserstoffe widerstandsfähigem
Gummi, beispielsweise Neopren. Das Brennst of fabteil 34 is*
mit einem Brennstoffeinfüllstutzen 37 und mit einem druckfesten Verschluß 38 versehen. Die Wasserkammer 33 ist mit einem
Wassereinfüllstutzen 39 zur Einbringung von Wasser in die Kammer und mit einen druckfesten Verschluß 41 versehen.
Xn Abhängigkeit von der Härte und Unreinheit des verwendeten
Wassers muß der kombinierte Wasser-Dampferzeugungsbehälter periodisch geleert werden, indem der in ihm zurückgebliebene
Wasserrest herausgenommen wird. Diese Entleerung wird vorzugsweise
am Ende jedes Arbeitsganges durchgeführt. Wenn die
Qualität des Wassers schlecht ist, schlägt sich auf den
Seiten und dem Boden des Dampferzeugers über eine lange Zeitdauer Kesselstein nieder. Wenn die Kesaelsteinablagerung so dick wird, daß sie die Wirksamkeit des Wasserstofferzeugers
Qualität des Wassers schlecht ist, schlägt sich auf den
Seiten und dem Boden des Dampferzeugers über eine lange Zeitdauer Kesselstein nieder. Wenn die Kesaelsteinablagerung so dick wird, daß sie die Wirksamkeit des Wasserstofferzeugers
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unter «inen zulässigen Wert drückt, wird der Kesselstein
aus dem Dampferzeuger entfernt. Dies ist leicht durch Abnahme des schnell zu befestigenden Verschlusses 42, welcher
die obere und untere Kammer zusammenhält, und Abnahme der oberen Kammer und der Membran durchzuführen, wodurch die
untere Kammer für die Reinigung freigelegt wird.
Der bei Betrieb des Erzeugers in der Kammer 33 erzeugte
Dampf wird durch die Leitung 43, welche mit einem Druckanzeiger
44 und einem Ventil 45 versehen ist, zum Drucksteuerventil46
geleitet, welches von Hand eingestellt werden kann, um den gewünschten Dampfdruck in der Dampfauslaßleitung
zu erzeugen. Der Dampf wird sodann durch die Leitung 47»
welche mit dem Druckmesser 48 versehen ist, zu der festen geeichten Düse 49, durch welche die gewünschte Dampfströmung
bemessen wird, indem der Druckabfall an der Düse gesteuert wird, und sodann zum Mischer 51 geleitet, aus welchem eine
Mischung von Dampf und Brennstoff durch die Leitung 52 zur
Vorerhitzungsspule 53 geleitet wird, welche innerhalb des
Rohres 14 angeordnet ist. Die vorerhitzte Mischung aus Dampf und Brennstoff wird durch die Leitung 54 in die Reaktionskammer geleitet, um die Brennstoff-Dampfmischung über die
ganze Reaktionszone zu verteilen. In der Leitung 52 ist ein
Druckmesser 56 vorgesehen, um den Druck der Einlaßströmung
in den Reaktor zu überwachen.
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Xn Verbindung mit der Brennstoffkammer Jk ist aua der Figur
ersichtlich, daß die Leitung 6\ für die Leitung von Brennstoff
in flüssiger Form und unter Druck sum Drucksteuerventil
62 vorgesehen ist, welches Ventil von Hand steuerbar ist® Die
Leitung 61 ist weiter mit einem Auf-Zu-Ventil 63 versehen.
Brennstoff unter gesteuerten Druck, wie durch den Daraekaiiseiger
64 angegeben, strttnt durch die Leitung 65 zu der geeichten
Düse 66 und von dort durch die Leitung 67 zum Brenn·»
stoff-Danpfnisoher 51·
Der in der Figur dargestellte Vasserstoffersseuger ist welter
nit einen Hilfe- oder Anheisbrenner 71 in Art einer
versehen, welcher mit einen Handkolben J2 sum
dee aus einen Kohlenwasserstoff bestehenden 73 und nit einer BrennstoffeinfUlltiffnung 7k sowie einer einstellbaren
LufteinlaOeinrichtung 76 versehen ist.
