DE10219747B4 - Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einen Reaktionsraum anströmenden Gemisch und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einem Reaktionsraum zuströmenden Gemisch,
wobei der durchströmbare Querschnitt in einem Bereich zwischen einer Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum variierbar ist,
wobei der durchströmbare Querschnitt in Abhängigkeit der Vorgaben für eine Dosierung zumindest einiger der Bestandteile des Gemischs (Edukte A) so gesteuert wird,
dass die Strömungsgeschwindigkeit (v) des Gemischs (A) für den wenigstens annähernd größten Teil der auftretenden Volumina des zuströmenden Gemischs (Edukte A) größer als die Brenngeschwindigkeit (vbr) des Gemischs (Edukte A) ist, und
dass die Freisetzung der thermischen Energie (Q1) des Gemischs (Edukte A) in einem vorgegebenen sich an den Bereich zwischen der Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum (Gemischverteilzone 5) anschließenden, einen Katalysator (Katalysatorträger 3) aufweisenden Bereich (exotherme Reaktionszone 6) des Reaktionsraumes erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einen Reaktionsraum zuströmenden Gemisch, wobei der durchströmbare Querschnitt in einem Bereich zwischen einer Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum variiert wird. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Reaktor zum Durchführen des oben angegebenen Verfahrens sowie die Verwendung des Verfahrens zusammen mit dem Reaktor.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Reaktoren bekannt, welche mit einem Gemisch an Edukten beaufschlagt werden, die in einem Reaktionsraum der Reaktoren umgesetzt werden sollen. Insbesondere bei sogenannten autothermen Reaktoren, welche im allgemeinen in dem Reaktionsraum einen Katalysator aufweisen, erfolgt die Umsetzung der Edukte nun so, dass exotherme und endotherme Reaktionen in dem Reaktionsraum ablaufen. Nach erfolgtem Start und/oder bei entsprechend konditionierten Edukten ist somit keine weitere Zufuhr von thermischer Energie notwendig. Als ein Beispiel für eine derartige Reaktion kann die autotherme Reformierung eines Eduktgemischs aus Luft, Wasserdampf und einer kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung, z.B. Benzin, gelten.
  • Die durch eine Eintrittsöffnung in den Reaktor einströmenden Edukte passieren üblicherweise zuerst eine Zone, in welcher eine Durchmischung der Edukte miteinander und gegebenenfalls eine zeitgleiche Verdampfung einzelner Edukte stattfindet, ehe sie in den eigentlichen Reaktionsraum gelangen und dort entsprechend umgesetzt werden. Bei derartigen Reaktoren liegt nun bereits in dieser Gemischverteilungszone ein zündfähiges Gemisch vor. Kommt es zu einer Rückzündung aus dem Reaktionsraum in den Bereich der Gemischverteilungszone oder zu einer Selbstzündung in diesem Bereich, so wird das dort befindlich Gemisch zumindest teilweise umgesetzt. Dadurch wird thermische Energie in einem Bereich frei, an dem diese nicht benötigt wird und sich unter Umständen sogar in Form einer thermischen Überlastung nachteilig die Gemischverteilungszone selbst und auf ihre unmittelbare Umgebung auswirkt. Entscheidender ist im allgemeinen jedoch der Nachteil, dass die in der Gemischverteilungszone freigesetzte thermische Energie im Bereich des Reaktionsraums fehlt. Die Umsetzung des Gemischs in dem Reaktionsraum und/oder die Zusammensetzung und Temperatur des aus dem Reaktionsraum abströmenden Gemischs wird dadurch verschlechtert oder läuft schlimmstenfalls erst gar nicht ab.
  • Unter der Vorgabe in möglichst allen auftretenden Betriebs- bzw. Lastzuständen einer Reformierung von Methanol ein wasserstoffhaltiges Reformat mit minimalem Gehalt an Kohlenmonoxid zu erhalten, werden in der DE 195 26 886 C1 ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung vorgeschlagen, mit denen die wirksame Länge und/oder der wirksame Eintrittsquerschnitt eines eingangsseitigen, auf hohem Methanolumsatz temperierten Reaktionsraumabschnitts in Abhängigkeit vom Durchsatz an zu reformierendem Gemisch so eingestellt werden kann, dass sich eine im wesentlichen konstant bleibende Verweildauer des zu reformierenden Gasgemischs in dem auf hohem Methanolumsatz temperierten Reaktionsraumabschnitt ergibt. Dadurch läßt sich die Methanolreformierung auch bei merklich schwankenden Durchsätzen an zu reformierendem Gasgemisch mit gleichbleibend hoher Methanolumsetzungsrate und gleichbleibend geringer Bildung von unerwünschtem Kohlenmonoxid durchführen.
  • Unter der Aufgabenstellung der Verbesserung des dynamischen Ansprechverhaltens einer Reaktion eines Mediums in einem einen Katalysator aufweisenden Reaktionsraum ist aus der DE 100 02 025 A1 außerdem ein Verfahren bekannt, bei welchem ein wirksamer, für das Medium zugänglicher und den benötigten Katalysator aufweisender Querschnitt durch den Druck des Mediums selbst beeinflußt wird. Ein im Reaktor oder in den Kanälen zum Reaktor angeordneter Kolben wird dabei von dem Medium gegen eine Feder gedrückt und gibt je nach Druck indem Medium mehr oder weniger des wirksamen Querschnitts frei.
  • Über beide oben beschriebenen Verfahren bzw. die damit korrespondierenden Vorrichtungen lässt sich der Umsatz des Methanols bzw. des Mediums, welches gemäß den Ausführungen der oben genannten DE 100 02 025 A1 im allgemeinen ein Reformat sein wird, mit mehr oder weniger großem Aufwand an Steuerung, Regelung bzw. Aktuatorik beeinflussen.
  • Die eingangs geschilderte Problematik hinsichtlich der Rückzündung, welche überwiegend bei autothermen Abläufen eine Rolle spielt, wird in den beiden oben genannten deutschen Schriften nicht erkannt.
