DE1235494B - Reformiervorrichtung mit an den unteren Enden geschlossenen Reformierrohren - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKI.: 26 a-12

Nummer: 1235 494

Aktenzeichen: P 33995IV d/26 a

1 235 494 Anmeldetag: 7.April 1964

Auslegetag: 2. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reformiervorrichtung mit einer Anzahl von an den unteren Enden geschlossenen Reformierrohren, die sich senkrecht durch einen Reformierofen erstrecken und aus einem Außenrohr und einer innerhalb des Außenrohres angeordneten Röhre bestehen, die im Unterabschnitt in den Innenraum des Außenrohres mündet, und mit einem Katalysatorboden zum Tragen eines Katalysators.

Bei der Umwandlung oder Reformierung von Flüssigkeiten oder Gasen auf Kohlenwasserstoffbasis zu einem Gas, das zur Erzeugung von Synthesegas oder Stadtgas geeignet ist, werden die Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls nach vorausgehender Verdampfung, mit Wasserdampf gemischt, und das Gemisch wird durch Reformierrohre geleitet, die den Katalysator enthalten und durch einen bei hoher Temperatur gehaltenen Ofen führen. Die KohlenwasserstofE-dämpfe oder -gase und der Wasserdampf gehen in den Reformierrohren eine chemische Reaktion ein und die dabei erhaltenen Produktgase sind nach weiterer Behandlung als Stadtgas, zur Ammoniaksynthese und für andere Zwecke brauchbar.

Aus der Literatur (»Chemical Engineering Progress, Juni 1952, S. 274, linke Spalte) ist eine Reformiervorrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt. Wenn die Reformierrohre einer derartigen Reformiereinrichtung von oben mit dem Katalysator gefüllt werden sollen, muß dieser eine beträchtliche Strecke frei herabfallen, wodurch die meist empfindlichen Katalysatorteilchen einer starken mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, wobei in starkem Maß ein Zerbrechen von Katalysatorteilchen und damit eine Zerstörung des Katalysatormaterials erfolgt. Hierdurch werden auch die Strömungsverhältnisse in den Reformierrohren nachteilig verändert^ und es kann leicht zu Verstopfungen, örtlichen Überhitzungen und ähnlichen schädlichen Wirkungen kommen. Außerdem läßt sich das einmal eingefüllte Katalysatormaterial sehr schlecht wieder von oben herausholen, wenn der Katalysator aufgebraucht oder vergiftet ist und ausgetauscht werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Reformiervorrichtung mit Reformierrohren anzugeben, die in einfacher Weise von oben mit dem Katalysator gefüllt werden können, ohne daß dieser starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, und aus denen das Katalysatormaterial auch ohne weiteres zum Austausch herausgenommen werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß der Katalysator-Reformiervorrichtung mit an den unteren Enden geschlossenen Reformierrohren

Anmelder:

The Power-Gas Corporation Limited,
Stockton-on-Tees, Durham (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,
Bremen, Feldstr. 24

Als Erfinder benannt:

Richard James Dain, London;

Elmers Blumenaus, Stockton-on-Tees, Durham

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. April 1963 (14 422),

vom 30. September 1963 (38 449)

boden die Röhre umgibt und entweder von dieser getragen wird oder so ausgebildet ist, daß er mindestens während einer Einführung und Entfernung der Röhre in das bzw. aus dem Außenrohr von der Röhre getragen wird.

Vorteilhaft ist der Katalysatorboden gleitend auf der Röhre gelagert, die einen Flansch besitzt, der den Katalysatorboden beim Einsetzen und Ausbauen der Röhre trägt, und ein Stützglied im Außenrohr dient zum Abstützen des Katalysatorbodens in dessen unterster Stellung, in der dieser oberhalb des Flansches zu liegen kommt.

Auf diese Weise ist ein kontrolliertes Packen des Katalysatormaterials möglich, indem die Röhre mit dem den Katalysatorboden tragenden Flansch jeweils so weit hochgezogen wird, daß der über dem Katalysatorboden bzw. dem Katalysatormaterial gebildete Ringraum leicht mit dem Katalysatormaterial beschickt werden kann, worauf die Röhre abgesenkt

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wird, bis die Schichtung des Katalysatormaterials beendet ist.

In ähnlich einfacher Weise kann der Katalysator entfernt werden, indem die Röhre mit dem den Katalysatorboden abstützenden Flansch hochgezogen wird, bis das Katalysatormaterial die Mündung des Reformierrohres erreicht, wo es leicht Schicht für Schicht abgenommen werden kann. Beides kann so vorsichtig erfolgen, daß selbst empfindlichstes Katalysatormaterial kaum mechanisch beansprucht wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

F i g. 2 ist ein senkrechter Schnitt längs der Linie 11-11 der F i g. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab und entspricht einem Teil der Fig. 1;

F i g. 4 ist ein senkrechter axialer Schnitt durch den Teil eines Reformierrohres, der oberhalb des ao Ofens liegt, und

F i g. 5 ist ein ähnlicher Schnitt wie der der F i g. 4 durch den Teil des Reformierohres, der innerhalb des Ofens liegt. * .

Die. Reformieranlage ist in großen Zügen im Grundriß in der Fig. 1 dargestellt. Die Reformierrohre 13 sind in einer Anzahl von Reihen angeordnet, jede Reihe verläuft in Querrichtung zu der Längserstreckung des Ofens. Die Rohre 13 einer jeden Reihe smd mit einem Eiasatzmaterialzuführungskopfstück 14 für die entsprechende Reihe verbunden, das parallel zu der Rohrreihe verläuft und über dem Ofen angeordnet ist. In ähnlicher Weise sind alle Rohre einer jeden Reihe in der nachstehend beschriebenen Weise mit einem Kopfstück 15 für reformiertes Gas verbunden, das .ebenfalls über dem Ofen angeordnet ist und parallel zu der Rohrreihe verläuft. Die Reformiergaskopfstücke 15 führen zu einem Abhitzekessel oder zu derartigen Kesseln oder zu einer nachgeschalteten Umwandlungsanlage oder zu anderen Verfahrensbehältern. Zwischen den Rohrreihen 13 sind im Dach des Ofens Reihen von Brennern 17 .angeordnet, wobei jeder Brenner abwärts in den Ofen brennt, um" in dem Öfen die erforderliche Temperatur zu schaffen. Wie im einzelnen noch geschildert wird, erstreckt sich jedes der Rohre 13 abwärts in den Ofen und enthält einen Katalysator. Das Einsatzmaterial, das aus Rohbenzindämpfen und Wasserdampf besteht, wird durch die Kopfstücke 14 eingeführt, es fließt abwärts durch den Katalysator zum Boden der Rohre 13 und dann aufwärts durch die jeweilige Mittelröhre 22 zu den Kopfstücken 15 für reformiertes Gas.

Wie in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist, besteht jedes Reformierrohr 13 aus einem äußeren Rohr 20, das an seinem Unterende durch ein Endstück 21 geschlossen ist, und einer Mittelröhre 22, die koaxial im Innern des Rohres 20 angeordnet ist und ein kurzes Stück vor dem Boden des Rohres endet. Das Rohr 13 wird von einem Flansch 23 getragen, der an der Außenseite des Rohres 20 angeschweißt und mittels Klammern 24 (F i g. 2 und 3) an einem über dem Ofendach 26 montierten Tragegeriist 25 befestigt ist. Das Rohr 20 tritt durch das Ofendach, ohne an diesem befestigt zu sein, eine wärmebeständige Packung ist zwischen dem Rohr und dem Dach angeordnet. Das Rohr 20 wird an seinem Oberende von einer entfernbaren Kappe 27 begrenzt, die einen

Mittelauslaß 28 aufweist, der über einen Rohrbogen

44 (F i g. 2 und 3) mit dem Reformiergaskopfstück 15 verbunden ist. Das Rohr 20 und die Kappe 27 sind durch Verbolzung zwischen Flanschen 30, die sich auf den benachbarten Außenflächen der beiden Teile befinden, miteinander verbunden. Zwischen den Flanschen 30 sitzt eine Dichtungseinrichtung, die aus einem Abstandsring 31 und ringförmigen Dichtungischeiben 32 besteht, die an Halteringen 33 befestigt sind, die zwischen dem Ring 31 und den Flanschen 30 liegen. Die Röhre 22 endet innerhalb der Kappe 27 etwas unter dem Auslaß 28, und sie wird von dem Rohr 20 durch ein ringförmiges Verschlußstück getragen, das mit 34 bezeichnet ist. Das Verschlußstück 34 erstreckt sich über eine gewisse Länge abwärts in den Raum, zwischen dem Rohr 20 und der Röhre 22 und besteht aus einer inneren zylindrischen Wand 35, die die Röhre 22 dicht umfaßt, und einer äußeren zylindrischen Wand 36, die in engem Abstand von dem Rohr 20 und der Kappe 27 angrenzend an die Flansche 30 liegt. Am Unterende sind die Wände 35 und 36 durch eine Platte 37 verbunden. Das äußerste obere Ende der Innenwand 35 ist bei 38 mit der Oberkante der Röhre 22 verschweißt, während die Außenwand 36 mit dem Abstandsring 31 verschweißt ist, so daß das Verschlußstück 34 den Raum zwischen dem Rohr 20 und der Röhre 22 am oberen Ende gasdicht verschließt. Der Ringraum zwischen den Wänden 35 und 36 ist mit einem wärmebeständigen Material 39 gefüllt, um Wärmeverluste aus der Röhre 22 an das Rohr 20 zu verringern, das in diesem Teil des Reformierrohres über dem Ofen angeordnet ist, wie das aus der F i g. 2 hervorgeht.

Die Wände 35 und 36 enden an der Platte 37, jedoch erstreckt sich eine weitere ringförmige Wand 40 abwärts von der Platte 37 ein gewisses Stück bis in ein Gebiet unter einer Zuführungsöffnung 45, die durch eine Rohrleitung 46 (F i g. 2 und 3) mit dem Einsatzmaterialkopfstück 14 verbunden ist. Die Wand 40 ist im Gebiet gegenüber der Zuführungsöffnung

45 durch eine auf die Wand geschweißte Platte 41 verstärkt, um einer möglichen Korrosion und Erosion durch das Einsatzmaterial, das durch den Einlaß 45 eintritt, entgegenzuwirken. Das untere Ende 42 der Wand 40 ist zu der Röhre 22 hin gekrümmt, um den Eintritt von Einsatzmaterial in den Raum zwischen der Röhre 22 und der Wand 40 soweit wie möglich zu verringern.

Der innerhalb des Ofens angeordnete Teil des Reformierrohres ist in der F i g. 5 dargestellt. Im Boden des Rohres 20 sitzt ein vierarmiges Stützoder Haltekreuz 47, das eine Mittelöffnung 48 aufweist, die zur freien Aufnahme des unteren Endes der Röhre 22 ausgebildet ist. Bei Betrieb sitzt ein den Katalysator tragender Boden 50 auf dem Haltekreuz 47, und er wird von diesem in der in F i g. 5 gezeigten Stellung gehalten. Dieser Boden 50 trägt eine ringförmige Säule aus Katalysatormaterial 51, das innerhalb des Rohres 20 und rund um die Röhre 22 angeordnet ist und sich bis zur Höhe des Daches 26 erstreckt. Der Boden 50 bildet einen gleitenden Sitz auf der Röhre 22, die an ihrem Unterende einen nach außen vorspringenden Flansch 52 aufweist, der zum Eingriff mit und zur Halterung des Bodens 50 ausgebildet ist, wenn die Röhre 22 in dem Rohr 20 abgesenkt oder angehoben wird. Die Röhre 22 ist weiterhin mittig in dem Rohr 20 angeordnet, und

Claims (2)

zwar durch eine Reihe von Mittelstellung herbeiführenden Abstandshaltern S3, die auf der Röhre 22 lose und in senkrechtem Abstand voneinander angeordnet sind. Sofern das gewünscht ist, kann die Röhre 22 innen oder außen über ihre gesamte oder ein Teil ihrer Länge innerhalb des Rohres 2© mit einer Wärmeisolierung bedeckt sein, um den Wärmeübergang auf das aufwärts durch die Röhre 22 strömende reformierte Gas zu regeln. Wenn der Katalysator 51 entfernt werden soll, beispielsweise zur Reaktivierung, wird die folgende Arbeitsweise durchgeführt: Die Kappe 27 wird entfernt, die Schweißnaht 38 wird abgeschliffen, das Verschlußstück 34 wird abgezogen, und die Röhre 22 wird aus dem Rohr 20 herausgezogen; sie bringt dabei das Katalysatormaterial 51 mit heraus, da eine Aufwärtsbewegung der Röhre 22 in dem Rohr 20 dazu führt, daß der Flansch 52 mit dem Boden 50 in Eingriff tritt und hierdurch diesen Boden und damit die Katalysatorsäule nach oben hebt. Alternativ kann das Katalysatormaterial durch Saugwirkung entfernt werden. Wenn es gewünscht wird, den Katalysator ohne Entfernung zu untersuchen, ist es nicht nötig, die Röhre 22 herauszuziehen. In diesem Fall wird die Kappe 27 entfernt und die Schweißnaht 38 abgeschliffen, wie das zuvor beschrieben wurde, und das Verschlußstück 34 wird herausgezogen; danach hat man Zugang zu dem Katalysator zwischen der Röhre 22 und dem Rohr 20. Zur Einführung des Katalysators in das Reformierrohr wird die Röhre 22, die den Katalysatorstützboden 50 auf dem Flansch 52 trägt, ein Teilstück in das Rohr 20 abgesenkt, und es wird Katalysatormaterial 51 in das Rohr 20 eingefüllt, so daß es von dem Boden 50 getragen wird. Während der Einfüllung des Katalysators werden auf Mittelstellung ausrichtende Abstandshalter 53 in den geforderten Abständen an der Röhre 22 herabgeschoben. Die Röhre 22 wird mit der Einfüllung des Katalysators fortschreitend in das Rohr 20 abgesenkt, bis schließlieh die Röhre 22 die in der F i g. 4 gezeigte Lage in bezug auf den unteren Flansch 30 erreicht. In dieser Stellung sitzt der Boden 50 auf dem Tragkreuz 47 auf, und die Katalysatorlast wird hierdurch von der Röhre 22, die sie während der Einführung des Kata-Iysators getragen hat, entfernt. Das Verschlußstück 34 mit dem daran befestigten Abstandsring 31 wird nun in das Rohr 20 herabgeschoben, bis der Abstandsring 31 auf der unteren Dichtungsscheibe 32 aufsitzt, die auf dem Flansch 30 des Rohres 20 angeordnet ist. Die Oberenden der Röhre 22 und der inneren Wand 35 werden bei 38 zusammengeschweißt, die obere Dichtungsscheibe 32 und der Haltering 33 werden auf den Abstandsring 31 aufgelegt, die Kappe 27 wird über der Röhre 22 angeordnet, und die Flansche 30 werden durch die Bolzen zusammengezogen, um die Dichtungsscheiben 32 wirksam zu machen und das Ende des Rohres 20 abzudichten. Es ist ersichtlich, daß sich das Rohr 20 und die Röhre 22 unter wechselnden Temperaturbedingungen beide ohne Behinderung frei ausdehnen und zusammenziehen können, da sie völlig an ihren Oberenden gehaltert und an ihren Unterenden axial nicht festgelegt sind. Diese Tatsache vereinfacht die bauliche Ausbildung der Reformierrohre, während die An-Ordnung der Katalysatorstützböden 50 an der Mittelröhre 22 die Einführung und Entfernung des Katalysatormaterials erleichtert; diese würde sich sonst in- folge des ständig geschlossenen unteren Endes des Katalysatorrohres 20 schwierig gestalten. Darüber hinaus ist keine mechanische Einrichtung erforderlich, um eine Anpassung an die beträchtliche Ausdehnung des Rohres herbeizuführen, wie das der Fall wäre, wenn die Gase zum Boden des Rohres zugeführt oder von diesem abgezogen würden; da die Rohrbogenverbindungen, die den Anschluß an die Kopfstücke 14 und 15 herstellen, in Nähe des Halterungspunktes des Rohres angebracht sind, brauchen sie nur wenig Bewegung des Rohres aufzunehmen oder auszugleichen. Die Anordnung der Verbindungen mit den Einsatzmaterial- und Reformiergaskopfstücken 14 und 15 am Oberende eines jeden Rohres 13 und demgemäß die Abwesenheit von Öffnungen im Boden des Ofens zur Aufnahme der Rohre 13 führt zu einer wesentlichen Verringerung der Luftleckage in den Ofen; diese Leckage ist auf das geringe Eindringen von Nebenluft durch die Öffnungen im Ofenkopf, durch die die Rohre hindurchführen, beschränkt. Aus dem gleichen Grund kann ein im wesentlichen unversperrter Raum zwischen dem Ofenboden und dem Fußboden frei bleiben, der einen freien Zutritt von Kühlluft zu dem Ofenboden gestattet. Gemäß F i g. 2 ist ein Laufgang 70 zwischen aufeinanderfolgenden Rohrreihen 13 vorgesehen, um Bedienungspersonen in die Lage zu versetzen, die Vorrichtung zu prüfen und zu warten. Um einen größtmöglichen Raum für diesen Laufgang 70 zu schaffen, wird jeder Brenner 17 der benachbarten Brennerreihen aus einer Gebläselufthauptleitung 71, die seitlich unter dem Laufgang 70 und unter dem Reformiergaskopfstück 15 angeordnet ist, mit Verbrennungsluft versorgt. Infolge dieser Anordnung sind keine Einzelluftleitungen erforderlich, die andernfalls senkrecht nach unten zu den Brennern 17 führen müßten und den für die Bedienungspersonen verfügbaren Raum zwischen den Rohrgruppen 13 beschränken würden. Wenngleich die Reformierrohre so beschrieben worden sind, daß das Einsatzmaterial dem Rohr 20 zugeführt wird und abwärts über das Katalysatormaterial strömt, bevor es aufwärts durch die Röhre 22 abfließt, ist auch die umgekehrte Arbeitsweise möglich, d. h., die Beschickung kann über die Röhre 22 eintreten und aufwärts über das Katalysatormaterial strömen, bevor sie durch die Öffnung 45 abfließt. Weiterhin ist zu bemerken, daß es zwar bevorzugt wird, den Katalysatorboden in der beschriebenen Weise in Form eines gleitenden Sitzes auf der Röhre 22 anzuordnen, daß der Boden aber auch an der Röhre fest angebracht sein kann. Patentansprüche:

1. Reformiervorrichtung mit an den unteren Enden geschlossenen Reformierrohren, die sich senkrecht durch einen Reformierofen erstrecken und aus einem Außenrohr und einer innerhalb des Außenrohres angeordneten Röhre bestehen, die im Unterabschnitt in den Innenraum des Außenrohres mündet, und einem Katalysatorboden zum Tragen eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorboden (50) die Röhre (22) umgibt und entweder von dieser getragen wird oder so ausgebildet ist,

daß er mindestens während einer Einführung und Entfernung der Röhre in das bzw. aus dem Außenrohr (20) von der Röhre getragen wird.

2. Refonniervorrichrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorboden gleitend auf der Röhre (22) gelagert ist, die einen

Flansch (52) besitzt, der den Katalysatorboden beim Einsetzen und Ausbauen der Röhre trägt, und daß ein Stützglied (47) im Außenrohr zum Abstützen des Katalysatorbodens in dessen unterster Stellung, in der dieser oberhalb des Flansches (52) angeordnet ist, vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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