DE1615223A1 - Elektroden-Installation fuer elektrisch erwaermte Behaelter - Google Patents

Description

2OOO Hamburg se, den 3· Januar I967

Dr, Karl Th. Hegel Ee_Pianadeae_a Patentanwalt 1615223

Telefon 34 O1 31

!Postscheckkonto: Hamburg 2βββ24 IBank: Dresdner Bank AQ., 52Ο76/1Ο,

Depoaltenkasee Esplanade Teleoramm-Adresse: Döllnerpatent

Firma Bsso Research and Engineering Company, Elizabeth, U. J., USA

Elektroden-Installation für elektrisch erwärmte Behälter.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Elektroden-Installation für elektrisch erwärmte Behälter. Sie richtet sich insbesondere auf eine Elektroden-Installation für einen elektrisch erwärmten Behälter, der zur Vergasung von Kohlen-Wasserstoffen zu Kohlenstoff und Viasserstoff verwendet wird. Dabei handelt es sich insbe-j sondere um die Verhinderung des Kurzschlusses der Elete- i troden und der sie ummantehden isolierenden Wandungen bei elektrisch erwärmten Vergasungs-Reaktoren, woraus ^: letztlich ein ffehlschlag in der Isolierung resultiert. ;

Es sind zahlreiche Verfahren bekanntgeworden, durch die Petroleumfraktionen in leichte gasförmige Produkte verwandelt werden, d.h. in Wasserstoff. Während beispielsweise die Umwandlung von Methan oder einer Abgase "bei

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der Raffinierung in Wasserstoff und Kohlenstoff eine wohlbekannte chemische Reaktion ist, werden zur Erzielung der erwünschten Ausbeute bei verhältnismäßig niedrigen Kosten erhöhte Temperaturen benötigt, um die erforderliche thermische Energie zuzuführen. Daher sind zahlreiche Verfahren, die theoretisch durchaus brauchbar sein mögen, nicht durchzuführen, wenn sie vom wirtschaftlichen Standpunkt aus analysiert werden.

Heuere Untersuchungen auf diesem Gebiet haben ergeben, daß in solchen Gebieten, in denen die Kosten für den elektrischen Strom verhältnismäßig niedrig liegen, beispielsweise 0,6 bis 0,8 cents/kw (6 bis 8 mils/kwh), diese Reaktion wirtschaftlich mittels der Verwendung von Elektro-Wärme durchgeführt werden kann, wobei eh dichter Fluß aus Feststoffen auf der Reaktionstemperatur gehalten wird. Die Feststoffe werden mittels eines, gesteuerten elektrischen. Potentials oder einer Spannung erwärmt, die sich über einen oder über mehrere Teile des feststoff-Behälters erstreckt, wobei der Widerstand der Feststoffe gegen den elektrischen Fluß die Erwärmung auf die gewünschten Temperaturen bewirkt. Die Größe dee elektrischen Potentials oder der Spannung liegt im Kormalfall im Bereich von 0,04 bis 400 fQlt/om (0,1 bis VOOQ rolts/inch) vorzugsweise 1,2 bis 8 valt/a» (3 tois 20 volts/inofa.) und wird ge-

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steuert» damit eine Widerstandserwärmung der Feststoffe; ,erzielt wird, ohne daß ein elektrischer Funke überspringt und sich in der Feststoffmasse entlädt» Sie elektrische Energie wird durch mehrere Elektroden zugeführt, die von der Seite her in eine dichte Phaee der verflüssigten Kohle eintauchen. Der Elektro-Fluß-Reaktor arbeitet im allgemeinen bei !Temperaturen im Bereich, von 1 200 bis 1.450° 0 (1 900 bis 2 800 ° F), und der Druck liegt im Bereich von 0,35 bis 55 kg/cm (5 bis 500 psig.)· Während der Reaktor arbeitet, wird Kohlen-Wasserstoff in die dichte Masse eingeführt und quantitativ zu Kohlenstoff und Wasserstoffgas umgewandelt, und zwar nach einer Zeit von etwa 0,2 bis 30 Se- , künden. Bei den Feststoffen in dem verflüssigten Strom handelt es sich vorzugsweise um flüssige Kohleteilchen, die von einem Verkohlungsvorgang herrühren, oder die ' Kohle wird in dem geschilderten Verfahren von selbst erzeugt.

