DE1442740B - Rohrenofen zur Durchfuhrung endothermer katalytischer Reaktionen - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röhren- Erhitzung durch das in dem Verfahren verwendete ofen zur Durchführung endothermer katalytischer Rohrsystem auf. Das Rohrsystem ist ziemlich aufReaktionen, insbesondere zur katalytischen Um- wendig. Die Verbindungsteile zwischen dem Auslaßsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf, zur ende der Rohre und den Verzweigungsleitungen Herstellung von Wasserstoff, dessen vertikal ange- 5 müssen in großen Gehäusen untergebracht werden, ordnete Röhren über das Dach einer geschlossenen, Das heißt die derzeit in der Technik für solche Umdurch Brenner beheizten Heizkammer hinausragen Setzungen verwendeten öfen erfordern großen Auf- und dort an einer Trägerkonstruktion aufgehängt sind, wand und sind hinsichtlich ihrer Wärmewirksamkeit wobei die unteren Enden der Röhren mit Sammel- verbesserungsbedürftig,
leitungen verbunden sind. io Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung da-

Derartige Öfen, wie sie derzeit verwendet werden, durch überwunden, daß in einem Röhrenofen der bestehen im allgemeinen aus einem Sockel, einer von oben beschriebenen Art die Sammelleitungen innerfeuerfesten Wänden'begrenzten Verbrennungskam- halb der Heizkammer angeordnet und mit wenigstens mer, Heizmitteln in der Verbrennungskammer und einer vertikalen aus dem Ofen herausführenden Leieiner großen Anzahl vertikal in der Verbrennungs- 15 timg verbunden werden.

kammer angeordneter, mit Katalysator beschickter Vorzugsweise sind die vertikalen Leitungen mit

Rohre, deren obere und untere Enden sich durch einer Überführungsleitung verbunden, die auf der

das Dach bzw. den'Boden der Kammer erstrecken. Trägerkonstruktion aufliegt, und die vertikal ange-

Jedes Rohr hat einen abnehmbaren Verschlußflansch ordneten Rohre stützen sich über federnde Mittel auf

an jedem Ende, der es ermöglicht, von oben Kata- 20 der Trägerkonstruktion ab, wobei je zwei benach-

lysator nachzufüllen und von unten Katalysator abzu- barte Rohre von einem Joch getragen werden können,

ziehen. Jedes Rohr wird durch Ansätze, die an sein an dem die Federung befestigt ist; und in der Fede-

oberes Ende angeschweißt sind und auf Kanalteilen, rung Zugfedern angeordnet sein können,

die sich bis über und quer durch das Dach der Ver- Innerhalb jeder Sammelleitung kann rfächst deren

brennungskammer erstrecken, aufsitzen, abgestützt. 25 geschlossenem Ende ein einseitig geschlossenes Rohr-

Die Reaktionsteilnehmer werden über Verzweigungs- stück, dessen offenes Ende zum geschlossenen Ende

leitungen über dem Dach der Verbrennungskammer der Sammelleitung zeigt und das mit den Rohren, die

zugeführt, und die Produkte werden aus den Rohren dem geschlossenen Ende der Sammelleitung am

in Verzweigungsleitungen unter dem Boden der Ver- nächsten liegen, durch Nippel verbunden ist, ange-

brennungskammer 'gesammelt (vgl. USA.-Patent- 30 ordnet sein, und die vertikal angeordneten Röhren

schrift 2 537 708). Aus der deutschen Patentschrift können derart in Reihen liegen, daß für jede Reihe je

887 801 ist es auch schon bekannt, die Reaktions- eine einseitig geschlossene Sammelleitung vorgesehen

rohre an einem Träger aufzuhängen. ist, die alle innerhalb der Heizkammer mit ihren

