DE102009004750A1 - Steam and product gas generation involves conveying catalyst bed through reactor tube, where feeding gas is allowed to flow into catalyst bed against direction of travel of catalyst bed - Google Patents

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Abstract

Steam and product gas generation involves conveying catalyst bed (20) through a reactor tube (10). A feeding gas is allowed to flow into the catalyst bed against direction of travel of the catalyst bed. A temperature profile is regulated along the reactor tube by thermally insulating, heating and/or cooling regulation sections in the reactor tube. Waste heat generated in one of the regulation sections through cooling action is transferred from the reactor tube to a steam generation unit. An independent claim is included for a modular product gas-steam reactor, which comprises a steam generation unit and reaction unit comprising a reaction tube and a heat transfer device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor und ein Verfahren zur Aufbereitung eines Eduktgases zu einem Produktgas.The The present invention relates to a reactor and a method for Preparation of a reactant gas to a product gas.

Die Reinigung von mit Partikeln, Schwefel, Kohlenwasserstoffen und/oder Chlorverbindungen verunreinigten Eduktgasen wird herkömmlich durch aufwendige Kombination mehrerer Reaktoren realisiert. Hierbei spiegelt die räumliche Trennung der Reaktoren die funktionale Aufteilung wider, in der jeder Reaktor der Entfernung eines Bestandteils der Verunreinigungen, z. B. eines chemischen Elements oder eines Partikels, aus dem Eduktgas dient. Der technische und finanzielle Aufwand jedes einzelnen dieser Reaktoren und insbesondere deren Verbindung und Integration zu einer Gesamtanlage ist enorm, da die chemischen Reaktionen, die in den einzelnen Reaktoren ablaufen, adäquate Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Druck benötigen; der Einsatz solcher Anlagen ist daher nur ab einer gewissen Größe und einem gewissen Gasdurchsatz wirtschaftlich.The Purification of with particles, sulfur, hydrocarbons and / or Chlorine contaminated educt gases is conventional by consuming Realized combination of several reactors. This reflects the spatial Separation of the reactors reflects the functional division, in the each reactor removing a component of the impurities, z. As a chemical element or a particle, from the educt gas serves. The technical and financial effort of each one of these Reactors and in particular their connection and integration into one Overall system is huge, given the chemical reactions that take place in the individual Reactors drain, adequate Need temperature and pressure conditions; of the Use of such systems is therefore only from a certain size and a certain gas throughput economically.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden und einen Reaktor und ein Verfahren zur Aufbereitung eines Eduktgases zu einem Produktgas bereitzustellen, der/das einfach und kostengünstig und in kleinem Maßstab wirtschaftlich ist.It is therefore an object of the present invention, the above Overcome disadvantages and a reactor and a process for the treatment of a reactant gas to provide a product gas that / that easily and inexpensively and in small scale is economical.

Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 16 gelöst.These Task is according to claims 1 or 16 solved.