Obwohl diese elektrisch erwärmten mit einem verflüssigten Bett arbeitenden Reaktoren einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den früher bekannten Verfahren darstellen, ergeben sich noch schwerwiegende Probleme hinsichtlich der Durchführung dieses bekannten Verfahrens* Die Hauptechwlerigkeit beeteht hierbei darin, daß in den elektrisch erwärmten verflüssigten Behältern

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, elektrische Fehler "bei erhöhten Temperaturen auftre-' ten. Ee ist festgestellt worden, daß offenbar als Ergebnis eines.Zusammenbruches der elektrischen Iaolierunge-Eigenechaften der Bauelemente im Bereich der verflüssigten Zone eine Trennung der Elektroden erfolgt ist, die auf verschiedenen Potentialen arbeiten· Diese Zusammenbrüche werden durch Kurzschlüsse erzeugt, und es ist bekannt, daß hierdurch die zur Halterung der Elektroden und des Behälters verwendeten keramischen Bauelemente sogar zum Schmelzen gebracht werden.

Kurzschlüsse entstehen immer dann» wenn leitendes Material, z.B. Kohlej von dem Flüssigkeit»bett in den Bereich dtr Elektrode.. gelangt, di· auf dem nlohtbrennbaren Isolationsmaterial angeordnet ist, das die Wandung des Reaktors bildet« Dadurch fließt ein verstärkter Ström durch das Ieolationematerial. ftnn dieser Strom eich verstärkt, bewirkt er, daß die Temperatur der Wandung erhöht wird, da sie *ioh ursprünglich auf

•lnem hohen Widtrstandsniveau befindet. Andereretit·

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wir* duroh die Erhöhung der Ktaperfttw t*r elektrisch·

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ti dir it and der isolierenden fanäungea h»rab««sttlst j denn der elektrische Widerstand des lUterials ist seiner Temperatur umgekehrt proportional* Daher »i&öht ein itärkerer Strom bei niedrigerem flierltftnd tit

Temptratur nooh weiter. Das Ergebnis ist tin sthr

ßohneller Temperaturanstieg, dar erst »Mnitt ist,

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wenn die von der Isolierung abströmende Wärme ausgeglichen ist, welcher Torgang elektrisch erzeugt werden kann oder dann eintritt, wenn das Material zum Fliessen gebracht wird.

fehler im Isolationsmaterial der Reaktorwandung infolge von Kurzschlüssen von den Elektroden können teilweise reduziert werden· Dies wird daduroh erreicht, daß man die Elektrode in einem kurzen Abstand von der isolierenden Wandung anordnet. Der Gasstrom wird hierbei durch die Zwischenzone und in den Reaktor hinein- i geblasen. Dieser Gasreinigungsstrom dient dazu, die Wärme von der isolierenden Wandung wegzutransportieren, wodurch der durch die Widerstandstemperatur erzeugte erwähnte Kreislauf nicht mehr in unkontrollierbarer Weise beschleunigt werden kann. Darüberhinaus dient die · Kraft des Gasstromes dazu, die Flüssigkeit des Behälters,'. insbesondere' die Kohlen-Wasserstoffe, im Abstand von der isolierenden Wandung zu halten, wodurch eine Anhäufung des elektrisch leitenden Materials, wie beispielsweise Kohle, verhindert wird. Das Gas kann aus

in den Kreislauf wieder hineingebrachten Wasserstoff

ι bestehen· Perner aus innerten Gasen, wobei es sioh zum Beispiel um Stickstoff, Helium, Argon usw* handeln kann, auoh Dampf, Kohlendioxyd, Sauerstoff, luft, Mischungen hiervon, oder irgendwelche anderen Gas·

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können Verwendung finden, die nicht in unerwünschter Weise mit den Reaktanzen oder mit den Produkten des Vergasungsverfahrens in Reaktion treten. Es kann wünsohenswert sein, eine Mischung von Gasen zu verwenden, wobei es sich um in das Verfahren wiedereingeführtes Wasserstoff mit luft oder Dampf handeln kann. Die zusätzliche Luft oder Dampf werden irgendwelchen Kohlenstoff oxydieren, der an der Oberfläche der Elektrodenwandung anhaftet, während der Wasserstoff es ermöglicht, einen hohen Gasdruok in dem Reinigungsstrom aufrecht zu erhalten, ohne daß hierzu größere Mengen aktiver luft oder Dampfkomponenten Verwendung finden müssen. Hierdurch werden unerwünschte Zwischenreaktionen des reinigenden Gasgemisches mit dem flüssigen Bett-Material auf ein Minimum herabgesetzt.