  • Zum allgemeinen Stand der Technik beschreibt die DE 199 58 580 A1 außerdem einen gasbeheizten Infrarotstrahler, welcher nach einem Verteilerbereich das zu verbrennende Gas/Luft-Gemisch durch Leitungen leitet, welche konstruktiv mit einem so kleinen Querschnittausgebildet sind, dass aufgrund der sich ergebenden Strömungsgeschwindigkeit keine Rückzündung in den Bereich des Verteilerraums möglich ist.
  • Ein vergleichbarer Aufbau für das Einbringen und gleichzeitige Vermischen von Oxidationsmittel und Einsatzstoff in einen Reaktor beschreibt die DE 38 75 305 T2 . Auch hier wird mittels konstruktiv fest vorgegebenen engen Querschnitten eine Rückzündung in der. Bereich des zuströmenden Mediums verhindert.
  • Diese beiden Ausgestaltungen weisen den Nachteil auf, dass sie dabei ausschließlich für den Stationären betreiben geeignet sind, da sie konstruktiv an genau ein Stoffgemisch bzw. ein Volumenstrom exakt dieses Stoffgemischs angepasst sind. Einer dynamischen Änderung sowohl des Volumenstroms, als auch dessen Zusammensetzung kann allenfalls durch eine Auslegung für den größten anzunehmenden Extremfall begegnet werden. Eine solche Auslegung bedeutet aber hierbei immer, dass über den wenigstens annähernd größten Teil aller Betriebszustände eine Fehldimensionierung vorliegt, welche große Mengen an Energie aufgrund von unnötigen Druckverlusten verbraucht. Die beiden zuletzt genannten Aufbauten scheiden damit für einen dyn- amischen Betrieb prinzipbedingt aus.
  • In „Schweisstechnische Fertigungsverfahren/ Ulrich Dilthey; Bd. 1 Schweiss- und Schneidtechnologien; 2. Aufl.; 1994" ist unter Punkt 1.3.2. der Aufbau eines Schweissbrenners beschreiben. Ebenso wie bei den Brennern gemäß „Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie; 4. neubearbeitete und erweiterte Auflage; Band 2" Punkt 2.2.3. und 2.3 ist auch hier ein sich in Strömungsrichtung verändernder Querschnitt beschrieben.
  • Ferner ist es zum Allgemeinen Stand der Technik aus der aus der DE 199 19 286 C2 bekannt, bei katalytischen Rekombinatoren sich erweiternde Anströmbereiche einzusetzen. Damit wird die vorhandene katalytische Oberfläche optimal ausgenutzt.
  • Aus der DE 694 04 104 T2 ist es zum Allgemeinen Stand der Technik außerdem bekennt, einen katalytischen Reaktor so auszubilden, dass die hydraulischen Durchmesser der Kanäle sich in Strömungsrichtung in einer Stufen vergrößern. Damit wird Überschüssige Wärme der Reaktion im ersten Bereich auf den zweiten bereich übertragen.
  • Letztendlich beschreibt die DE 694 01 817 T2 einen Linearbrenner zur Herstellung von glasartigem Silika, bei welchem einzelne Bereiche gegenüber einem Plenumraum zu öffnen und zu schließen sind.
    •
  • Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einen Reaktionsraum zuströmenden Gemisch zu schaffen und einen Reaktor anzugeben, mittels welchem das Verfahren durchführbar ist, so dass die thermische Energie genau dort freigesetzt wird, wo sie benötigt wird.
  • Der Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 7 und 19 ausgegeben Merkmalen gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein durchströmbarer Querschnitt in einem Bereich zwischen einer Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum in Abhängigkeit des der Vorgaben für eine Dosierung, also abhängig von Volumen und Zusammensetzung desselben, so variiert bzw. gesteuert wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs für den wenigstens annähernd größten Teil der auftretenden Volumina des anströmenden Gemischs größer als die Brenngeschwindigkeit des Gemischs ist.
  • Da eine Rückzündung nur auftreten kann, wenn die Brenngeschwindigkeit vbr des Gemischs größer ist als die Geschwindigkeit v, mit welcher das Gemisch auf den bereits reagierenden bzw. brennenden zuvor eingeströmten Anteil zuströmt, kann durch eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Gemischverteilungszone eine Rückzündung vermieden werden.
  • Somit kann die Freisetzung der thermischen Energie genau dort erfolgen, wo es gewünscht wird, nämlich in dem Reaktionsraum selbst. Die Edukte setzen die in ihnen enthaltene thermische Energie also erst bei der Reaktion in der exothermen Reaktionszone frei.
  • Die Anpassung an einen geforderten Lastzustand erfolgt bei derartigen Reaktoren üblicherweise durch eine Variation des Volumenstroms des zugeführten Gemischs. Sind nun die durchströmbaren Querschnitte so ausgelegt, dass bei Vollast eine maximale Strömungsgeschwindigkeit vmax auftritt, so ist die Brenngeschwindigkeit vbr üblicherweise in einer Größenordnung von 30 bis 50% der Maximalgeschwindigkeit zu finden, da ansonsten in den für den Betrieb wichtigen höheren Lastbereich durch „zu" kleine Querschnitte unnötig hohe Druckverluste erzeugt werden würden. Dies bedeutet aber nun auch, das nur 50 bis 70% der möglichen Lastspreizung für den Reaktor genutzt werden können, da in den verbleibenden 30 bis 50% eine Rückzündung mit den eingangs geschilderten Nachteilen befürchtet werden muß.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun in besonders vorteilhafter Weise durch eine Variation des durchströmten Querschnitts im Bereich vor dem Reaktionsraum bei vorgegebenem Volumenstrom entsprechend dem Kontinuitätsgesetz jeweils eine Geschwindigkeit v eingestellt werden, welche größer als die Brenngeschwindigkeit vbr ist. Damit kann man einen weitaus größeren Teil der Lastspreizung als bisher nutzen. Über den gesamten so nutzbaren Bereich der Lastspreizung des Reaktors kann außerdem sichergestellt werden, dass keine Rückzündung erfolgt. Der Reaktionsraum lässt sich also unter idealen Betriebsbedingungen nutzen, womit die gewünschte Zusammensetzung und das gewünschte Temperaturniveau am Ausgang des Reaktionsraums reproduzierbar erreicht werden kann.
