AT226352B - Thermisch-katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen, wie z. B. Stadtgas, aus Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

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   Thermisch-katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen, wie z. B. 



   Stadtgas, aus Kohlenwasserstoffen 
Die Erfindung betrifft eine thermisch-katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen, wie z. B. Stadtgas, aus Kohlenwasserstoffen und einem Vergasungsmedium, z. B. Dampf und gegebenenfalls auch Luft oder Sauerstoff, mit einem katalysatorgefüllten   Spalt-und Umformungsraum   sowie einem Wärmeaustauscher, in welchem das umzuformende Gemisch vorgewärmt und dementspre- chend das umgeformte Gas abgekühlt wird. Bekannte Anlagen diese-Art haben den Nachteil, dass sie grosse Wärmemengen sowohl zur Vorwärmung des Einsatzgemisches als auch zur   Durchführung   der Reak- tion und lange Kontaktrohre benötigen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine katalytische Umformungsanlage zu schaffen, die bei gedrungener Bauart und geringem Aufwand an zugeführter Wärme mit grossem Wirkungsgrad arbeitet. 



   Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Spalt- und Umformungsraum aus drei kon- zentrisch ineinandergestellten Rohren besteht, die zwei unten miteinander verbundene und oben gegeneinander abgeschlossene, mit Katalysatormasse gefüllte untere Ringräume bilden, und dass sich als Wär- meaustauscher gleichachsig oben an diese unteren Ringräume ein von konzentrisch ineinandergestellten Rohren gebildeter oberer, mit einem Stutzen versehener Ringraum anschliesst, der mit dem einen unteren Ringraum in Verbindung steht und in dem auf einem konzentrischen Kreis Rohre angeordnet sind, die den andern unteren Ringraum mit einem oben auf dem oberen Ringraum befindlichen Sammelraum verbinden, und dass innerhalb des oberen Ringraumes ein Brenner zur Erzeugung des die unteren Ringräume umströmenden Heizmittels angeordnet ist. 



   Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 die Anlage im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie   A-A'der   Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie   B-B'der   Fig. 1. 



   Die katalytische Umformungsanlage nach der Erfindung besteht aus dem Spalt- und Umformungsraum   l,   dem Wärmeaustauscher 2, dem Luftvorwärmer 3, dem Brenner 4 und dem Dampferzeuger 5. Dabei sind der Umformungsraum   1,   der Wärmeaustauscher 2, der Luftvorwärmer 3 und der Brenner 4 zu einer Einheit zusammengefasst und mit dem Dampferzeuger 5 über eine Flanschverbindung 6 lösbar verbunden. 



  Der Umformungsraum 1 besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren 7,8 und 9, die zwei Ringräume 10 und 11 bilden. Die Ringräume 10 und 11 sind unten miteinander verbunden und mit Katalysatormasse gefüllt. An die Ringräume 10 und 11 schliesst oben der Wärmeaustauscher 2 an. Der Wärmeaustauscher 2 besteht aus zwei konzentrischen Rohren 12 und 13, die den Ringraum 14 bilden, der oben geschlossen, mit einem Stutzen 15 versehen und unten mit dem Ringraum 10 verbunden ist. In dem Ringraum 14 sind Rohre 16 kreisförmig angeordnet, die unten mit dem Ringraum 11 und oben mit einem Sammelraum 17 von kreisförmigem Querschnitt in Verbindung stehen. Der Wärmeaustauscher 2 ist von dem Luftvorwärmer 3 umgeben. In seinem Innenraum befindet sich der Brenner 4, in dem ein geeigneter Brennstoff mit Luft zu Verbrennungsgas verbrannt wird.

   Der Luftvorwärmer 3 besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren 18,19 und 20, die oben und unten geschlossen sind. Sie bilden zwei Ringräume 21 und 22, die unten miteinander verbunden und mit Ein- und Austrittsstutzen 23 und 24 versehen sind. Der Dampferzeuger 5 besteht aus vier konzentrisch angeordneten Rohren 25, 26, 27 und 28, die oben und un- 

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 ten geschlossen sind. Sie bilden drei Ringräume 29,30 und 31. In das innere Rohr 28 ragt der Umformungsraum 1 hinein. Der äussere Ringraum 29 ist mit einem Stutzen 32 zum Austritt der Verbrennunggase, der mittlere Ringraum 30 mit einem Stutzen 33 zum Austritt des Prozessdampfes und mit einem Stutzen 34 zum Eintritt des Speisewassers versehen. Am Boden der Rohre 26 und 27 sind Verbindungen 35 zwischen dem inneren Ringraum 31 und dem äusseren Ringraum 29 angeordnet.

   Ein Stutzen 36 im Boden des Rohres 26 dient zur Abschlämmung des Dampferzeugers 5. 



   Bei Betrieb der Anlage tritt die Prozessluft durch den tangential angeordneten Stutzen 23 in den Luftvorwärmer 3 mit einer Temperatur von 20 bis   350C   ein, verlässt diesen auf etwa 2000C vorgewärmt durch 
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 serstoff tritt durch den Stutzen 15 in den Ringraum 14 des Wärmeaustauschers 2 ein, um durch die heissen, im Gegenstrom durch die Rohre 16 fliessenden Umformungsgase auf eine Temperatur von 450 bis   5000C   vorgewärmt zu werden. Mit dieser Temperatur tritt das Umformungsgemisch in den mit Katalysator ge-   flirten   äusseren Ringraum 10 des Umformungsraumes 1 ein und setzt sich hier zunächst vornehmlich mit der Prozessluft und geringer Wasserdampfumformung teilweise in Umformungsgas um.