Man hat nun festgestellt, daß eine elektrische Installation, bei der jede Elektrode einzeln mittels eines porenförmigen oder nicht-porenförmigen, nicht- leitenden feuerfesten Materials wie beispielsweise Aluminium, Beryllium und dergl. uamantelt ist, weit weniger einen

i ■ elektrischen fehler erleidet, und zwar sogar dann, wenn bti Vergaeungstemperaturen gearbeite wird. Die nichtleitende Ummantelung paßt eich der Elektrode zwieohen derselben und der Isolationewandung an und Wirkt als eine Barriere gegen elektrische Kurzschlüsse

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durch die isolierende Führung* Darüberhinaus wecden durch die niohtporige Natur der Hülse die Leitungs- · Probleme vermieden, welche entstehen, wenn die leitenden Materialien sioh an der Wandung absetzen. Die Verwendung dieser Hülsen gestattet es, die et zur Verhinderung eines elektrischen Fehlers nötige Menge Reinigungsgas zu reduzieren. Die Kombination einer ■ nichtporigen, nichtleitenden Hülse mit einem. Grasreiniger ist. außerordentlich wünschenswert, weil hierdurch die größtmögliche Lebensdauer bei minimalem Aufwand und bei minimalen Wartungskosten erzielt werden.kann.

Weitere Abwandlungen der Erfindung sind möglich· Beispielsweise ist es möglich, eine nichtleitende. Hülse zu verwenden, die aus einem porigen niohtbrennbaren Material wie Aluminium hergestellt ist. Bei dieser Auef-ührungsf orm der Erfindung wird das Reinigungsgas durchs die porige Hülse in den Reaktor eingeführt. Der Gasfluß verhindert hierbei eine Verlagerung des leitenden Materials in den Poren und dient darüberhinaus zur Kühlung der Hülse und der Umgebung der Elektrode eowie der Isolation. Andererseits kann auch tine Kombination von abwechselnd podgen und niohtporigen, nichtleitenden feuerfesten Hülsen verwendet werden, um die Freiheit von dem elektrischen Fehlschlag selbst unter sehr erschwerten Bedingungen zu sichern.

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Um die Menge der erforderlichen Reinigungsgase herabzusetzen, ist es darüberhinaus möglich,eine Kühlvorrichtung zu verwenden, wobei es sich um ein kühlendes Element oder eine Kühlschlange handeln kann, um eine Kühlung der Isolierung und der Elektrode zu bewirken. Das Gas wird daher bei dieser Ausführungsform der Erfindung in einer Menge verwendet, die groß genug ist, nur die erwähnte Ablagerung zu verhindern. Es kann irgendeine geeignete bekannte Kühlflüssigkeit in der Kühlschlange Verwendung finden, obsohon als besonders vorteilhaft Wasser angesehen wird, weil .Wasser eine hohe spezifische Wärme, niedrige Kosten und keine Korrosionsanfälligkeit zeigt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung.

In den Figuren sind überall die gleichen BezugsEtiohen für die entsprechenden Teile gewählt. In mehreren Mw guren ist eine Elektroden-Installation in einem flüssig» keitsbettreaktor veranschaulicht, wobei der Reaktor mit einem Einsatz für Feststoff·, un* «war für die flüssig gemaohten Feststoffe ausgestattet 1st, wobei weiter·.Einsätet für die zu krackenden Kohlenwasserstoffe vorgesehen sind, während Ausflüsse für das 7er-

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fahrensprodukt, gekrackte Verdampfungsprodukte und eine Anzahl von Elektroden veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Elektroden-Installation in einem Flüssigkeitsbettreaktor, der mit einem Einsatz für die verflüssigten Feststoffe und einem weiteren Einsatz für die au kraokenden Kohlenwasserstoffe versehen ist, wobei darüberhinaus ein Auslaß für das Verfahrensprodukt und die gekrackten Verdampfungsprodukte sowie eine Anzahl von Elektroden vorgesehen sind, wobei Pig« 1 eine Elektroden-Installation mit einem Gasreinigungssystem veranschaulicht, wobei ein Kühlelement und eine nichtlüftende, niohtporise feuerfeste Hülse im senkrechten Schnitt veranschaulicht sindj ' .

