DE1442740C - Rohrenofen zur Durchfuhrung endothermer katalytischer Reaktionen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röhrenofen zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen, insbesondere zur katalytischen Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf, zur Herstellung von Wasserstoff, 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.

Derartige Öfen, wie sie derzeit verwendet werden, bestehen im allgemeinen aus einem Sockel, einer von feuerfesten Wänden begrenzten Verbrennungskammer, Heizmitteln in der Verbrennungskammer und einer großen Anzahl vertikal in der Verbrennungskammer angeordneter, mit Katalysator beschickter Rohre, deren obere und untere Enden sich durch das Dach bzw. den Boden der Kammer erstrecken. Jedes Rohr hat einen abnehmbaren Verschlußflansch an jedem Ende, der es ermöglicht, von oben Katalysator nachzufüllen und von unten Katalysator abzuziehen. Jedes Rohr wird durch Ansätze, die an sein oberes Ende angeschweißt sind und auf Kanalteilen, die sich bis über und quer durch das Dach der Verbrennungskammer erstrecken, aufsitzen, abgestützt. Die Reaktionsteilnehmer werden über Verzweigungsleitungen über dem Dach der Verbrennungskammer zugeführt, und die Produkte werden aus den Rohren in Verzweigungsleitungen unter dem Boden der Verbrennungskammer gesammelt (vgl. USA.-Patent-. schrift 2 537 708). Aus der deutschen Patentschrift 887 801 ist es auch schon bekannt, die Reaktionsrohre an einem Träger aufzuhängen.

Da die Rohre sich bei Temperaturänderungen ausdehnen bzw. zusammenziehen, müssen die Verbindungsstellen zwischen" den außen angeordneten Verzweigungsleitungen und den unteren Enden der Rohre durch biegsame Verbindungsstücke hergestellt sein. Wegen der auftretenden hohen Temperaturen und der oft angewandten hohen Drücke werden die Rohre und biegsamen Verbindungsteile an dem Auslaßoder heißen Ende aus widerstandsfähigen Legierungen hergestellt. Die Auslaßleitung für das Produkt und jedes der biegsamen Verbindungsteile sind in Behältern untergebracht, um Wärme zu konservieren und Bedienungspersonal und angrenzende Bauteile zu schützen.

Solche öfen befinden sich in den USA seit vielen Jahren in technischer Anwendung, haben sich jedoch als in jeder Hinsicht zufriedenstellend erwiesen. Beispielsweise zerreißen die biegsamen Verbindungsstücke am Auslaß leicht zufolge der großen Beanspruchung und müssen ziemlich häufig ersetzt werden. Die große Anzahl von Durchsetzungsstellen im Boden erfordert eine.sorgfältige Abdichtung bzw. bedingt einen starken Wärmeverlust durch Zuströmen von Luft in die Verbrennungskammer. Die Durchsetzungsstellen im Boden können nicht so abgedichtet werden, daß der Zustrom von Luft verhindert und gleichzeitig die Ausdehnung eines Rohres zugelassen wird. Die unteren Teile der Rohre unter dem Boden der Verbrennungskammer sind unwirksam und hinsichtlich der ■ Umsetzung im Inneren dieser Rohre unnütz, und diese Teile der Rohre bedingen zusammen mit den biegsamen Verbindungstcilen und Verzweigungsrohren weitere Wärmeverluste: In besonders schwerwiegenden Fällen biegen sich die Tragelemente des Bodens der Verbrennungskammer zufolge der Erhitzung durch das in dem Verfahren verwendete Rohrsystem auf. Das Rohrsystem ist ziemlich aufwendig. Die Verbindungsteile zwischen dem Auslaßende der Rohre und den Verzweigungsleitungen müssen in großen Gehäusen untergebracht werden. Das heißt die derzeit in der Technik für solche Umsetzungen verwendeten öfen erfordern großen Aufwand und sind hinsichtlich ihrer Wärmewirksamkeit verbesserungsbedürftig.

ίο Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß in einem Röhrenofen der oben beschriebenen Art die Sammelleitungen innerhalb der Heizkammer angeordnet und mit. wenigstens einer vertikalen aus dem Ofen herausführenden Leitung verbunden werden.

Vorzugsweise sind die vertikalen Leitungen mit einer Überführungsleitung verbunden, die auf der Trägerkonstruktion aufliegt, und die vertikal angeordneten Rohre stützen sich über federnde Mittel auf der Trägerkonstruktion ab, wobei je zwei benachbarte Rohre von einem Joch getragen werden können, an dem die Federung befestigt ist; und in der Federung Zugfedern angeordnet sein können.