   Die Heizung erfolgt durch Verbrennungsgase, die in dem durch die Rohre 7 und 28 gebildeten Ringraum 37 im Gegenstrom nach oben ziehen. Die Verbrennungsgase tauschen sich hier von etwa 9000C unten bis 7500C oben aus. Die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase wird durch das Aussenrohr 7 des Umformungselementes 1 in den Ring- raum 10 zur Unterstützung der Umformung abgeführt. Die Umformungsgase und unzersetzten Kohlenwas- serstoffe im Gemisch mit Wasserdampf treten zur Endumsetzung der noch unzersetzten Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf aus dem Ringraum 10 in den Ringraum 11, der gleichfalls mit Katalysator gefüllt ist. 



   Diese Reaktion verbraucht viel Wärme, die grösstenteils durch direkte Beheizung des Innenrohres 9 aus der den Brenner 4 verlassenden Strahlungswärme der Rauchgase abgedeckt wird. Das fertige Umformungsgas verlässt den Ringraum 11 und tritt in   die konzentrisch angeordneten Rohre 16 des Wärmeaustauschers   2 ein. 



   Hier wird der grösste Teil der fühlbaren Wärme zur Temperaturerhöhung des Einsatzgemisches indirekt in den Wärmeaustauscher 2 abgegeben. Das gekühlte Umformungsgas tritt bei 38 tangential aus. 



   Die durch den Brenner 4 erzeugten Verbrennungsgase geben die für die Umsetzung vornehmlich über die Wasserdampfreaktion benötigte Wärme an den mit Katalysator gefüllten Ringraum 11 im Gegenstrom ab. Sie kehren unten um, um im Ringraum 37 im Gegenstrom gegen das Einsatzgemisch die notwendige Wärme mittelbar an das Einsatzprodukt im Ringraum 10 abzugeben. Die Verbrennungsgase treten nach Abdeckung der gesamten Umformungswärme und anteiligen Prozessluftvorwärmung in den Ringraum 31 ein, um einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an den Prozessdampferzeuger 5 abzugeben. Dieser Prozessdampferzeuger ist zweiseitig mit Verbrennungsgas zur Verdampfung des Wassers umspült, das sich im Ringraum 30 befindet. Aus dem Ringraum 31 treten die Verbrennungsgase durch die Verbindungen 35 in den Ringraum 29 über, beheizen den Ringraum 30 und treten durch den Stutzen 32 in die Atmosphäre aus.

   Der Prozessdampf verlässt den Dampferzeuger 5 durch den Stutzen 34. Die Prozessluft tritt durch den Stutzen 23 in den Prozessluftvorwärmer 3 ein, durchströmt den Ringraum 21 und im Gegenstrom den Ringraum 22 und verlässt den Vorwärmer 3 durch den Stutzen 24. 



   Trotz der hohen Temperaturen ist eine feuerfeste Auskleidung nicht erforderlich, da die oberen Partien im Luftvorwärmer 3 kühl gehalten werden. 



    PATENT ANSPRÜCHE :    
1. Thermisch-katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen, wie   z. B.   

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Claims (1)

1. Stadtgas, aus Kohlenwasserstoffen und einem Vergasungsmedium,. z. B. Dampf und gegebenenfalls auch Luft oder Sauerstoff, mit einem katalysatorgeftillten Spalt- und Umformungsraum sowie einem Wärmeaustauscher, in welchem das umzuformende Gemisch vorgewärmt und dementsprechend das umgeformte Gas abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt- und Umformungsraum (1) aus drei konzentrisch ineinandergestellten Rohren (7,8, 9) besteht, die zwei unten miteinander verbundene und oben gegeneinander abgeschlossene, mit Katalysatormasse gefüllte untere Ringräume (10,11) bilden, und dass sich als Wärmeaustauscher gleichachsig oben an diese unteren Ringräume ein von konzentrisch ineinandergestellten Rohren (12,13) gebildeter oberer, mit einem Stutzen (15) versehener Ringraum (14) anschliesst,

   der mit dem einen unteren Ringraum (10) in Verbindung steht, und in dem auf einem konzentrischen Kreis Rohre (16) angeordnet sind, die den andern unteren Ringraum (11) mit einem oben auf dem oberen Ringraum (14) befindlichen Sammelraum (17) verbinden, und dass innerhalb des oberen Ringraumes (14) ein Brenner (4) zur Erzeugung des die unteren Ringräume (10, 11) umströmenden Heizmittels angeordnet ist. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Umformungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Ringraum (14) von einem'Luftvorwärmer (3) umgeben ist.

   3. Umformungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftvorwärmer (3) aus drei konzentrisch angeordneten, oben und unten geschlossenen, zwei Ringräume (21,22) bildenden Rohren (18, 19,20) besteht, und die Ringräume (21,22) unten miteinander verbunden und oben mit je einem Stutzen (23 und 24) zum Ein- und Austritt der Luft versehen sind.

   4. Umformungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt-und Umformungsraum (1) von einem Dampferzeuger (5) in Form eines Doppelmantels umgeben ist, der wieder in einem zweiten Doppelmantel angeordnet ist, durch welchen die Heizgase, nachdem sie den Spaltund Umformungsraum (1) umströmt haben, um den Dampferzeugungsraum geleitet werden.

   5. Umformungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt- und Umformungsraum (1) mit dem Wärmeaustauscher (2), dem Luftvorwärmer (3) und dem Brenner (4) zu einer Einheit zusammengefasst ist, die über eine Flanschverbindung (6) lösbar mit dem Dampferzeuger (5) verbunden ist.