DE1542160A1 - Reformierofen od.dgl. aus masseinheitlichen Bauteilen - Google Patents
Reformierofen od.dgl. aus masseinheitlichen BauteilenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE 8902 augsburg-göggingen, 4£ 4 2~f 6
ν. Eidiendorff-Straße 10
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GIRDLER CORPORATIOH
Cincinnati, Ohio 45226/Ü.S.A.
Cincinnati, Ohio 45226/Ü.S.A.
Reformierοfen od. dgl. aus maßeinheitliehen Bauteilen.
Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Durchführung katalytischer Reaktionen bei erhöhten Temperaturen und insbesondere
einen Ofen aus maßeinheitlichen Bauteilen zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen, bei welchen
Wärme zugeführt v/erden muß, z.B. Reaktionen von Erdgas, Propan oder anderen Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen
mit Dampf zur Erzeugung von Wasserstoff oder Synthese-
^ gasgemischen,
to
to
-*J Die bestehenden großtechnischen öfen für solche Reaktionen
^ bestehen gewöhnlich aus' einer Anzahl von Legierungsrohren,
w die in einem Ofenraum enthalten und mit Einlaß- ur>d Auslaßsammelleitungen
verbunden sind, Diese Rohre sind mit einem
zur Verwendung in den besonderen xieaktionen geeigneten Katalysator gefüllt. Die Kohlenwasserstoffsufuhr und der
Dampf oder andere gasförmige oder verdampfte Stoffe, die in Reaktion treten sollen, gelangen von den Linlaßsamrnelleitungen
zu den katalysatorgepackten Reaktionsrohren, v/elche
innerhalb des Ofens durch Brenner erhitzt werden. Die Reaktionsteilnehmer strömen durch die katalysatorführenden
Rohre, in denen die Reaktion stattfindet. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Ofen durch die Auslaßsammelleitungen
abgezogen.
Im allgemeinen sind solche öfen in Handel nur in bestimmten
Modellen mit besonderen Kapazitäten erhältlich. Uenn eine nicht ohne weiteres erhältliche Kapazität gewünscht wird,
muß ein solcher Ofen besonders konstruiert und .gebaut v/erden.
In den meisten Fällen muß der Ofen an seinen Aufstellplats zusammengebaut werden.
Eines der Hauptziele der Erfindung ist die Schaffung eines Ofens aus maßeinheitlichen Bauteilen, d.h. eines Ofens,
bei welchem die einzelnen Bauelemente des Ofenaufbaus, welche
d ie gleiche Aufgabe haben, derart auswechselbar sind, daß öfen von verschiedenen Grossen und Kapazitäten durch die
Kombination dieser Bauelemente oder maßeinheitlichen Bauteile in Blockbauweise erzielt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ofen aus"maßeinheitlichen
BAD ORfQINAL
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bauteilen od. dgl., der in Kombination gekennzeichnet ist
durch einen Fuß, der eine feuerfeste, einen Herd bildende Oberfläche aufweist, eine ileihe von wetallwandplatten mit
einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, I'ittel, durch welche die Wandplatten in vertikaler Stellung mit ihren
unteren Enden auf nandteilen des J'usses aufgestützt gehalten
vrerden, wobei an zwei entgegengesetzten Randteilen des Fusses Mindestens eine der Viandplatten so aufgestützt ist,
vertikale Metalleckenplatten mit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, wobei die Eckenplatten zusammen mit
den 7'andplatten einen Ofenraun bilden, die vertikalen Kandt
eile der Wandplatten und die Eckenplatten lösbar miteinander abgedichtet sind, eine Reihe von sich vertikal erstreckenden
Katalysatorrohren, die in parallelen: Abstand zueinander und zu den gegenüberliegenden Platten angeordnet sind, und ein
feuerfestes Gewölbe, das auf lütt ein aufgehängt ist, Vielehe
sich quer zul: Ofenraum erstrecken, wobei sich die oberen Lnden der Katalysatorrohre durch öffnungen iiü Gewölbe, erstrecken
und über ihnen i.inlaßelemente angeordnet sind.
