DE102012112475A1 - reformer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reformer mit einer Sammelleitung (3) und einer Endsammelleitung bzw. Transferleitung (2), wobei die Sammelleitung (3) und die Endsammelleitung (2) in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen. Um Lateralbewegungen der Reaktionsrohre in Richtung der Endsammelleitung und Sammelleitungen zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass zwischen Sammelleitung (3) und Endsammelleitung (2) eine Dehnungsausgleichsleitung (4) angeordnet ist, die in die Sammelleitung (3) und in die Endsammelleitung (2) mündet, wobei die thermische Ausdehnung der Dehnungsausgleichsleitung (4) gleich und entgegengesetzt der thermischen Ausdehnung der Endsammelleitung (2) ist.The invention relates to a reformer with a collecting line (3) and an end collecting line or transfer line (2), the collecting line (3) and the end collecting line (2) extending at an angle, preferably perpendicular to one another. In order to avoid lateral movements of the reaction tubes in the direction of the end manifold and manifolds, the invention provides that between manifold (3) and end manifold (2) an expansion compensation line (4) is arranged, which into the manifold (3) and into the end manifold (2 ) opens, the thermal expansion of the expansion compensation line (4) being equal to and opposite to the thermal expansion of the end manifold (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Reformer mit einer Sammelleitung und mit einer Endsammelleitung, wobei die Sammelleitung und die Endsammelleitung in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen. The invention relates to a reformer with a collecting line and with a final collecting line, wherein the collecting line and the end collecting line at an angle, preferably perpendicular to each other.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Spaltung von Prozessgas in einem Reformer, bei dem Prozessgas durch ein Reaktionsrohr, eine Sammelleitung sowie eine Endsammelleitung geleitet wird. In addition, the invention relates to a process for the separation of process gas in a reformer, in which process gas is passed through a reaction tube, a manifold and a final manifold.

Reformer der eingangs genannten Art sind hinreichend bekannt und sind für den großtechnischen Einsatz mit senkrecht stehenden Reaktions-/Spaltrohren ausgestattet. Diese Reaktions- bzw. Spaltrohre sind in Reihen angeordnet und werden von oben nach unten von Prozessgas durchströmt. Dieses Prozessgas wird dabei einem sogenannten Spaltprozess unterzogen. Die Reaktionsrohre sind wiederum an Sammelleitungen angeschlossen, die wiederum in einem Winkel mit einer Endsammelleitung (Transferleitung) verbunden sind. Der Festpunkt der thermischen Ausdehnung der Anordnung aus Reaktionsrohren, Sammelleitung und Endsammelleitung ist dabei üblicherweise das Ausströmungsende der Endsammelleitung. Reformer of the type mentioned are well known and are equipped for industrial use with vertical reaction / cracking tubes. These reaction or gap tubes are arranged in rows and are traversed from top to bottom of process gas. This process gas is subjected to a so-called splitting process. The reaction tubes are in turn connected to manifolds, which in turn are connected at an angle to a final header (transfer line). The fixed point of thermal expansion of the arrangement of reaction tubes, manifold and Endammelleitung is usually the outflow end of the final bus.

Bei einer festen Verbindung zwischen Reaktionsrohren und Sammelleitung oder Sammelleitung und Endsammelleitung resultiert eine axiale thermische Ausdehnung eines Bauteiles in einer lateralen Verschiebung der angeschlossenen, vom Festpunkt weiter entfernt liegenden Bauteile. In a fixed connection between the reaction tubes and manifold or busbar and Endammelleitung results in an axial thermal expansion of a component in a lateral displacement of the connected, further away from the fixed point components.

Bei sehr großen Reformern führen diese sich addierenden thermischen Ausdehnungen zu großen Lateralbewegungen der Reaktionsrohre in Richtung der Endsammelleitung und Sammelleitungen, die die Durchführungen der Rohre durch den Boden und die Decke des Reformers konstruktiv schwierig oder sogar ab einer gewissen Größe praktisch unmöglich machen. For very large reformers, these cumulative thermal expansions lead to large lateral movements of the reaction tubes towards the end manifold and manifolds which make the passage of the tubes through the bottom and top of the reformer structurally difficult or even virtually impossible beyond a certain size.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden. The object of the invention is therefore to avoid these disadvantages.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung manifestieren sich in den Unteransprüchen. This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention manifest themselves in the subclaims.

