DE1093948B - Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen

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DE1093948B DEM45518A DEM0045518A DE1093948B DE 1093948 B DE1093948 B DE 1093948B DE M45518 A DEM45518 A DE M45518A DE M0045518 A DEM0045518 A DE M0045518A DE 1093948 B DE1093948 B DE 1093948B
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Description

  • Katalytisdie Umformungsanlage zur -kontinuierlidien Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoffen Die Erfindung betrifft eine katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Industriegasen aller Ärt, Stadtga's, Synthesegas oder olefinreicher Gase zur chemischen Weiterverarbeitung aus Kohlenwasserstoffen mit Reaktionspartnern, wie> Luft, Sauerstoff und Wasserdampf, einzeln oder in b&-stimmten Verhältn- issen zugeführt. Bekannte Anlagen dieser Art haben den Nachteil, daß sie.große Wärmemengen sowohl zur Vorwärmung des Einsatzgernisches als auch zur Durchführung der Reaktion und lange Kontaktrohre benötigen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine katalytische Umformungsanlage zu schaffen, die bei gedrungener Bauart und geringem Aufwand an zugeführter Wärine mit großem Wirkungsgrad arbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Umformungselement: m ' it e . inem Wärmeaustauscher, einem Prozeßluftvorwärmer und einem Brenner zu einer Einheit zusammengefaßt ist, die über eine Flanschverbindung mit einem Prozeßdampferzeuger lösbar verbunden ist. Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß das Umformungselement leicht ausgewechselt werden kann und etwaige Reparaturen oder Erneuerungen ohne Störung benachbarter Anlagen durchgeführt werden können. _ Zur Erhöhung der Helzfläche können nach der Erfindung die Rohre des Umformungselementes gerippt oder gewellt ausgeführt sein.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 die Anlage im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A' der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie B-B' der Fig. 1.
  • Die ka:tal#tische Umformungsanlage nach der Erfindung besteht aus dem Uniformungselement 1, dem Wärmeaustauscher 2, dem Prozeßluftvorwärmer 3, dem Brenner 4 und dem Prozeßdampferzeuger 5. Dabei sind Umformungselement 1, Wärmeaustauscher g,_ Prozeßluftvorwärmer 3 und Brenner 4 zu einer Einheit zusammengefaßt und mit dem Prozeßdampferzeuger 5 über eine Flanschverbindung 6 lösbar verbunden. Das Umformungselement 1 besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren 7, 8 und 9, die zwei Ringräume 10 und 11 bilden. Die Ringräume 10 und 11 sind unten miteinander verbunden und mit Katalysatormasse gefüllt. An die Ringräume 10 und 11 schließt sich oben der Wärmeaustauscher 2 an. Der Wärmeaustauscher 2 besteht aus zwei konzentrischen Rohren 12 und 13 ' die den Ringraum 14 bilden, der oben geschlossen, mit einem Stutzen 15 versehen und unten mit dem Ringraum 10 verbunden ist. In dem Ringraum 14 sind Rohre 16 kreisförmig angeordnet, die unten mit dem Ringraum 11 und oben mit einem Raum 17 von kreisförmigem Querschnitt in Verbindung stehen. Der Wärmeaustauscher 2 ist von dem Luftvorwärmer 3 umgeben. In seinem Innenraum befindet sich der Brenner 4, in dem ein geeigneter Brennstoff mit Luft zu Rauchgas verbrannt wird. Der.Luft-# vorwärmer 3 besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren 18, 19 und 20, die oben und. unten geschlossen sind. Sie bilden zwei Ringräume 21 und 22, die unten miteinander verbunden und mit Ein- und Austrittsstutzen 23 und 24 versehen.sind. Der Prozeßdampferzeuger 5 besteht aus vier. konzentrisch angeordneten Rohren 25, 26i 27, und 28, die oben und unten geschlossen sind. Sie bilden drei Ringräume 29, 30 und 31. In das innere Rohr 28 ragt - das Umformungselernent 1.hinein. Der äußere Ringraum 29 ist mit einem Stutzen U zum Austritt--der'- Rauchgase, der mittlere Ringraum 30 mit einem Stutzen 33 zum Austritt des Prozeßdampfes und mit einem Stutzen 34 zum Eintritt des Speisewassers versehen. Am Boden der Rohre 26 und 27 sind Verbindungen 35 zwischen dem inneren Ringraum 31 und dem äußeren Ringraum 29 angeordnet. Ein Stutzen 36 im Boden des Rohres 26 dient zur Abschlämmung des Prozeßdampferzeugers 5.
  • Bei Betrieb der Anlage tritt die Prozeßluft durch den tangential angeordneten Stutzen 23 in,den Prozeßluftvorwärmer 3 mit einer Temperatur von 20 bis 35' C ein, verläßt diesen, auf etwa 200' C vorgewärmt, durch den Stutzen 24 und wird mit aus dem Stutzen 33 austretenden Prozeßdampf gemischt. Die Kohlenwasserstoffmenge wird dosiert in dieses Ge- misch eingespeist. Das Gemisch Prozeßluft-Wasserdampf-Kohlenwasserstoff tritt durch den Stutzen 15 in den Ringraum 14 des Wärmeaustauschers 2 ein, um durch die heißen, im Gegenstrom durch die Rohre 16 fließenden Umformungsgase auf eine Temperatur von 450 bis 500' C vorgewärmt zu werden. Mit dieser Temperatur tritt das Umformungsgemisch in den mit Katalysator gefüllten. äußeren Ringraum 10 des Umformungselementes 1,-ein und setzt sich hier zunächst vornehmlich mit der -Prozeßluft und geringer Wasserdampfumformung teilweise in Umformungsgas um. Die Heizung erfolgt durch Rauchgase, die in dem durch die Rohre 7 und 28 gebildeten Ringraum 37 im Gegenstrom nach oben ziehen. Die Rauchgase tauschen sich hier von etwa 900' C unten bis 750' C oben aus. Die fühlbare Wärme der Rauchgase wird durch das Außenrohr 7 des Umformungselementes 1 in dem Ringraum 10 zur Unterstützung der Umformung abgeführt. Die Umformungsgase und unzersetzten Kohlenwasserstoffe im Gemisch mit Wasserdampf treten zur Endumsetzung der noch unzersetzten Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf aus dem Ringraum 10 in den Ringraurn 11, der gleichfalls mit Katalysator gefüllt ist. Diese Reaktion verbraucht viel Wärme, die größtenteils durch direkte Beheizung des Innenrohres 9 aus der den Brenner 4 verlassenden Strahlungswärme der Rauchgase abgedeckt wird. Das fertige Umformungsgas verläßt den Ringraum 11 und tritt in die konzentrisch angeordneten Rohre des Wärmeaustauschers 2 ein. Hier wird der größte Teil der fühlbaren Wärme zur Temperaturerhöhung des Einsatzgernisches indirekt in den Wärmeaustauscher 2 abgegeben. Das gekühlte Umformungsgas tritt bei 38 tangential aus.
  • Die durch den Brenner 4 erzeugten Rauchgase geben die für die Umsetzung vornehmlich über die Wasserdampfreaktion benötigte Wärme an den mit Katalysator gefüllten Ringraum 11 im Gegenstrom ab. Sie kehren unten um, um im Ringraum 37 im Gegenstrom gegen das Einsatzgemisch die notwendige Wärme mittelbar an das Einsatzprodukt im Ringraum 10 abzugeben. Die Rauchgase treten nach Abdeckung der gesamten Umformungswärme und anteiligen Prozeßluftvorwärmung in den Ri-ngraum 31 ein, um einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an den Prozeßdampferzeuger 5 abzugeben. Dieser Prozeßdampferzeuger ist zweiseitig mit Rauchgas zur Verdampfung des Wassers umspült, das sich im Ringraum 30 befindet. Aus dem Ringraum 31 treten die Rauchgase durch cLie Verbindungen 35 in den Ringraum 29 über, beheizen den Ringraum 30 und treten durch den Stutzen 32 in die Atmosphäre aus. Der Prozeßdampf verläßt den Dampferzeuger 5 durch den Stutzen 34. Die Prozeßluft tritt durch den Stutzen 23 in den Prozeßluftvorwärmer 3 ein, durchströmt den Ringraum 21 und im >Gi#iZenström den Ringraum 22 und verläßt den Vorwärmer 3 durch den Stutzen 24.
  • Trotz der hohen Temperaturen ist eine feuerfeste Auskleidung nicht erforderlich, weil die oberen Partien im Luftvorwärmer 3 kühl gehalten werden.

