DE10320965B4 - Vorrichtung zur reaktiven Umsetzung von Gasströmen - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur reaktiven Umsetzung von Gasströmen bei hohen Temperaturen von über 1000°C in einem von einer Wandung umgebenen Reaktionsraum mit einer Einströmungsöffnung für die umzusetzenden Gasströme und einer Ausströmungsöffnung für die umgesetzten Gasströme, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum eine gerichtete Gasströmung im Reaktionsraum begünstigende und großräumige Zirkulationsströmungen verhindernde geometrische Form mit einer Längserstreckung von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reaktiven Umsetzung von Gasströmen bei hohen Temperaturen von über 1000°C in einem von einer Wandung umgebenen Reaktionsraum mit einer Einströmungsöffnung für die umzusetzenden Gasströme und einer Ausströmungsöffnung für umgesetzte Gasströme.
  • Derartige Vorrichtungen werden z. B. als Reaktoren in der chemischen oder petrochemischen Industrie eingesetzt, um Reaktionen zwischen verschiedenen Stoffströmen zur Herstellung eines Produktes oder Zwischenproduktes aus Rohstoffen durchzuführen. Häufig sind solche Reaktoren zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen vorgesehen, wobei ein kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff, z. B. Erdgas, mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei hohen Temperaturen von z. B. 1000–1600°C umgesetzt wird. Beispielsweise werden zur Erzeugung von Synthesegas mit einem Stahlmantel versehene, zylindrische Reaktoren verwendet, deren Zylinder mit Klöpper- oder Korbbogenboden abgeschlossen sind. Zum Schutz des Stahlmantels vor Wärme ist im Inneren der Reaktoren eine wärmedämmende Ausmauerung aus feuerfesten Steinen und Feuerfestbeton eingebaut. Im Inneren des Reaktors läuft eine partielle Oxidation von gasförmigen oder flüssigen und festen Brennstoffen bei Temperaturen von z. B. 1200–1500°C ab. Die Brennstoffe werden dem Reaktor durch eine Brennerdüse zugeführt. Durch die einströmenden Medien wird im Reaktor ein Impulsstrom erzeugt, der eine Kreislaufströmung im Reaktor anregt. Durch diesen Kreislaufstrom erfolgt eine schnelle Aufheizung der Gase auf Zündtemperatur, sodass sich hinter dem Brenner eine Flamme ausbildet. Im Verhältnis zur Flammentemperatur ist jedoch die Temperatur der Kreislaufströmung deutlich niedriger, sodass die Flamme durch das zugemischte Kreislaufgas gekühlt wird. Derartige Reaktoren sind z. B. in ”Hydrocarbon Technologie International 1994, S. 125 ff.”, beschrieben.
  • Die Patentanmeldung EP 1 160 009 A2 offenbart einen Reaktor mit einer konischen inneren Oberfläche zur Durchführung eines Hochtemperaturprozesses. Zur Unterdrückung von Kreislaufströmungen werden Leitbleche vorgeschlagen, die stromaufwärts des Reaktors angeordnet sind.
  • In der Patentanmedung EP 1 203 750 A2 ist eine Vorrichtung mit einem Brenner, einer Mischstrecke und einem sich an die Mischstrecke anschließenden Reaktor gezeigt.
  • Eine weitere Patentanmeldung ( WO 03/031049 A1 ) zeigt ein System aus zwei koaxialen Röhren, die einem Reformer Dampf und Kohlenwasserstoffe zuleiten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auf wirtschaftliche Weise eine Steigerung der Umsatzleistung der Vorrichtung erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Reaktionsraum eine eine gerichtete Gasströmung im Reaktionsraum begünstigende und großräumige Zirkulationsströmungen verhindernde geometrische Form mit einer Längserstreckung von der Einströmungsöffnung zur Ausströmungsöffnung aufweist.