Die Erfindung sieht vor, dass zwischen Sammelleitung und Endsammelleitung eine Dehnungsausgleichsleitung angeordnet ist, die in die Sammelleitung und in die Endsammelleitung mündet, wobei die thermische Ausdehnung der Dehnungsausgleichsleitung gleich der thermischen Ausdehnung der Endsammelleitung ist, dies gilt auch für die Rohre und Sammler. The invention provides that an expansion compensation line is arranged between the manifold and the end manifold, which opens into the manifold and the end manifold, wherein the thermal expansion of the expansion equalization line is equal to the thermal expansion of the end manifold, this also applies to the tubes and collectors.

Grundlegende Idee der Erfindung ist es, ein Sammelsystem in einem Reformer mit einer Dehnungskompensation zu schaffen. Gemäß der Erfindung ist dabei die thermische Ausdehnung der Dehnungsausgleichsleitung, vorzugsweise bei kürzerer Gesamtlänge gegenüber der Endsammelleitung, gleich und entgegengesetzt der thermischen Ausdehnung der Endsammelleitung. The basic idea of the invention is to provide a collection system in a reformer with a strain compensation. According to the invention, the thermal expansion of the expansion compensation line, preferably with a shorter total length relative to the end manifold, is equal and opposite to the thermal expansion of the end manifold.

Eine thermische Ausdehnung der Endsammelleitung wird vorzugsweise durch eine Innenisolierung derselben und einer damit einhergehenden Kühlung des Druckmantels minimiert. Hierzu dient auch, dass vorteilhafterweise der Druckmantel der Endsammelleitung einen thermisch niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, z.B. einen ferritischen Stahl aufweist. Gleichzeitig wird die thermische Ausdehnung der Dehnungsausgleichsleitung vorzugsweise durch eine Außenisolierung derselben und die Verwendung von hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, z.B. von austenitischen Stählen maximiert. Grundsätzlich sind auch andere Stahlvariationen möglich. Thermal expansion of the end manifold is preferably minimized by internal insulation thereof and concomitant cooling of the pressure jacket. It also serves to advantageously provide the pressure jacket of the end manifold with a thermally-low expansion coefficient, e.g. has a ferritic steel. At the same time, the thermal expansion of the expansion compensation conduit is preferably achieved by external insulation thereof and the use of high coefficients of thermal expansion, e.g. maximized by austenitic steels. Basically, other steel variations are possible.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass die Dehnungsausgleichsleitung einen austenitischen Stahl aufweist. An advantageous embodiment of the invention therefore provides that the expansion compensation line comprises an austenitic steel.

Eine praktikable Variante der Erfindung sieht vor, dass die Dehnungsausgleichsleitung bogenförmige und/oder winklig ausgebildete Bereich aufweist. Hierdurch entsteht ein Versprung, der sich für jede einzelne Dehnungsausgleichsleitung wie folgt berechnet: (l1 + l2)·tw1a1 = l2·tw2a2 ↔ l2 = l1tw1a1/(tw2a2 – tw1a1) A practicable variant of the invention provides that the expansion compensation line has an arcuate and / or angled region. This results in a jump, which is calculated as follows for each individual expansion compensation line: (l 1 + l 2 ) · t w1 a 1 = l 2 · t w2 a 2 ↔ l 2 = l 1 t w1 a 1 / (t w2 a 2 -t w1 a 1 )