Fig.2 eine Elektroden-Installation mit Verwendung eines Gasreinigungs- eystems, das mit einer niohtlei-

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tenden, mit Poren versehenen feuerfesten Hülse in senkrechtem Schnitt veranschaulicht istf

Pig. 3 eine Elektroden-Installation mit einem Grasreiniger, der mit abwechselnd porigen und niohtporigen nichtleitenden feuerfesten Hülsen im senkrechten Sohnitt veranschaulicht ist;

i Pig. 4- eine Elektroden-Installation mit

einem Gasreinigungssystem, das zwei niohtporige, nichtleitende feuerfeste Hülsen leigt, zwischen denen ein thermisch-leitendes Kühlelement angeordnet ist, und

Pig; 5 eine Elektroden-Installation mit

einem Gasreinigungssystem, die zwei Arten von Kühlelementen zeigt.

In Pig, 1 ipt eine längliche lylindrisohe Feststoff- elektrod· 10 eo angeordnet, daß sie die Reaktorwand in tine? horizontalen öffnung durchdringt. Di· Wandung ist au· anti Teilen «ueameengeeetst, wobei ·■ eioh um

das Metallgehäuse des Reaktors 12 und das Isoliermaterial 13 handelt. Vorzugsweise ist die Oberfläche des Isoliermaterials 13, das mit der Bett-Flüssigkeit in Kontakt steht, verglast, so daß die Ablagerung von Kohlenstoff oder dergleichen Teilohen hier verringert wird. Die elektrische Energie für die Elektrode 10 wird von einer Stromquelle 14 zugeführt. Eine Ka«mmer 15, die aus einem elektrisch nichtleitenden. Material hergestellt ist oder sonst auch öfter mit Isolierung an Stellen versehen ist, an denen sie mit der Elektrode oder dem Metallgehäuse 12 in Kontakt tritt, hält die Elektrode 10 und wirkt als ein Siegel gegenüber einem möglichen Durchdringen von Feststoffteilchen und gegenüber der Elektrodenverbindung. Di· Elektrode ist derart in die Wandöffnung 11 eingepaßt, daß ein Abstand zwischen der Elektrode und der öffnung entsteht. Das •Reinigungsgas wird nun zwischen die Innenfläche der Isolierung 13 und die Elektrode 10 gedrückt, bis sie in das flüssige Bett im Innenraum 1.8 des Reaktors aueströmt·

In Fig. 1 ist ein neues Merkmal veranschaulicht, wobei es sich um die niohtporige, nichtleitende feuerfeite Hülse 22 handelt, die das Ende der Elektrode 10 uamantelt. Die Hülse 22 ist aus feuerfestem Material wie beispielsweise geschmolzener Tonerde, Beryllium oder

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dergleichen hergestellt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein Kühlelement 19 mit einem Kühlmitteleinlaß 20 und einem Kühlmittelauslaß 21 veranschaulicht, wobei das Kühlelement die Elektrode 10 gleichfalls ummantelt, jedoch hinter der Hülse 22 angeordnet ist. Ein Reinigungsgas wird, in den Bereich 16 durch den Einlaß 17 zugeführt. Die Hülse 22 kann so angeordnet sein, daß sie den Raum 16 in zwei konzentrische Zylinder 16 a und 16 b unterteilt. Es ist somit bei diesem Ausführungsbeispiel erforderlich, einen zusätzlichen Reinigunssgaseintritt 17- zum Zuführen der Gase zu beiden Räumen 16 a und 16 b anzuordnen· Aber die Hülse 22 kann darüberhinaus auch mit der Oberfläche der Isolierung 13 fluchtend angeordnet sein, wobei nur eine einzige Reinigungszone zwischen der Hülse 22 und der Elektrode 10 freigelassen wird, d.h. , die Zone 16 b. Es soll bemerkt werden, daß die Hülse sich in den Raum 18 über die Reaktorwandung hinein erstreckt. Hierdurch wird die Wirksamkeit der Hülse als eine elektrische Barriere zwischen der Elektrode und der Reaktorwandung erhöht. Darüberhinaus kann die Hülse 22 um einen größeren Betrag in den Raum 18 hineinragen als die Elektrode 10.