  • Neben der bereits eingangs erwähnten Problematik der durch die Rückzündung verursachten Freisetzung von thermischer Energie in einem unerwünschten Bereich, kann es bei der durch die Rückzündung verursachten Umsetzung der Edukte auch zu einer nachteiligen Bildung von Nebenprodukt kommen. Diese Nebenprodukte, beispielsweise Ruß bei kohlenstoffhaltigen Edukten, können sich ablagern und die Funktionsweise des Reaktors nachteilig beeinflussen. Sie setzen sich beispielsweise auf Katalysatoren, Sensoren, mechanisch zu bewegende Teile oder dergleichen ab und beeinträchtigen deren Funktionsweise. Durch das Verhindern der Rückzündung kann jedoch auch diese Bildung von Nebenprodukten und die damit verbundenen nachteiligen Folgen vermieden werden.
  • Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, zumindest im Falle eines Kaltstarts eines den Reaktionsraum aufweisenden Reaktors, mit steigendem Volumen des anströmenden Gemischs der durchströmbare Querschnitt vom Zentrum der Strömung aus vergrößert.
  • Dadurch, dass hier der Querschnitt von Zentrum der Strömung aus freigegeben wird, kann bereits bei kleinem Volumenstrom eine zentrale Anströmung des Reaktionsraums erreicht werden. Die in dem Reaktionsraum mittig entstehende Wärme kann sich auf die umliegenden Gebiete des Reaktionsraums verteilen, insbesondere dann, wenn der Reaktionsraum beispielsweise mit einem auf einem Trägermaterial befindlichen Katalysator ausgebildet ist und die Wärme in dem Trägermaterial durch Wärmeleitung transportiert wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht so einerseits einen kontinuierlicheren Betrieb bei Lastsprüngen und andererseits eine Verbesserung des Kaltstartverhaltens, insbesondere den schnelleren Eintritt in die „normale" Betriebsphase. Die Verringerung der für den Kaltstart erforderlichen Zeit kann dadurch erreicht werden, dass die durch Wärmeleitung nach Außen abtransportierte Wärme die umliegenden Bereiche des Reaktionsraums aufheizt und so, zumindest in allen Lastbereichen unterhalb der Vollast, keine oder zumindest sehr wenig Wärme verloren geht.
  • Befindet sich der Reaktor in eher stationären Betriebsphasen ohne hohe dynamische Anforderungen und/oder in einer Betriebsphase, in welcher thermische Verluste ohne eine große Beeinträchtigung der Qualität der erzeugten Produkte akzeptiert werden können, so kann, gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der Erfindung, die Variation des durchströmbaren Querschnitts auch so erfolgen, dass über einen größeren Zeitraum gesehen alle Bereiche des Reaktors wenigstens annähernd gleich lange mit dem anströmenden Gemisch in Kontakt stehen.
  • Die Belastung des Reaktors, insbesondere, wenn dieser beispielsweise einen Katalysator aufweist, kann somit im langfristigen Mittel ausgeglichen werden, so dass Alterungsprozesse gleichmäßig über den Reaktor verteilt auftreten. Die Lebensdauer des Reaktors lässt sich somit steigern.
  • Ein Reaktor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist in Richtung der Durchströmung aufeinanderfolgend eine Eintrittsöffnung für die Edukte, eine Gemischverteilungszone und eine Reaktionszone auf, wobei in der Gemischverteilungszone Einrichtungen zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts angeordnet sind.
  • Mit einer derartigen Ausbildung des Reaktors lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ideal umsetzen. Dabei spielt es prinzipiell keine Rolle, wie die Einrichtungen zur Veränderung des Querschnitts ausgebildet sind, solange sie die geforderte Funktion bei den in der Gemischverteilungszone vorliegenden Bedingungen, wie z.B. hohe Temperatur, aggressive Edukte etc., sicher erfüllen. Die Einrichtungen könnten als kontinuierlich wirkende Einrichtungen ausgebildet sein, z.B. in der Art von Irisblenden, wie sie beispielsweise aus der Optik bekannt sind.
  • Als Alternative dazu sind die Einrichtungen zur Veränderung des Querschnitts in der Gemischverteilungszone gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung des Reaktors so ausgebildet, dass die Gemischverteilungszone in mehrere Segmente unterteilt ist, wobei Einströmöffnungen in zumindest einen Teil der Segmente zumindest teilweise verschließbar sind.
  • Dieser sehr robust zu realisierenden Aufbau erlaubt eine gute und hinsichtlich von Störungen recht unanfällige Betriebsweise der Einrichtung, auch unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Temperatur und der Aggressivität der Medien. Außerdem können gezielte Beeinflussungen der Strömung, welche in der Gemischverteilungszone durch entsprechende Einbauten, beispielsweise Diffusoren oder dergleichen, erzielt werden durch die Segmentierung auch bei niedrigeren Volumenströmen aufrechterhalten bzw. überhaupt erst erzielt werden. Falls gewünscht können die oben angesprochenen Effekte auch über die Ausgestaltung der Geometrie der Segmente bei den jeweils vorgegebenen Volumenströme an diese Volumenströme angepasst werden. Die Anströmung kann damit nicht nur hinsichtlich der Geschwindigkeit, sondern auch hinsichtlich der Ausbildung der Anströmung entsprechend optimiert werden. Insbesondere können dabei Totzonen der Strömung vermieden werden, in denen keine ausreichend hohe Geschwindigkeit der Strömung vorliegt. Dadurch kann einerseits der unerwünschte Umsatz der Edukte und andererseits eine Ablagerung von sich bildenden Nebenprodukten in diesen Totzonen in besonders vorteilhafter Weise vermieden werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des oben genannten Reaktors liegt in der autothermen Reformierung eines zumindest Sauerstoff, Wasser, insbesondere Wasserdampf, und eine kohlenwasserstoffhaltige Verbindung, bevorzugt Benzin oder Diesel, aufweisenden Eduktgemischs zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases zum Betreiben einer Brennstoffzelle, insbesondere der Brennstoffzelle eines Hilfsenergieerzeugers (Auxiliary Power Unit).