Da die Rohre sich bei Temperaturänderungen aus- offenen Enden mit einer weiteren Sammelleitung verdehnen bzw. zusammenziehen, müssen die Verbin- 35 bunden sind, die ihrerseits mit einer aus dem Ofen dungsstellen zwischen den außen angeordneten Ver- herausführenden Leitung in Verbindung steht,
zweigungsleitungen und den unteren Enden der Rohre Diese weitere Sammelleitung kann neben dem Dach durch biegsame Verbindungsstücke hergestellt sein. angordnet sein und über je eine Leitung mit jeder Wegen der auftretenden hohen Temperaturen und Sammelleitung in Verbindung stehen,
der oft angewandten hohen Drücke werden die Rohre 40 Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen an und biegsamen Verbindungsteile an dem Auslaß- Hand der Zeichnungen, die verschiedene bevorzugte oder heißen Ende aus widerstandsfähigen Legie- Ausführungsformen darstellen, beschrieben:
rungen hergestellt. Die Auslaßleitung für das Produkt F i g. 1 ist ein Seitenaufriß, teilweise im Schnitt und jedes der biegsamen Verbindungsteile sind in eines bevorzugten Röhrenofens gemäß der Erfindung Behältern untergebracht, um Wärme zu konservieren 45 zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf; und Bedienungspersonal und angrenzende Bauteile F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von zu schützen. F i g. 1;

Solche öfen befinden sich in den USA seit vielen Fig. 3 ist ein Teil eines Aufrisses im Schnitt eines Jahren in technischer Anwendung, haben sich jedoch solchen Ofens mit einer weiteren bevorzugten Anals in jeder Hinsicht zufriedenstellend erwiesen. Bei- 50 Ordnung des Rohrsystems mit Abstützvorrichtungen spielsweise zerreißen die biegsamen Verbindungs- für die Rohre, der die Verbindung zwischen der stücke am Auslaß leicht zufolge der großen Bean- ersten und der zweiten Umsetungszone (primäre und spruchung und müssen ziemlich häufig ersetzt sekundäre Reformierungszone) zeigt;
werden. Die große Anzahl von Durchsetzungsstellen F i g. 4 ist ein Teil eines Seitenaufrisses im Schnitt im Boden erfordert eine sorgfältige Abdichtung bzw. 55 eines Ofens gemäß einer dritten bevorzugten Rohrbedingt einen starken Wärmeverlust durch Zuströmen . anordnung;

von Luft in die Verbrennungskammer. Die Durch- F i g. 5 zeigt einen Teil einer geeigneten Form der

Setzungsstellen im Boden können nicht so abgedichtet in den oberen Teilen der Öfen der F i g. 1 und 2

werden, daß der Zustrom von Luft verhindert und gezeigten Rohrhalterung;

gleichzeitig die Ausdehnung eines Rohres zugelassen 60 F i g. 6 zeigt eine geeignete Form von Ablenkmit-

wird. Die unteren Teile der Rohre unter dem Boden teln, die im Zusammenhang mit der in F i g. 1 ge-

der Verbrennungskammer sind unwirksam und hin- zeigten Sammelleitung verwendet werden können,

sichtlich der Umsetzung im Inneren dieser Rohre Der Ofen der Fig. 1 und 2 weist ein Traggerüst

unnütz, und diese Teile der Rohre bedingen zusam- mit vertikalen Stützen 11, horizontalen Bodenteilen

men mit den biegsamen Verbindungsteilen und Ver- 65 12, horizontalen Dachteilen 13, einer horizontalen

zweigungsrohren weitere Wärmeverluste. In besonders Trägerkonstruktion 14 und verschiedenen horizonschwerwiegenden Fällen biegen sich die Tragelemente talen Querteilen 16 auf. Die verschiedenen Tragdes Bodens der Verbrennungskammer zufolge der und Stützteile sind gewöhnlich genormte Profileisen.