Gemäß Anspruch 1 ist in einem Reaktionsrohr eines Reaktors eine Katalysatorschüttung in Form eines bewegten Festbettes aufgenommen, dessen Bewegungsrichtung der Strömungsrichtung des das Reaktionsrohr durchströmenden Eduktgases entgegengesetzt ist. An einem Ende des Reaktionsrohres befinden sich somit sowohl eine Eduktgaszuführung, durch die das Eduktgas eingeleitet wird, als auch eine Katalysatorabführung, durch die der verbrauchte Katalysator, der das Reaktionsrohr durchlaufen hat, entnommen wird. An dem weiteren Ende des Reaktionsrohres befinden sich dementsprechend sowohl eine Produktgasabführung, durch die das aufbereitete Eduktgas als Produktgas abgeführt bzw. entnommen wird, als auch eine Katalysatorzuführung, durch die der Katalysator in das Reaktionsrohr eingebracht wird. Erfindungsgemäß umfasst der Reaktor ferner eine Temperaturregelungsvorrichtung zur Erzeugung eines Temperaturprofils entlang des Reaktionsrohrs. Das Temperaturprofil unterteilt das Reaktionsrohr in seiner Längsrichtung in Abschnitte (nachfolgend auch als „Temperaturzonen” bezeichnet), in denen jeweils ein für die dort stattfindenden Prozesse der Gasaufbereitung optimaler Temperaturbereich eingestellt werden kann.According to claim 1 is a catalyst bed in the form of a reaction tube of a reactor a moving fixed bed recorded, the direction of movement the flow direction of the reaction tube flowing through Opposite educt gas is opposite. At one end of the reaction tube Thus, there are both a Eduktgaszuführung through which the educt gas as well as a catalyst removal through which the consumed Catalyst that has passed through the reaction tube is removed. At the other end of the reaction tube are accordingly both a product gas discharge, through which the treated reactant gas removed as product gas or is removed, as well as a catalyst feed, through which the catalyst is introduced into the reaction tube. According to the invention the reactor further comprises a temperature control device for generating a temperature profile along the reaction tube. The temperature profile is divided the reaction tube in its longitudinal direction in Sections (hereinafter also referred to as "temperature zones"), in each case one for the processes taking place there of the gas treatment optimal temperature range can be adjusted.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 der vorliegenden Erfindung sind für die Erzeugung des Temperaturprofils mehrere Temperaturregelungseinheiten verantwortlich, die die jeweiligen Temperaturzonen des Reaktionsrohrs entweder erwärmen, kühlen oder bei konstanter Temperatur halten. Aus energetischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn eine hohe Eigentemperatur des Eduktgases beim Eintritt in das Reaktionsrohr ausgenutzt wird, indem man durch Dämmung des Reaktionsrohrs entlang eines an die Eduktgaszuführung angrenzenden Abschnitts dort Reaktionen mit einer entsprechend hohen Reaktionstemperatur ablaufen lässt. Alternativ kann dieser Abschnitt gekühlt und die abgeführte Wärme vorzugsweise einem nachfolgenden Abschnitt des Reaktionsrohres zugeführt werden.According to the characteristics of claim 2 of the present invention are for the production the temperature profile is responsible for several temperature control units, which either heat, cool, or heat the respective temperature zones of the reaction tube Keep at a constant temperature. For energetic reasons is it is advantageous if a high intrinsic temperature of the educt gas during Admission to the reaction tube is exploited by the insulation of the Reaction tube along an adjacent to the Eduktgaszuführung section there reactions with a correspondingly high reaction temperature expire. Alternatively, this section may be cooled and the dissipated heat preferably be fed to a subsequent section of the reaction tube.

Die Temperaturregelungseinheiten können das Reaktionsrohr jeweils teilweise umschließen, wie es in Anspruch 3 definiert ist. Vorzugsweise sind die Temperaturregelungseinheiten zur gleichmäßigen Temperaturerhöhung bzw. -erniedrigung des jeweiligen Reaktionsrohrabschnitts in Form eines das Reaktionsrohr vollständig umschließenden Rings ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Ring teilbar ausgebildet, um eine Montage des Rings an das Reaktionsrohr zu erleichtern. Alternativ können die Temperaturregelungseinheiten jeweils Temperaturregelungselemente umfassen, die eine in Umfangsrichtung des Reaktionsrohrs unterbrochene Ringstruktur bilden. Die Temperaturregelungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Wärmeleitanordnung gemäß Anspruch 4 umfassen.The Temperature control units can do that Partially enclose the reaction tube, as defined in claim 3 is. Preferably, the temperature control units for uniform temperature increase or Lowering of the respective reaction tube section in the form of a the reaction tube completely enclosing Rings trained. Advantageously, the ring is divisible, to facilitate assembly of the ring to the reaction tube. alternative can the temperature control units each temperature control elements comprising a broken in the circumferential direction of the reaction tube Form ring structure. The temperature control device can for Example, a Wärmeleitanordnung according to claim 4 include.