Für den Fall, dass die Sammelleitung senkrecht auf die Endsammelleitung zuläuft, bezeichnet der Versprung l2 auf der Endsammelleitung die Länge der Abweichung des Einmündungspunktes (d.h. die Stelle auf der Endsammelleitung, an der die Dehnungsausgleichsleitung in die Endsammelleitung mündet), von dem senkrechten Verlauf der Sammelleitung. Die sich dieser Länge bis zum Festpunkt anschließende Länge auf der Endsammelleitung ist mit l1 bezeichnet. Die Temperaturen tw1, tw2 sowie die Dehnungskoeffizienten a1, a2 sind die entsprechenden Temperaturen bzw. Ausdehnungskoeffizienten der Endsammelleitung und der jeweiligen Dehnungsausgleichsleitungen. Typische Temperaturen für einen Reformer in einer Propandehydrisierungsanlage sind tw1 = 160°C und tw2 = 570°C. Die Dehnungskoeffizienten betragen ungefähr a1 = 1,3 mm/(100°C × m) und a2 = 1,8 mm/(100°C × m), wobei die Ausgleichsleitungen für 160/570°C fast spannungsfrei sind, was die thermischen Dehnungen anbelangt. In the event that the manifold tapers perpendicularly to the end manifold, the span l 2 on the end manifold indicates the length of the deviation of the confluence point (ie, the point on the end manifold at which the expansion equalization conduit opens into the end manifold) from the vertical course of the manifold manifold. The length of this length to the fixed point on the final bus is denoted by l 1 . The temperatures t w1 , t w2 and the expansion coefficients a 1 , a 2 are the corresponding temperatures or expansion coefficients of the end manifold and the respective expansion equalization lines. Typical temperatures for a reformer in a propane dehydration plant are t w1 = 160 ° C and t w2 = 570 ° C. The expansion coefficients are approximately a 1 = 1.3 mm / (100 ° C × m) and a 2 = 1.8 mm / (100 ° C × m), with the equalization lines for 160/570 ° C are almost de-energized, which as far as the thermal strains are concerned.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Spaltung von Prozessgas in einem Reformer, bei dem Prozessgas durch ein Reaktionsrohr, eine Sammelleitung sowie eine Endsammelleitung geleitet wird, wobei das Prozessgas zusätzlich durch eine zwischen Endsammelleitung und Sammelleitung angeordnete Dehnungsausgleichsleitung geleitet wird und die Dehnungsausgleichsleitung dieselbe thermische Ausdehnung wie die Endsammelleitung erfährt und dieser entgegengesetzt ist. In addition, the invention relates to a process for the cleavage of process gas in a reformer, in which process gas is passed through a reaction tube, a manifold and a final manifold, wherein the process gas is additionally passed through an arranged between the end manifold and manifold expansion compensation line and the expansion compensation line the same thermal expansion as experiences the final bus and this is opposite.

Vorzugsweise kann das Prozessgas im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich durch eine zwischen Reaktorrohr und Sammelleitung angeordnete Dehnungsausgleichsleitung geleitet werden, wobei die Dehnungsausgleichsleitung dieselbe thermische Ausdehnung wie die Sammelleitung erfährt und dieser entgegengesetzt ist. In the context of the method according to the invention, the process gas can preferably additionally be passed through an expansion compensation line arranged between the reactor tube and the manifold, wherein the expansion compensation line experiences the same thermal expansion as the manifold and is opposite thereto.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Diese zeigt in: This shows in:

1 eine Prinzipdarstellung einer Endsammelleitung mit einer Sammelleitung mit entsprechenden Schnittdarstellungen und in den 1 a schematic representation of a final bus with a bus with corresponding sectional views and in the

2 und 3 in perspektivischer Ansicht eine Endsammelleitung und eine Vielzahl von Sammelleitungen, die mittels Dehnungsausgleichsleitungen mit der Endsammelleitung verbunden sind. 2 and 3 in perspective view of a final bus and a plurality of busbars, which are connected by means of expansion equalization lines with the final bus.

Wie in 1 schematisch angedeutet, weist die mit 2 bezeichnete Endsammelleitung bzw. isolierte Transferleitung eines Reformers 1 einen Fixpunkt 1a auf, von dem die Ausdehnbewegungen des Systemes ausgehen. As in 1 indicated schematically, has with 2 designated final bus or insulated transfer line of a reformer 1 a fixed point 1a on which the expansion movements of the system originate.