Bin typischer Vaeserstofferzeuger der hier beschriebenen Art
kann als auf den Rücken tragbares Gerät zur Abgabe von etwa
113 l/h (k SCFH) Wasserstoff, besogen auf ein at und 13,60C
(60°f) betrieben werden. Eine derartige Einheit wurde nit einen Oesamtvolunen von 56»6 1 (2 cubic feet) und einen Gewicht
von etwa 9»O7 kg (20 pounds) entwickelt. Brennstoff
und Wasser für das Anheisen und einen Betrieb von 10 Stunden
wiegen etwa 2,72 kg (6pounds).
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Ee wird festgestellt, daß eine derartig· Einheit aus Baumaterial
hergestellt werden kann, welches in bezug auf Druck- und Temperaturerfordernisse dem Fachmann als geeignet bekannt
ist. Bei eine» Aueführungebeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Verbrennungskammer aus einem Inconel X-75O-Rohr
mit einer Länge von 30,5 cm (12N) und einer Wanddicke
von 0,819 nm (0,0322 inch) hergestellt. Ein Rohr mit einem Außendurchmeeeer von 7,62 cm (3 inches) aus rostfreiem Stahl
30k mit einer Vanddicke von 0,13 mm (0,05 inch), welches
konzentrisch zur inneren Verbrennungskammer angeordnet ist, bildet die ringförmige Reaktionskammer. Die gewundenen
Diffusionsrohre mit einem Außendurohmesser von 3,17 ium (1/8 inch)
bestehen aus Palladium-Silberlegierung mit einer Yanddioke von 0,10 ma (k mils). Der Reaktor-Diffusor ist mit einer 5,OB cm
(2 inches) dicken Lage von "Kaowool* isoliert, welche die erforderliche Isolation bei minimalem Gewicht und Volumen erzeugt. In der erfindungegemäß aufgebauten Vorrichtung wird
eine biegsame Membran aus dem kunststoffbeschichteten Elastomer
"Fairprene" verwendet.
Betrieb und Steuerung der beschriebenen Vorrichtung sind einfach und vielseitig. Das anfängliche Anheizen wird durchgeführt, indem
der Anheizbrennetoff im Anheizbrenner 71 mittels eines Handkolbene
72 unter Druck gesetzt wird. Es wird bemerkt, daß andere Startverfahren
vorgesehen werden können, beispielsweise durch Schaffung einer Brennstoffleitung vom Brennstoffabteil des Brennstoff-Dampfdrucker zeuger β zum Anheizbrenner.
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BAD ORiGfNAt,
/3
um den Reaktor auf die Anheiztemperatur zwischen etwa 538° und 815°C (1000° und 150O0P) zubringen. Während dieser
Anheizzeit wird das Wasser im Dampferzeugungsbehälter 33 verdampft
und durch die Leitungen kj, 52 und $k in Abwesenheit
Von Brennstoff zum Rückbildungekatalysator geleitete Dadurch ermöglicht die Vorrichtung eine kurze Reinigung mit Dampf und
Luft(aus der Unterdrucksetzung) des Rückbildungekatalysators, um Kohleablagerungen aus früheren Arbeitsgängen zu beseitigen
und dadurch die Aktivität des Katalysators zu regenerieren.
Wenn Druck auf den Brennstoff im Brennstoffabteil 3k übertragen
und das Ventil 63 geöffnet wird, wird der Brennstoff vermischt
mit Dampf in den !Reaktor gedrückt. Die Brennstoff-Dampfbeschickung,
welche zur Verdampfung des Brennstoffes in der Schlange 53 vorerhitzt
wird» wird durch die Leitung 54 zum Katalysator geleitet,
woraufhin die Rückbildungereaktion in Gang gesetzt wird« Rückständiges
Brennstoffgae wird durch die Saugeinrichtung 28 durch
die Leitung 27 geleitet und in der Brennkammer 14 durch die
Flamme des Anheizbrenners gezündet„ Wenn eine merkliche Menge
Wasserstoffgas erzeugt wird, beispielsweise nach 5-15 Minuten
Betriebszeit nach dem Anheizen, was von der Brennstoffbeschickung abhängt, wird der Anheizbrenner abgeschaltet und die in sich ab»
geschlossene Einheit ist in Betrieb.