Die Förderung der Katalysatorschüttung kann im Wesentlichen durch Schwerkraft gemäß Anspruch 5 oder mit Hilfe einer Fördervorrichtung gemäß Anspruch 8 erfolgen. Im Falle einer Schwerkraftförderung kann durch eine entsprechende Schleuse gemäß Anspruch 6, zum Beispiel eine Zellradschleuse oder ein Schneckentrieb gemäß Anspruch 7, der Durchsatz, d. h. die Fördermenge pro Zeiteinheit des Katalysators durch das zum Beispiel schräg von oben nach unten oder vorzugsweise vertikal angeordnete Reaktionsrohr geregelt sein. Ein Schneckenantrieb kann erfindungsgemäß nicht nur zur Regelung des Durchsatzes im Falle einer Schwerkraftförderung, sondern gemäß Anspruch 9 der vorliegenden Erfindung auch als Fördervorrichtung verwendet werden; sie übernimmt dann die Förderung und regelt gleichzeitig den Durchsatz der geförderten Katalysatormenge. In diesem Fall ist die räumliche Anordnung des Reaktionsrohres beliebig. Alternativ kann statt des Schneckentriebs jede andere Fördervorrichtung verwendet werden, die zur geregelten Förderung von rieselfähigem Schüttgut geeignet ist. Bei nur leichter Neigung des Reaktionsrohres ist auch eine Kombination beider Möglichkeiten denkbar, d. h. eine Fördereinrichtung kann beispielsweise bei einer leichten Neigung des Reaktionsrohres zusätzlich eingesetzt werden, um Reibungswiderstände zu überwinden. Ist die Schleuse am zweiten Ende angeordnet und „sitzt die Katalysatorschüttung auf ihr auf”, ist ihre Drehzahl proportional zum Durchsatz und zur Fördergeschwindigkeit der Katalysatorschüttung im Reaktionsrohr, so dass Durchsatz oder Fördergeschwindigkeit als Regelgröße verwendet werden kann. Ist die Schleuse hingegen am ersten Ende angeordnet, wird durch ihre Drehzahl zwar die Fördermenge bestimmt, die Bewegung hinter der Schleuse (d. h. im Reaktionsrohr) der Katalysatorschüttung wird hingegen durch das Fallgesetz bestimmt und ist unveränderlich.The conveying of the catalyst bed can be effected essentially by gravity according to claim 5 or by means of a conveying device according to claim 8. In the case of gravity conveying can be controlled by the, for example, obliquely from top to bottom or preferably vertically arranged reaction tube by a corresponding lock according to claim 6, for example a rotary valve or a worm drive according to claim 7, the flow rate, ie the flow rate per unit time of the catalyst , A worm drive according to the invention can be used not only to control the throughput in the case of gravity conveying, but also according to claim 9 of the present invention as a conveying device; It then takes over the promotion and at the same time regulates the throughput of the amount of catalyst produced. In this case, the spatial arrangement of the reaction tube is arbitrary. Alternatively, instead of the worm drive any other conveyor can be used, which is suitable for the controlled promotion of free-flowing bulk material. With only slight inclination of the reaction tube, a combination of both possibilities is conceivable, ie, a conveyor may, for example, in addition to a slight inclination of the reaction tube set to overcome frictional resistance. If the lock is arranged at the second end and "the catalyst bed sits on it", its speed is proportional to the throughput and the conveying speed of the catalyst bed in the reaction tube, so that throughput or conveying speed can be used as a controlled variable. If, however, the lock is arranged at the first end, the delivery rate is determined by its rotational speed, the movement behind the sluice (ie in the reaction tube) of the catalyst bed is determined by the falling law and is unchangeable.

Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 10 der vorliegenden Erfindung ist das Reaktionsrohr, das gemäß Anspruch 1 in Form und Orientierung im Raum nicht festgelegt ist, also zum Beispiel insgesamt gerade oder kreisförmig ist, aus geraden und gekrümmten Abschnitten gebildet bzw. zusammengesetzt. Diese Möglichkeit besteht erfindungsgemäß grundsätzlich sowohl für die Schwerkraftförderung als auch für die Förderung mit Hilfe einer Fördervorrichtung. Im ersteren Fall muss natürlich die durch die Schwerkraft des sich in vertikalen oder schräg von oben nach unten verlaufenden Abschnitten des Reaktionsrohrs befindlichen Katalysators ausgeübte Förderkraft zur Überwindung von horizontalen oder weniger steilen Abschnitten bzw. des Reaktionsrohrs bzw. der Reibung ausreichend sein. Im letzteren Fall, z. B. bei einem Reaktionsrohr, das sich nur in einer horizontalen Ebene erstreckt, kann vorteilhafterweise die Förderung durch Verwirbelung der Katalysatorschüttung zu einem bewegten Wirbelbett erleichtert werden.According to the feature of claim 10 of the present invention is the reaction tube, that according to claim 1 in form and orientation in the room is not fixed, so to Example is a total of straight or circular, of straight and curved sections formed or assembled. This possibility according to the invention basically both for the Gravity promotion as also for the promotion with the help of a conveyor. In the former case, of course which is due to gravity in vertical or oblique from above located downwardly extending portions of the reaction tube Catalyst applied conveying force to overcome horizontal or less steep sections or the reaction tube or the friction be sufficient. In the latter case, z. B. at a Reaction tube, which extends only in a horizontal plane, can advantageously promote by turbulence of the catalyst bed to a moving fluidized bed be relieved.