Eine außenisolierte Sammelleitung 3 ist über eine beispielsweise austenitische Kompensationsleitung 4 bzw. Dehnungsausgleichsleitung mit der Transferleitung 2 verbunden. Diese Kompensationsleitung 4 ist ebenso wie die Transferleitung 2 in 1 im Schnitt dargestellt. Um den Strömungsquerschnitt 10 der Kompensationsleitung 4 ist der Druckmantel 8 sowie die Isolierschicht 9 angeordnet. An externally insulated manifold 3 is via an austenitic compensation line, for example 4 or expansion compensation line with the transfer line 2 connected. This compensation line 4 is as well as the transfer line 2 in 1 shown in section. Around the flow cross section 10 the compensation line 4 is the pressure jacket 8th and the insulating layer 9 arranged.

Erkennbar weist die Transferleitung 2 außen auch einen mit 5 bezeichneten metallischen Mantel auf, der seinerseits eine Isolierschicht 6 umgibt, die ihrerseits um den Strömungsquerschnitt 7 der Transferleitung 2 herum positioniert ist. Recognizable points the transfer line 2 outside also with a 5 designated metallic shell, which in turn an insulating layer 6 surrounds, which in turn around the flow cross-section 7 the transfer line 2 is positioned around.

Insgesamt werden die thermischen Gesamtdehnungen der Leitungen durch die des Druckmantels 5, 8 bestimmt. Overall, the total thermal expansion of the lines through the pressure jacket 5 . 8th certainly.

Im dargestellten Beispiel der 1 ist die metallische Kompensationsleitung 4 außen von einer Isolierschicht 6 umgeben. In the example shown the 1 is the metallic compensation line 4 outside of an insulating layer 6 surround.

Zum Verständnis des Dehnungsausgleiches bzw. der Dehnung selbst sind in 1 noch die Dehnungswege l1 und l2 eingezeichnet, die weiter vorne in den entsprechenden Berechnungsgleichungen ihren Niederschlag gefunden haben. To understand the expansion compensation or the elongation itself are in 1 the extension paths l 1 and l 2 have been drawn, which have been reflected further in the corresponding calculation equations.

In den 2 und 3 sind praktische Ausführungsmöglichkeiten der Anordnungen wiedergegeben, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt wäre. In the 2 and 3 are practical embodiments of the arrangements reproduced, without the invention being limited to these embodiments.

In 2 bzw. in gleicher Weise in 3 ist erkennbar, dass die Dehnungsausgleichsleitungen 4 von der Fixpunktseite aus gesehen in ihrer Länge anwachsen, um den sich addierenden Dehnungsausgleich zu gewährleisten. Aus diesem Grunde sind diese Leitungen mit 4a bis 4e bezeichnet. In 2 or in the same way in 3 it can be seen that the expansion compensation lines 4 seen in length from the fixed point side to ensure the cumulative expansion compensation. For this reason, these lines are with 4a to 4e designated.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist die Erfindung nicht auf ein bestimmtes Material der jeweiligen Leitungen beschränkt, ebenso nicht auf die Art der Isolierung. So können die Dehnungsausgleichsleitungen ebenso wie die Sammelleitungen innen oder außen isoliert sein und dergl. mehr. Of course, the described embodiment of the invention is still to be modified in many ways, without departing from the spirit of the invention. Thus, the invention is not limited to a particular material of the respective lines, nor to the nature of the insulation. Thus, the expansion compensation lines as well as the manifolds can be isolated inside or outside and the like. More.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Fixpunkt fixed point
2 2
Transferleitung transfer line
3 3
Sammler (Sammelleitung) Collector
4 4
Kompensationsleitung (Dehnungsausgleichsleitung) Compensation line (expansion compensation line)
5 5
Mantel coat
6 6
Isolierschicht insulating
7 7
Strömungsquerschnitt Flow area
8 8th
Mantel coat
9 9
Isolierschicht insulating
10 10
Strömungsquerschnitt Flow area

Claims (9)