  • Die Wandung sollte dabei eine möglichst geringe Wärmeleitung haben, um die Wärmeverluste zu reduzieren, und sie sollte höchsten Temperaturen zwischen z. B. 1500 und 2000°C standhalten. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Materialien mit poröser Schaum- und/oder Faserstruktur gezeigt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Sauerstoffverbrauch und Umsatzleistung der Reaktoren stark von Reaktortemperatur, Flammentemperatur und Wärmeverlusten des Reaktors abhängen. Durch den Einsatz von hochtemperaturfesten Materialien zur Wärmedämmung, die zugleich eine verbesserte Isolierwirkung als bisherige Materialien haben, lassen sich die Wärmeverluste des Reaktors nach außen und in der Verbrennungsflamme deutlich reduzieren. Durch eine adiabate Reaktionsführung und aufgezwungene gerichtete Gasströmung im Reaktionsraum unter Vermeidung einer Zirkulationsströmung lassen sich Mechanismen zur Reaktionsbeschleunigung nutzen. Insbesondere ist der Reaktionsraum so ausgebildet, dass dem Gas im Inneren des Reaktionsraums eine Rohrströmung aufgezwungen wird, bei der keinerlei Rückvermischung stattfindet.
  • Aufgrund folgender Zusammenhänge ist mit der Erfindung eine deutliche Steigerung der Umsatzleistung von Reaktoren erreichbar:
    • 1. Durch adiabate Temperaturüberhohung um 150–200°C in oxidativer Phase kann die Umsatzleistung rechnerisch um ca. 50% gesteigert werden.
    • 2. Bei herkömmlichen Reaktoren wird durch Wärmeverlust des Reaktors über die Reaktorwand und die Zirkulationsströmung relativ kaltes Produktgas in die Flamme gemischt. Im Gegensatz dazu wird mit der Erfindung die Vermischung mit kaltem Produktgas und Abkühlung der Flamme vermieden, wodurch die Umsatzleistung steigt.
    • 3. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist von der Konzentration der reagierenden Komponenten abhängig. Wenn aufgrund der gerichteten Gasströmung im Reaktionsraum kein Produktgas seitlich in die Flamme gemischt wird, ist die mittlere Konzentration höher und damit die Reaktion schneller.
  • Zur Ausbildung einer gerichteten Gasströmung unter Vermeidung einer Zirkulationsströmung im Reaktionsraum, insbesondere einer Rohrströmung, ist die Vorrichtung vorzugsweise so konstruiert, dass sich die Wandung in einem Einlaufbereich des Reaktionsraums gleichmäßig vom Durchmesser der Einströmungsöffnung auf den größten Durchmesser des Reaktionsraumes aufweitet. Dabei umfasst die Aufweitung der Wandung vorteilhafterweise einen Neigungswinkel der Wandfläche zur Strömungsrichtung der Gasströme im Reaktionsraum von weniger als 90°, vorzugsweise zwischen 0 und 45° und besonders bevorzugt zwischen 30 und 45°. Der Einlaufbereich kann jedoch auch direkt mit einer sprunghaften Erweiterung auf einen größeren Rohrdurchmesser erfolgen, wobei sich am Eintritt nur eine kleine Rezirkulationszone ausbildet. Es wird nach wie vor die Großraumzirkulation vermieden. Weiterhin kann die Strömung unmittelbar auf gleichem Durchmesser wie der Brenner in einen Reaktionsteil münden. An dem Einlaufbereich schließt sich zweckmäßigerweise ein zylindrischer Bereich des Reaktionsraums mit konstantem Durchmesser an. Diesem zylindrischen Bereich folgt schließlich ein Auslaufbereich, in dem sich der Durchmesser des Reaktionsraums vorzugsweise in Strömungsrichtung reduziert.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens weist der zylindrische Bereich und/oder der Auslaufbereich ein Katalysatormaterial auf. Dadurch können die reaktiven Umsetzungen der Gasströme gezielt katalytisch beeinflusst werden. Darüberhinaus ermöglicht dies eine weitere Steigerung der Umsatzleistung der Vorrichtung.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schlägt sich in einer gezielten Auswahl geometrischer Daten der Vorrichtung nieder, mit denen die Ausbildung einer gerichteten Gasströmung unter Vermeidung einer Zirkulationsströmung im Reaktionsraum gewährleistet wird. So beträgt das Verhältnis von Durchmesser zu Länge des Reaktionsraums zwischen 2/3 und 1/30, bevorzugt zwischen 1/2 und 1/20 und besonders bevorzugt zwischen 4/10 und 1/10. Außerdem beträgt das Flächenverhältnis von Einströmungsöffnungsquerschnitt zu maximalem Reaktionsraumquerschnitt vorteilhafterweise zwischen ½ und 1/20, bevorzugt zwischen 1/4 und 1/10.