Wie es aus den obigen Ausführungen hervorgeht, sind das Temperaturprofil und die an die den Durchsatz (Fördergeschwindigkeit) gekoppelte Verweilzeit des Katalysators in den einzelnen Temperaturzonen für den Aufbereitungswirkungsgrad des Eduktgases entscheidend. Daher umfasst der Reaktor gemäß Anspruch 11 der vorliegenden Erfindung einen Gasdetektor, der den Aufbereitungswirkungsgrad durch Bestimmen der Zusammensetzung des Produktgases erfasst, die als Regelgröße dient. Anschließend kann zum Beispiel die gemessene Zusammensetzung (Regelgröße) mit einer Sollgröße (Führungsgröße) verglichen und die Regeldifferenz einem Regler zugeführt werden, der zum Beispiel ein Potentiometer als Stelleinrichtung zur Änderung der Stromstärke der Temperaturregelungsvorrichtung bzw. deren Temperaturregelungseinheiten ansteuert. Als Laststörgröße kann die Strömungsgeschwindigkeit des Eduktgases in den Regelkreis integriert sein. Es ist zu beachten, dass in den jeweiligen Temperaturzonen unterschiedliche Reaktionen stattfinden, so dass sich aus der Zusammensetzung des Produktgases zum Beispiel ergibt, welche Temperaturregelungseinheit angesteuert werden muss. Alternativ kann die Zusammensetzung des Produktgases mit einem Sollwert verglichen und die Regeldifferenz eine Führungsgröße einer Temperaturregelung verändern, d. h. es wäre eine separate Temperaturregelung mit einer entsprechenden Temperaturmessung etc. vorzusehen. Entscheidend für die gewünschte Zusammensetzung des Produktgases ist in jedem Fall ein Zusammenwirken von Strömungsgeschwindigkeit des Eduktgases, Zustand und Durchsatz des Katalysators, Temperaturbereichen und nicht zuletzt Zusammensetzung bzw. Art der Verunreinigung des Eduktgases.As it from the above remarks As can be seen, the temperature profile and to which the throughput (Conveyor speed) coupled residence time of the catalyst in the individual temperature zones for the Treatment efficiency of the educt gas decisive. Therefore includes the reactor according to claim 11 of the present invention, a gas detector, the the treatment efficiency detected by determining the composition of the product gas, the serves as a controlled variable. Subsequently For example, the measured composition (controlled variable) with a desired size (reference variable) compared and the control difference are fed to a controller, for example a potentiometer as adjusting device for changing the current of the Temperature control device or its temperature control units controls. As Laststörgröße can the flow velocity be integrated into the control loop of the educt gas. It should be noted that in the respective temperature zones different reactions take place, so that from the composition of the product gas for example, which temperature control unit is driven must become. Alternatively, the composition of the product gas compared with a setpoint and the control difference is a reference variable of Change temperature control, d. H. it would be a separate temperature control with a corresponding temperature measurement etc. provided. Decisive for the desired composition the product gas is in any case an interaction of flow velocity of the reactant gas, state and throughput of the catalyst, temperature ranges and not least the composition or type of contamination of the educt gas.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 – spezifiziert in Anspruch 13 – ist als Temperaturprofil ein Temperaturgefälle in Strömungsrichtung des Eduktgases definiert, das je bei entsprechender Größe der einzelnen Temperaturregelungseinheiten zum Beispiel an ein lineares angenähert sein kann, wobei die höchste Temperatur in der Umgebung der Eduktgaszuführung des Reaktionsrohrs herrscht. Dies hat den Vorteil, dass die thermische Energie des Eduktgases optimal genutzt wird. Dabei hat die Größe „Temperatur'zone'” die Dimension [Länge] (entlang des Reaktionsrohrs). Insbesondere kann eine Temperaturzone mehrere Temperaturregelungseinheiten umfassen, die zum Beispiel eine konstante Temperatur oder einen Temperaturgradienten auf dem entsprechenden Reaktionsrohrabschnitt regeln.By the features of claim 12 - specified in claim 13 - is as a temperature profile, a temperature gradient in the flow direction of the educt gas defined, depending on the size of each temperature control units for example, can be approximated to a linear, with the highest temperature in the vicinity of the educt gas supply of the reaction tube prevails. This has the advantage that the thermal Energy of the educt gas is optimally used. The size "Temperature'zone '" has the dimension [Length] (along the Reaction tube). In particular, a temperature zone may comprise a plurality of temperature control units, for example, a constant temperature or a temperature gradient on the corresponding reaction tube section.