Innerhalb jeder Sammelleitung kann nächst deren geschlossenem Ende ein einseitig geschlossenes Rohrstück, dessen offenes Ende zum geschlossenen Ende der Sammelleitung zeigt und das mit den Rohren, die dem geschlossenen Ende der Sammelleitung am nächsten liegen,' durch Nippel verbunden ist, angeordnet sein, und die vertikal angeordneten Röhren können derart in Reihen liegen, daß für jede Reihe je eine einseitig geschlossene Sammelleitung vorgesehen ist, die alle innerhalb der Heizkammer mit ihren offenen Enden mit einer weiteren Sammelleitung verbunden sind, die ihrerseits mit einer aus dem Ofen herausführenden Leitung in Verbindung steht.

Diese weitere Sammelleitung kann neben dem Dach angordnet sein und über je eine Leitung mit jeder Sammelleitung in Verbindung stehen.

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen an Hand der Zeichnungen, die verschiedene bevorzugte Ausführungsformen darstellen, beschrieben:

Fig. 1 ist ein Seitenaufriß, teilweise im Schnitt eines bevorzugten Röhrenofens gemäß der Erfindung zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf; F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1;

F i g. 3 ist ein Teil eines Aufrisses im Schnitt eines solchen Ofens mit einer weiteren bevorzugten An-Ordnung des Rohrsystems mit Abstützvorrichtungen für die Rohre, der die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Umsetungszone (primäre und sekundäre Reformierungszone) zeigt;

F i g. 4 ist ein Teil eines Seitenaufrisses im Schnitt eines Ofens gemäß einer dritten bevorzugten Rohranordnung;

Fig. 5 zeigt einen Teil einer geeigneten Form der in den oberen Teilen der öfen der F i g. 1 und 2 gezeigten Rohrhalterung;

Fig. 6 zeigt eine geeignete Form von Ablenkmitteln, die im Zusammenhang mit der in Fig. 1 gezeigten Sammelleitung verwendet werden können.

Der Ofen der F i g. 1 und 2 weist ein Traggerüst mit vertikalen Stützen 11, horizontalen Bodenteilen 12, horizontalen Dachteilen 13, einer horizontalen Trägerkonstruktion 14 und verschiedenen horizontalen Querteilen 16 auf. Die verschiedenen Trag- und Stützteile sind gewöhnlich genormte Profileisen.

Der Strahlungsabschnitt des Ofens ist die durch das Dach 18, den Bodenteil 19 und die Seitenteile 21 begrenzte Heizkammer 17. Diese Wände bestehen vorzugsweise aus feuerfesten Ziegeln, die von dem Traggerüst in üblicher Weise abgestützt werden. Im Dach 18 der Heizkammer 17 sind Brenner 22 angeordnet, um dem Rohrsystem in.der Kammer Wärme zuzuführen. Abgase strömen nach unten und durch Auslässe in die Abgasleitungen 23, durch die diese i

natürlich auch durch andere Teile des oberen Teiles der Trägerkonstruktion abgestützt werden. Für jede der im Inneren der Heizkammer angeordneten Sammelleitungen 28 ist eine Leitung 32 vorgesehen, d. h., 5 der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ofen weist insgesamt sieben derartige Leitungen auf. Beide Enden jeder der Sammelleitungen28 sind geschlossen, und die geschlossenen Enden liegen innerhalb der Heizkammer 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 einen Kamin 26 an die Atmosphäre abgelassen. Die Abgasleitungen 23 sind wie gezeigt aus feuerfesten Ziegeln gemauert.

In der Heizkammer 17 sind Rohre 27 vertikal angeordnet, so daß ihre oberen Enden sich durch das Dach 18 der Heizkammer 17 erstrecken. Die Rohre 27 sind in Reihen angeordnet, und der Ofen enthält, wie in F i g. 2 dargestellt, sieben derartige Reihen. 20 Die Abstände zwischen den Rohren 27 und die An-Ordnung der Brenner 22 sind derart, daß eine praktisch gleichmäßige Erhitzung jedes Rohres ermöglicht

i l Ü

obere Enden das Dach 18 der Heizkammer 17 durchsetzen, nach oben und in die Überfülirungsleitung 33 geführt werden, durch die sie an die Stelle ihrer Ver15 wendung strömen. Bei einer anderen Anordnung kann die Überführungsleitung 33 unter dem Bodenteil 19 der Heizkammer 17 verlaufen, während die vertikalen Leitungen 32 nicht das Dach 18, sondern den Boden 19 durchsetzen.