Der aus maAeinheitlichen Bauteilen bestehende Reformierοfen
besitzt einen rechtwinkeligen Stahlofenkörper aus Platten, die an.ihren Innenflächen mit isolierenden und feuerfesten
Ctoffen ausgekleidet sind und Seitenwinde bilden. Die Katalyüatorrohro
können otahllegierungsrohre sein, die in Ofen-
bad ORiew
körper angeordnet und mit Einlaßsammelleitungen versehen sind, die sich ausserhalb des Ofenkörpers befinden, und mit
Einlaßsammelleitungen innerhalb des Ofenkörpers. Der Ofen kann mit Ilehrfachbrennern versehen sein, die sich in seinen Seitenwinden
und/oder an seinem Boden befinden und dazu dienen, die katalysatorführenden Rohre auf den gewünschten Grad zu
erhitzen,
nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden schematischen Zeichnungen beispielsweise näher bes
chrieben und zwar zeigen:
Fig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform
des erfindungsger.iclssen ile formier ο fens
aus maßeinheitliehen Bauteilen;
Fig. 2 eine teilv?eise Seitenansicht des Ofenrahmenwerks und
der Seitenplatten;
Fig. 3 eine Endansicht der Ofenplatten und des i'usseren Rahmenwerks;
I1Ig. 4 eine Teilansicht im Schnitt des Ofenherdes;
Fig. 5 eine Ansicht einer !Wandplatte in Längsschnitt;
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Fig. 6a, 6b, 6c und 6ά schematische Ansichten im Aufriß von
verschiedenen Formen von Wandplatten;
Pig· 7a und 7b Ansichten von zwei Aus führ ungs formen von Eckenwandplatten
im Querschnitt;
Pig, 3 eine Teilansicht in Draufsicht der Gewölbeanordnung
des Ofens;
Fig. 9 eine Teilansicht im Schnitt, welche die Gewölbeanordnung
und deren Lagerung zeigt;
Fig. Io und 11 Teilansichten im senkrechten Schnitt, welche
eine Rohranordnung oder "Harfe" zeigen;
Fig. 12a, 12b, 12c, 12d und 12e verschiedene Ausführungsformen
der Bauweise aus maßeinheitlichen Bauteilen, welche öfen von verschiedenen Harfenkombinationen zeigen;
Fig. 13 eine Teilansicht in Draufsicht der Einlass-Sammelleitung;
Fig« I^ eine Ansicht, welche die Elnlaßexpansionsschleifenanordnung
zeigt, wobei bestimmte benachbarte Teile im Schnitt dargestellt sind,
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Fig. l-5a, 15b, 15c, 15d und 15e schematische Darstellungen
v;elche Ofenbauelemente bei Verwendung verschiedener Einlaßsammelleitungen und beispielsweise Kombinationen
hiervon zeigen;
Fig. 16 eine Teilansicht im Querschnitt des oberen Teils des
Ofens, welche die Bauform des Zuges zeigt;
Fig. 17 eine Ansicht im senkrechten Schnitt einer anderen Ausführungsform
eines Reformierrohres zur Verwendung in dem erfindungsgemüssen Ofen;
Fig. 18 eine Teilansicht in Draufsicht, welche die Einlaßs ammelleitung für die in Fig. 17 gezeigte Art von JIeformierrohren
zeigt;
Fig. 19 eine Teilansicht im Aufriß der in Fig. 1-3 dargestellten
Einlaßsammelleitung;
Fig. 2o eine Teilansicht in Draufsicht der Auslaf-sammelleitungsanordnung
für Reformierrohre von der in Fig. 17 gezeigten Art und
Fig. 21 eine Teilansicht im Aufriß der Auslaßsammelleitungsanordnung
nach Fig. 2o,
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Die in Fig. 1 in schematischer und teilweiser Darstellung
gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens besitzt ein äusseres Rahraenwerk 1, Seitenwandplatten 3» katalysatorführende
Rohre 5, Auslaßsairmielleitungen 7» einen Rauchgasauslaß
9, einen Herd 2, eine Gewölbe- oder Dachanordnung 4, Einlaßsamraelleitungen 6 und Brenner 8.
Das aussere Rahmenwerk.
V/ährend verhältnismässig kleine öfen aus den verschiedenen
nachfolgend näher beschriebenenfriaßeinheitlichen Bauelementen
ohne ein umgebendes Rahmenwerk gebaut v/erden können, ist in den meisten Fällen ein Rahmenwerk zum Unterschied -von
den verschiedenen Platten und anderen maßeinheitliehen Elementen
"wünschenswert, nicht nur zur Vereinigung, zum Lrzielen
einer starren Bauform und zur Stützung des Ofenaufbaus, sondern
auch in vielen Fällen um eine im Herstellerwerk zusammengebaute Anordnung bzw. eine Baueinheit zu erhalten, die gehandhabt
und als solche versandt v/erden kann, und die dadurch eingebaut werden kann, daß sie unmittelbar auf einen Betonboden,
eine Betonplatte od. dgl. aufgesetzt wird.