.Die Pig. 2 zeigt die Verwendung einer porigen feuerfesten Hülse 22 a um die Elektrode 10 herum. Ein für

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diesen Zweok geeignetes Material ist Tonerde mit Poren von 50 bis 500 Mikromillimeter (microns). Der Einlaß 17 für das Reinigungsgas ist in die mit Poren •versehene Hülse gerichtet. Das G-as, das sowohl zum Kühlen verwendet wird, als auch zur Verhinderung von Ablagerungen von Kohlenstoff oder dergleichen, strömt durch die Hülse und anschließend in den Raum 18, wie zuvor, hinaus. Das Gas wirkt als ein guter Isolator zwischen dem llüssigkeitsbett und der Hülse und reduziert darüberhinaus die Wärmemenge durch die Wärmeleitung von dem Bett zu der Hüläe 22 a. Das Reinigungsgas kann darüberhinaus zur Vergasung der Kohleablagerungen wirksam sein oder andernfalls die Aussenluft um die Elektrode herum steuern, um die Elektrode und/oder die Isolation vor Angriffen zu schützen. Die Hülse 22 a ist fluchtend mit der Innenwandund der Isolation 13 und dem Ende der Elekizode 10 angeordnet; aber es ist darüberhinaus möglich, den Zwischenraum 16 wie zuvor zum

Durchgang zusätzlicher Reinigungsgase zu verwenden. .

In Fig. 3 ist eine konzentrische Hülsenanordnung vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Elektrode 10 von einem Raum 16 zur Gasreinigung ummantelt, wobei eine porenlose,nichtleitende feuerfeste Hülse 22 angeordnet ist, die von einer porigen, nichtleitenden feuerfesten Hülse 22 a ummantelt ist,

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welche ihrerseits von einer porenlosen, nichtleitenden feuerfesten Hülse 22** umgeben ist. Ein Reinigungsgas wird dem Baum 16 durch die Einlaßleitung 17 zugeführt, während die Einlaßleitung 17- das Gas durch die porige Hülse 22 a führt. Wie bei den vorangegangenen Figuren wird das Reinigungsgas hier aus zwei Gründen verwendet, nämlich zum Kühlen der Isolation und de:f Elektrodenflächen sowie zur Verhinderung einer Ablagerung von Feststoffen in dem Raum zwischen der Isolierenden Viand und der Elektrode.

Die feuerfeste Hülse 22 bildet eine Trennwand zwischen dem Gaseintritt, in den Reaktor durch den Raum 16 und dem Gaseintritt, der durch das porige Teil 22 a in solchen Fällen geführt wird, in denen eine Trennung erwünscht sein kann.

In Fig. 4 ist eine Elektroden-Installation mit einem Gasreinigungssystem veranschaulicht, wobei zwei konzentrische zylindrische porenlose, elektrisch nichtleitende Hülsen 22, 22- und ein thermisch leitendes Kuhlelement 19 zwischen den beiden Hülsen vorgesehen sind. Die Elektrode 10 wird durch den Raum 16 für das Reinigungegas ummantelt. Auch hierbei wird das Reinigungsgas für einen doppelten Zweck verwendet, wobei es sich um die Kühlung der Isolation und der Elektrodenflächen

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und um die Verhütung von Ablagerungen von Fremdmaterial in dem Raum zwischen der Isolierwandung und der Elektrode handelt. Eine porenlose, nichtleitende feuerfeste Hülse 22 ist konzentrisch in lorm eines Zylinders um die Elektrode 10 und den Raum 16 für die Gasreinigung angeordnet. Im Abstand von der Hülse 22 aber in der gleichen Beziehungzu der Elektrode 10 und dem Raum 16 ist eine porenlose, nichtleitende feuerfeste Hülse 22- angeordnet. Das Reinigungsgas dient zur Kühlung der Elektrode 10 und der Hülse 22. Das Kühlelement 19, das sich um eine gewisse Strecke, die der Elektrode 10 äquivalent ist, auf den Raum 18 erstreckt, kühlt die Hülsen 22 und 22-. Dabei kann das Kühlgas durch den Ringraum im Element 19 geführt werden, wobei ein Einlaß 20 und ein Auslaß 21 vorgesehen ist.

In Fig. 5 ist eine Elektroden-Installation mit einem G-asreinigungssystem veranschaulicht, das eine konzentrische zylindrische porenfreie feuerfeste Hülse 22 - im unmittelbaren Anschluß an die Wandung zeigt, wobei ein konzentrisches mit einem Ringraum versehenes porenloses Kühlelement 22 vorgesehen ist, das einen thermisch leitenden Teil, d.h. einen Metallteil mit einem Innendurchgangsraum aufweist, und wobei ein weiterer T_eil eine elektrisch nichtleitende feuerfeste Hülse in der Nähe des vorderen Endes der Elektrode 009822/0669 :