Alternative Anordnungen der Überführungsmittel sind in den F i g. 3 und 4 gezeigt. Gemäß F i g. 3 sind die Rohre 27 wiederum mit den Sammelleitungen 28, die an ihren linken (nicht dargestellten) Enden gegen

g g j g

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 naher 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 Überführungsieitung 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 ■ rhelleitung 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 F i g. 3 kann, wie in F i g. 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 Überführungsmittel kann na-

leitungen 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 F i g. 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 Überführungsleitung 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 ig. 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 F i g. 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 SammcHeitung 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-

Wic 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- so 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 Uberhitzungen 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 Fig. 6 gezeigt. Ein Rohrteil 46 mit einem offeerforderlich 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 Sammelleitung28 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 Sammelleitung34 in Fig. 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 Überhitzungen 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 32 und 36 neben den Flammen abdecken. Gewöhn- gezeigt, sind an der Trägerkonstruktion und an den Hch wird dieses Rohrleitungssystem vollständig iso- oberen Enden jedes der Rohre 27 federnde Mittel liert. An den Rohren 27 können nahe ihren unteren 65 befestigt. Eine geeignete Form federnder Mittel ist Enden Abschirmplatten befestigt werden, die eine in Fig. 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

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Verschlußflansch 52 mittels Bolzen befestigt. Das leitung 28 mit Führungsmitteln versehen, die die untere, in einen Haken auslaufende Ende einer Zug- horizontale Verschiebung am Boden und in der Mitte feder 53 greift in eine an den Flansch 52 ange- der- Sammelleitung 28 an der Verbindungsstelle mit schweißte öse ein. Das obere in einen Haken aus- · der Leitung 32 begrenzen. Geeignete Führungsmittel laufende Ende der Zugfeder 53 greift in einen Aug- 5 sind vertikal angeordnete Führungsstangen, die an bolzen 55 ein, der in einen Spanner 54 eingeschraubt die Unterseite der Sammelleitung 28 angeschweißt ist. In das obere Ende dieses Spanners ist die Stange sind und sich in eine mit ihnen in Flucht liegende 61 eingeschraubt. Das obere Ende der Stange 61 ist Hülse, die am Boden 19 der Heizkammer 17 befestigt mit einem Gewinde versehen, auf das eine Mutter 56 ist, erstrecken. Dabei wird ein ausreichender Spielgeschraubt ist, die auf einer Beilagscheibe 57 aufsitzt, ίο raum vorgegeben, so daß die Führungsstange sich Die Beilagscheibe 57 wiederum sitzt auf Kanaleisen bei vertikaler Bewegung der Rohre und der Sammel-58, die Teile der Rohrtragteile 14 der Trägerkon- leitung innerhalb der Hülse vertikal bewegt. Entstruktion sind, auf. Die Spannung der Feder 53 kann sprechende Führungsmittel werden bei den in den mittels des Spanners 54 eingestellt werden. Jedes der F i g. 3 und 4 gezeigten Anordnungen verwendet. In Rohre 27 kann von einer eigenen Feder getragen wer- 15 diesen Fällen sind die Führungsmittel jedoch an den den, oder Paare von in einer Reihe benachbarten rechten Enden der Sammelleitungen 28 angeordnet, Rohren können in Tandem-Anordnung von einer ge- um an dieser Stelle eine horizontale Verschiebung zu nieinsarnen Feder getragen werden, wie in F i g. 3 begrenzen.

gezeigt. Bei der Tandem-Anordnung umgibt ein Joch Für den Betrieb wird der Katalysator am oberen

59 zwei benachbarte Rohre an dem engen Auslauf 20 Ende jedes Rohres in dieses eingefüllt, und der entder im Gesenk geschmiedeten Enden der Rohre, und fernbare Verschlußflansch 52 wird mittels Bolzen die Feder ist an dem Joch befestigt. Die Tandem- befestigt. Verdampfter Kohlenwasserstoff und Dampf Anordnung ist besonders bevorzugt, da sie es ermög- werden vorgeheizt, was gewöhnlich in Rohren im licht, die Verschlußflansche an den oberen Enden der Konvektionsabschnitt des Ofens erfolgt, und unter Rohre abzunehmen, um Katalysator einzufüllen oder 25 Druck parallel über die Sammelleitung 29 und die zu entnehmen, ohne daß die federnden Mittel 51 biegsamen Verbindungsstücke 31 den Rohren 27 zuauseinandergenommen werden müssen. Das heißt, geführt. Jedem der Rohre 27 wird praktisch die diese Verschlußflansche können zu gegebener Zeit · gleiche Menge an Beschickung zugeführt. Die Reakvon jedem der Rohre entfernt werden, ohne daß das tionsteilnehmer strömen durch den Katalysator abübrige Rohrsystem und die übrigen Teile der Träger- 30 wärts und nehmen Wärme auf, die durch die Wände konstruktion zusätzlich belastet werden müssen. des Rohres übertragen wird und die zur Unterhaltung

Die federnden Mittel 51 weisen Federn oder der endothermen Umsetzung und zur Aufheizung der äquivalente flexible Mittel, die die auftretenden Be- Reaktionsteilnehmer dient. Die Produkte strömen lastungen aufzunehmen vermögen, auf. Vorzugsweise unter Druck in die Sammelleitungen 28 und von dort werden Federn verwendet. In der Zeichnung sind 35 durch die Überführungsmittel an die Verwendungs-Zugfedern gezeigt. Es können jedoch an Stelle dieser stelle, während sie in den Sammelleitungen 28 und den mit nur geringen Modifikationen der gezeigten An- innerhalb der Verbrennungskammer 17 liegenden Ordnungen auch Druckfedern verwendet werden. Teilen der Uberführungsmittel weitere Wärme aufZugfedern haben gewisse Vorteile, weil sie in Aus- nehmen.

nahmefällen, wenn eine ungewöhnlich starke thermi- 40 Wenn der Ofen als erste Umsetzungszone für die sehe Ausdehnung erfolgt, mehr Sicherheit bieten. Umsetzung von Kohlenwasserstoff mit Dampf zwecks Wenn soche Fälle auftreten, erreicht eine Druckfeder Herstellung von Wasserstoff dient und die gebildeten die Grenze ihrer Zusammendrückbarkeit, während Produkte in einer zweiten Umsetzungszone weiter umeine Zugfeder sich weiter reckt und abwickelt. Eine gesetzt werden, wird vorzugsweise zwischen beiden Beschädigung erfolgt daher zunächst in der Feder 45 Zonen eine gerade Rohrverbindung, wie die in F i g. 3 und nicht in dem Rohr oder Träger. gezeigte Überführungsleitung 38, verwendet. Vorzugs-

Die Überführungsmittel sind in jedem Fall in der weise ist die Überführungsleitung, wie für die Über-Trägerstruktur verankert. In der in den F i g. 1 und 2 führungsleitung 33 in den F i g. 1 und 2 gezeigt, innen gezeigten Ausführungsform ruht die Überführungs- isoliert, da dadurch Expansionsprobleme weitgehend leitung 33 auf dem Rohrstützteil 14, das die vertikale 50 ausgeschaltet werden.

Bewegung der Leitungen 32 begrenzt. In der in den Der Katalysator kann gewünschtenfalls von oben

F i g. 3 und 4 gezeigten Anordnung der Überführungs- aus den Rohren 27 entfernt werden, beispielsweise mittel ist die Leitung .36 in jedem Fall, wie gezeigt, indem man an das zu entleerende Rohr ein Vakuum gegen eine vertikale Bewegung neben der Verbindung anlegt und/oder Druckluft oder Wasser in den Boden mit der Überführungsleitung 38 verankert. Die 55 des Rohres einleitet, um den Katalysator herauszufedernden Mittel 51 lassen die Bewegung der Rohre pressen.

27, die durch die Ausdehnung und Zusammenziehung Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines

der Leitungen 32 oder 36 in jedem Fall erforderlich Beispiels, für das ein Ofen, wie er in den F i g. 1 und wird, zu. Die Sammelleitungen 28 sind in ausreichen- dargestellt ist, verwendet wurde, erläutert. Es wurden dem Abstand über dem Boden 19 der Heizkammer 60 336 Rohre 27 verwendet, von denen jedes einen 17 angeordnet, um eine vertikale Bewegung jeder Außendurchmesser von 8,9 cm und eine Länge von Reihe von Rohren 27 und der zugehörigen Sammel- 8,85 m hatte. Die Rohre waren in sieben Reihen an-Ieitung28 als eine Einheit zuzulassen. Um die hori- geordnet und entsprechend mit sieben Sammelzontale Verschiebung zu begrenzen, sind geeignete leitungen 28 verbunden, die Rohre von 11,4 cm und dem Fachmann bekannte, nicht gezeigte Füh- 65 Außendurchmesser und 12,8 m Länge waren. Sieben rungen und Anschläge angeordnet. Beispielsweise ist Leitungen 32, für jede Reihe von Rohren und ihre in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung jede Sammelleitung eine, von denen jede ein Rohr von' Reihe von Rohren 27 und die dazugehörige Sammel- 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, S 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