  • Gerade für eine derartige Verwendung in einem Gaserzeugungssystem für eine Brennstoffzelle können die oben genannten Vorteile hinsichtlich der möglichst hohen Lastspreizung und des robusten und zuverlässig arbeitenden Aufbaus von besonderem Vorteil sein. Falls die Brennstoffzelle in einem mobilen System, wie z.B. einem Fahrzeug oder dergleichen, eingesetzt wird, sind die bereits erwähnten Vorteile aufgrund der grundsätzlichen Anforderungen an Kraftfahrzeugkomponenten, hinsichtlich Robustheit, Komplexität, Gewicht und dynamischer Betriebsweise, besonders günstig.
  • Auch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welcher, zumindest im Falle eines Kaltstarts eines den Reaktionsraum aufweisenden Reaktors, mit steigendem Volumen des anströmenden Gemischs der durchströmbare Querschnitt vom Zentrum der Strömung aus vergrößert wird, kann in diesem speziellen Fall der Anwendung in mobilen Systemen sehr günstig genutzt werden, da bei derartigen System Kaltstarts sehr häufig vorkommen und dementsprechend eine Verbesserung des Kaltstartverhaltens eine entscheidende Verbesserung des gesamten Systems darstellt.
    •
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den r Unteransprüchen. Anhand der Zeichnung sind nachfolgend dargestellt Ausführungsbeispiele.
  • Es zeigt:
  • 1 einen als autothermen Reformer betriebenen Reaktor sowie mögliche Temperaturverläufe T über dessen Baulänge x;
  • 2 ein Diagramm einer Strömungsgeschwindigkeit v im Bereich der Anströmung eines Reaktionsraums in Abhängigkeit einer Last L;
  • 3 eine mögliche Ausgestaltung des Reaktors mit Einrichtungen zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts;
  • 4 eine alternative Ausgestaltung des Reaktors mit Einrichtungen zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts;
  • 5 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V der Ausführungsform aus 4;
  • 6 eine weitere alternative Ausgestaltung des Reaktors mit Einrichtungen zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts; und
  • 7 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie VII-VII der Ausführungsform aus 6.
  • In 1 ist ein Reaktor 1 dargestellt, welcher hier als autothermer Reformer betrieben werden soll, wobei die Erfindung durch dieses Beispiel lediglich erläutert und nicht auf den speziellen Anwendungsfall des autothermen Reformers eingeschränkt werden soll.
  • Entsprechend seiner Ausgestaltung als autothermer Reformer zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases weist der Reaktor 1 einen Reaktionsraum 2 auf, welcher auf einer Trägerstruktur 3 ein katalytisch aktives Material – welche zusammen nachfolgend als Katalysatorträger 3 bezeichnet werden – beinhaltet. In den Reaktor 1 einströmende Edukte A, beispielsweise Luft, Wasserdampf und Benzin oder Diesel, gelangen durch eine Eintrittsöffnung 4 in einem Gemischverteilungszone 5, in welcher sie falls erforderlich durchmischt und evtl. noch flüssig vorliegenden Bestandteile verdampft und gegebenenfalls überhitzt werden. Außerdem werden die Edukte A durch die Gemischverteilungszone 5 so verteilt, z.B. durch einen oder mehrerer Diffusoren, dass sie den Reaktionsraum 2 möglichst gleichmäßig und homogen anströmen.
  • Der mit dem Katalysatorträger 3 versehene Reaktionsraum 2 lässt sich in zwei verschiedene Zonen einteilen. Eine von den aus der Gemischverteilungszone 5 kommenden Edukte zuerst durchströmte exotherme Reaktionszone 6 und eine sich in Strömungsrichtung daran anschließende endotherme Reaktionszone 7. Außerdem weist die Gemischverteilungszone 5 Einrichtungen 8 auf, welche hier durch eine strichpunktierte Linie prinzipmäßig angedeutet sind, und auf welche später noch näher eingegangen werden wird.
  • In der Darstellung der 1 sind zusätzlich einige Temperaturverläufe T über einer Baulänge x des Reaktors 1 eingezeichnet. Der konstante Temperaturverlauf Tmi n gibt dabei die Temperatur an, welche das aus den Edukten A erhaltene Reformat beim Verlassen des Reaktionsraums 2 mindestens aufweisen muss. Diese Temperatur Tmi n wird von den nachfolgenden Komponenten, beispielsweise Gasreinigungseinrichtungen, Shiftstufen oder dergleichen bestimmt. Um diese Temperatur Tmi n am Ausgang des Reaktionsraums 2 mit bestmöglichem Wirkungsgrad, und damit der kleinsten möglichen Eintrittstemperatur Ti, zu erreichen, wäre der Temperaturverlauf T1 ideal. Bei dem von der Eintrittstemperatur Ti ausgehenden Temperaturverlauf T1 setzen die Edukte A die in ihnen enthaltene thermische Energie Q1 bei der Reaktion in der exothermen Reaktionszone 6 frei. Der Volumenstrom, welcher sich dann im Bereich der endothermen Reaktionszone 7 abkühlt, erreicht am Ausgang der endothermen Reaktionszone 7 und damit des Reaktionsraums 2 dann die Temperatur T1a, welche größer oder gleich der Temperatur Tmi n ist.
  • Da nun jedoch bereits in der Gemischverteilungszone 5 ein zündfähiges Gemisch der Edukte A vorliegt, kann es, wie eingangs bereits erläutert, zu einer durch den heißen Katalysatorträger 3 initiierten Rückzündung aus dem Reaktionsraum 2 in den Bereich der Gemischverteilungszone 5 kommen, was eine zumindest teilweise Umsetzung der Edukte A, verbunden mit einer Freisetzung an thermischer Energie bewirkt. Typischerweise wird sich dann der Temperaturverlauf T2 einstellen.