  • Um eine besonders effektive Wärmedämmung zu gewährleisten ist die wärmeisolierende Schicht vorzugsweise mit poröser Schaum- und/oder Faserstruktur für eine geringe Wärmeleitung von 0,14 bis 0,5 W/mK bei Temperaturen bis 1600°C ausgelegt. Die wärmeisolierende Schicht weist bevorzugt eine Dauerbeständigkeit bei Temperaturen über 1600°C auf. Zweckmäßigerweise besteht die Schicht aus hochtemperaturbeständigen Materialien, insbesondere Al2O3 und/oder SiO2 und/oder ZrO2 und/oder Wolfram. Darüberhinaus ist die Schaum- und/oder Faserstruktur bevorzugt weich und flexibel, aber Formstabil und weist eine niedrige Dichte von 0,1 bis 1 kg/m3, bevorzugt 0,15 bis 0,7 kg/m3, besonders bevorzugt 0,19 bis 0,5 kg/m3 auf. Außerdem ist die Oberfläche der wärmeisolierenden Schicht zweckmäßigerweise einer Oberflächenbehandlung unterworfen worden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die wärmeisolierende Schicht aus mindestens zwei Komponenten, die sich durch unterschiedliche Dichte und/oder Härte und/oder Dehnungsvermögen und/oder Wärmeleitfähigkeit auszeichnen. Die Komponenten sind vorzugsweise übereinander geschichtet.
  • Um die gewünschte Steigerung der Umsatzleistung zu erreichen, ist die Vorrichtung vorteilhafterweise konstruktionsbedingt auf bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt. So ist der Reaktionsraum mit Vorteil auf einen Druck von 1 bis 100 bar, bevorzugt 20 bis 80 bar, besonders bevorzugt 25 bis 60 bar ausgelegt. Darüberhinaus ist die Einströmungsöffnung zweckmäßigerweise als Düse mit konzentrisch zueinander angeordnetem Innenrohr und Außenrohr für die Zufuhr der Gasströme ausgebildet, wobei die Düse für eine Austrittsgeschwindigkeit der Gasströme von 5 bis 200 m/s, bevorzugt 10 bis 150 m/s und besonders bevorzugt 20 bis 100 m/s ausgelegt ist. Dabei kann die Düse als Brennerdüse ausgebildet sein, wobei das Innenrohr für die Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases und das Außenrohr für die Zufuhr eines Brennstoffes vorgesehen sind oder umgekehrt. Weiterhin ist die Brennerdüse vorzugsweise als Drallbrennerdüse ausgeführt, wobei mindestens einen der Gasströme einen Drall aufprägbar ist. Eine andere Variante sieht vor, dass die Brennerdüse als Jetbrennerdüse ohne Verdrallung eines Gasstromes ausgeführt ist. Der Reaktionsraum ist außerdem vorteilhafterweise für eine effektive Gasströmungsgeschwindigkeit von 1 bis 100 m/s, bevorzugt 5 bis 80 m/s, besonders bevorzugt 10 bis 50 m/s ausgelegt.