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Der Strahlungsabschnitt des Ofens ist die durch das natürlich auch durch andere Teile des oberen Teiles Dach 18, den Bodenteil 19 und die Seitenteile 21 der Trägerkonstruktion abgestützt werden. Für jede begrenzte Heizkammer 17. Diese Wände bestehen der im Inneren der Heizkammer angeordneten Sam- · vorzugsweise aus feuerfesten Ziegeln, die von dem melleitungen 28 ist eine Leitung 32 vorgesehen, d. h., Traggerüst in üblicher Weise abgestützt werden. Im 5 der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ofen weist ins-Dach 18 der Heizkammer 17 sind Brenner 22 ange- gesamt sieben derartige Leitungen auf. Beide Enden ordnet, um dem Rohrsystem in der Kammer Wärme jeder der Sammelleitungen 28 sind geschlossen, und zuzuführen. Abgase strömen nach unten und durch die geschlossenen Enden liegen innerhalb der Heiz-Auslässe in die Abgasleitungen 23, durch die diese kammer 17, so daß die in diesen Sammelleitungen 28 Gase in indirektem Wärmeaustausch mit nicht dar- io gesammelten Produkte durch die in der Mitte der gestellten Rohren in den Konvektionsabschnitt 24 Sammelleitungen angeordneten Leitungen 32, deren geleitet werden. Die Abgase werden schließlich durch obere Enden das Dach 18 der Heizkammer 17 durcheinen Kamin 26 an die Atmosphäre abgelassen. Die setzen, nach oben und in die Uberführungsleitung 33 Abgasleitungen 23 sind wie gezeigt aus feuerfesten geführt werden, durch die sie an die Stelle ihrer VerZiegeln gemauert. 15 wendung strömen. Bei einer anderen Anordnung In der Heizkammer 17 sind Rohre 27 vertikal an- kann die Überführungsleitung 33 unter dem Bodengeordnet, so daß ihre oberen Enden sich durch das teil 19 der Heizkammer 17 verlaufen, während die Dach 18 der Heizkammer 17 erstrecken. Die Rohre vertikalen Leitungen 32 nicht das Dach 18, sondern 27 sind in Reihen angeordnet, und der Ofen enthält, den Boden 19 durchsetzen.

wie in F i g. 2 dargestellt, sieben derartige Reihen. 20 Alternative Anordnungen der Überführungsmittel Die Abstände zwischen den Rohren 27 und die An- sind in den F i g. 3 und 4 gezeigt. Gemäß F i g. 3 sind Ordnung der Brenner 22 sind derart, daß eine prak- die Rohre 27 wiederum mit den Sammelleitungen 28, tisch gleichmäßige Erhitzung jedes Rohres ermöglicht die an ihren linken (nicht dargestellten) Enden gegen wird und lokale Überhitzungen vermieden werden. eine Durchströmung verschlossen sind und an ihren Die unteren Enden von jedem der Rohre sind mit 25 rechten Enden frei durchströmbar mit einer Sammel-Sammelleitungen 28 verbunden, wobei für jede Reihe leitung 34 in Verbindung stehen, verbunden. Die von Rohren eine solche Sammelleitung vorgesehen Sammelleitung 34 liegt vollständig innerhalb der ist. Diese Teile des Ofens sind üblich und sollen daher Heizkammer 17. Mit der Sammelleitung 34 ist eine hier nicht näher beschrieben werden. einzige vertikale Leitung 36 frei durchströmbar ver-Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun die 30 bunden. Die Leitung 36 erstreckt sich durch das Sammelleitungen 28 innerhalb der Heizkammer 17 Dach 18 der Heizkammer 17 und steht mit der Überangordnet und derart mit den Rohren verbunden, führungsleitung 38 in frei durchströmbarer Verbindaß die Produkte ungehindert aus den Rohren in die dung, während diese Uberführungsleitung 38 ihrer-Sammelleitungen strömen können. Mit der im Inne- seits mit einer zweiten Umsetzungszone (Sekundärren der Heizkammer angeordneten Sammelleitung 28 35 reformer) 39 frei durchströmbar in Verbindung steht, sind unbehindert durchströmbare Überführungsmittel Die Reaktionsprodukte strömen also aus den Rohren verbunden, durch die die fließfähigen Produkte von 27 in die Sammelleitungen 28, von dort in die Samdem Ofen an die Verwendungsstelle geführt werden melleitung 34, durch die Leitung 36, die Überfühkönnen. rungsleitung 38 und schließlich in die zweite Um-

Jedes der Rohre 27 kann Katalysator aufnehmen 40 setzungszone 39.

und ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß die Die Anordnung von Fig. 3 kann, wie in Fig.4 fließfähigen Reaktionsteilnehmer an ihren oberen gezeigt, etwas modifiziert werden. In der Anordnung Enden eingeleitet werden können. Innerhalb jedes von F i g. 4 ist die Sammelleitung 34 nahe dem Dach Rohres an seinem unteren Ende sind Mittel, wie nicht 18 der Heizkammer 17 angeordnet, und die einzelnen dargestellte Gitter, befestigt, die eine Katalysator- 45 Sammelleitungen 28 sind über einzelne vertikale säule zu tragen vermögen und eine Strömung fließ- Leitungen 41 mit der Sammelleitung 34 verbunden, fähiger Produkte aus den Rohren 27 in die Sammel- Die Anordnung der Uberführungsmittel kann näleitungen 28 ohne Verlust an Katalysator ermög- türlich variiert werden. Beispielsweise können die liehen. Typische Einlaßmittel zur Einleitung fließ- Sammelleitungen 28 mit einer zentral zur Länge der fähiger Reaktionsteilnehmer sind in Fig. 2 gezeigt. 50 Sammelleitungen in der gleichen Ebene wie diese Diese Einlaßmittel bestehen aus einer Einlaßhaupt- liegende weiteren Sammelleitung verbunden sein. In leitung 29, die sich auf dem Querteil 16 des Tragge- diesem Fall kann zur Verbindung mit einer horizonrüstes abstützt, und biegsamen Verbindungsteilen 31 talen Uberführungsleitung entweder über dem Dach zwischen der Hauptleitung 29 und den Rohren 27 an 18 oder unter dem Boden 19 der Heizkammer 17 eine deren oberen Enden, die die Strömung der Reak- 55 einzelne Leitung verwendet werden. Die in den F i g. 1 tionsteilnehmer von der Hauptleitung in die Rohre und 2 gezeigte Anordnung ist für Öfen von großer 27 ermöglichen. Für jede Reihe von Rohren ist eine Kapazität gegenüber der der F i g. 3 und 4 bevorzugt, Einlaßhauptleitung vorgesehen, d.h., für den in Fig.2 weil diese Anordnung die gleiche axiale thermische gezeigten Ofen sind sieben Hauptleitungen, und für Ausdehnung der Sammelleitungen 28 von ihren Mitjedes Rohr ist ein Verbindungsteil vorgesehen. Die 60 telpunkten nach außen zuläßt und weil die Überfüh-Katalysatortragteile und die Einlaßmittel sind üblich rungsleitung 33 nicht im Inneren der Heizkammer und bilden für sich keinen Teil der Erfindung, so angeordnet ist, wodurch der Einfluß thermischer daß sie nicht näher beschrieben werden müssen. Ausdehnung senkrecht zu den unten angeordneten In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ofen Sammelleitungen beträchtlich vermindert ist. Durch bestehen die Überführungsmittel aus vertikalen Lei- 65 die in Fig. 4 gezeigte Anordnung der Überführungstungen 32 und einer Überführungsleitung 33, die von mittel wird der Einfluß einer axialen thermischen der Trägerkonstruktion 14 des Traggerüstes abge- Ausdehnung der Sammelleitung 34 auf die Sammelstützt werden. Die Überführungsleitung 33 kann leitungen 28 und die Rohre 27, verglichen mit der in

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F i g. 3 gezeigten Anordnung, herabgesetzt. Bei Ver- melleitungen treten. Alle derartigen Abschirmmittel Wendung einer zentralen, unten angeordneten inneren sind üblich und sind daher nicht dargestellt und Sammelleitung müssen in den Abgasleitungen 23 müssen nicht näher beschrieben werden. Die VerÖffnungen vorgesehen sein, durch die die Sammel- wendung von Abschirmmitteln vermindert zwar das leitung hindurchtreten kann. 5 Ausmaß einer weiteren Erhitzung der Reaktions-

Wie erwähnt, weist der Ofen der Erfindung unab- produkte. Trotzdem erfolgt aber ein beträchtliches hängig von der speziellen Anordnung der Überfüh- und günstiges weiteres Aufheizen, rungsmittel im Inneren der Heizkammer unten Das Problem lokaler Überhitzungen der Sammel-

Sammelleitungen 28 auf. Die direkte Folge davon ist, leitungen 28 tritt besonders an deren gegen eine daß die unteren heißen biegsamen Verbindungsstücke io Durchströmung geschlossenen Enden auf. An diesen fortfallen, da sich die Rohre des Ofens nicht durch geschlossenen Enden ist die Strömungsgeschwindigdessen Boden erstrecken, und folglich auch die große keit der Produkte verhältnismäßig gering, verglichen Anzahl Durchsetzungsstellen für diese Rohre im mit einem Punkt in der Sammelleitung in der Nähe der Boden, die Bodenverschlußflansche für jedes Rohr Verbindung mit einer Leitung 32 oder 36 oder einer und die abnehmbaren Verschlußteile und Gehäuse 15 Sammelleitung 34. Wegen der geringen Strömungsfür das Abflußrohrsystem an diesen Stellen entfallen, geschwindigkeiten ist auch die Geschwindigkeit der die alle in den bisher verwendeten derartigen öfen er- Entfernung von Wärme durch den Reaktionsfluß von forderlich sind. der heheizten Wand der Sammelleitung entsprechend