bildet* Ein zusätzliches poriges Kühlelement 22 a der beschriebenen Art ist in dem Raum zwischen den zuletzt erwähnten Teilen angeordnet. Die Elektrode 10 kann darüberhinaus mit zusätzlichen Kühleinrichtungen ausgestattet sein, die beispielsweise durch den Raum 16 zur Gasreinigung in der .zuvor beschriebenen Weise gebildet sein können· Der thermisch leitende Teil des Kühlelements 22, der sich in Richtung auf den Raum 18 um das der Elektrode 10 angepaßte Maß erstreckt kühlt die Hülsen 22 a und 22- mittels der Zirkulation einer Kühlflüssigkeit durch den Innemantel von der Einlaßleitung 20 zu der Auslaiileitung 21.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Mg. 1, wobei 140cbm-/std/5000 SCF/Hr.) Methan bei 1 150° 0 ( 2 100° i¹) gekrackt werden, in-dem elektrischer Strom durch das verflüssigte Kohlebett geleitet wird, um Hp und Kohlenstoff zu erzeugen, wurde mit den im Nachfolgenden angegebenen Werten gearbeitet. Die porenlose, nichtleitende feuerfeste Hülse. 22 der zuvor beschriebenen Art ist um die Elektrode 10 herum in der Weise angeordnet, daß ein Abstand von 0,12 mm (0,03 inch) zwischen der Hülse 22 und der Elektrode 10 sowie ein Abstand gleichfalls 0,12 mm (0,03 inoh) zwischen der Hülse 22 und der Isolation 13 freibleibt. Das aus Wasserstoff bestehende Reinigungsgas durch-

■ ■ ♦

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strömt die sich ergebenden Ringräume 16a und 16b in einer Menge von 567 bis 5 670 l/std. (20 - 200 Oi¹H), unter Bedingungen von beispielsweise 1'700 1 /std. (50 Oi¹H). Darüberhinaus erstreokt sioh. die Hülse 22 in den Raum 18, wobei sie die Wandung 11 um 0,3 cm (0,75 inch) überragt. Das Kühlelement 19 ist um die Elektrode 10 in der gleichen Lage wie die Hülse 22 angeordnet, jedoch hinter der Hülse 22 mit Bezug auf den Reaktorraum 18. Das Kühlelement besteht aus der Einlaßkammer 20, die sioh in unmittelbarer Nähe der Isolierung 13 befindet, ftie Auslaßkammer 21 ist über einen größeren Seil ihoer Länge in großer Nähe der Elektrode 10 angeordnet» Daduroh kann die Kühlflüssigkeit in ϊοπη von Wasser durch das Element 19 in Mengen von 3,785 rffiO gpm) strömen.

Ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt die folgenden physikalischen Eigenschaften. Die Hülse 22 a ist aus porenförmiger, niohtleitender feuerfester Xonerde hergestellt und zeigt Abmessungen, die der Elektrode 10 und der öffnung in der Wandung 11 angepaßt sind· Das Reinigungsgas besteht aus Wasserstoff und strömt durch Poren mit einem Durchmesser von 100 bis 200 Mikrometer (micron) der Hülse 22 a mit einer Geschwindigkeit von 8 500 l/std, (300 SCi¹ /hour), wtnn das Kracken unter den bei dem Aua-

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führungsbeispiel der iig. 1 angegebenen Bedingungen erfolgt, .

Bei einem Ausführungsbeispiel nach. Fig. 3 wurden die folgenden Betriebsbedingungen eingehalten, während das gleicht allgemeine Raaktionsverfahren, wie bei Fig. 1 beschrieben, zur Anwendung gelangt ist. Es wird ein aus Wasserstoff bestehendes Reinigungsgas verwendet, das den Raum 16 durchströmt, der eine Wandstärke von 0,124 mm (0,031 inch) zeigt, wotei die Durchflußgesohwindigkeit 8 500 l/atd. (300 SCP/hour) beträgt. Die Hülsen 22, 22 a und 22- sowie die Wandung 11 befinden sich in ständigem Kontakt miteinander ohne einen Zwisohenraum freizulassen. Das gleiche Gras wurde durch die porige Hülse 22 a mit der gleichen Geschwindigkeit von 8 500 l/std. (300 SCi¹AoUr) geleitet. Die Hülsen 22 und 22 a erstreckten sich dabei in den Hohlraum 18, wobei sie um 0,3 om (0,75 inch) über die Wand 11 hinaus nach innen ragt. Eine Ausführungsform nach Fig. 4 zeigte die folgenden Betriebsdaten. Der Raum 16 zeigte einen Abstand von 0,124 mm (0,031 inoh) zwischen der Elektrode 10 und der porenlosen nichtleitenden Hülse 22. Das Kühlelsssint 19 steht mit den Hülsen 22 und 22- in unmittelbarem Kontakt und zeigt einen Kühlmitteldurohfluß von 3,785 l/min.( 1 gpm)· Als Beiaigungsgas wird, wieder Was β erst off -verwendet» da» durch dta Raum 16 «it

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einer Geschwindigkeit von 8.500 l/std. (300 SCP/hour) geleitet.fBxe Hülsen 22 und 22- erstrecken sich, in den Raum 18,wobei sie die Wandung 11 um 3 mm (075 inoh) nach innen überragen.