V/ie Fig. 2 und 3 zeigen, ist der aus maßeinheitlichen Bauteilen
bestehende Keformicrofen mit einem uusseren tragenden
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Rahmenwerk versehen, das allgemein mit 1 bezeichnet ist. Der
Bodenteil des Rahmenwerks bildet ein Untergestell aus Seitenteilen Io und Endteilen 11 und 12. Wie ersichtlich, können
die Seitenwandplatten an den Teilen Io und 12 durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben od. dgl.
befestigt werden.'Es können natürlich zusätzliche Versteifungen
(wie bei 21 in Fig. 4 gezeigt) zwischen den Teilen Io und 12
vorgesehen werden, um den Ofenherd zu stützen. An jeder Ecke befindet sich ein stehender länglicher Rahmenteil 13, von
denen jeder mit einem Ring bzw. Glied 14 versehen ist, damit
der Ofen mit dem Kran manipuliert werden kann. Der obere Teil des Rahmenwerks weist Seitenteile 15 und Endteile 16 und 17
auf. Zwischen den Endteilen 17 erstrecken sich zwei Rahmenteile 17a in Abstand voneinander. Diese Rahmenteile dienen
zur Unterstützung des Rauchgasauslasses 9 (Pig· 1)· Weitere Rahmenteile, die allgemein mit 18 bezeichnet sind, erstrecken
sich von den Teilen 17 zu den Seitenteilen 15. Die Rahmenteile 18 dienen zur Unterstützung der Gewölbe- bzw. Dachanordnung,
wie nachstehend näher beschrieben wird. Weitere zusätzliche Rahmenteile können, falls erforderlich, vorgesehen werden,
wie beispielsweise bei 19 gezeigt.
Der Herd.
Fig, 4 zeigt eine Schnittansicht, der Herdanordnung, Der Herd
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besitzt einen metallischen Boden 2o, der durch die Ralimenteile
Io und 12 sowie durch ein allgemein mit 21 bezeichnetes zusätzliches
Rahmenwerk gelagert ist. Die Seiten des Herdes werden durch die Rahmenteile Io und 12 gebildet. Der Boden und
die Seiten des Herdes sind von einem allgemein mit 22 bezeichneten
Isolierblock bedeckt. Obwohl auch andere "Materialien
verwendet werden können/ besteht die isolierende Anordnung vorzugsweise aus feuerfesten Mineralfasern in Blockform,, wobei
die Blöcke mit der den Herdboden und die Seiten bildenden
Metallkonstruktion verklebt sind«,
Die Isolierung 22 ist auf ihrer Oberseite mit einem feuer·=
festen Material 23 verkleidet. Es sind in diesem Falle verschiedene- Anordnungen möglich8 beispielsweise die Verwendung
des feuerfesten Materials in Form von Steinane jedoch ist es
vorzuziehen, das feuerfeste Material als plastische oder kittartige Substanz auf das hohle Innere des Herdes aufzu-.
bringen, wie sich aus Pig, 4 ergibt. Feuerfeste Materialien,,,
welche auf diese Weise aufgebracht werden können, sind an
sich bekannt. Ein Beispiel hierfür ist das KAST-O-LITE9 ein
gießbares feuerfestes Material von geringem Gewicht, das
von der A,P, Green Fire Brick Company hergestellt wird.
Um das Isoliermaterial in seiner Lage zu halten,.können stabförmige
Verankerungen-'25' verwendet werden. Diese Verankerungen
25 können aus. V»föz»mig gebogenen Metalistäben b@iBfes!iena wobei
J .' i» lsi . ι. . i Ti
-lo-
das untere Ende des V am Herdboden 2o in geeigneter Weise, beispielsv/eise durch Schweissen, befestigtest. Die Verankerungen
25 erstrecken sich durch den Isolierblock in das gießbare feuerfeste Material. Wie ersichtlich, können Streifen
aus einem gewellten Material, beispielsxfeise aus Aluminium
od. dgl., in dem gießbaren feuerfesten Iiaterial eingebettet
werden, um Jede Neigung zur Piissebildung zu lokalisieren und um eine gewisse Verzahnung zu erzielen. In der Zeichnung
sind zwei solche gewellte Streifen bei 24 gezeigt» wobei sich die Wellungen in waagrechter Richtung erstrecken. Un den Umfang
des Herdes herum kann an der Innenseite des Isolierblockes ein feuerfestes Haterial 26 in dem gießbaren Isoliermaterial
23 eingebettet werden. Das feuerfeste Ilaterial 26 wirkt nit
einem ähnlichen Material an den Ofenseitenwandplatt-en zusammen, um eine zusammenhängende feuerfeste Oberfläche bis nach unten
zum Herd selbst zu erhalten.
Die Seltenwandfelder.