Außerdem wird durch die Anordnung der Sammel- niedrig. Um die Strömungsgeschwindigkeit der Proleitungen 28 im unteren Teil im Inneren der Heiz- ao dukte an den geschlossenen Enden der Sammelleikammer die Wirksamkeit des Ofens beträchtlich ver- tung längs deren der direkten Wärmeausstrahlung bessert. Das heißt, dadurch, daß die Anzahl der er- ausgesetzten Innenflächen zu erhöhen und damit forderlichen Bodendurchsetzungsstellen gesenkt wird, lokale Überhitzungen an diesen Stellen zu verhindern, werden sowohl der Verlust an Wärme aus dem Ofen können innerhalb und neben den geschlossenen als auch das Eindringen von Luft in den Ofen ent- 35 Enden der Sammelleitungen Ablenkmittel vorgesehen sprechend verringert. Durch Herabsetzen der Länge werden. Eine geeignete Form solcher Ablenkmittel der Rohrleitungen außerhalb der Heizkammer 17, die ist in F i g. 6 gezeigt. Ein Rohrteil 46 mit einem offeerfcrderlich sind, um den Abfluß des Ofens zu der nen Ende an dem geschlossenen Ende der Sammel-Verwendungsstelle, beispielsweise eine zweite Um- leitung 28 und einem geschlossenen Ende 47 in einisetzungszone oder ■ eine sonstige Verwendung, zu 30 ger Entfernung von dem geschlossenen Ende der überführen, wird der Verlust von Wärme von diesem . Sammelleitung 28 ist innerhalb und neben dem geAbfluß herabgesetzt. Ein besonderer Vorteil des schlossenen Ende der Sammelleitung 28 angeordnet. Ofens der Erfindung ist durch die Anordnung der Der Rohrteil 46 ist mit den beiden dem geschlossenen Überführungsmittel gegeben: In jedem Fall wird der Ende der Sammelleitung 28 am nächsten liegenden Abfluß der Umsetzungszonen stromabwärts von dem 35 Rohren 27 durch an diese beiden Rohre und die mit Katalysator bei der Durchströmung der Leitungen 32 diesem in Flucht liegenden Öffnungen im Rohr 43 der F i g. 1 und 2, der Sammelleitung 34 und der angeschweißten Nippel 48 verbunden. Die Produkte Leitung 36 in F i g. 3 bzw. der Leitungen 41 und der werden dadurch aus beiden Rohren am geschlossenen Sammelleitung 34 in F i g. 4 weiter erhitzt. Dieses Ende der Sammelleitung 28 in das Rohr 46 gelenkt weitere Erhitzen ist zusammen mit der in den Sam- 40 und treten vom offenen Ende des Rohres 46 in diese melleitungen 28 erfolgenden Erhitzung von Bedeu- Sammelleitung 28 ein. Dann strömen sie in der umtung, weil der Grad der Umwandlung, der in einer gekehrten Richtung mit erhöhter Geschwindigkeit zweiten Umsetzungszone (Sekundärreformer) erzielt durch den ringförmigen Raum, der durch die Innenwerden kann, mit der Temperatur der in die zweite wand der Sammelleitung 28 und die Außenwand des Umsetzungszone eingeführten Beschickung zunimmt. 45 Rohres 46 begrenzt wird. Ob derartige Ablenkmittel Je höher der Umwandlungsgrad in der zweiten Um- zweckmäßig an den zwei, drei, vier oder mehr Rohren, setzungszone ist, desto geringer ist der erforderliche die dem geschlossenen Ende der Sammelleitung 28 Umwandlungsgrad in der ersten Umsetzungszone am nächsten liegen, verwendet werden, hängt von der (Primärreformierungsofen) und desto größer ist der Größe des betreffenden Ofens ab und kann leicht für Druck, unter dem die gesamte Umsetzung oder Re- 50 einen bestimmten Fall ermittelt werden, formierung durchgeführt werden kann. Die Verbindungen zwischen einzelnen Elementen