  • Der Temperaturverlauf T2 startet bei der gleichen Eintrittstemperatur Ti. Allerdings kommt es dann bereits im Bereich der Gemischverteilungszone 5 zu einer Freisetzung des in den Edukten A enthaltenen thermischen Energieinhalts Q2, welcher in seinem Betrag Q1 entspricht. Durch diese vorzeitige Freisetzung der Energie Q2 fehlt diese nun jedoch im Bereich des Reaktionsraums 2. Die sich ergebende Austrittstemperatur T2a des Volumenstroms aus dem Reaktionsraum 2 ist daher kleiner als die geforderte Temperatur Tmin. Dazu kommt im allgemeinen noch eine Verschlechterung des Umsatzes der eingesetzten Edukte A, so dass in den nachfolgenden Komponenten mehr aufwand zur Reinigung des Reformats betrieben werden muss.
  • Um nun doch noch eine ausreichend hohe Austrittstemperatur zu erhalten, kann der Temperaturverlauf T2 nach oben, hin zu höheren Temperaturen, verschoben werden. Der sich daraus ergebende Temperaturverlauf T3 benötigt jedoch eine höhere Eintrittstemperatur Ti' und verschlechtert so den Wirkungsgrad des Reaktors 1.
  • In 2 ist in einem Diagramm das Verhältnis einer Strömungsgeschwindigkeit v im Bereich der Anströmung des Reaktionsraums 2 in Abhängigkeit einer Last L, welche den erfolgenden geforderten Stoffumsatz bzw. den Volumenstrom der Edukte A repräsentiert, dargestellt. Sowohl die Strömungsgeschwindigkeit v als auch die Last L sind auf die jeweils auftretenden Werte der maximalen Strömungsgeschwindigkeit vmax und der Vollast Lmax normiert und in Prozent angegeben.
  • Die oben erwähnte unerwünschte Freisetzung von Energie durch die Rückzündung oder gegebenenfalls auch durch eine Selbstzündung der Edukte A wird, wie eingangs bereits erwähnt, nur auftreten, wenn die Strömungsgeschwindigkeit v der Edukte A kleiner als die Brenngeschwindigkeit vbr ist. In dem Diagramm der 2 ist die Brenngeschwindigkeit vbr nun mit 40% der Maximalgeschwindigkeit vmax angesetzt. Der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v und der Last L ist durch die gestrichelte Kurve 9 angegeben. Aus deren Schnittpunkt 10 mit der Konstanten vbr lässt sich ablesen, dass ein hinsichtlich des Wirkungsgrades optimierter und sicherer Betrieb des Reaktors 1 nur bei einer Lastspreizung zwischen 40% und 100 der Vollast Lmax möglich ist.
  • Um diese Problematik der Rückzündung zu verringern und bei optimiertem Wirkungsgrad, also mit einem Temperaturverlauf analog zu T1, einen größeren Teil der Lastspreizung nutzen zu können, sind in der Gemischverteilungszone 5 des Reaktors 1 die Einrichtungen 8 vorgesehen. Diese Einrichtungen 8 dienen zur Variation des durchströmten Querschnitts im Bereich der Gemischverteilungszone 5 in Abhängigkeit des Volumenstroms der einströmenden Edukte A, so dass sich dem Kontinuitätsgesetz folgend variable Strömungsgeschwindigkeiten v einstellen lassen. Damit kann die Strömungsgeschwindigkeit v in dem Bereich vor dem Eintritt in den Reaktionsraum 2, und hier insbesondere in dem Bereich zwischen der Eintrittsöffnung 4 und dem Reaktionsraum 2, abhängig von dem Volumenstrom der Edukte A, welcher sich entweder messen lässt oder in idealer Weise aus den Vorgabewerten für die Dosierung der Edukte A stammt, so eingestellt werden, dass sie über einem möglichst großen Bereich der Lastspreizung größer als die Brenngeschwindigkeit vbr ist. Dabei können alle oder auch nur ein Teil der – möglichst für die Umsetzung charakteristischen – Vorgabewerte für die Dosierung genutzt werden, beispielsweise die dosierte Menge an Brennstoff. Sehr wichtig ist Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit v in genau diesem Bereich der Gemischverteilungszone 5, da hier üblicherweise eine Erweiterung des Strömungsquerschnitts zum Verteilen der Edukte A, zumindest im Falle der Vollast auf den gesamten Querschnitt des Reaktionsraums 2, vorgehen ist. Die Probleme hinsichtlich der Rückzündung konzentrieren sich daher im wesentlichen auf diesem Bereich vor dem Reaktionsraum 2.
  • 3 zeigt in einem Schnittbild einer Hälfte des rotationssymmetrischen Aufbaus eines Reaktors 1 eine mögliche Ausgestaltung der Einrichtungen 8 im Bereich der Gemischverteilungszone 5 des Reaktors 1. Die Einrichtungen 8 bestehen hier aus mehreren ringförmigen Wandungen, welche die Gemischverteilungszone 5 in Segmente 11 unterteilen. Die Segmente 11, welche hier ringförmige Kanäle 111 bilden, sind durch mit deren Eintrittsquerschnitten 12 korrespondierende ringförmige Abdeckelemente 13 verschließbar. Der durchströmbare Querschnitt in der Gemischverteilungszone 5 kann so in mehreren Stufen freigegeben oder gesperrt werden. Zum Sicherstellen der gewünschten Funktionsweise sind selbstverständlich mindestens zwei derartige Segmente 11 notwendig. Die maximale Anzahl richtet sich nach dem Bauraum und dem Querschnitt, welcher in der Gemischverteilungszone 5 durchströmt ist, sowie nach der Lastspreizung.
