CH384125A - Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen

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CH384125A CH610861A CH610861A CH384125A CH 384125 A CH384125 A CH 384125A CH 610861 A CH610861 A CH 610861A CH 610861 A CH610861 A CH 610861A CH 384125 A CH384125 A CH 384125A
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Description


  
 



  Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung betrifft eine katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art, wie Stadtgas, Synthesegas oder olefinreicher Gase zur chemischen Weiterverarbeitung, aus Kohlenwasserstoffen z. B. mit Reaktionspartnern, wie Luft, Sauerstoff und Wasserdampf, einzeln oder in bestimmten Verhältnissen zugeführt. Bekannte Anlagen dieser Art haben den Nachteil, dass sie grosse Wärmemengen sowohl zur Vorwärmung des Einsatzgemisches als auch zur Durchführung der Reaktion 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 ein Umformungselement mit einem Wärmeaustauscher, einem Prozessluftvorwärmer und einem Brenner zu einer Einheit zusammengefasst ist, die über eine Flanschverbindung mit einem Prozessdampferzeuger lösbar verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Umformungselement leicht ausgewechselt werden kann und etwaige Reparaturen oder Erneuerungen ohne Störung benachbarter Anlagen durchgeführt werden können.



   Zur Erhöhung der Heizfläche können die Rohre des Umformungselementes gerippt oder gewellt ausgeführt sein.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 die Anlage im Axialschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A' in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie   B-B' in    Fig. 1.



   Die gezeichnete katalytische Umformungsanlage besteht aus einem Umformungselement 1, einem Wärmeaustauscher 2, einem Prozessluftvorwärmer 3, einem Brenner 4 und einem Prozessdampferzeuger 5.



  Dabei sind Umformungselement 1, Wärmeaustauscher 2, Prozessluftvorwärmer 3 und Brenner 4 zu einer Einheit zusammengefasst und mit dem Prozessdampferzeuger 5 über eine Flanschverbindung 6 lösbar verbunden. Das Umformungselement 1 besteht aus drei konzentrisch zueinander 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 sich oben der Wärmeaustauscher 2 an. Der Wärmeaustauscher 2 besteht aus zwei zueinander konzentrischen Rohren 12 und 13, die einen Ringraum 14 bilden, der oben geschlossen, mit einem Stutzen 15 versehen und unten mit dem Ringraum 10 verbunden ist. Im Ringraum 14 sind Rohre 16 auf einem Kreise angeordnet, die unten mit dem Ringraum 11 und oben mit einem Raum 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 Rauchgas 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 Prozessdampferzeuger 5 besteht aus vier konzentrisch angeordneten Rohren 25, 26, 27 und 28, die oben und unten geschlossen sind. Sie bilden drei Ringräume 29, 30 und 31. In das innere Rohr 28 ragt das Umformungselement 1  hinein. Der äussere Ringraum 29 ist mit einem Stutzen 32 zum Austritt der Rauchgase, 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 Prozessdampferzeugers 5.



   Bei Betrieb der Anlage tritt die Prozessluft durch den tangential angeordneten Stutzen 23 in den Prozessluftvorwärmer 3 mit einer Temperatur von 20 bis   35o C    ein, verlässt diesen, auf etwa   2000 C    vorgewärmt, durch den Stutzen 24 und wird mit aus dem Stutzen 33 austretenden Prozessdampf gemischt. Die Kohlenwasserstoffmenge wird dosiert in dieses Gemisch eingespeist. Das Gemisch Prozessluft-Wasserdampf-Kohlenwasserstoff 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   500     C vorgewärmt zu werden.

   Mit dieser Temperatur tritt das Umformungsgemisch in den mit Katalysator gefüllten äusseren Ringraum 10 des Umformungselementes 1 ein und setzt sich hier zunächst vornehmlich mit der Prozessluft und geringer Wasserdampfumformung teilweise in Umformungsgas um. Die Heizung erfolgt durch Rauchgase, die in dem durch die Rohre 7 und 28 gebildeten Ringraum 37 im Gegenstrom nach oben ziehen. Die Rauchgase tauschen sich hier von etwa 9000 C unten bis   750"    C oben aus. Die fühlbare Wärme der Rauchgase wird durch das Aussenrohr 7 des Umformungselementes 1 in dem Ringraum 10 zur Unterstützung der Umformung abgeführt. Die Umformungsgase und unzersetzten Kohlenwasserstoffe 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 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 Rauchgase 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 Rauchgase 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 Rauchgas zur Verdampfung des Wassers umspült, das sich im Ringraum 30 befindet. Aus dem Ringraum 31 treten die Rauchgase durch die Verbindungen 35 in den Ringraum 29 über, beheizen den Ringraum 30 und treten durch den Stutzen 32 in die Atmosphäre aus.

   Der Prozess dampf verlässt den Dampferzeuger 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, weil die oberen Partien im Luftvorwärmer 3 kühl gehalten werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformungselement (1) mit einem Wärmeaustauscher (2), einem Prozessluftvorwärmer (3) und einem Brenner (4) zu einer Einheit zusammengefasst ist, die über eine Flanschverbindung (6) mit einem Prozessdampferzeuger (5) lösbar verbunden ist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Umformungsanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformungselement (1) aus drei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren (7, 8, 9) besteht, die zwei unten miteinander verbundene und mit Katalysatormasse gefüllte Ringräume (10, 11) bilden und mit denen der Wärmeaustauscher (2) verbunden ist, der aus konzentrisch angeordneten Rohren (12, 13) besteht, die einen Ringraum (14) bilden, in dem Rohre (16) kreisförmig angeordnet sind, der von dem Luftvorwärmer (3) umgeben ist und in dessen Innenraum sich der Brenner (4) befindet.
    2. Umformungsanlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftvorwärmer (3) aus drei konzentrisch zueinander angeordneten, oben und unten geschlossenen, zwei Ringräume (21, 22) bildenden Rohren (18, 19, 20) besteht, wobei die Ringräume (21, 22) unten miteinander verbunden und oben mit je einem Stutzen (23, 24) verbunden sind.
    3. Umformungsanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessdampferzeuger (5) aus vier konzentrisch zueinander angeordneten, unten und oben geschlossenen, drei Ringräume (29, 30, 31) bildenden Rohren (25, 26, 27, 28) besteht, in die das Umformungselement (1) hineinragt, wobei der äussere Ringraum (29) mit einem Stutzen (32) zum Austritt der Rauchgase und der mittlere Ringraum (30) mit einem Stutzen (33) zum Austritt des Prozessdampfes und einem Stutzen (34) zum Eintritt des Speisewassers versehen ist, und am Boden Ver bindungen (35) zwischen dem inneren (31) und dem äusseren Ringraum (29) angeordnet sind.
    4. Umformungsanlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das Umformungselement (1) bildenden Rohre (7, 8, 9) horizontal oder vertikal gerippt oder gewellt ausgeführt sind.
CH610861A 1960-06-02 1961-05-25 Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen CH384125A (de)

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