Bei einer Ausführungsform nach Mg. 5 wurden die folgenden Betriebsbedingungen eingehalten. Der Raum 16 zeigte einen Abstand von 0,124 mm (0,031 inch) zwischen der Elektrode 10 und dem Kühlelement 22. Das Kühlelement- 22 a stand mit der Hülse 22- in unmittelbarer Berührung und eine Kühlflüssigkeitsmenge von 3,785 l/min (1 gpm) wurde hindurchgeleitet. Dabei wurde ein aus Wasserstoff bestehendes Reinigungsgas durch den Raum 16 in einer Mange von 8 500 l/std.(300 SCF /hour) geleitet. Die Hülsen 22 und 22a erstrecken sich in den Raum 18 wobei sie die Wandung 11 um 3 mm (0,75 inch) nach innen überragen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch die Erfindung die folgenden Vorteile gegenüber den bekannten Vorrichtungen dieser Art erzielt werden:

1. Ein elektrischer Fehler infolge eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden oder auf deren Oberfläche wird wirkungsvoll verhindert, wobei die Isolierung aus verhältnismäßig wenig kostspieligem Material bestehen kann.

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2. Eine Ablagerung von Fremdkörpern in und um die Elektroden-Installation ist verhindert.

3. Die Kühlune: der Elektrode und der Isolierung wird erreicht, wodurch ein Widerstands-Temperaturkreislauf verhindert ist.

Obwohl die Erfindung vorzugsweise bei elektrisch erwärmten Flußbetten beim Vergasen von Kohle-Wasserstoffen Verwendung findet, kann sie auch bei elektrisch erwärmten feststehenden oder sich bewegenden Behältern angewendet werden· Reaktionsverfahren unter Verwendung elektrisch erwärmter Behälter, wie sie bei der Vorbereitung von Kohlenstoffbisulfid, Wasserstoffcyanit, Kalziumkarbid, und anderen Verfahren Verwendung finden, wobei es sich um das Entschwefeln, das Kalkbrennen und Stahlherstellungsverfahren handeln kann, sind zusätzliche Gebiete, auf denen die Erfindung mit großem Vorteil angewendet werden kann.

Alle beschriebenen und veranschaulichten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Elektroden-Installation, insbesondere bei einem Hoohtemperaturelektroflußbettreaktor mit einer Öff nung in der"Reaktorwandung und einer langgtatreokten ^;

   : · .... ι in dem vorderen Ende der Öffnung angeordneten llek troda, dadurch g eke&n a β lohnet, daß ein Kuhlelement (19) mit einem Durohaeior, der j zwischen den Durohmeaaern der Elektrode und der Off- j nung liegt, die Elektrode ummantelnd angeordnet let, j wobei das Kühlelement teilweise eine elektrisch nioh*

   leitende nichtbrennbare Hülse (22) umfaßt, die den I

   vorderen Seil der Elektrode umgibt, und wobei ein an-; derer Teil aus einer'thermisch leitenden Hülse (22a) '-mit einem inneren Durohgangskanal besteht, während \ das Kühlelement in der Öffnung so angeordnet ist, dafi ein ringförmiger Durchgang (16) zwisohen der Innenr fläche des Kühlelementes und der Elektrode entsteht und darüberhinaus ein Gaseinlaß (17) vorgesehen ist, damit ein Reinigungsgas den Ringraum zwecks Kühlung durchströmen kann·

   2. Elektroden-Installation nach Anspruch 1, d a -durch gekennzeichnet, daß das Kühlelement einen Aussendurchmeeser aufweist, der

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   etwas.kleiner gehalten ist als der Durchmesser der Reaktorwandung, so daß ein zusätzlicher Ringraum zwiaohen der die Wandung umgebenden öffnung durch den Reaktor und der Aus»fläche der Hülsen entsteht, wobei der zusätzliche ringförmige Durchgang darüberhinaus zur Aufnahme eines Reinigungspaste geeignet ist.