Um lokale Uberhitzungen und Reißen der Sammel- des Rohrsystems innerhalb der Verbrennungskammer leitungen innerhalb der Heizkammer 17 zu verhin- 17 können aus irgendwelchen Mitteln bestehen, die dem, sind Abschirmmittel vorgesehen, die verhindern, ein Ausströmen der Reaktionsteilnehmer und Reakdaß dieses Rohrleitungssystem direkter Strahlungs- 55 tionsprodukte in den Verbrennungsraum zu verhinwärme ausgesetzt wird. Auch für die Leitungen 32 dem vermögen. Vorzugsweise sind die Verbindungen und 36 innerhalb der Heizkammer 17 können ge- dauerhaft durch Schweißen hergestellt. Zum Tragen wünschtenfalls Abschirmmittel vorgesehen werden. oder Abstützen des Rohrsystems innerhalb der Heiz-Vorzugsweise bestehen solche Abschirmmittel aus kammer 17 und zur Aufnahme von Spannungen, die einer äußeren Isolierung, die wenigstens die Seiten 60 sich aus thermisch bedingten Expansionen und Konder Sammelleitungen, die den Flammen ausgesetzt traktionen ergeben, können verschiedene Anordsind,, und wenigstens den oberen Teil der Leitungen nungen verwendet werden. Wie in den F i g. 1 und 3 32 und 36 neben den Flammen abdecken. Gewöhn- gezeigt, sind an der Trägerkonstruktion und an den lieh wird dieses Rohrleitungssystem vollständig iso- oberen Enden jedes der Rohre 27 federnde Mittel 51 Hert. An den Rohren 27 können nahe ihren unteren 65 befestigt. Eine geeignete Form federnder Mittel ist Enden Abschirmplatten befestigt werden, die eine in F i g. 5 im einzelnen gezeigt. In dieser Figur ist horizontale Abdeckung für die Sammelleitungen 28 das obere Ende eines Rohres 27 gezeigt. An dem bilden und an die Stelle einer Isolierung dieser Sam- oberen Endflansch des Rohres ist ein entfernbarer

Verschlußflansch 52 mittels Bolzen befestigt. Das untere, in einen Haken auslaufende Ende einer Zugfeder 53 greift in eine an den Flansch 52 angeschweißte Öse ein. Das obere in einen Haken auslaufende Ende der Zugfeder 53 greift in einen Augbolzen 55 ein, der in einen Spanner 54 eingeschraubt ist. In das obere Ende dieses Spanners ist die Stange 61 eingeschraubt. Das obere Ende der Stange 61 ist mit einem Gewinde versehen, auf das eine Mutter 56 geschraubt ist, die auf einer Beilagscheibe 57 aufsitzt. Die Beilagscheibe 57 wiederum sitzt auf Kanaleisen 58, die Teile der Rohrtragteile 14 der Trägerkonstruktion sind, auf. Die Spannung der Feder 53 kann mittels des Spanners 54 eingestellt werden. Jedes der Rohre 27 kann von einer eigenen Feder getragen werden, oder Paare von in einer Reihe benachbarten Rohren körinen in Tandem-Anordnung von einer gemeinsamen Feder getragen werden, wie in F i g. 3 gezeigt. Bei der Tandem-Anordnung umgibt ein Joch 59 zwei benachbarte Rohre an dem engen Auslauf der im Gesenk geschmiedeten Enden der Rohre, und die Feder ist an dem Joch befestigt. Die Tandem-Anordnung ist besonders bevorzugt, da sie es ermöglicht, die Verschlußflansche an den oberen Enden der Rohre abzunehmen, um Katalysator einzufüllen oder zu entnehmen, ohne daß die federnden Mittel 51 auseinandergenommen werden müssen. Das heißt, diese Verschlußflansche können zu gegebener Zeit von jedem der Rohre entfernt werden, ohne daß das übrige Rohrsystem und die übrigen Teile der Trägerkonstruktion zusätzlich belastet werden müssen.

Die federnden Mittel 51 weisen Federn oder äquivalente flexible Mittel, die die auftretenden Belastungen aufzunehmen vermögen, auf. Vorzugsweise werden Federn verwendet. In der Zeichnung sind Zugfedern gezeigt. Es können jedoch an Stelle dieser mit nur geringen Modifikationen der gezeigten Anordnungen auch Druckfedern verwendet werden. Zugfedern haben gewisse Vorteile, weil sie in Ausnahmefällen, wenn eine ungewöhnlich starke thermische Ausdehnung erfolgt, mehr Sicherheit bieten. Wenn soche Fälle auftreten, erreicht eine Druckfeder die Grenze ihrer Zusammendrückbarkeit, während eine Zugfeder sich weiter reckt und abwickelt. Eine Beschädigung erfolgt daher zunächst in der Feder und nicht in dem Rohr oder Träger.