Claims (2)

  1. P.ATENTANSPRÜCHE-1. Katalytische Umformungsanlage zur kontinuierlichen Erzeugung von Gasen aller Art aus Kohlenwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformungselement (1) mit dem Wärmeaustauscher (2), dem Prozeßluftvorwärmer (3) und dem Brenner (4) zu einer Einheit zusammengefaßt ist, die über eine Flanschverbindung (6) mit dem Prozeßdampferzeuger (5) lösbar verbunden ist.
  2. 2. Umformungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformungselement (1) aus drei konzentrisch angeordneten Rohren (7,8,9) besteht, die zwei unten miteinander verbundene und mit Katalysatormasse gefüllte Ringräume (10, 11) bilden und mit denen der Wärmeaustauscher (2) verbunden ist, der aus konzentrisch angeordneten Rohren (12, 13) besteht, die einen Ringraum (14) bilden, in -dem Rohre (16) kreisförmig angeordnet sind, der von dem Luftvorwärmer (3) umgeben ist und in dessen Innenraum sich der Brenner (4) befindet. 3. Umformungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorwärmer (3) aus drei konzentrisch angeordneten, oben und unten geschlossenen, zwei Ringräume (21, 22) bildenden Rohren (18, 19, 20) besteht, wobei die Ringräunie (21, 22) unten miteinander verbunden und oben mit je einem Stutzen (23, 24) verbunden sind. 4. Uniformungsanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßdampferzeuger (5) aus vier konzentrisch angeordneten, unten und oben geschlossenen, drei Ringräume (29, 30, 31) bil denden Rohren (25, 26, 27, 29) besteht, in die das Umformungselement (1) hineinragt, wobei der äußere Ringraum (29) mit einem Stutzen (32) zum Austritt der Rauchgase und der mittlere Ringraum (30) mit einem Stutzen (33) zum Austritt des Prozeßdampfes und einem Stutzen (34) zum Eintritt des Speisewassers, versehen ist, und am Boden Verbindungen (35) zwischen dem inneren (31) und dem äußeren Ringraum (29) angeordnet sind. 5. Umformungsanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Umformungselement (1) bildenden Rohre (7, 8, 9) horizontal oder vertikal gerippt oder gewellt ausgeführt sind.
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