   3* llektroden-Installation nach Anspruch 1> d aduroh gekennzeichnet, daß der elektrisch nichtleitende feuerfeste Hülsenteil (22-) des Kühlelemente· (19) porenfrei ist.

   4« Elektroden-Installation nach Anspruch I, d a -durch gekennzeichnet, daß der elektrisch nichtleitende feuerfeste Hülsenteil (22-) des Kühlelementes (19) die einzige Hülse in der Wandöffnung ist.

   5. Elektroden-Installation nach Anspruch 1, d a-

   du r ο h gekennzeichnet, daß der elektrisch niohtleitende feuerfeste Hülsenteil des Kühl- eleuiexites (19) sich über die Begrenzung des vorderen

   der· EndesyElektrode hinaus erstreckt·

   6. Elektroden-Installation nach Anspruch 1, d a duroh gekennseioknet, daß der 009822/0669

   elektrisch nichtleitende feuerfeste Hülsenteil des Kühlelementes (19) porenförmig gehalten und zur Aufnahme eines reinigenden Gasstromes in seinem Innenraum ausgebildet ist.

   7. Elektroden-Installation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Poren versehene Hülse (22 a) das einzige Hühlelement darstellt und den gesamten Ringraum der Öffnung .in der Wandung des Eeaktors ausfüllt.

   8. Elektroden-Installation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Poren versehene feuerfeste Hülse (22 a) innerhalb der ringförmigen Öffnung mit zumindest einer elektrisch nichtleitenden, porenfreien feuerfesten Hülse (19) mit einer geringeren Wandstärke angeordnet ist, so daß die letztere zwischen der mit Poren versehe-

   nen Hülse und der Elektrode liegt.

   9. Elektroden-Installation nach Anspruch 6., dadurch gekennzeichnet, daß die mit Poren versehene feuerfeste Hülse (19) zwischen mehreren elektrisch nichtlütgtenden gorenfreien feuerfesten Hülsen angeordnet ist.

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   10ο Elektroden-Installation naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar elektrisch, niohtleitender porenfreier feuerfester Hülsen Verwendung findet.

   11. Elektroden-Installation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Zwischenraum (16) zwischen der Elektrode und der benachbarten elektrisch nichtleitenden porenfreien feuerfesten Hülse angeordnet ist.

   12. Elektrische Installation nach den Ansprüchen 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nichtleitende porenfreie feuerfeste Hülse einen thermisch leitenden Teil mit einem Innendurchgang für eine Flüssigkeit zum Zwecke der Kühlung aufweist.

   13. Elektroden-Installation nach Anspruch ^dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein die Elektrode (io) ummantelndes Kühlelement (17, 19) vorgeseh^i ist, wobei die Kühlelemente aus einem elektrisch nichtleitenden feuerfesten die Elektrode ummantelnden Hülse und einer thermisch leitenden Hülse bestehen, welohe mit einem inneren am Umfang angeordneten Durchgang liegt,

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   so daß ein !Teil der Aussenf lache sich zumindest an einen Teil der Oberfläche der feuerfesten Hülse unmittelbar anschließt, wobei die Kühlelemente innerhalb der Wandöffnung des Reaktors angeordnet und zwecks Schaffung eines ringförmigen Durchgangs zwischen der Innenfläche der Kühlelemente und der der Elektrode angeordnet sind. .-

   14. Elektroden-Installation nach Anspruch 13# d a * durohg eke η η ζ e i ohnet, daß ein _; Paar feuerfester Hülsen (22, 22-) vorgesehen sind, ^; von denen eine an jeder Seite der wärmeleitenden ^: Hülse angeor4net ist, _:

   15. Elektroden-Installation nach Anspruch 14, d a - ; durch gekennze lehne t_t daß die | feuerfesten Hülsen porenfrei sind* '

   16. Elektroden-Installation naoh Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Hülae einen größeren Durchmesser hat, als die wärmeleitende Hülse und sich unmittelbar an die Heaktorwandung (13) anschließt, so daß kein Durchgang für einen reinigenden Gasstrom zwischen der Wandung und der wärmeleitenden Hülse vorhanden .

   ist. ' i

   009822/0061 ^!

   17. Elektrische Installation nach. Anspruch 1 3, d a durch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Hülse über die vordere Begrenzung der Elektrode hinausragt, und daß die Elektrode sich ein Stück in den Reaktor hinein erstreckt. .

   009822/0689

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