Durch die Merkmale des Anspruchs 14 wird eine hohe Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit des erfindungsgemäßen Reaktors erreicht, da dessen modulare Konstruktion den Austausch einzelner Module z. B. zu Reparaturzwecken sowie die Anpassung der Form an die Bedingungen vor Ort ermöglicht. Insbesondere lässt sich sehr leicht ein Temperaturprofil, das aus Kühl- und Heizzonen gebildet ist, konfigurieren.By The features of claim 14 will be a high flexibility and ease of maintenance of the reactor according to the invention achieved, since its modular design, the exchange of individual Modules z. B. for repair purposes and the adaptation of the form the conditions on site allows. In particular, lets very easily a temperature profile formed by cooling and heating zones is, configure.

Selbstverständlich besitzt der erfindungsgemäße Reaktor entsprechende Vorrichtungen, Anschlüsse, Zu- und Ableitungen, die ein Funktionieren des oben beschriebenen Aufbaus ermöglichen und deren Realisierung dem Fachmann geläufig ist.Of course owns the reactor according to the invention corresponding devices, connections, inlets and outlets, the allow the structure described above to function and the realization of which is familiar to the person skilled in the art.

Gemäß Anspruch 16 wird ein Katalysator als bewegtes Festbett in einem Reaktionsrohr entgegen der Strömungsrichtung eines Eduktgases, das mit Hilfe des Katalysators in dem Reaktionsrohr katalytisch aufbereitet wird, gefördert, wobei das Eduktgas ein vorbestimmtes Temperaturprofil durchströmt. Das Temperaturprofil ist räumlich aus mehreren Temperaturzonen mit unterschiedlich hohen Temperaturbereichen aufgebaut, wobei in den jeweiligen Temperaturzonen optimale Reaktionsbedingungen für bestimmte Reaktionen der Aufbereitung des Eduktgases geschaffen sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit die oben angesprochene räumliche Trennung einzelner Reaktoren, deren Reaktionsräume den erfindungsgemäßen Temperaturzonen entsprechen, aufgehoben. Durch den Verzicht auf mehrere separate Reaktoren entfallen auch die entsprechenden Verbindungsleitungen und die technisch aufwendige Aufrechterhaltung von geeigneten Temperaturregimes in diesen Leitungen.According to claim 16, a catalyst as a moving fixed bed in a reaction tube opposite to the flow direction of a reactant gas, which is catalytically treated with the aid of the catalyst in the reaction tube, promoted, wherein the educt gas flows through a predetermined temperature profile. The temperature profile is spatially composed of several temperature zones with different high temperature ranges, wherein in the respective temperature zones optimum reaction conditions for certain reactions of the treatment of the educt gas are created. By the method according to the invention thus the above-mentioned spatial separation of individual reactors whose Reaktionsräu correspond to the temperature zones according to the invention, repealed. By dispensing with a number of separate reactors, the corresponding connection lines and the technically complex maintenance of suitable temperature regimes in these lines are also eliminated.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung.Further Features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment with reference to the attached Drawing.

1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Reaktors zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung eines Eduktgases zu einem Produktgas. 1 schematically shows a cross-sectional view of a reactor according to the invention for carrying out the method according to the invention for the treatment of a reactant gas to a product gas.

1 zeigt ein Reaktionsrohr 10 mit einer Längsachse 12, in deren Richtung das Reaktionsrohr 10 in eine erste, eine zweite und eine dritte Temperaturzone mit einem höheren Temperaturbereich zwischen 800°C und 600°C, einem mittleren Temperaturbereich zwischen 600°C und 400°C und einem niedrigeren Temperaturbereich zwischen 400°C und 300°C unterteilt ist. 1 shows a reaction tube 10 with a longitudinal axis 12 in whose direction the reaction tube 10 is divided into a first, a second and a third temperature zone with a higher temperature range between 800 ° C and 600 ° C, a mean temperature range between 600 ° C and 400 ° C and a lower temperature range between 400 ° C and 300 ° C.