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BAD ORIQINAU
Ordnung von 10,55 atü (15O psig) angewendet. Wenn der Reaktordruck
in dieser Weise festgelegt ist, so wird eine ausreichende BrennstoffströBung und die proportionale Dampfströmung
in die Einheit eingeleitet, um den Reaktordruck aufrechtzuerhalten. Dies wird ausgeführt, indem der Druckabfall
an den geeichten Düsen 49 und 66 mit festgelegter Fläche gesteuert wird. Die vom Erzeuger gelieferte Wasserst
offmenge kann von Hand gedrosselt werden, indem die Druckabfälle
an den Brennstoff» und Dampfbeschickungsdüsen vermindert werden. Wenn weniger Substanz in den Reaktor und
durch die Abströmöffnung strömt, ergibt sich ein niedrigerer Reaktordruck und daher eine niedrigere Wasserstoff-Abgabegeschwindigkeit.
Bei normalem Betrieb mit einem Reaktordruck von 10,55 atü (150 psig) wird die Dampfbeschickung unter
einem Druck von etwa 11,25 atü (16O psig), angezeigt durch den Druckanzeiger 48, und die Brennstoffbeschickung unter
einem Druck von 11,25 atü (i60 peig), angezeigt durch den
Druckanzeiger 64, gehalten. Unter diesen Drücken und in Anbetracht der Wahl der geeichten Düsen 49 und 66 und in der
Ansaugeinrichtung 28 liegt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes zum Erzeuger im Bereich von 1,36 bis 1,81 kg (3 bis
4 pounds) je Stunde je 0,45 kg (i pound) Katalysator bei einem Verhältnis Dampf/Brennstoff von etwa 3t1.
Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene verwendete Kohlenwasserstoff-Brennstoff kann ein normalerweise
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IS67473
flüssiger Kohlenwasserstoff wie auch ein verflUssigbarer,
natürlicherweise gasförmiger Kohlenwasserstoff sein, wie
Propan- und Butan-Sorten. Flüssiger Kohlenwasserstoff, welcher in Siedebereich von Benzin, Petroleum und Gasöl siedet, bei«
spielsweise BTX-Udex-Raffinat, JP-4-Brennstoff, Petroleum
und dergleichen, kann als Brennstoff verwendet werden«
Geeignete Katalysatoren für die Erzeugung von Wasserstoff durch katalytische Dampf-Rückbildung von Kohlenwasserstoffbeschickungen
sind bekannt und sollen allgemein hohe Aktivität und gute physikalische Festigkeit besitsen. Metallkatalysatoren
aus der Platingruppe« beispielsweise Pt, Pd, Rh, Ru9 Oe, Ir,
insbesondere Pt und Rh und Kombinationen derselben» tiaben sich
als wirksame Katalysatoren erwiesen. Die Katalysatoraetalle
werden von schwer schmelzenden Oxyden getragen, beispielsweise Aluminiumoxyd, Silioiumdioxyd, Thoriumdioxyd und Kombinationen
derselben. Kalzium- und Magnesiumoxyde können beigefügt werden, um Katalysatoren mit größerer Festigkeit bei höheren Temperaturen
sicherzustellen. Es hat eich herausgestellt, daß Edelmetall-Katalysatoren
infolge der niedrigen Daepf-/Kohlenstoff-Verhältnisse,
welche angewendet werden können, besonders zweckmäßig sind, wodurch weiter die Verwendung einer gedrängten, leichten
Anlage ermöglicht wird.
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4·· B· trieb »druck·· dureb 41· Angab· 4·· Aus**rtfa4rttelt··
4·· erMUftan Wasserstoff·· rwgmmthri^bmn. 01··· Β·4ϋφΐαβ
wird durch 41· tür 41· Diffusion netw«ndlf· Antrl*fcik*mft 4··,
Vm»—rutoft-T»ildruoifmtm»tgml9gt. Im *11·»1η·η ylrd 41·
Vorrlehtunc b«l Irgend «in·» B*trl«b»druok swl«oh«ai 7*^3 und
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au «rsetic^a, v«loh· tmt«r
bl· au ein·« Druck Ton «tv* 3,51 »ttt (50 pelf) C«ll*f«rt wird.
- 16 -
009832/0281
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff aus kohlen wasseret
off hai ti gen Oasen» mit einer Brennstoffquelle, einen
Dampferzeuger, einer Brennkammer und einer Beaktionskammer,
welche einen Rüokbildungs-Katalyeator enthält, mit einem nur
für Wasserstoff durchlässigem Diffusionselement, und mit
Einrichtungen, um Brennstoff und Dampf in die Reaktionbkammer
zur Umwandlung in eine Wasserstoff enthaltende Gas*
mischung einzuleiten« dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffquelle (34) und der Dampferzeuger (33) in einem
in Abteile unterteilten Behälter angeordnet sind und duroh eine biegsame, für Dampf undurchlässige Membrane (36) getrennt werden, und dass die Brennkammer in indirektem War*
meauatauech mit einem Reaktor steht, der neben der Beaktionskammer
eine Wasserstoffdiffueionskammer aufweist, in
der das Diffusionselement angeordnet 1st, und mit einer Ein« richtung, um Wärme aue.der Brennkammer in den Dampferzeuger
au liefern, wobei der erzeugte Dampfdruck an der biegsamen Membrane angreift, um die Strömung des Brennstoffes aufrechtzuerhalten
a
009832/0281
BAD ORIGINAl.
2. Vorrichtung naoh Anepruoh 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen» üb die Lieferung von Wärme aue der Brennkamme* »um
Dampferzeuger zu steuern.
3ο Vorrichtung naoh Anepruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung zur Steuerung der Lieferung von Wärme zum Dampferzueger eine Abgas-Drossel aufweist, deren Bineteilung
duroh die Temperatur und/oder den Druck des Dampferzeugers gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh eine Binrichtung
zur Einleitung dee Brennstoffes und des Dampfes in die Beaktionskammer, die ein erstes Düseneystern aufweist,
dessen Düsen festgelegte Flächen besitzen, und eine Einrichtung zum Einleiten der rückständigen Gasprodukte in
die Brennkammer eine weitere Düse mit einer festgelegten DUsenflttohe aufweist, woduroh der Brennstoff und der Dampf
unter Druck duroh das erste Dttsensystern mit festgelegten
!lachen in die Reaktionskamaer zugemessen werden, wobei die
Reaktionskammer duroh die Strömung der Gaerückstände
duroh die Düse mit festgelegter fläche, welche die Gasrüclcstände zumisst, unter Druok gesetzt wird.
Vorrichtung naoh Anepruoh 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse, we lohe die Oas rückstände zumisst, als Saug-
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ΒΛ& ORIGINAL
ft
•Inrlohtung arbeitet und daduroh für die Verbrennung in
dar Brasnkaner «u rerwendendβ luft anaaugt.
6· Toxzlohtang naoh Anepxuoh 1, dadaroh gekennselohnet, daee
dar RUokbildung akataljaator aln Metall aue dar Platingruppe
iatv welohea ron einen aohweraohi inenden Oxyd getragen wird.
7· Torrlohtang naoh Anapruob 6, daduroh gakennsalobnet, daee
dar Katalyeator aua Bhodlua besteht·
009832/0281
BAD ORKSlNAU
Leerseite
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