  • Mit der Erfindung sind eine Reihe von Vorteilen verbunden:
    Durch die adiabate Reaktionsführung erreicht man höhere Flammentemperaturen bei gleichem Sauerstoffverbrauch. Da die Reaktionsgeschwindigkeit exponentiell mit der Temperatur steigt, kann der Reaktionsraum, der für Verbrennungsprozesse als Brennkammer ausgebildet ist, bei höheren Temperaturen wesentlich kleiner gebaut werden. Bei bereits bestehenden Reaktoren kann man den gewünschten adiabaten Reaktionseffekt dadurch erreichen, dass ein wärmeisoliertes Rohr in den bestehenden Brennraum gesteckt wird, wobei das Rohr direkt an die Brennerdüse anschließt. Dabei bleibt die Gesamtenergiebilanz erhalten, wobei die Temperatur im Rohr Lokal erhöht und außerhalb des Rohres erniedrigt ist. Bei Hochleistungsreaktoren für die Herstellung von mehr als 1.000.000 Nm3/h Synthesegas kann der gesamte Reaktor als Rohr mit an die Brennerdüse angeschlossenem Diffusorteil ausgelegt sein. Andererseits kann bei gleichbleibender Umsatzleistung im Vergleich zu konventionellen Reaktoren Sauerstoff eingespart werden.
  • Das in den Reaktionsraum gesteckte Rohr, das auch als Brennerrohr bezeichnet werden kann, kann außen von einem zweiten Rohr konzentrisch umgeben sein, durch das zum Beispiel Dampf oder eine zweite Gasmischung zum Beispiel aus Primärreformer strömt und sich am Ende des Rohres mit dem inneren Gasstrom vermischt. Dadurch wird das Brennerrohr außen gekühlt und die Hochtemperaturzone bleibt bestehen.
  • Das Gasgemisch kann im Brennerrohr auf verschiedene Arten gezündet werden. Beispielsweise kann die Zündung durch angemessen langsame Gaswandgeschwindigkeiten im Brennerrohr erfolgen. Die Zündtemperatur wird dabei durch Wärmeleitung von Außen aus dem vorgeheizten Reaktor erreicht. Bei höheren Gasgeschwindigkeiten im Brennerrohr kann auch ein Hochspannungsfunkengeber an der Brennerdüse oder in Nähe der Brennerdüse die Zündung einleiten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann konstruktiv für verschiedene Anwendungszwecke ausgelegt sein:
    Ein Anwendungsgebiet stellt die autotherme Ethanspaltung dar. Dabei wird Ethan unter Sauerstoffzugabe in ein ethylenhaltiges Produktgas gespalten. Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der autothermen Ethanspaltung ist die Vorrichtung für die entsprechenden Betriebsbedingungen ausgelegt. Die mit der Erfindung erreichte Reduzierung der Wärmeverluste wirkt sich hierbei positiv auf die Wirtschaftlichkeit der autothermen Ethanspaltung aus.
  • Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist die partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu Synthesegas. Mit der auf die entsprechenden Betriebsbedingungen ausgelegten Vorrichtung ist eine wesentliche Steigerung der Umsatzleistung zu erzielen. Bestehende Reaktoren zur Partialoxidation oder Autothermreaktion können durch Einbau eines Rohres im Anschluss an die Brennerdüse in den Reaktionsraum aufgerüstet werden. Die heiße Phase der Reaktion verläuft in dem Rohr nahezu adiabat. Das verbleibende Restvolumen des auf diese Weise nachgerüsteten Reaktors kann mit Katalysatormaterial für eine Restumsetzung von Methan genutzt werden.
  • Ein interessantes Anwendungsgebiet ist auch der Einsatz der Erfindung im Zusammenhang mit der Wasserstofftechnologie für den Antrieb von Kraftfahrzeugen. Beispielsweise kann in sogenannten Automobilreformern im Kraftfahrzeug Benzin in Wasserstoff reformiert werden. Ein Nachteil herkömmlicher Automobilreformer besteht darin, dass bei der Reformierung von Benzin große Mengen Ruß entstehen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine deutliche Verringerung der Rußbildung erreicht werden. Außerdem bietet sich die kompakte Bauweise für Automobilreformer mit kleinem Platzbedarf an.
  • Auch bei Wasserstofftankstellen kann die Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung konstruktiv auf die Anforderungen einer Wasserstofftankstelle zur Produktion von Wasserstoff in Kleinreformern ausgelegt. Das primär erzeugte Synthesegas kann unter Dampfzugabe zu höherem Wasserstoffgehalt verschoben werden. Durch eine nachgeschaltete Shift-Reaktion kann das restliche Kohlenmonoxid zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt werden. Von besonderem Vorteil sind auch hier die minimierten Wärmeverluste und die schnelle Startbereitschaft und kompakte Bauweise der Anlage.
  • Die Vorrichtung kann auch für eine Umsetzung von H2S und SO2 in Claus-Anlagen ausgelegt sein. Durch den adiabaten Effekt ergibt sich auch hier eine Beschleunigung der Reaktionsgeschwindigkeit und damit eine verbesserte Umsatzleistung.
  • Im Folgenden soll die Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand von Figuren und Tabellen näher erläutert werden:
  • In 1 ist der Verlauf von Stromlinien der Gasströmung in einem konventionellen Reaktor schematisch dargestellt. In der Brennkammer bildet sich eine Zirkulationsströmung aus, die sich an der kalten Wand abkühlt und am Reaktorkopf in die Flammenzone strömt und diese kühlt.
  • In 2 ist schematisch ein konventioneller Reaktor 1 mit eingesetztem Rohrbrenner 2 zu sehen. Über das Innenrohr 3 wird bevorzugt das Oxidationsmittel und über das konzentrische Außenrohr 4 bevorzugt der Brennstoff zugeführt. An den Brenner schließt sich unmittelbar ein zylindrisches Rohr 6 als Brennkammer 7 an, in dem die heiße Oxidationsphase abläuft. Die Brennkammer ist mit einer hochtemperatur-beständigen Wärmeisolierung 8 ausgekleidet. Hinter dem Rohr strömt das abreagierte Gas in die äußere Reaktionskammer und verteilt sich gleichmäßig auf der Katalysatorschicht 9. Im Katalysatorbett findet unter Gasabkühlung die Reformierung der restlichen Brenngase statt.
  • In 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines adiabaten Rohrreaktors gemäß der Erfindung gezeigt. Am Kopf des Rohrreaktors 1 ist eine Brennerdüse 2 mit einem Innenrohr 3 und einem Außenrohr 4 angeordnet. Über das Innenrohr 3 kann ein sauerstoffhaltiges Gas und über das Außenrohr 4 Brennstoff, z. B. Erdgas, zugeführt werden. Alternativ kann auch über das Innenrohr 3 Brennstoff und über das Außenrohr 4 das sauerstoffhaltige Gas zugeführt werden. An die Brennerdüse 2 ist ein Diffusorteil 5 und an dieses ein zylindrischer Abschnitt 6 angeschlossen. Der zylindrische Abschnitt 6 bildet den eigentlichen Reaktionsraum, d. h. die Brennkammer 7, in der eine gerichtete Rohrströmung der eingeleiteten Gase beziehungsweise der Produktgase entsteht. Die Brennkammer 8 ist mittels einer Wärmedämmschicht 8 aus z. B. porigem oder fasrigem hochtemepraturbeständigem Material wie z. B. Aluminiumoxidschaum wärmeisoliert. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass in der Brennkammer 7 eine Rohrströmung unter Vermeidung einer Zirkulationsströmung unter adiabaten Reaktionsbedingungen aufrechterhalten wird. Dadurch wird eine sehr hohe Umsatzleistung sichergestellt.

Claims (29)

  1. Vorrichtung zur reaktiven Umsetzung von Gasströmen bei hohen Temperaturen von über 1000°C in einem von einer Wandung umgebenen Reaktionsraum mit einer Einströmungsöffnung für die umzusetzenden Gasströme und einer Ausströmungsöffnung für die umgesetzten Gasströme, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum eine gerichtete Gasströmung im Reaktionsraum begünstigende und großräumige Zirkulationsströmungen verhindernde geometrische Form mit einer Längserstreckung von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung an ihrer dem Reaktionsraum zugewandten Innenfläche mit einer wärmeisolierenden Schicht mit z. B. poröser Schaum- und/oder Faserstruktur versehen ist
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandung vom Durchmesser der Eintrittsöffnung auf den größten Durchmesser des Reaktionsraums aufweitet.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung der Wandung in einem Einlaufbereich einen Neigungswinkel der Wandfläche zur Strömungsrichtung der Gasströme im Reaktionsraum von weniger als 90°, vorzugsweise zwischen 0° und 40°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 45°, umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Einlaufbereich ein zylindrischer Bereich des Reaktionsraums mit konstantem Durchmesser anschließt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den zylindrischen Bereich ein Auslaufbereich anschließt in dem sich der Durchmesser des Reaktionsraums in Strömungsrichtung reduziert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Bereich und/oder der Auslaufbereich ein Katalysatormaterial aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Durchmesser zu Länge des Reaktionsraums zwischen 2/3 und 1/30, bevorzugt zwischen 1/2 und 1/20 besonders bevorzugt zwischen 4/10 und 1/10 beträgt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis von Einströmungsöffnungsquerschnitt zu maximalem Reaktionsraumquerschnitt zwischen ½ und 1/20, bevorzugt zwischen 1/3 und 1/15, besonders bevorzugt zwischen ¼ und 1/10 beträgt.
  10. Vorrichtung von einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht mit poröser Schaum- und/oder Faserstruktur für eine Wärmeleitung von 0,14 bis 0,5 W/mK bei Temperaturen bis 1600°C ausgelegt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht eine Dauerbeständigkeit bei Temperaturen über 1600°C aufweist.
  12. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht aus hochtemperaturbeständigen Materialien, insbesondere Al2O3 und/oder SiO2 und/oder ZrO2 und/oder Wolfram besteht.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaum- und/oder Faserstruktur eine niedrige Dichte von 0,1 bis 1 kg/m3, bevorzugt 0,15 bis 0,7 kg/m3, besonders bevorzugt 0,19 bis 0,5 kg/m3 aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaum- und/oder Faserstruktur weich und flexibel, aber formstabil ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der wärmeisolierenden Schicht einer Oberflächenbehandlung unterworfen worden ist.
  16. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht aus mindestens zwei Komponenten besteht, die sich durch Dichte und/oder Härte und/oder Dehnungsvermögen und/oder Wärmeleitfähigkeit auszeichnen.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten übereinander geschichtet sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum auf einen Druck von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt 20 bis 80 bar, besonders bevorzugt 25 bis 60 bar ausgelegt ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmungsöffnung als Düse mit konzentrisch zueinander angeordnetem Innen- und Außenrohr für die Zuführung der Gasströme ausgebildet ist, wobei die Düse für eine Austrittgeschwindigkeit der Gasströmung von bis 200 m/s, bevorzugt 10 bis 150 m/s, besonders bevorzugt 20 bis 100 m/s ausgelegt ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse als Brennerdüse ausgebildet ist, wobei das Innenrohr und Außenrohr für die Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases oder eines Brennstoffes vorgesehen sind.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerdüse als Drallbrennerdüse ausgeführt ist, wobei mindestens einem der Gasströme ein Drall aufprägbar ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerdüse als Jetbrennerdüse ohne Verdrallung eines Gasstromes ausgeführt ist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum für eine effektive Gasströmungsgeschwindigkeit von 1 bis 100 m/s, bevorzugt 5 bis 80 m/s, besonders bevorzugt 10 bis 50 m/s ausgelegt ist.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum durch ein Rohr mit Wärmeisolierung gegeben ist, das sich unmittelbar an den Brenner anschließt und in einer äußeren Reaktionskammer sitzt.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen zu Synthesegas ausgelegt ist.
  26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Umsetzung von H2S und SO2 in Claus-Anlagen ausgelegt ist.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Produktion von Wasserstoff in Reformern ausgelegt sind.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Produktion von Wasserstoff in Automobilreformern zur Wasserstoffversorgung von Brennstoffzellenantrieben ausgelegt ist.
  29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Produktion von C2H4 bei autothermer Ethanspaltung oder oxidativer Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen ausgelegt ist.
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