Reformer mit einer Sammelleitung (3) und mit einer Endsammelleitung bzw. Transferleitung (2), wobei die Sammelleitung (3) und die Endsammelleitung (2) in einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sammelleitung (3) und Endsammelleitung (2) eine Kompensations- bzw. Dehnungsausgleichsleitung (4) angeordnet ist, die in die Sammelleitung (3) und in die Endsammelleitung (2) mündet, wobei die thermische Ausdehnung der Dehnungsausgleichsleitung (4) gleich und entgegengesetzt der thermischen Ausdehnung der Endsammelleitung (2) ist. Reformer with a collecting line ( 3 ) and with a final bus or transfer line ( 2 ), whereby the collecting line ( 3 ) and the final assembly ( 2 ) at an angle, preferably perpendicular to each other, characterized in that between manifold ( 3 ) and final assembly ( 2 ) a compensation or expansion compensation line ( 4 ) arranged in the collecting line ( 3 ) and the final assembly ( 2 ), wherein the thermal expansion of the expansion compensation line ( 4 ) equal and opposite to the thermal expansion of the end manifold ( 2 ). Reformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Reaktionsrohr und Sammelleitung (3) die Dehnungsausgleichsleitung (4) angeordnet ist. Reformer according to claim 1, characterized in that between a reaction tube and manifold ( 3 ) the expansion compensation line ( 4 ) is arranged. Reformer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endsammelleitung (2) eine Innenisolierung aufweist. A reformer according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Endsammelleitung ( 2 ) has an inner insulation. Reformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsausgleichsleitung (4) eine Außenisolierung (6a) aufweist. Reformer according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion compensation line ( 4 ) an external insulation ( 6a ) having. Reformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (3) und/oder die Endsammelleitung (2) eine Innenisolierung (6) und/oder eine Außenisolierung (6a) aufweisen. Reformer according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting line ( 3 ) and / or the final assembly ( 2 ) an inner insulation ( 6 ) and / or an external insulation ( 6a ) exhibit. Reformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endsammelleitung (2) ein Material mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, z.B. einen ferritischen Stahl aufweist. Reformer according to one of the preceding claims, characterized in that the end collecting line ( 2 ) has a material with a low coefficient of thermal expansion, for example a ferritic steel. Reformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsausgleichsleitung (4) ein Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, z.B. einen austenitischen Stahl aufweist. Reformer according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion compensation line ( 4 ) has a material with a high expansion coefficient, such as an austenitic steel. Verfahren zur Spaltung von Prozessgas in einem Reformer, bei dem Prozessgas durch ein Reaktionsrohr, eine Sammelleitung (3) sowie eine Endsammelleitung (2) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas zusätzlich durch eine zwischen Endsammelleitung (2) und Sammelleitung (3) angeordnete Dehnungsausgleichsleitung (4) geleitet wird, wobei die Dehnungsausgleichsleitung (4) dieselbe thermische Ausdehnung wie die Endsammelleitung (2) erfährt und dieser entgegengesetzt ist. Process for the splitting of process gas in a reformer, in which process gas is passed through a reaction tube, a collecting line ( 3 ) and a final assembly ( 2 ), characterized in that the process gas is additionally separated by an intermediate end 2 ) and manifold ( 3 ) arranged expansion compensation line ( 4 ), wherein the expansion compensation line ( 4 ) the same thermal expansion as the final bus ( 2 ) experiences and this is opposite. Verfahren zur Spaltung von Prozessgas in einem Reformer, bei dem Prozessgas durch ein Reaktionsrohr eine Sammelleitung sowie eine Endsammelleitung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas zusätzlich durch eine zwischen Reaktionsrohr und Sammelleitung (3) angeordnete Dehnungsausgleichsleitung (4) geleitet wird, wobei die Dehnungsausgleichsleitung (4) dieselbe thermische Ausdehnung wie das Reaktionsrohr erfährt und dieser entgegengesetzt ist. Process for the splitting of process gas in a reformer, in which process gas is passed through a reaction tube, a collecting line and a final collecting line, characterized in that the process gas additionally by a between reaction tube and manifold ( 3 ) arranged expansion compensation line ( 4 ), wherein the expansion compensation line ( 4 ) experiences the same thermal expansion as the reaction tube and this is opposite.
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