Die 2. Zone und die 3. Zone werden durch Temperaturregelungseinheiten 14 bzw. 16 gekühlt, während für die Erwärmung der 1. Zone das Eduktgas mit einer Temperatur von ca. 800°C selbst sorgt und deren Temperatur durch eine Wärmedämmung 18 aufrecht erhalten wird.The 2nd zone and the 3rd zone are controlled by temperature control units 14 or cooled 16, while for the heating of the first zone, the reactant gas at a temperature of about 800 ° C itself and ensures their temperature through thermal insulation 18 is maintained.

Eine ein bewegtes Festbett bildende Katalysatorschüttung 20 wird in Richtung des Pfeils 22 in der Zeichnung von einem oben angeordneten ersten Ende des Reaktionsrohrs 10 zu einem unten liegenden zweiten Ende des Reaktionsrohrs 10 gefördert, wobei der Durchsatz durch eine Schleuse 24 eingestellt wird. Das Eduktgas wird in Richtung des Pfeils 26, der eine zuführende Leitung des Eduktgases darstellt, von unten in das Reaktionsrohr 10 eingeleitet und über eine entsprechende Leitung 28 auf der Gegenseite in aufbereitetem Zustand als Produktgas entnommen. Die Strömungsrichtung des Eduktgases ist somit der Bewegungs- bzw. Förderrichtung der Katalysatorschüttung 20 entgegengesetzt.A packed bed of catalyst forming a moving bed 20 will be in the direction of the arrow 22 in the drawing from an uppermost end of the reaction tube 10 to a lower second end of the reaction tube 10 promoted, with the throughput through a lock 24 is set. The educt gas is in the direction of the arrow 26 , which is a supply line of educt gas, from below into the reaction tube 10 initiated and via a corresponding line 28 taken on the opposite side in a processed state as product gas. The flow direction of the educt gas is thus the movement or conveying direction of the catalyst bed 20 opposed.

In Zone 1 werden die langkettigen und ringförmigen Kohlenwasserstoffe mit dem im Eduktgas befindlichen Dampf reformiert, d. h. zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff umgewandelt. Die Partikel aus der Gasphase werden in der Katalysatorschüttung, welche als so genannter Tiefenfilter wirkt, zurückgehalten. In der anschließenden 2. Zone wird das Gas auf die oben genannte Temperatur abgekühlt. In der 3. Zone wird der im Eduktgas enthaltene Schwefel absorbiert und chemisch gebunden sowie das Eduktgas methaniert. Durch das kontinuierliche Nachführen bzw. Fördern der Katalysatorschüttung 20 wird verbrauchter Katalysator durch frischen Katalysator ersetzt.In zone 1, the long-chain and ring-shaped hydrocarbons are reformed with the vapor present in the educt gas, ie converted into carbon monoxide and hydrogen. The particles from the gas phase are retained in the catalyst bed, which acts as a so-called depth filter. In the subsequent 2nd zone, the gas is cooled to the above temperature. In the 3rd zone, the sulfur contained in the reactant gas is absorbed and chemically bound and the educt gas is methanized. By the continuous tracking or conveying the catalyst bed 20 used catalyst is replaced by fresh catalyst.

Zur Regelung der Zusammensetzung des Produktgases wird diese als Regelgröße mit einem Gasdetektor 30, der mit der Leitung 28 verbunden ist, gemessen, der Messwert mit einer Führungsgröße F verglichen und die Regeldifferenz einer Regelungseinheit 32 zugeführt, die Temperaturregelungseinheiten 14 und 16 mit geeigneten Stelleinrichtungen entsprechend der Regeldifferenz betätigt. In 1 ist der Regelkreis schematisch durch punktierte Linien angedeutet.To regulate the composition of the product gas, this is used as a controlled variable with a gas detector 30 who with the administration 28 is connected, measured, the measured value compared with a reference variable F and the control difference of a control unit 32 supplied, the temperature control units 14 and 16 operated with suitable adjusting devices according to the control difference. In 1 the control loop is indicated schematically by dotted lines.

Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.Although the present invention with respect of the preferred embodiments has been disclosed in order to enable a better understanding of these should be perceived that the invention to various Wise can be realized without departing from the scope of the invention. Therefore, the invention should be understood to include all possible embodiments and embodiments to the embodiments shown, the can be realized without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims.