Die Überführungsmittel sind in jedem Fall in der Trägerstruktur verankert. In der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ruht die Überführungsleitung 33 auf dem Rohrstützteil 14, das die vertikale Bewegung der Leitungen 32 begrenzt. In der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Anordnung der Überführungsmittel ist die Leitung 36 in jedem Fall, wie gezeigt, gegen eine vertikale Bewegung neben der Verbindung mit der Überführungsleitung 38 verankert. Die federnden Mittel 51 lassen die Bewegung der Rohre 27, die durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der Leitungen 32 oder 36 in jedem Fall erforderlich wird, zu. Die Sammelleitungen 28 sind in ausreichendem Abstand über dem Boden 19 der Heizkammer 17 angeordnet, um eine vertikale Bewegung jeder Reihe von Rohren 27 und der zugehörigen Sammelleitung 28 als eine Einheit zuzulassen. Um die horizontale Verschiebung zu begrenzen, sind geeignete und dem Fachmann bekannte, nicht gezeigte Führungen und Anschläge angeordnet. Beispielsweise ist in der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Anordnung jede Reihe von Rohren 27 und die dazugehörige Sammelleitung 28 mit Führungsmitteln versehen, die die horizontale Verschiebung am Boden und in der Mitte der Sammelleitung 28 an der Verbindungsstelle mit der Leitung 32 begrenzen. Geeignete Führungsmittel sind vertikal angeordnete Führungsstangen, die an die Unterseite der Sammelleitung 28 angeschweißt sind und sich in eine mit ihnen in Flucht liegende Hülse, die am Boden 19 der Heizkammer 17 befestigt ist, erstrecken. Dabei wird ein ausreichender Spielraum vorgegeben, so daß die Führungsstange sich bei vertikaler Bewegung der Rohre und der Sammelleitung innerhalb der Hülse vertikal bewegt. Entsprechende Führungsmittel werden bei den in den F i g. 3 und 4 gezeigten Anordnungen verwendet. In diesen Fällen sind die Führungsmittel jedoch an den rechten Enden der Sammelleitungen 28 angeordnet, um an dieser Stelle eine horizontale Verschiebung zu

begrenzen.

Für den Betrieb wird der Katalysator am oberen Ende jedes Rohres in dieses eingefüllt, und der entfernbare Verschlußflansch 52 wird mittels Bolzen befestigt. Verdampfter Kohlenwasserstoff und Dampf werden vorgeheizt, was gewöhnlich in^ Rohren im Konvektionsabschnitt des Ofens erfolgt, und unter Druck parallel über die Sammelleitung 29 und - die biegsamen Verbindungsstücke 31 den Rohren 27 zugeführt. Jedem der Rohre 27 wird praktisch die gleiche Menge an Beschickung zugeführt. Die Reaktionsteilnehmer strömen durch den Katalysator abwärts und nehmen Wärme auf, die durch die Wände des Rohres übertragen wird und die zur Unterhaltung der endothermen Umsetzung und zur Aufheizung der Reaktionsteilnehmer dient. Die Produkte strömen unter Druck in die Sammelleitungen 28 und von dort durch die Überführungsmittel an die Verwendungsstelle, während sie in den Sammelleitungen 28 und den innerhalb der Verbrennungskammer 17 liegenden Teilen der Überführungsmittel weitere Wärme aufnehmen. .■.-■..·

Wenn der Ofen als erste Umsetzungszone für die

,,.Umsetzung von Kohlenwasserstoff mit Dampf zwecks Herstellung von Wasserstoff dient und die gebildeten Produkte in einer zweiten Umsetzungszone weiter umgesetzt werden, wird vorzugsweise zwischen beiden Zonen eine gerade Rohrverbindung, wie die in F i g. 3 gezeigte Uberführungsleitung 38, verwendet. Vorzugsweise ist die Überführungsleitung, wie für die Überführungsleitung 33 in den F i g. 1 und 2 gezeigt, innen isoliert, da dadurch Expansionsprobleme weitgehend ausgeschaltet werden.