  • Für den hier vorliegenden Anwendungsfall des Ausführungsbeispiels wurde eine Anzahl von fünf ringförmigen Kanäle 111 mit dementsprechend vier der ringförmigen Abdeckungen 13 gewählt. Der sich daraus bei sukzessiver Freigabe der einzelnen ringförmigen Kanäle 111 mit steigender Last L ergebende Verlauf der Strömungsgeschwindigkeit v ist mittels der strichpunktierten Kurve 14 in 2 dargestellt. Nach dem Erreichen von ca. 8% der Vollast Lmax liegen sämtliche Strömungsgeschwindigkeiten v über der Brenngeschwindigkeit vbr. Der unter annähernd idealen Betriebsbedingungen nutzbare Bereich der Lastspreizung liegt also zwischen 8% und 100%. Dies stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber dem durch die Kurve 9 beschriebenen Aufbau dar.
  • Der Aufbau der Einrichtungen 8 in 3 zeigt, dass hier in der Gemischverteilungszone 5 eine Verteilung des einströmenden Gemischs der Edukte A erreicht werden soll. Dazu erweitert sich, aus den oben bereits angesprochenen Gründen, der durchströmbare Querschnitt in Richtung des Katalysatorträgers 3, durch die Verwendung eines Strömungsverteilers 15, in der Art eines Diffusors. Die Ausbildung der Segmente 11 ist nun so gewählt, dass jeder der Eintrittsquerschnitte 12 einen bestimmten Anteil an der Summe der Eintrittsquerschnitte 12 und damit an dem verfügbaren durchströmbaren Querschnitt aufweist. Jedes der Segmente 11 weist außerdem einen Austrittsquerschnitt 16 auf, welcher den gleichen Anteil an der Summe der Austrittsquerschnitte 16 aufweist, wie dessen Eintrittsquerschnitt 12 an der Summe der Eintrittsquerschnitte 12 hatte. Die durch die Erweiterung des durchströmten Querschnitts, also den Diffusor, erzeugte strömungstechnische Wirkung wird dadurch auf jedes einzelne Segment 11 übertragen, so dass unabhängig von Volumenstrom der Edukte A und der Anzahl der gesperrten oder freigegebenen Segmente 11 immer eine vergleichbare Anströmung des Katalysatorträgers 3 erreicht wird.
  • Die ringförmigen Abdeckelemente 13 sind gemäß dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel fest zueinander auf einem gemeinsamen Träger 17 angeordnet. In diesen sehr robusten und auch unter den gegebenenfalls aggressiven Bedingungen in der Gemischverteilungszone 5 hinsichtlich Störungen sehr unanfälligen Aufbau sind die ringförmigen Abdeckelemente 13 so auf dem Träger 17 angeordnet, dass diese jeweils gemeinsam verschoben werden, und dabei in der durch die Anordnung vorgegebenen Art die einzelnen ringförmigen Kanäle 111 nacheinander freigeben bzw. den durchströmbaren Querschnitt in Richtung der einzelnen Kanäle 111 nacheinander vergrößern. Anstatt der prinzipiell auch denkbaren Verschiebung aller Abdeckelemente 13 jeweils einzeln und unabhängig voneinander, entsteht durch den gemeinsamen Träger 17 ein sehr robuster Aufbau. Der Träger 17 selbst wird in Richtung der hauptsächlichen Strömung der Edukte A verschoben. Dies ist gegenüber einer Verschiebung quer dazu hinsichtlich der Verschmutzung von Gleitflächen deutlich günstiger. Außerdem können die gegeneinander zu verschiebenden Teile nicht durch den Strömungsdruck aufeinander gedrückt werden, was die Reibung und damit die zur Betätigung erforderliche Kraft stark erhöhen würde. Der Antrieb des Trägers 17 kann bei entsprechend lang ausgebildetem Träger 17 oder einem geeigneten Übertragungselement, wie z.B. einer Schub- und Zugstange, sehr leicht nach außerhalb des Reaktors 1 verlegt werden. Für Führungen und Dichtungen gilt Vergleichbares. Der Aufbau läßt sich damit unabhängig von den im Bereich der Eintrittsöffnung 4 und im Bereich der Gemischverteilungszone 5 vorliegenden Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Aggressivität der Edukte A realisieren, so dass die Steuerung und/oder Regelung ebenso wie die Abdichtung und Führung bei entsprechend hoher Zuverlässigkeit dennoch einfach und kostengünstig ausgeführt werden kann.
  • Die Freigabe und das Absperren der einzelnen Segmente 11 erfolgt durch die Anordnungen der ringförmigen Abdeckelemente 13 jeweils so, dass benachbart zueinander liegende Segmente 11 nacheinander freigegeben oder abgesperrt werden. Dadurch wird erreicht, dass die im Bereich des Katalysatorträgers 3 neu angeströmten bzw. nun nicht mehr angeströmten Teilbereiche jeweils direkt nebeneinander liegen. Sie können dadurch zusammenwirken und thermische Energie sehr leicht miteinander austauschen, so dass der Betrieb des Reaktors 1 homogener und damit bezüglich des gewünschten Umsatzes verbessert wird.
  • Insbesondere in Falle eines Kaltstarts des Reaktors 1 kann dies sehr günstig genutzt werden, da durch eine sukzessive Freigabe der einzelnen Segmente 11 von innen nach Außen, der Katalysatorträger 3 zuerst in einem zentral und mittig liegenden Bereich 18 angeströmt wird. Durch die in alle Richtungen auftretende Wärmeleitung in dem Katalysatorträger 3 wird Wärme von diesem zuerst genutzten zentralen Bereich 18 in alle umliegenden Breiche gelangen. Wenn durch einen steigenden Volumenstrom der Edukte A dann durch die Öffnung der benachbarten Segmente 11 die Anströmung dieser umliegenden Bereiche freigegeben wird, dann sind diese bereits vorgewärmt, so dass das katalytisch aktive Material sehr schnell seine Betriebstemperatur bekommt oder diese gegebenenfalls schon erreicht hat. Der Umsatz der Edukte A läuft damit sehr schnell an, die für den Kaltstart des Reaktors 1 benötigte Zeit lässt sich verringern. Außerdem wird unter allen Teillastbedingungen der Wärmetransport aus dem Bereich des Reaktionsraums 2 an die Umgebung, welcher immer einen Wärmeverlust darstellt, vermieden oder zumindest deutlich verringert und somit der Wirkungsgrad des Reaktors 1 gesteigert.
  • In 4 ist eine alternative Ausführungsform der Einrichtungen 8 dargestellt. Auch hier wird die Gemischverteilungszone 5 in einzelne Segmente 11 unterteilt. Diese sind als konzentrische ringförmige Kanäle 111 um einen im zentralen Bereich angeordneten Mittelkanal 112 ausgeführt. Die Segmente 11, deren Querschnitt am Übergang von der Eintrittsöffnung 4 in die Gemischverteilungszone 5 in 4 im Bereich der Eintrittsöffnung 4 nochmals dargestellt ist, sind auch hier als sich in Strömungsrichtung öffnende Bereiche ausgebildet. Die oben bereits erwähnten Anforderungen und bevorzugten Ausgestaltungen gelten hier – mit Ausnahme derer der ringförmigen Abdeckelemente 13 – entsprechend. Die Bezugszeichen in 4 und den folgenden Figuren des Ausführungsbeispiels sind bei vergleichbarer Funktionsweise der Bauteile und/oder Querschnitte analog zu denen in 3 vergeben.
  • Anstatt der ringförmigen Abdeckelemente 13, weisen die Einrichtungen 8 gemäß der Ausgestaltung nach 4 Hülsen 19 und eine Nadel 20 auf. Diese sind in 5, einer Schnittdarstellung gemäß der im oben genannten Querschnitt angedeuteten Linie V-V in 4, zu erkennen. Das oben angesprochene Funktionsprinzip der Einrichtungen ändert sich dabei nicht. Durch die Ausgestaltung mit den Hülsen 19 und der Nadel 20 kann jedoch jedes einzelne der Segmente 11 bzw. dessen Eintrittsquerschnitt 12 gezielt freigegeben oder gesperrt werden. Die Nadel 20 und die Hülsen 19 werden dazu in Richtung der Strömung der Edukte A bewegt. Der Antrieb kann auch hier bei entsprechend lang ausgebildeten Nadeln 20 und/oder Hülsen 19 sehr leicht nach außerhalb des Reaktors 1 verlegt werden. Für Führungen und Dichtungen gilt Vergleichbares. Der Aufbau lässt sich also auch hier unabhängig von den im Bereich der Eintrittsöffnung 4 und im Bereich der Gemischverteilungszone 5 vorliegenden Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Aggressivität der Edukte A realisieren.
  • Um einen Austausch der Edukte A über den gesamten Bereich der Eintrittsöffnung 4 zu gewährleisten und damit die Möglichkeit zu schaffen, die Segmente 11 in beliebiger Reihenfolge freigeben und sperren zu können, sollten zumindest die zwischen der Nadel 20 und der am weitesten von der Nadel entfernt angeordneten Hülse gelegenen Hülsen 19 Öffnungen 21 aufweisen. Durch diese Öffnungen 21, welche als Bohrungen, Fenster oder dergleichen ausgebildet sein können und unter Umständen auch den annähernd größten Teil der Hülse 19 ausmachen können, kann der Austausch der Edukte A über den gesamten Querschnitt der Eintrittsöffnung 4 sichergestellt werden. Falls die Nadel 20 nach hinten aus dem Aufbau heraus geführt wird, kann es, wie hier dargestellt unter Umständen auch sinnvoll bzw. erforderlich sein, wenn die äußerste der Hülsen 19 ebenfalls Öffnungen 21 aufweist, so daß beispielsweise die Verwendung mit einem in einem rechten Winkel zur Nadel 20 zu der Eintrittsöffnung 4 strömenden Volumenstrom möglich wird.
  • Die Betriebsstrategie beim Freigeben und/oder Sperren der einzelnen Segmente 11 kann somit frei den Erfordernissen des Reaktors 1 und hier insbesondere denen des Reaktionsraums 2 bzw. des Katalysatorträgers 3 angepasst werden, ohne dass mechanische Vorgaben durch die Bauart der Einrichtungen 8 zu berücksichtigen wären. Die Verwendung von eingangs bereits erwähnten Betriebsstrategien zur Optimierung des Kaltstartverhaltens, zu Optimierung der Alterungsvorgänge etc. werden damit sehr einfach und flexibel möglich.
  • Außerdem können durch einen Aufbau, wie er in 4 und 5 beschrieben ist, Totzonen der Strömung der Edukte im Bereich der Gemischverteilungszone 5 vermieden oder zumindest verringert werden. Die eingangs bereits erläuterte Bildung von Nebenprodukten, z.B. Ruß bei der autothermen Reformierung von Benzin oder insbesondere von Diesel, kann somit in idealer Weise verhindert werden. Eine Verschmutzung der Mechanik und vor allem eine Belegung des katalytisch aktiven Materials mit dem Ruß wird so unterbunden. Die Betriebssicherheit des Reaktors 1 kann dadurch ebenso gesteigert werden, wie dessen Lebensdauer und die Qualität des Reformats.
  • In 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Einrichtungen 8 dargestellt. Auch hier wird die Gemischverteilungszone 5 in einzelne Segmente 11 unterteilt. Diese Segmente 11 werden durch Trennwände gebildet, welche die hier eine kreisförmige Querschnittsform aufweisende Gemischverteilungszone 5 in drei drittelkreisförmige Leitungsbereiche 113 segmentieren. Die Segmente 11, deren Querschnitt am Übergang von der Eintrittsöffnung 4 in die Gemischverteilungszone 5 in 6 im Bereich der Eintrittsöffnung 4 nochmals dargestellt ist, sind auch hier als sich in Strömungsrichtung öffnende Bereiche ausgebildet. Im Bereich zwischen der Eintrittsöffnung 4 und der Gemischverteilungszone 5 weist jeder der Leitungsbereiche 113 eine Einströmöffnung 22 auf. Diese Einströmöffnungen 22, welche in ihrer Funktion in etwa den oben erwähnten Eintrittsquerschnitten 12 entsprechen, sind wiederum verschließbar, so dass die einzelnen Leitungsbereiche 113 einzeln und unabhängig voneinander freigegeben und abgesperrt werden können.
  • Prinzipiell ist die Art und Weise, in der freigegeben oder abgesperrt wird beliebig, besonders günstig ist jedoch die in 7 schematisch dargestellte Lösung, bei der die Einströmöffnungen 22 jeweils durch Nadeln 23 abgesperrt und oder freigegeben werden. Die Funktionsweise und die Lagerung/Führung sowie der Antrieb der Nadeln 23 erfolgt in der gleichen Art, wie dies oben bei der Nadel 20 und den Hülsen 19 bereits beschrieben wurde.
  • Sämtliche Ausführungsformen der Einrichtungen 8 erschließen in dem Reaktor 1 die oben angesprochenen und insbesondere im Rahmen der 3 allgemein diskutierten günstigen Möglichkeiten. Außerdem sind alle denkbaren und sinnvollen Kombination von Einzelmerkmalen aus den verschiedenen Ausführungsbeispielen zu weiteren Einrichtungen 8 denkbar. Auch diese ermöglichen entsprechend günstige Funktions- und Betriebsweisen für den Reaktor 1 und fallen unter den Umfang der hier vorliegenden Erfindung.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einem Reaktionsraum zuströmenden Gemisch, wobei der durchströmbare Querschnitt in einem Bereich zwischen einer Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum variierbar ist, wobei der durchströmbare Querschnitt in Abhängigkeit der Vorgaben für eine Dosierung zumindest einiger der Bestandteile des Gemischs (Edukte A) so gesteuert wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit (v) des Gemischs (A) für den wenigstens annähernd größten Teil der auftretenden Volumina des zuströmenden Gemischs (Edukte A) größer als die Brenngeschwindigkeit (vbr) des Gemischs (Edukte A) ist, und dass die Freisetzung der thermischen Energie (Q1) des Gemischs (Edukte A) in einem vorgegebenen sich an den Bereich zwischen der Eintrittsöffnung und dem Reaktionsraum (Gemischverteilzone 5) anschließenden, einen Katalysator (Katalysatorträger 3) aufweisenden Bereich (exotherme Reaktionszone 6) des Reaktionsraumes erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der durchströmbare Querschnitt durch Sperren und/oder Freigeben von durchströmbaren Bereichen (Segmente 11) des Querschnitts erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung des durchströmbaren Querschnitts jeweils benachbart zu den durchströmten Bereichen (Segmente 11) angeordnete Bereiche (Segmente 11) freigegeben werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erniedrigung des durchströmbaren Querschnitts jeweils benachbart zu den nicht durchströmten Bereichen (Segmente 11) angeordnete Bereiche (Segmente 11) gesperrt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, zumindest im Falle eines Kaltstarts eines den Reaktionsraum (2) aufweisenden Reaktors (1), mit steigendem Volumen des anströmenden Gemischs (Edukte A) der durchströmbare Querschnitt vom Zentrum (Bereich 18) der Strömung aus vergrößert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, das Sperren und/oder Freigeben der durchströmbaren Bereiche (Segmente 11) so erfolgt, dass über einen größeren Zeitraum gesehen alle Bereiche des Reaktors (1) wenigstens annähernd gleich lange mit dem anströmenden Gemisch (Edukte A) in Kontakt stehen.
  7. Reaktor zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit in Richtung der Durchströmung aufeinanderfolgend einer Eintrittsöffnung (4) für das Gemisch (Edukte A), einer Gemischverteilungszone (5) und einem Reaktionsraum (2), wobei in der Gemischverteilungszone (5) Einrichtungen (8) zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts angeordnet sind.
  8. Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) die Gemischverteilungszone (5) in mehrere Segmente (11) unterteilen, wobei Einströmöffnungen (12, 22) in zumindest einen Teil der Segmente (11) zumindest teilweise verschließbar sind.
  9. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (11) als ringförmige Kanäle (111) ausgebildet sind.
  10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der die ringförmigen Kanäle (111) über ringförmige Abdeckelemente (13) zumindest teilweise verschließbar sind.
  11. Reaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Abdeckelemente (13) in der hauptsächlichen Richtung der Durchströmung der Gemischverteilungszone (5) verschiebbar sind.
  12. Reaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Abdeckelemente (13) fest zueinander angeordnet und gemeinsam verschiebbar sind.
  13. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der ringförmigen Kanäle (111) über Hülsen (19) zumindest teilweise verschließbar sind.
  14. Reaktor nach Anspruch einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Kanäle (111) um einen kreisförmigen Mittelkanal (112) angeordnet sind, welcher durch eine Nadel (20) zumindest teilweise verschließbar ist.
  15. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (22) in zumindest einen Teil der Segmente (11) durch Nadeln (23) verschließbar sind.
  16. Reaktor nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einige der Segmente (11) in Strömungsrichtung in ihrem Querschnitt erweitern.
  17. Reaktor nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Eintrittsoffnungen (12, 22) der Segmente (11) einen bestimmten Anteil an der Summe der Eintrittsoffnungen (12, 22) aller Segmente (11) aufweist, wobei jedes der Segmente (11) außerdem einen Austrittsquerschnitt (16) aufweist, welcher einen Anteil an der Summe der Austrittsquerschnitte (16) aller Segmente (11) aufweist, und wobei die Anteile für das selbe Segment (11) wenigstens annähernd gleich sind.
  18. Reaktor nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (2) ein auf einer Trägerstruktur angeordnetes katalytisch aktives Material aufweist.
  19. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zusammen mit einem Reaktor nach Anspruch 18 zur autothermen Reformierung eines zumindest Sauerstoff, Wasser, insbesondere Wasserdampf, und eine kohlenwasserstoffhaltige Verbindung, bevorzugt Diesel oder Benzin, aufweisenden Gemischs (Edukte A) zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases zum Betreiben einer Brennstoffzelle, insbesondere der Brennstoffzelle eines Hilfsenergieerzeugers (Auxiliary Power Unit).
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