1010
Reaktionsrohrreaction tube
1212
Längsachse von 10 Longitudinal axis of 10
1414
TemperaturregelungseinheitTemperature control unit
1616
TemperaturregelungseinheitTemperature control unit
1818
Wärmedämmungthermal insulation
2020
Katalysatorschüttungcatalyst bed
2222
Bewegungsrichtung der Katalysatorschüttungmovement direction the catalyst bed
2424
Schleuselock
2626
Zuführende Leitung des EduktgasesFeeding line of the educt gas
2828
Abführende Leitung des ProduktgasesLaxative leadership of the product gas
3030
Gasdetektorgas detector
3232
Regelungseinheitcontrol unit

Claims (22)

Reaktor zur Aufbereitung eines Eduktgases zu einem Produktgas, mit: – einem Reaktionsrohr, das ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, zur Förderung einer Katalysatorschüttung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende; – einer Katalysatorzuführung am ersten Ende; – einer Katalysatorabführung am zweiten Ende; – einer Eduktgaszuführung zur Zuführung des Eduktgases am zweiten Ende; – einer Produktgasabführung zur Abführung des aufbereiteten Eduktgases als das Produktgas am ersten Ende; und – einer Temperaturregelungsvorrichtung zur Erzeugung eines Temperaturprofils entlang des Reaktionsrohrs.A reactor for treating a reactant gas to a product gas, comprising: a reaction tube having a first end and a second end for conveying a catalyst bed from the first end to the second end; A catalyst feed at the first end; A catalyst removal at the second end; - A Eduktgaszuführung for supplying the educt gas at the second end; A product gas discharge for the removal of the treated educt gas as the product gas at the first end; and a temperature control device for generating a temperature profile along the reaction tube. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelungsvorrichtung mehrere Temperaturregelungseinheiten umfasst, die entlang des Reaktionsrohrs angeordnet sind und durch Wärmedämmung, Erwärmung und/oder Abkühlung von Regelungsabschnitten des Reaktionsrohrs das Temperaturprofil erzeugen.Reactor according to claim 1, characterized in that the temperature control device has a plurality of temperature control units includes, which are arranged along the reaction tube and through Thermal insulation, heating and / or Cooling of control sections of the reaction tube, the temperature profile produce. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Temperaturregelungseinheiten jeweils das Reaktionsrohr wenigstens teilweise umschließen.Reactor according to claim 2, characterized in that that the plurality of temperature control units respectively the reaction tube at least partially enclose. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelungsvorrichtung eine Wärmeleitrohranordnung umfasst.Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control device is a heat pipe arrangement includes. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsrohr ein Fallrohr ist, dass die Katalysatorschüttung rieselfähig ist und dass die Katalysatorzuführung am ersten, oberen Ende und die Katalysatorabführung am zweiten, unteren Ende des Fallrohres vorgesehen ist.Reactor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reaction tube is a drop tube that the catalyst bed pourable is and that the catalyst feed at the first, upper end and the catalyst removal at the second, lower end the downpipe is provided. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsrohr eine Schleuse zur Regelung des Durchsatzes des mittels Schwerkraft geförderten Katalysators umfasst.Reactor according to claim 5, characterized in that that the reaction tube is a lock for regulating the flow rate of gravity Catalyst comprises. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse eine Zellradschleuse oder ein Schneckentrieb ist.Reactor according to claim 6, characterized in that that the lock is a rotary valve or a worm drive. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsrohr eine Fördervorrichtung zur Förderung der Katalysatorschüttung umfasst, die den Durchsatz regelt.Reactor according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the reaction tube is a conveying device to promote the catalyst bed includes, which regulates the throughput. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung ein Schneckentrieb ist.Reactor according to claim 8, characterized in that that the conveyor is a worm shoot. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsrohr aus geraden und gekrümmten Abschnitten gebildet ist.Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction tube is formed from straight and curved sections is. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasdetektor zur Bestimmung der Zusammensetzung des Produktgases vorgesehen ist und dass die Zusammensetzung des Produktgases eine Regelgröße ist.Reactor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a gas detector for determining the composition the product gas is provided and that the composition of the Product gas is a controlled variable. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Temperaturregelungsvorrichtung erzeugte Temperaturprofil in Strömungsrichtung des Eduktgases und in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgend eine erste Temperaturzone mit einem ersten, höheren Temperaturbereich, eine zweite Temperaturzone mit einem zweiten, mittleren Temperaturbereich und eine dritte Temperaturzone mit einem dritten, niedrigeren Temperaturbereich aufweist.Reactor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by the temperature control device generated temperature profile in the flow direction of the educt gas and in this order successively a first Temperature zone with a first, higher temperature range, a second temperature zone with a second, medium temperature range and a third temperature zone having a third, lower temperature range having. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, höhere Temperaturbereich zwischen 800°C und 600°C, der zweite, mittlere Temperaturbereich zwischen 600°C und 400°C und der dritte, niedrigere Temperaturbereich zwischen 400°C und 300°C liegt.Reactor according to claim 12, characterized in that that the first, higher Temperature range between 800 ° C and 600 ° C, the second, medium temperature range between 600 ° C and 400 ° C and the third, lower temperature range is between 400 ° C and 300 ° C. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsrohr aus einer Mehrzahl von Modulen zusammensetzbar ist, wobei jedes Modul aus einem Rohrabschnitt und wenigstens einer Temperaturregelungseinheit zur Wärmedämmung, Kühlung oder Erwärmung gebildet ist.Reactor according to one of the preceding claims 2 to 13, characterized in that the reaction tube of a plurality modular assembly, each module being made of a pipe section and at least one temperature control unit for thermal insulation, cooling or heating formed is. Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator Nickel, Kobalt und/oder die edlen Metalle der VIII. Gruppe des Periodensystems als aktive Komponente enthält.Reactor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the catalyst is nickel, cobalt and / or the noble metals of the VIII. Group of the Periodic Table as active component contains. Verfahren zur Aufbereitung eines Eduktgases zu einem Produktgas, das die Schritte umfasst: – Fördern einer Katalysatorschüttung durch ein Reaktionsrohr; – Regeln eines Temperaturprofils entlang des Reaktionsrohrs; – Durchströmen der Katalysatorschüttung mit dem Eduktgas entgegen der Förderrichtung der Katalysatorschüttung.Process for the treatment of a reactant gas to a Product gas, which includes the steps: - Promote a catalyst bed through a reaction tube; - Regulate a temperature profile along the reaction tube; - Flow through the catalyst bed with the educt gas opposite to the conveying direction the catalyst bed. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofil in Strömungsrichtung des Eduktgases und in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgend eine erste Temperaturzone mit einem ersten, höheren Temperaturbereich, eine zweite Temperaturzone mit einem zweiten, mittleren Temperaturbereich und eine dritte Temperaturzone mit einem dritten, niedrigeren Temperaturbereich aufweist.Method according to claim 16, characterized in that that the temperature profile in the flow direction the educt gas and in this order one after the other first temperature zone with a first, higher temperature range, a second temperature zone with a second, medium temperature range and a third temperature zone having a third, lower temperature range having. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, höhere Temperaturbereich zwischen 800°C und 600°C, der zweite, mittlere Tempera turbereich zwischen 600°C und 400°C und der dritte, niedrigere Temperaturbereich zwischen 400°C und 300°C liegt.Method according to claim 17, characterized in that that the first, higher Temperature range between 800 ° C and 600 ° C, the second, medium tempera ture range between 600 ° C and 400 ° C and the third, lower temperature range is between 400 ° C and 300 ° C. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Temperaturzone Teeranteile in dem Eduktgas reformiert werden, dass in der zweiten Temperaturzone das Eduktgas gekühlt wird, und dass in der dritten Temperaturzone das Eduktgas methaniert und gleichzeitig der Schwefel durch Adsorption an den Katalysator aus dem Eduktgas entfernt wird.A method according to claim 17 or 18, characterized in that in the first temperature zone tar shares in be reformed the educt gas, that in the second temperature zone, the reactant gas is cooled, and that methane in the third temperature zone, the educt gas and at the same time the sulfur is removed by adsorption to the catalyst from the educt gas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Katalysatorschüttung Feststoffpartikel aus dem Eduktgas gefiltert werden.Method according to one of the preceding claims 16 to 19, characterized in that solid particles through the catalyst bed be filtered from the reactant gas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Produktgases bestimmt und die Zusammensetzung des Produktgases als Regelgröße für die Temperaturregelung und/oder den Durchsatz verwendet wird.Method according to one of the preceding claims 16 to 20, characterized in that the composition of the product gas determined and the composition of the product gas as a controlled variable for the temperature control and / or throughput is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Katalysator Nickel, Kobalt und/oder die edlen Metalle der VIII. Gruppe des Periodensystems als aktive Komponente enthält.Method according to one of the preceding claims 16 to 21, characterized in that the catalyst used is nickel, Cobalt and / or the noble metals of the VIII. Group of the Periodic Table as active component.
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