Der Katalysator kann gewünschtenfalls von oben aus den Rohren 27 entfernt werden, beispielsweise indem man an das zu entleerende Rohr ein Vakuum anlegt und/oder Druckluft oder Wasser in den Boden des Rohres einleitet, um den Katalysator herauszupressen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Beispiels, für das ein Ofen, wie er in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, verwendet wurde, erläutert. Es wurden 336 Rohre 27 verwendet, von denen jedes einen Außendurchmesser von 8,9 cm und eine Länge von 8,85 m hatte. Die Rohre waren in sieben Reihen angeordnet und entsprechend mit sieben Sammelleitungen 28 verbunden, die Rohre von 11,4 cm Außendurchmesser und 12,8 m Länge waren. Sieben Leitungen 32, für jede Reihe von Rohren und ihre Sammelleitung eine, von denen jede ein Rohr von 8,96 m Länge und 11,4 cm Außendurchmesser war,

waren vorgesehen. Der Strahlungsabschnitt oder die Heizkammer war 13,1m breit und 8,9 m hoch. Die Rohre wurden in Tandem-Anordnung getragen, wozu 168 Federn erforderlich waren. An jedem Ende jeder Sammelleitung waren Ablenkmittel vorgesehen, die aus 14 Rohrteilen von 6,4 cm Nominaldurchmesser und 1,22 m Länge bestanden. Alle Verbindungen des Rohrleitungssystems waren geschweißt.

Von der Gesamtlänge von 8,85 m jedes Rohres wurden 8,85 m innerhalb der Heizkammer geheizt, während bei den oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen von einem Rohr von 8,85 m Länge nur 7,78 m geheizt werden. In dem beschriebenen Fall kann also der Teil der Länge jedes Rohres, der ungeheizt bleibt, von 107 cm auf 30 cm herabgesetzt werden, was den durch die vorliegende Erfindung erbrachten technischen Fortschritt deutlich veranschaulicht. Außerdem ist bei der Überführung der Reaktionsprodukte in eine zweite Umsetzungszone bei der Vorrichtung der Erfindung ein Temperaturabfall von etwa 6° C gegenüber 75° C bei der bekannten Vorrichtung zu erwarten. Außerdem liegt auf der Hand, daß der konstruktive Aufwand eines Ofens gemäß der Erfindung beträchtlich geringer ist als bei den bekannten Öfen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Röhrenofen zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen, dessen vertikal angeordnete Röhren über das Dach einer geschlossenen, durch Brenner beheizten Heizkammer hinausragen und dort an einer Trägerkonstruktion aufgehängt sind, wobei die unteren Enden der Röhren mit Sammelleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungen (28) innerhalb der Heizkammer (17) angeordnet und mit wenigstens einer vertikalen aus dem Ofen herausführenden Leitung (32, 36), verbunden sind.

2. Röhrenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Leitungen (32) mit einer Überführungsleitung (33) verbunden sind, die auf der Trägerkonstruktion (14) aufliegt und die vertikal angeordneten Rohre (27) sich über federnde Mittel (51) auf der Trägerkonstruktion (14) abstützen.

3. Röhrenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Rohre (27) von einem Joch (59) getragen werden, an dem die Federung (51) befestigt ist.

4. Röhrenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Federung (51) Zugfedern (53) angeordnet sind.

5. Röhrenofen nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein innerhalb jeder Sammelleitung (28) nächst deren geschlossenem Ende angeordnetes einseitig geschlossenes Rohrstück (46), dessen offenes Ende zum geschlossenen Ende der Sammelleitung (28) zeigt und das mit den Rohren (27), die dem geschlossenen Ende der Sammelleitung (28) am nächsten liegen, durch Nippel (48) verbunden ist

6. Röhrenofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal angeordneten Röhren (27) derart in Reihen liegen, daß für jede Reihe je eine einseitig geschlossene Sammelleitung (28) vorgesehen ist, die alle innerhalb der Heizkammer mit ihren offenen Enden mit einer weiteren Sammelleitung (34) verbunden sind, die ihrerseits mit der Leitung (36) in Verbindung steht.

7. Röhrenofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (34) neben dem Dach (18) angeordnet und über je eine Leitung (41) mit jeder Sammelleitung (28) in Verbindung steht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen