DE10143088A1 - Gas thermal cracker, for small mobile fuel cells, employs heat liberated by recombination of hydrogen and oxygen - Google Patents

Gas thermal cracker, for small mobile fuel cells, employs heat liberated by recombination of hydrogen and oxygen

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Stefan Nettesheim
Michael Stelter
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Abstract

In a hydrocarbon cracking process to produce hydrogen-rich gas and carbon by-products, liquid gas or natural gas is continually introduced to a heated reactor compartment (2) and breaks down in the absence of oxygen. The resultant gases are exhausted and the carbon products expelled by a fan to a compartment (1) into which oxygen is subsequently introduced and burning takes placed. An Independent claim is also included for a commensurate assembly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermokatalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen (Cracken) nach dem Oberbegriff des ersten und vierzehnten Patentanspruchs. The invention relates to a method and an apparatus for thermocatalytic decomposition of hydrocarbons (Cracking) according to the generic term of the first and fourteenth Claim.

Niedertemperaturbrennstoffzellen und Wasserstoffmotoren benötigen als Brenngas Wasserstoff hoher Reinheit. Bei den einzelnen Anwendungen stören Fremdgase wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Low temperature fuel cells and hydrogen engines require high purity hydrogen as the fuel gas. Both foreign gases such as carbon monoxide and individual applications Carbon dioxide.

Bekannt sind neben industriellen Anlagen zur Wasserstofferzeugung insbesondere Anlagen, die auf dem Prinzip der autothermen Reformierung oder Dampfreformierung beruhen. Dazu werden Kohlenwasserstoffe unter Einfluss von hohen Temperaturen und Katalysatoren partiell oxidiert oder mit Wasserdampf zur Reaktion gebracht. Ergebnis ist ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenoxiden. Für eine Anwendung in Brennstoffzellen stört insbesondere Kohlenmonoxid, welches in nachgeschalteten Reinigungsstufen entweder entfernt oder zu Kohlendioxid umgesetzt werden muss. Wird reiner Wasserstoff benötigt, ist es erforderlich, den Gasballast aus dem Produktstrom zu entfernen. In jedem Fall benötigt eine herkömmliche Reformierung einen hohen technischen Aufwand und hat dadurch mehrere Nachteile:

  • 1. Es müssen erhebliche interne Wärmeströme auf verschiedenen Temperaturniveaus bewältigt werden. Dazu sind zwischen den einzelnen Reformerstufen aufwendige Wärmetauscher einzubauen.
  • 2. Es werden weiterhin verschiedene Katalysatoren für die Reformierung und die Konvertierung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid benötigt. Aufgrund der niedrigen Systemtemperaturen bei der Dampfreformierung sind diese anfällig für Vergiftungserscheinungen oder Degradation, z. B. durch Rußablagerungen.
  • 3. Durch die zumeist direkte Beheizung des Reformers durch einen Flammenbrenner kommt es zu parasitären Reaktionen mit Luftstickstoff wie der Bildung von NO2 oder NH3.
  • 4. Das entstehende Kohlendioxid muss entweder aufwendig abgetrennt werden oder erhöht den Gasballast in nachfolgenden Anwendungen.
  • 5. Alle vorgenannten Punkte führen dazu, dass autotherme Reformer oder Dampfreformer in Größe und Dynamik schlecht skalierbar sind und insbesondere den kleinen Leistungsbereich von wenigen kW schlecht abdecken können. Ein alternatives Konzept zur Herstellung von Wasserstoff ist die thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen gemäß der Bruttoreaktionsgleichung:

    CnHm → nC + 0,5 m H2
In addition to industrial plants for hydrogen production, plants are known which are based on the principle of autothermal reforming or steam reforming. For this purpose, hydrocarbons are partially oxidized under the influence of high temperatures and catalysts or reacted with water vapor. The result is a gas mixture of hydrogen and carbon oxides. For use in fuel cells, carbon monoxide is particularly troublesome, which must either be removed in the subsequent cleaning stages or converted to carbon dioxide. If pure hydrogen is required, it is necessary to remove the gas ballast from the product stream. In any case, conventional reforming requires a high level of technical effort and has several disadvantages:
  • 1. Considerable internal heat flows have to be managed at different temperature levels. For this purpose, complex heat exchangers must be installed between the individual reformer stages.
  • 2. Various catalysts for reforming and converting carbon monoxide to carbon dioxide are still needed. Due to the low system temperatures during steam reforming, they are susceptible to signs of poisoning or degradation, e.g. B. by soot deposits.
  • 3. The mostly direct heating of the reformer by a flame burner leads to parasitic reactions with atmospheric nitrogen such as the formation of NO 2 or NH 3 .
  • 4. The resulting carbon dioxide either has to be separated in a complex manner or increases the gas ballast in subsequent applications.
  • 5. All of the above points lead to the fact that autothermal reformers or steam reformers are poorly scalable in size and dynamics and in particular cannot cover the small power range of a few kW. An alternative concept for the production of hydrogen is the thermal decomposition of hydrocarbons according to the gross reaction equation:

    C n H m → nC + 0.5 m H 2

Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass bei Verwendung sauerstofffreier Kohlenwasserstoffe keine Kohlenoxide entstehen. Ein Nachteil ist, dass der Kohlenstoffgehalt der Edukte fast quantitativ zu hochmolekularen Resten bis hin zu Ruß umgesetzt wird, welcher aus dem Reaktionsraum entfernt werden muss. Die thermische Zersetzung gemäß vorgenannter Reaktionsgleichung ist endotherm, d. h. die nötige Reaktionswärme muss von einem externen Brenner aufgebracht werden. Dabei läuft die Reaktion in Röhren oder ähnlichen tubularen Reaktionsräumen ab, die extern durch Strahlung oder intern durch Erzeugung eines Plasmas geheizt werden. Die Röhren werden von Zeit zu Zeit mit Luft gespült, um den gebildeten Ruß abzubrennen. Es ergibt sich dadurch eine diskontinuierliche Betriebsweise, die entweder eine Wasserstoff-Zwischenspeicherung erforderlich macht, oder das zyklische Hin- und Herschalten zwischen zwei identischen Röhren. Die Anpassung an dynamische Lasten ist daher bei diesen Systemen nur schwer realisierbar. The advantage of this approach is that when used oxygen-free hydrocarbons no carbon oxides arise. A disadvantage is that the carbon content of the Educts almost quantitatively to high molecular weight residues up to Soot is reacted, which removes from the reaction chamber must become. The thermal decomposition according to the above Reaction equation is endothermic, i. H. the necessary Reaction heat must be applied by an external burner become. The reaction takes place in tubes or the like tubular reaction spaces, which are caused externally by radiation or are heated internally by generating a plasma. The Tubes are flushed with air from time to time around the burn soot formed. This results in a discontinuous operation, which is either a Hydrogen storage requires, or that cyclical switching back and forth between two identical ones Tubes. The adaptation to dynamic loads is therefore at these systems are difficult to implement.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermokatalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen zu entwickeln, die eine diskontinuierliche und aufwändige Arbeitsweise vermeidet, mit geringem technischen Aufwand umsetzbar und an wechselnde Lasten anpassbar sind. The object of the invention is a method and Device for the thermocatalytic decomposition of To develop hydrocarbons that a avoids discontinuous and time-consuming work with low technical effort and adaptable to changing Loads are customizable.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten und vierzehnten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

  • 1. Bei dem Verfahren wird Kohlenwasserstoff zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff zersetzt, wobei erfindungsgemäß zuerst einem Reaktionskompartiment Kohlenwasserstoff zugeführt wird und unter der erforderlichen Reaktionstemperatur zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff unter Ausschluss von Sauerstoff zersetzt und das wasserstoffhaltige Gas aus dem Reaktionskompartiment abgesaugt und der entstandene Kohlenstoff durch ein rotierendes Transportelement in ein Oxidationskompartiment geleitet wird. Anschließend erfolgt in dem Oxidationskompartiment unter Zuführung von Sauerstoff die Verbrennung des Kohlenstoffs, wobei die dabei entstehende Energie an das Reaktionskompartiment weitergeleitet und dort zur Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur genutzt wird. Dieser Prozess erfolgt erstmalig kontinuierlich. Im Reaktionskompartiment herrscht dabei ein Druck von vorzugsweise 1 bis 2 bar. Dabei muss im Vergleich zum Oxidationskompartiment ein Überdruck herrschen, der ausreicht, dass aus dem Oxidationskompartiment kein Gas in das Reaktionskompartiment übertreten kann. Die Reaktion im Reaktionskompartiment wird bei einer Temperatur von 650°C bis 980°C (insbesondere 840°C) unter Verwendung von Katalysatoren durchgeführt. Als Katalysatorträger kommen Aluminium-, Lithium-, Magnesium, Zink oder Titanoxide oder Kombinationen dieser und als aktive Komponente Verbindungen von Nickel, Eisen und Kobalt oder Kombinationen dieser zur Anwendung. Die Reaktion im Oxidationskompartiment läuft bei einer Temperatur von 750°C bis 950°C (vorzugsweise 870°C) ab.
This object is achieved with the characterizing features of the first and fourteenth claims. Advantageous designs result from the subclaims.
  • 1. In the process, hydrocarbon is decomposed to a hydrogen-rich gas and carbon, whereby according to the invention hydrocarbon is first fed to a reaction compartment and decomposes under the required reaction temperature to a hydrogen-rich gas and carbon with the exclusion of oxygen and the hydrogen-containing gas is sucked out of the reaction compartment and the resulting one Carbon is passed through a rotating transport element into an oxidation compartment. The carbon is then burned in the oxidation compartment with the addition of oxygen, the resulting energy being passed on to the reaction compartment and used there to generate or maintain the reaction temperature. For the first time, this process is ongoing. A pressure of preferably 1 to 2 bar prevails in the reaction compartment. In this case, there must be an overpressure in comparison with the oxidation compartment, which is sufficient that no gas can pass from the oxidation compartment into the reaction compartment. The reaction in the reaction compartment is carried out at a temperature of 650 ° C. to 980 ° C. (in particular 840 ° C.) using catalysts. Aluminum, lithium, magnesium, zinc or titanium oxides or combinations thereof and as active component compounds of nickel, iron and cobalt or combinations thereof are used as catalyst supports. The reaction in the oxidation compartment takes place at a temperature of 750 ° C to 950 ° C (preferably 870 ° C).

In das Reaktionskompartiment wird über ein Düse der Kohlenwasserstoff zudosiert oder zerstäubt und im Reaktionskompartiment zu Ruß und Wasserstoff zersetzt wird, wobei der Ruß sich an dem im Reaktionskompartiment befindlichen Bereich der Transporteinrichtung absetzt und der Wasserstoff den Reaktionsraum durch einen ersten Auslass verlässt. In the reaction compartment, the Hydrocarbon metered or atomized and in Reaction compartment is decomposed to soot and hydrogen, with the soot on the in the reaction compartment located area of the transport device and the Hydrogen enters the reaction space through a first outlet leaves.

Der Ruß wird über die Rotation der Transporteinrichtung in das Oxidationskompartiment transportiert und in diesem in einer oxidierenden Atmosphäre verbrannt, wobei sich die Transporteinrichtung erhitzt und Kohlendioxid gebildet wird, welches das Oxidationskompartiment über einen zweiten Auslass verlässt. Anschließend gelangt die Transporteinrichtung bei einer weiteren Rotation wieder in das Reaktionskompartiment und stellt diesem die thermische Energie für die endotherme Zersetzungsreaktion bereit. Der Produktstrom wird dabei vorzugsweise über die zudosierte Eduktmenge und die Drehzahl der Transporteinrichtung geregelt. Durch Unterteilung der Reaktionskompartimente und des Oxidationskompartiments in mehrere Teilkompartimente kann durch unterschiedliche Beaufschlagung der so entstandenen Teilkompartimente mit Edukten und nachfolgender Zusammenführung der Produktströme flexibel auf unterschiedliche Lastzustände reagiert werden. The soot is removed via the rotation of the transport device the oxidation compartment transported and in this in burned in an oxidizing atmosphere Transport device is heated and carbon dioxide is formed, which the oxidation compartment through a second outlet leaves. The transport device then arrives another rotation back into the reaction compartment and provides this with the thermal energy for the endothermic Decomposition reaction ready. The product flow is thereby preferably about the metered amount of starting material and the speed regulated the transport device. By dividing the Reaction compartments and the oxidation compartment in multiple compartments can be separated by different Loading of the resulting partial compartments with Educts and subsequent merging of product flows react flexibly to different load conditions.

Die Vorrichtung zur thermokatalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen weist einen ersten Reaktionsraum in Form eines Reaktioskompartiments auf, in dem Kohlenwasserstoff zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff zersetzt wird. Unmittelbar an das Reaktionskompartiment schließt sich ein Reaktionsraum in Form eines Oxidationskompartiments an, in welchem der Kohlenstoff verbrannt wird. Zwischen dem Reaktionskompartiment und dem Oxidationskompartiment ist eine rotierende Transporteinrichtung für den im Reaktionskompartiment erzeugten Kohlenstoff angeordnet, die gleichzeitig dem Reaktionskompartiment Energie zuführt. Dabei weist die Transporteinrichtung wenigstens ein rotierendes Element auf, das bei einer Umdrehung alle Reaktionsräume durchläuft. Bevorzugt umfasst die Transporteinrichtung eine Vielzahl rotierender Scheiben in der Art von Lamellen oder ist in Form eines oder mehrerer Flügelräder ausgebildet, die beidseitig geschlossene Flächen aufweisen sollten und auf einer gemeinsamen Welle oder getrennten Wellen gelagert sind. Die Kompartimente sind durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, wobei die Zwischenwand im Bereich der Transporteinrichtung durchbrochen ist. The device for the thermocatalytic decomposition of Hydrocarbons have a first reaction space in the form of a reaction compartment in which hydrocarbon a hydrogen-rich gas and carbon is decomposed. Immediately includes the reaction compartment Reaction space in the form of an oxidation compartment, in which the carbon is burned. Between the Reaction compartment and the oxidation compartment is one rotating transport device for the in Reaction compartment generated carbon arranged that simultaneously supplies energy to the reaction compartment. there the transport device has at least one rotating one Element on that at one turn all reaction spaces passes. The transport device preferably comprises a Large number of rotating disks in the form of lamellas or is designed in the form of one or more impellers should have surfaces closed on both sides and on a common shaft or separate shafts are stored. The compartments are separated from each other by a partition separated, the partition in the area of Transport device is broken.

Die Zwischenwand weist dabei entsprechend der Anzahl der rotierenden Scheiben oder Flügelräder Durchbrüche auf. The partition wall points according to the number of rotating disks or impellers breakthroughs.

Die Einrichtung ist vorzugsweise in Richtung zur Rotationsachse der Transporteinrichtung in die Kompartimente geteilt. Die Teilungsebene kann dabei symmetrisch oder asymmetrisch zur Rotationsachse gelegt werden. The device is preferably towards Axis of rotation of the transport device in the compartments divided. The division level can be symmetrical or be placed asymmetrically to the axis of rotation.

Die Rotation der Transporteinrichtung erfolgt z. B. durch einen Motor über eine Magnetkupplung. The rotation of the transport device takes place z. B. by a motor via a magnetic coupling.

Das bzw. die Flügelräder können auch durch den in das Reaktionskompartiment einströmenden Kohlenwasserstoff und/oder durch den in das Oxidationskompartiment einströmenden Sauerstoff (Luft) angetrieben werden. That or the impellers can also by the in the Reaction compartment inflowing hydrocarbon and / or by in the oxidation compartment inflowing oxygen (air) are driven.

Zur Beschleunigung der Reaktion kann die Transporteinrichtung mit einer Katalysatorbelegung versehen sein. Als Belegung können Katalysatorträger in Form von Aluminium-, Lithium-, Magnesium-, Zink-, Titanoxiden oder Kombinationen dieser und als aktive Komponente Verbindungen von Nickel, Eisen und Kobalt oder Kombinationen dieser Verwendung finden. The transport device can accelerate the reaction be provided with a catalytic converter. As occupancy can support catalyst in the form of aluminum, lithium, Magnesium, zinc, titanium oxides or combinations of these and as active component compounds of nickel, iron and Find cobalt or combinations of these uses.

An dem Reaktionskompartiment ist wenigstens eine erste Düse zur Zuführung von Kohlenwasserstoff und wenigstens ein erster Auslass für die Ableitung des Wasserstoffs angeordnet und das Oxidationskompartiment weist wenigstens eine zweite Düse für die Zuführung von Sauerstoff und wenigstens einen zweiter Auslass für das entstandene Kohlendioxid auf. At least one first nozzle is on the reaction compartment to supply hydrocarbon and at least one arranged the first outlet for the discharge of hydrogen and the oxidation compartment has at least a second one Oxygen supply nozzle and at least one second outlet for the resulting carbon dioxide.

Die Drehzahl der Transporteinrichtung sollte veränderbar gestaltet werden. The speed of the transport device should be changeable be designed.

Es können ein oder mehrere Reaktionskompartimente mit einem oder mehreren Oxidationskompartimenten kombiniert sein, z. B. kann ein Reaktionskompartiment zwischen zwei Oxidationskompartimenten oder abwechselnd ein Reaktionskompartiment und ein Oxidationskompartiment angeordnet sein. One or more reaction compartments with one or several oxidation compartments can be combined, e.g. B. can be a reaction compartment between two Oxidation compartments or alternately Reaction compartment and an oxidation compartment be arranged.

Die Abwesenheit von Sauerstoff im Reaktionskompartiment verhindert die Bildung von Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid. Die Vorteile dieser Lösung liegen in der äußerst einfachen Konstruktion im Vergleich mit herkömmlichen Anlagen. The absence of oxygen in the reaction compartment prevents the formation of carbon monoxide or carbon dioxide. The advantages of this solution are that it is extremely simple Construction compared to conventional systems.

Es ist keine Versorgung mit Prozesswasser nötig, wodurch die Verfahrenskosten auf ein Minimum reduziert werden. Durch die kontinuierliche Betriebsweise ist keine Zwischenspeicherung von Wasserstoff nötig. Die kontinuierliche Arbeitsweise ermöglicht weiterhin eine dynamische Anpassung an wechselnde Lasten (u. a. über die Scheibendrehzahl). Der CO- und CO2- freie Wasserstoffstrom gewährleistet einfachste Systemtechnik bei Brennstoffzellenanwendung. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch geeignet auch für kostengünstige AFC (alkaline fuel cells - alkalische Brennstoffzellen), bei denen die ansonsten nötige CO2 - Abtrennung prohibitiv teuer wäre. No process water supply is required, which reduces the process costs to a minimum. Due to the continuous operation, no intermediate storage of hydrogen is necessary. The continuous mode of operation further enables a dynamic adaptation to changing loads (among other things via the disc speed). The CO and CO 2 -free hydrogen flow guarantees the simplest system technology for fuel cell applications. The solution according to the invention is also suitable for inexpensive AFC (alkaline fuel cells) in which the otherwise necessary CO 2 separation would be prohibitively expensive.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere für die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Energieträgern wie Erdgas oder Flüssiggas, aber auch anderen wasserstoffhaltigen, niedermolekularen Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden. Der so erhaltene Wasserstoff ist praktisch frei von sauerstoffhaltigen Kohlenstoffspezies wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. The device according to the invention can be used in particular for Production of hydrogen from fossil fuels such as Natural gas or LPG, but also others hydrogen-containing, low molecular weight hydrocarbons be used. The hydrogen thus obtained is practical free of oxygen-containing carbon species such as Carbon monoxide and carbon dioxide.

Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich und eignet sich damit insbesondere für Anwendungsfälle, wo es auf kleine kompakte Einheiten ankommt, die ohne Wasserstoff Zwischenspeicherung auskommen müssen, also zum Beispiel dezentrale Energieversorgung und mobile Wasserstoffantriebe. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass die Bildung von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid im Wasserstoffstrom von vornherein vermieden wird und gleichzeitig ein kontinuierlicher Betrieb auch bei dynamischer Wasserstoffabgabe gewährleistet ist. The device works continuously and is therefore suitable especially for use cases where there is small compact Units arrives without intermediate hydrogen storage have to make do, for example decentralized Energy supply and mobile hydrogen drives. The The inventive method and the device stand out characterized by the fact that the formation of carbon dioxide or Avoided carbon monoxide in the hydrogen stream from the start is and at the same time a continuous operation also at dynamic hydrogen release is guaranteed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention is based on a Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Dreidimensionale Darstellung einer Vorrichtung mit rotierenden Scheiben, Fig. 1 Three-dimensional representation of an apparatus with rotating discs,

Fig. 2 Querschnitt A-A durch die Vorrichtung gem. Fig. 1, Fig. 2 cross-section AA according to the device. Fig. 1,

Fig. 3 Schnitt B-B gem. Fig. 2, Fig. 3 section BB acc. Fig. 2,

Fig. 4 Prinzipdarstellung der Magnetkupplung, Fig. 4 shows a schematic representation of the magnetic coupling,

Fig. 5 Darstellung eines Flügelrades, Fig. 5 showing a vane wheel,

Fig. 6 dreidimensionale Darstellung im Teilschnitt mit einem walzenähnlichen rotierenden Element, Fig. 6 three-dimensional view in partial section with a roller-like rotating element,

Fig. 7 Querschnitt gem. Fig. 6, Fig. 7 cross section acc. Fig. 6

Fig. 8 dreidimensionale Darstellung mit walzenähnlichem Rotor, der beidseitig von runden Platten begrenzt wird, Figure 8 three-dimensional representation. With roller-like rotor, which is bounded on both sides by round plates,

Fig. 9 schematische Darstellung der Trennung einer Einrichtung in zwei Oxidationskompartimente und ein Reaktionskompartiment, Fig. 9 are schematic representation of the separation means in two Oxidationskompartimente and a reaction compartment,

Fig. 10 schematische Darstellung der Trennung einer Einrichtung in zwei Oxidationskompartimente und zwei Reaktionskompartimente. Fig. 10 schematic representation of the separation means in two Oxidationskompartimente and two reaction compartments.

Gemäß Fig. 1 bis 3 ist die Einrichtung so gestaltet, dass ein geschlossenes Bauvolumen lateral in zwei getrennte Kompartimente 1 und 2 geteilt ist. Die Teilungsebene T liegt dabei oberhalb und symmetrisch zur Längsachse A und ist horizontal ausgerichtet. (Die Teilung muss nicht zwingend symmetrisch zur Längsachse erfolgen.) Das obere Kompartiment ist als Oxidationskompartiment 1 und das untere Kompartiment als Reaktionskompartiment 2 ausgebildet. Jedes Kompartiment 1, 2 wird von einem Gehäuse 1a, 2a ummantelt. Die in der Teilungsebene T angeordnete Trennwand 3 zwischen den Kompartimenten 1, 2 ist durch Schlitze 4 durchbrochen. In das Reaktionskompartiment 2 führen durch dessen Gehäuse 2a eine erste Düse 2b über einen Adapter 2b' zur Zuführung von Kohlenwasserstoff und ein erster Auslass 2c über einen Adapter 2c' für die Ableitung von Wasserstoff. Dazu weist das Reaktionskompartiment 2 mehrere Bohrungen B im Bereich der Adapter 2b' und 2c' auf. According to Fig. 1 to 3, the device is designed so that a closed construction volume is laterally divided into two separate compartments 1 and 2. The division plane T is above and symmetrical to the longitudinal axis A and is aligned horizontally. (The division does not necessarily have to be symmetrical to the longitudinal axis.) The upper compartment is designed as oxidation compartment 1 and the lower compartment as reaction compartment 2 . Each compartment 1 , 2 is covered by a housing 1 a, 2 a. The partition 3 arranged in the parting plane T between the compartments 1 , 2 is broken through by slots 4 . In the reaction compartment 2 lead through the housing 2 a a first nozzle 2 b via an adapter 2 b 'for supplying hydrocarbon and a first outlet 2 c via an adapter 2 c' for the discharge of hydrogen. For this purpose, the reaction compartment 2 has several bores B in the area of the adapters 2 b 'and 2 c'.

Das Oxidationskompartiment 1 besitzt eine zweite Düse 1b mit Adapter 1b' für die Zuführung von Luft und einen zweiten Auslass 1c mit Adapter 1c' für die Ableitung von Kohlendioxid. Auch hier sind eine Vielzahl von Bohrungen B im Bereich der Adapter 1b' und 1c' vorgesehen. The oxidation compartment 1 has a second nozzle 1 b with adapter 1 b 'for the supply of air and a second outlet 1 c with adapter 1 c' for the discharge of carbon dioxide. Here too, a large number of bores B are provided in the region of the adapters 1 b 'and 1 c'.

Die Transporteinrichtung ist als eine Vielzahl rotierender Scheiben 7 ausgebildet, die auf einer gemeinsamen Welle 6 um die Achse A drehbar gelagert sind und eine Katalysatorbelegung (hier nicht dargestellt) tragen können. The transport device is designed as a plurality of rotating disks 7 , which are rotatably mounted on a common shaft 6 about the axis A and can carry a catalytic converter (not shown here).

Den Querschnitt A-A zeigt Fig. 2, dabei ist zu erkennen, dass die Teilungsebene T, in welcher die Trennwand 3 zwischen Oxidationskompartiment und Reaktionskompartiment angeordnet ist, oberhalb und parallel zur Achse A liegt. Den Längsschnitt B-B zeigt Fig. 3. Dabei wird nochmals deutlich, dass das Gehäuse 1a eine Vielzahl von Bohrungen B aufweist, über denen die Adapter 1b', 1c' sitzen. Zu erkennen sind auch hier die Scheiben 5, die in den Schlitzen 4 der Trennwand 3 laufen. Die Welle 6 ragt hierbei aus dem Gehäuse 2b. The cross section AA is shown in FIG. 2, it can be seen that the division plane T, in which the partition 3 is arranged between the oxidation compartment and the reaction compartment, lies above and parallel to the axis A. The longitudinal section BB shown in FIG. 3. It is again apparent that the housing 1 has a a plurality of bores B over which the adapter 1 b ', c 1' sitting. The disks 5 , which run in the slots 4 of the partition 3 , can also be seen here. The shaft 6 protrudes from the housing 2 b.

Die Prinzipdarstellung einer Magnetkupplung 8 zeigt Fig. 4 im Teilschnitt. Dabei ist für die Gasdichtheit von Vorteil, dass die Welle 6, welche die Transporteinrichtung (Scheiben 5) antreibt, nicht aus dem Gehäuse 1b herausgeführt werden muss. The basic illustration of a magnetic coupling 8 is shown in FIG. 4 in partial section. It is advantageous for the gas tightness that the shaft 6 , which drives the transport device (disks 5 ), does not have to be led out of the housing 1 b.

In Fig. 5 ist eine Variante der Ausbildung eines Flügelrades 9 dargestellt, welches anstelle jeweils einer Lamelle verwendet wird. Jedes Flügelrad 9 wird von zwei runden Seitenwänden 9.1 begrenzt, zwischen denen sich die Flügel 9.2erstrecken. Dabei werden eine Vielzahl von Flügelrädern ebenfalls auf einer Achse A angeordnet. Die drehbare Lagerung kann auf jeweils einer separaten oder einer gemeinsamen Welle erfolgen (Welle nicht dargestellt). Der Antrieb erfolgt bevorzugt durch den mittels Pfeilen dargestellten Gasstrom G. In Fig. 5 a variant of the embodiment is an impeller 9 shown, which is used instead of each of a slat. Each impeller 9 is delimited by two round side walls 9.1 , between which the wings 9.2 extend. A large number of impellers are also arranged on an axis A. The rotatable mounting can take place on a separate or a common shaft (shaft not shown). The drive is preferably carried out by the gas flow G represented by arrows.

Die dreidimensionale Darstellung im Teilschnitt, wobei anstelle einer Vielzahl von Flügelrädern nur ein walzenähnliches rotierendes Flügelrad verwendet wird, zeigt Fig. 6, den Querschnitt Fig. 7. Dieses Flügelrad 9 weist ebenfalls eine Vielzahl von Flügeln 9.2 auf und erstreckt sich über die gesamte Länge der Kompartimente 1, 2 und ist auf einer Welle gelagert. Der Antrieb des Flügelrades 9 erfolgt ebenfalls über einen Gasstrom. Zur Verhinderung des Gasaustausches zwischen den Kompartimenten 1, 2 ist an der Trennwand 3 ein Leitelement 3.1 vorgesehen, welches eine Krümmung aufweist, die dem Durchmesser des Flügelrades 9 angepasst ist und den Abstand zweier benachbarter Flügel 9.2 überdecken sollte. Aus Fig. 7 wird dabei deutlich, dass die erste Düse 2b des Reaktionskompartiments 2 und die zweite Düse 1b des Oxidationskompartiments 1 an gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse 1a, 2a angeordnet sind, so dass die durch Pfeile angedeutete Gasströmung die gleiche Rotationsrichtung des Flügelrades 9 bewirkt. The three-dimensional representation in partial section, with only a roller-like rotating impeller being used instead of a multiplicity of impellers, is shown in FIG. 6, the cross section in FIG. 7. This impeller 9 also has a plurality of blades 9.2 and extends over the entire length of the Compartments 1 , 2 and is supported on a shaft. The impeller 9 is also driven by a gas stream. To prevent gas exchange between the compartments 1 , 2 , a guide element 3.1 is provided on the partition 3 , which has a curvature that is adapted to the diameter of the impeller 9 and should cover the distance between two adjacent vanes 9.2 . Here, in FIG. 7 shows that the first nozzle 2 b of the reaction compartment 2 and the second nozzle 1 b of the Oxidationskompartiments 1 at opposite sides of the housing 1 a, 2 are arranged a such that the direction indicated by arrows gas flow in the same direction of rotation of Impeller 9 causes.

Fig. 8 zeigt nochmals eine Variante einer dreidimensionalen Darstellung mit walzenähnlichem Rotor im Form eines sich über die gesamte Länge der Reaktionsräume erstreckenden Flügelrades 9, welches hier von zwei Seitenwänden 9.1 in Form von runden Platten begrenzt wird. Fig. 8 shows a variant again shows a three-dimensional representation with roller-like rotor in the form of extending over the entire length of the reaction spaces impeller 9, which is bounded here by two side walls 9.1 in the form of circular plates.

Die schematische Darstellung der Trennung einer Einrichtung in zwei Oxidationskompartimente 1 und ein Reaktionskompartiment 2 ist in Fig. 9 dargestellt. Die Teilung erfolgt in zwei horizontalen Teilungsebenen T. Das Reaktionskompartiment 2 befindet sich zwischen beiden Oxidationskompartimenten 1. The schematic representation of the separation of a device into two oxidation compartments 1 and a reaction compartment 2 is shown in FIG. 9. The division takes place in two horizontal division planes T. The reaction compartment 2 is located between the two oxidation compartments 1 .

Gemäß Fig. 10 ist auch die Teilung in vier gleiche Quadranten möglich, wobei zwei Oxidationskompartimente 1 und zwei Reaktionskompartimente 2 vorgesehen sind, die abwechselnd angeordnet sind. Die Teilungsebenen T liegen dabei horizontal und vertikal. According to FIG. 10, division into four equal quadrants is also possible, two oxidation compartments 1 and two reaction compartments 2 being provided in alternation. The division planes T are horizontal and vertical.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Zum Starten wird in das Oxidationskompartiment Kohlenwasserstoff eingeblasen und gezündet. Dadurch wird die Transporteinrichtung in Form der Scheiben oder Flügelräder erwärmt. Im Reaktionskompartiment 2 wird der über die erste Düse 2b zugeführte Kohlenwasserstoff zudosiert oder zerstäubt. An den heißen Scheiben 7 bzw. an den oder den Flügelrädern 9 wird der Kohlenwasserstoff zu Ruß und Wasserstoff zersetzt und die Rotation wird in Gang gesetzt. Ist im Reaktionskompartiment die erforderliche Temperatur erreicht, wird der Startvorgang durch abschalten der Kohlenwasserstoffzufuhr ins Oxidationskompartiment abgebrochen. Im weiteren Prozess verlässt der Wasserstoff das Reaktionskompartiment 2 durch einen ersten Auslass 2c, während der Ruß über die Drehung der Scheiben 7 bzw. der Flügelräder 9 durch die Durchbrüche (Schlitze 4) in der Trennwand 3 in das Oxidationskompartiment 1 transportiert wird. In diesem Oxidationskompartiment 1 wird eine oxidierende Atmosphäre aufrechterhalten, indem zum Beispiel Luft über eine zweite Düse 1b eingeblasen wird. Die Oxidation der Rußbelegung liefert Kohlendioxid, welches das Oxidationskompartiment 1 über einen zweiten Auslass 1c verlässt. Gleichzeitig heizen sich die Scheiben 7 bzw. Flügelräder 9 durch die Verbrennung des Rußes auf und liefern so die Energie für die endotherme Zersetzungsreaktion im Reaktionskompartiment 2. The device works as follows:
To start, hydrocarbon is blown into the oxidation compartment and ignited. This heats up the transport device in the form of disks or impellers. In the reaction compartment 2 , the hydrocarbon supplied via the first nozzle 2 b is metered in or atomized. On the hot disks 7 or on the impeller (s) 9 , the hydrocarbon is decomposed into soot and hydrogen and the rotation is started. When the required temperature has been reached in the reaction compartment, the starting process is interrupted by switching off the hydrocarbon supply to the oxidation compartment. In the further process, the hydrogen leaves the reaction compartment 2 through a first outlet 2 c, while the soot is transported via the rotation of the disks 7 or the impellers 9 through the openings (slots 4 ) in the partition 3 into the oxidation compartment 1 . In this oxidation compartment 1, an oxidizing atmosphere is maintained, by air is injected through a second nozzle b 1, for example. The oxidation of the soot coating provides carbon dioxide, which leaves the oxidation compartment 1 via a second outlet 1 c. At the same time, the disks 7 or impellers 9 heat up due to the combustion of the soot and thus supply the energy for the endothermic decomposition reaction in the reaction compartment 2 .

Die Kompartimente 1, 2 können nicht gasdicht voneinander abgetrennt werden. Daher ist es erforderlich, im Reaktionskompartiment 2 erhöhten Druck gegenüber Oxidationskompartiment 1 aufrechtzuerhalten, damit kein Sauerstoff in den Zersetzungsbereich eindringen kann. The compartments 1 , 2 cannot be separated from one another in a gas-tight manner. It is therefore necessary to maintain increased pressure in reaction compartment 2 compared to oxidation compartment 1 so that no oxygen can penetrate into the decomposition area.

Der Spalt zwischen den Reaktionsräumen sollte so gering wie möglich sein, um einen strömungstechnischen Kurzschluss zu vermeiden. The gap between the reaction spaces should be as small as be possible to a fluidic short circuit avoid.

Der Antrieb der Scheiben 7 erfolgt zweckmäßig von außen, entweder über eine entsprechend verlängerte Achse oder eine Magnetkupplung (Fig. 4). Bei der turbinenradähnlichen Struktur (Flügelräder 9) gem. Fig. 5 bis 7 kann bei entsprechender Ausrichtung der Flügel 9.2 ein aerodynamischer Antrieb erfolgen. The disks 7 are expediently driven from the outside, either via a correspondingly elongated axle or a magnetic coupling ( FIG. 4). In the turbine wheel-like structure (impellers 9 ) acc. With appropriate alignment FIGS. 5 to 7 may be made of the wing 9.2 an aerodynamic drive.

In der Startphase der Vorrichtung wird zweckmäßig ein Teilstrom des Kohlenwasserstoffs in das Oxidationskompartiment 1 umgeleitet und dort entzündet, um die Scheiben 7 oder die Flügelräder 9 aufzuheizen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ohne weiteres an verschiedene Wasserstoffverbraucher anzupassen. Der Produktstrom wird über die zudosierte Eduktmenge und die Drehzahl des Scheibenstapels reguliert. Dynamische Reserven für in dieser Hinsicht anspruchsvolle Verbraucher werden geschaffen, indem das Oxidationskompartiment 1 relativ zum Reaktionskompartiment 2 größer ausgelegt wird, also mehr Fläche der Transporteinrichtung umfasst. In the starting phase of the device, a partial stream of the hydrocarbon is expediently diverted into the oxidation compartment 1 and ignited there in order to heat up the disks 7 or the impellers 9 . The device according to the invention can be easily adapted to different hydrogen consumers. The product flow is regulated via the metered amount of starting material and the speed of the disk stack. Dynamic reserves for consumers who are demanding in this regard are created by making the oxidation compartment 1 larger relative to the reaction compartment 2 , that is to say covering more area of the transport device.

In einer alternativen nicht dargestellten Ausführung der Erfindung ist die Trennwand zwischen den beiden Kompartimenten schräg zur Drehachse ausgeführt. Weiterhin sind in einem oder beiden der Kompartimente die Räume, in denen sich die Scheiben drehen, durch Zwischenwände abgetrennt. Durch die unterschiedliche Beaufschlagung der so entstandenen verschieden dimensionierten Teilreaktoren mit Edukten und nachfolgender Zusammenführung der Produktströme kann flexibel auf unterschiedliche Lastzustände reagiert werden. In an alternative embodiment of the Invention is the partition between the two Compartments executed at an angle to the axis of rotation. Farther are the rooms in one or both of the compartments which the disks turn through partitions separated. Due to the different loading of the sun created with differently dimensioned sub-reactors Educts and subsequent merging of product flows can react flexibly to different load conditions become.

Claims (35)

1. Verfahren zur thermokatalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen (Cracken) wobei Kohlenwasserstoff zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff zersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass einem Reaktionskompartiment (2) Kohlenwasserstoff zugeführt wird und unter der erforderlichen Reaktionstemperatur zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff unter Ausschluss von Sauerstoff zersetzt wird, dass das wasserstoffhaltige Gas aus dem Reaktionskompartiment (2) abgesaugt und der entstandene Kohlenstoff durch mindestens ein rotierendes, die Reaktionsräume durchlaufendes, Transportelement (7, 9) in ein Oxidationskompartiment (1) geleitet wird und dass anschließend in dem Oxidationskompartiment (1) unter Zuführung von Sauerstoff die Verbrennung des Kohlenstoffs erfolgt, wobei die dabei entstehende thermische Energie an das Reaktionskompartiment (2) weitergeleitet und dort zur Erzeugung bzw. Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur genutzt wird. 1. A process for the thermocatalytic decomposition of hydrocarbons (cracking) wherein hydrocarbon is decomposed to a hydrogen-rich gas and carbon, characterized in that hydrocarbon is fed to a reaction compartment ( 2 ) and decomposes under the required reaction temperature to a hydrogen-rich gas and carbon with the exclusion of oxygen is that the hydrogen-containing gas is sucked out of the reaction compartment ( 2 ) and the carbon formed is passed through at least one rotating transport element ( 7 , 9 ) passing through the reaction spaces into an oxidation compartment ( 1 ) and then in the oxidation compartment ( 1 ) below When the oxygen is supplied, the carbon is burned, the thermal energy produced being passed on to the reaction compartment ( 2 ), where it is used to generate or maintain the reaction temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess kontinuierlich erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the process is continuous. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktionskompartiment (2) im Verhältnis zum Oxidationskompartiment (1) ein Überdruck herrscht. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that there is an overpressure in the reaction compartment ( 2 ) in relation to the oxidation compartment ( 1 ). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Reaktionskompartiment (2) 1 bis 2 bar beträgt. 4. The method according to claim 3, characterized in that the pressure in the reaction compartment ( 2 ) is 1 to 2 bar. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Reaktionskompartiment (2) bei einer Temperatur von 650°C bis 980°C erfolgt. 5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the reaction in the reaction compartment ( 2 ) takes place at a temperature of 650 ° C to 980 ° C. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Reaktionskompartiment (2) bei einer Temperatur von 840°C erfolgt. 6. The method according to claim 5, characterized in that the reaction in the reaction compartment ( 2 ) takes place at a temperature of 840 ° C. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Reaktionskompartiment (2) unter Verwendung von Katalysatoren erfolgt. 7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the reaction in the reaction compartment ( 2 ) takes place using catalysts. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das als Katalysatoren Träger in Form von Aluminium-, Lithium-, Magnesium, Zink, Titanoxiden oder Kombinationen dieser und als aktive Komponente Verbindungen von Nickel, Eisen und Kobalt oder Kombinationen dieser Verwendung finden. 8. The method according to claim 7, characterized in that the catalyst carrier in the form of aluminum, Lithium, magnesium, zinc, titanium oxides or Combinations of these and as an active component Compounds of nickel, iron and cobalt or Find combinations of these uses. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Oxidationskompartiment (1) bei einer Temperatur von 750°C bis 950°C erfolgt. 9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the reaction in the oxidation compartment ( 1 ) takes place at a temperature of 750 ° C to 950 ° C. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Oxidationskompartiment (1) bei einer Temperatur von 870°C erfolgt. 10. The method according to claim 9, characterized in that the reaction in the oxidation compartment ( 1 ) takes place at a temperature of 870 ° C. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass in das Reaktionskompartiment (2) über eine erste Düse (2b) der Kohlenwasserstoff zudosiert oder zerstäubt und im Reaktionskompartiment (2) zu Ruß und Wasserstoff zersetzt wird, wobei der Ruß sich an dem im Reaktionskompartiment (2) befindlichen Bereich der Transporteinrichtung (7, 9) absetzt und der Wasserstoff das Reaktionskompartiment (2) Reaktionsraum durch einen ersten Auslass (2c) verlässt und
dass der Ruß über die Rotation der Transporteinrichtung (7, 9) in das Oxidationskompartiment (1) transportiert wird und in diesem in einer oxidierenden Atmosphäre verbrennt, wobei sich die Transporteinrichtung (7, 9) erhitzt und Kohlendioxid gebildet wird, welches das Oxidationskompartiment (1) über einen zweiten Auslass (1c) verlässt und
dass die Transporteinrichtung bei einer weiteren Rotation wieder in das Reaktionskompartiment (2) gelangt und in diesem die Energie für die endotherme Zersetzungsreaktion bereitstellt. 11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that
that the hydrocarbon is metered or atomized into the reaction compartment ( 2 ) via a first nozzle ( 2 b) and decomposed to soot and hydrogen in the reaction compartment ( 2 ), the soot being located in the region of the transport device ( 7 ) located in the reaction compartment ( 2 ) , 9 ) settles and the hydrogen leaves the reaction compartment ( 2 ) reaction space through a first outlet ( 2 c) and
that the soot is transported via the rotation of the transport device ( 7 , 9 ) into the oxidation compartment ( 1 ) and burns there in an oxidizing atmosphere, whereby the transport device ( 7 , 9 ) heats up and forms carbon dioxide, which forms the oxidation compartment ( 1 ) leaves via a second outlet ( 1 c) and
that the transport device gets back into the reaction compartment ( 2 ) during a further rotation and in this provides the energy for the endothermic decomposition reaction. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktstrom wird über die zudosierte Eduktmenge und die Drehzahl der Transporteinrichtung (7, 9) reguliert wird. 12. The method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the product flow is regulated via the metered amount of starting material and the speed of the transport device ( 7 , 9 ). 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionskompartiment (2) und das Oxidationskompartiment (1) in mehrere Teilkompartimente abgetrennt sind und dass durch unterschiedliche Beaufschlagung der so entstandenen Teilkompartimente mit Edukten und nachfolgender Zusammenführung der Produktströme flexibel auf unterschiedliche Lastzustände reagiert werden kann. 13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the reaction compartment ( 2 ) and the oxidation compartment ( 1 ) are separated into a plurality of sub-compartments and that by reacting the resulting sub-compartments with starting materials and subsequent merging of the product streams flexibly can be reacted to different load conditions. 14. Vorrichtung zur thermokatalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen mit einem ersten Reaktionsraum in Form eines Reaktionskompartiments (2), Wasserstoff zu einem wasserstoffreichen Gas und Kohlenstoff zersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich unmittelbar an das Reaktionskompartiment (2) ein Reaktionsraum anschließt in Form eines Oxidationskompartiments (1), in welchem der Kohlenstoff verbrannt wird und dass zwischen dem Reaktionskompartiment (2) und dem Oxidationskompartiment (1) eine rotierende, beide Kompartimente durchlaufende, Transporteinrichtung (7, 9) für den im Reaktionskompartiment erzeugten Kohlenstoff angeordnet ist, die gleichzeitig dem Reaktionskompartiment (2) Wärmeenergie zuführt. 14. Device for the thermocatalytic decomposition of hydrocarbons with a first reaction space in the form of a reaction compartment ( 2 ), hydrogen is decomposed into a hydrogen-rich gas and carbon, characterized in that a reaction space in the form of an oxidation compartment directly adjoins the reaction compartment ( 2 ) ( 1 ), in which the carbon is burned and that between the reaction compartment ( 2 ) and the oxidation compartment ( 1 ) there is a rotating transport device ( 7 , 9 ) passing through both compartments for the carbon produced in the reaction compartment, which at the same time serves the reaction compartment ( 2 ) supplies heat energy. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (7, 9) in Form von wenigstens einem rotierenden Element ausgebildet ist. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the transport device ( 7 , 9 ) is designed in the form of at least one rotating element. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (7, 9) bei einer Umdrehung alle Reaktionsräume durchläuft. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the transport device ( 7 , 9 ) passes through all reaction spaces with one revolution. 17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (7, 9) eine Vielzahl rotierender Scheiben (7) umfasst. 17. The device according to one or more of claims 14 to 16, characterized in that the transport device ( 7 , 9 ) comprises a plurality of rotating disks ( 7 ). 18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung in Form wenigstens eines Flügelrades (9) ausgebildet ist. 18. The device according to one or more of claims 14 to 17, characterized in that the transport device is in the form of at least one impeller ( 9 ). 19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung eine Vielzahl von Flügelrädern (9) umfasst. 19. The device according to one or more of claims 14 to 18, characterized in that the transport device comprises a plurality of impellers ( 9 ). 20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelräder (9) beidseitig geschlossene Flächen aufweisen und auf einer gemeinsamen Welle (6) oder getrennten Wellen gelagert sind. 20. The device according to one or more of claims 14 to 19, characterized in that the impellers ( 9 ) have closed surfaces on both sides and are mounted on a common shaft ( 6 ) or separate shafts. 21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompartimente durch eine Trennwand (3) voneinander getrennt sind, wobei die Trennwand im Bereich der Transporteinrichtung durchbrochen ist. 21. The device according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that the compartments are separated from one another by a partition ( 3 ), the partition being broken through in the region of the transport device. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (3) entsprechend der Anzahl der rotierenden Scheiben (7) oder Flügelräder (9) Durchbrüche (4) aufweist. 22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the partition ( 3 ) according to the number of rotating discs ( 7 ) or impellers ( 9 ) has openings ( 4 ). 23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Richtung zur Rotationsachse (A) der Transporteinrichtung (7, 9) in die Kompartimente geteilt ist. 23. The device according to one or more of claims 14 to 22, characterized in that it is divided into the compartments in the direction of the axis of rotation (A) of the transport device ( 7 , 9 ). 24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung symmetrisch oder unsymmetrisch zur Rotationsachse (A) erfolgt. 24. The device according to claim 22, characterized in that that the division is symmetrical or asymmetrical to Rotation axis (A) takes place. 25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der rotatorische Antrieb der Transporteinrichtung (7, 9) durch einen Motor erfolgt. 25. The device according to one or more of claims 14 to 24, characterized in that the rotary drive of the transport device ( 7 , 9 ) is carried out by a motor. 26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Transporteinrichtung (7, 9) über eine Magnetkupplung erfolgt. 26. The device according to one or more of claims 14 to 25, characterized in that the drive of the transport device ( 7 , 9 ) takes place via a magnetic coupling. 27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Antrieb der Transporteinrichtung (7, 9) extern durch eine nach außen führende Welle (6) erfolgt. 27. The device according to one or more of claims 1 to 26, characterized in that the rotating drive of the transport device ( 7 , 9 ) takes place externally by an outwardly leading shaft ( 6 ). 28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Flügelrades (9) durch den in das Reaktionskompartiment (2) einströmenden Kohlenwasserstoff und/oder durch den in das Oxidationskompartiment (1) einströmenden Sauerstoff erfolgt. 28. The device according to one or more of claims 14 to 27, characterized in that the impeller ( 9 ) is driven by the hydrocarbon flowing into the reaction compartment ( 2 ) and / or by the oxygen flowing into the oxidation compartment ( 1 ). 29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (7, 9) mit einer Katalysatorbelegung versehen ist. 29. The device according to one or more of claims 14 to 28, characterized in that the transport device ( 7 , 9 ) is provided with a catalyst coating. 30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren Träger in Form von Aluminium-, Lithium-, Magnesium-, Zink-, Titanoxiden oder Kombinationen dieser und als aktive Komponente Verbindungen von Nickel, Eisen und Kobalt oder Kombinationen dieser Verwendung finden. 30. The device according to one or more of claims 14 to 29, characterized in that as Catalyst carrier in the form of aluminum, lithium, Magnesium, zinc, titanium oxides or combinations this and as an active component compounds of Nickel, iron and cobalt or combinations of these Find use. 31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Reaktionskompartiment (2) wenigstens eine erste Düse (2b) zur Zuführung von Kohlenwasserstoff und wenigstens ein erster Auslass (2c) für die Ableitung des Wasserstoffs angeordnet ist und dass das Oxidationskompartiment (1) wenigstens eine zweite Düse (1b) für die Zuführung von Sauerstoff und wenigstens einen zweiter Auslass (1c) für das entstandene Kohlendioxid aufweist. 31. The device, that device according to one or more of claims 14 to 30, characterized in that to the reaction compartment (2) at least one first nozzle (2 b) for supplying hydrocarbon and at least one first outlet (2 c) for the derivation of the hydrogen and that the oxidation compartment ( 1 ) has at least one second nozzle ( 1 b) for the supply of oxygen and at least one second outlet ( 1 c) for the carbon dioxide formed. 32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Transporteinrichtung (7, 9) veränderbar ist. 32. Device according to one or more of claims 14 to 31, characterized in that the speed of the transport device ( 7 , 9 ) is variable. 33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Reaktionskompartimente (2) mit ein oder mehreren Oxidationskompartimenten (1) kombiniert sind. 33. Device according to one or more of claims 14 to 32, characterized in that one or more reaction compartments ( 2 ) are combined with one or more oxidation compartments ( 1 ). 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktionskompartiment (2) zwischen zwei Oxidationskompartimenten (1) angeordnet ist. 34. Device according to claim 33, characterized in that a reaction compartment ( 2 ) is arranged between two oxidation compartments ( 1 ). 35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd ein Reaktionskompartiment (2) und ein Oxidationskompartiment (1) angeordnet ist. 35. Apparatus according to claim 33, characterized in that a reaction compartment ( 2 ) and an oxidation compartment ( 1 ) are arranged alternately.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017222376A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 Flowid Holding B.V. Spinning disc reactor
NL2017029A (en) * 2016-06-23 2018-01-08 Flowid Holding B V Spinning disc reactor

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