Die Wandfelder 3» welche die Ofenseiten bilden, sind am besten in Pigs 2S 3 und 5 ersichtlich. Die Seitenwandfelder weisen
längliche Metallplatten 27 mit sich nach aussen erstreckenden Längsflanschen 28 an ihren Seltenrändern auf. Die Platten 27
sind mit Winkeleisen 2$ versehen, die sich zwischen den Flan-
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sehen 28 an deren unteren Rändern erstrecken. Die Winkelelsen
29 sind mit geeigneten Lochungen 29a versehen, durch
welche die Felder an den Rahmenteilen Io oder 12 befestigt
werden können. Die Oberseite der Platten 27 ist mit Lochungen oder Einkerbungen 3o versehen, mittels welchen sie mit den
Rahmenteilen 15 oder 17 verschraubt werden können. Die einzelnen
Felder 3 können miteinander durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben, miteinander verbunden
werden, Vielehe sich durch jeweils zwei benachbarte Flansche
2fi erstrecken.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer beispielsweisen Ausführungsform
eines Seitenwandfeldes. Die Platte 27 ist an ihrem oberen Ende mit fciner U-Schiene 31 versehen, die an
ihrer Innenfläche befestigt ist. Die Innenfläche der U-Scn;i..'-..
31 und der Platte 27 ist von einer Isolierblockschicht bedeckt, die der vorangehend beschriebenen ähnlich sein kann.
Gegen den Isolierblock 32 ist eine Schicht 33 aus gießbarem
feuerfestem ilaterial 33 gegossen, das von der vorangehend
beschriebenen Art sein kann und vorzugsweise mit gewellten
Teilen 34 ähnlich den Teilen 24 in Fig. 4 versehen ist. Ferner
sind auch Verankerungen 35 vorgesehen, die von der in Fig. bei 25 gezeigten Art oder lediglieh metallische stabartige
Elemente sein können, deren eines Ende umgebogen und mit der
Platte 27 verschweißt ist. Die gießbare Schicht aus feuerfestem
Material 33 kann an beiden Enden mit einer Ausnehmung 36 und
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mit Nuten 37 versehen sein. Diese Ausbildung ermöglicht
und gewährleistet die Aufnahme und Halterung von Dichtungsmaterial 38 zwischen der Schicht 33 und der Gewölbe- oder
Dachanordnung an dem einen Ende und zwischen dem feuerfesten Material im Herd am anderen Ende. Dies ist in Pig. Io dargestellt.
Das Dichtungsmaterial 38 ist vorzugsweise eines der bekannten halbstarren Hochtemperatur-Dichtungsmittel, die
an dem benachbarten feuerfest.en Material haften und gewöhnlich zum Ausfüllen kleiner Zwischenräume an den Stellen verwendet
werden, an welchen eine beträchtliche bauliche Festigkeit nicht erforderlich ist.
Fig. 6a, 6b, 6c und 6d zeigen verschiedene beispielsweise Ausführungsformen
von maßeinheitlichen Bauteilen für das Seitenwandfeld bzw. die Seitenwandplatte 27. In Fig. 6a ist die
Platte 27 mit Brennern 39 versehen. Die Brenner 39 können von beliebiger geeigneter, an sich bekannter Art sein, die eine
Verbrennung längs der Ofenwand mit im wesentlichen keiner Flammenwanderung zur Ilitte der Ofenkammer bewirken. Solche
Brenner ergeben einen Flammenverlauf, der in Verbindung mit der gießbaren feuerfesten Schicht 33 einen Strahlungswandeffekt
erzeugt. Dies ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit des Strahlung^
wärmeübergangs von den Ofenwänden auf die katalysatorführenden Rohre ohne Gefahr einer Flammenbeaufschlagung der Rohre oder
einer örtlichen überhitzung derselben.
Innerhalb des Rahmens können natürlich Brenner im Ofenherd vor-
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gesehen i^erden. Dies ist in Fig. Io schematised bei 39a
dargestellt. Solche im Herd angeordnete Brenner können von beliebiger geeigneter Art sein, beispielsweise Brenner, die
«ine flache Flammenschicht auf die Seitenwände des Ofens richten können u. dgl..
In Fig. 6b ist ein Feld bzw. eine Platte 27 mit zwei Sichtöffnungen
4o dargestellt. Das Feld bzw. die Platte in Fig. 6c
ist mit einer Flammennachweisvorrichtung, beispielsweise mit
einem Feuerauge (Fire Eye) 4l in ihrem oberen Teil und mit
einer Sichtöffnung 4o in ihrem mittleren Teil versehen. Das
Feld bzw, die Platte in Fig. 6d ist der in Fig..6c gezeigten
ähnlich, von der sie nur dadurch abweicht, daß die Lage der Sichtöffnung und des Feuerauges umgekehrt ist»
Es können natürlich, falls erforderlich, auch volle Felder
vorgesehen sein. Solche Felder sind in Fig. 2 und 3 dargestellt<
Ferner können die Felder mit Ausnehmungen 27a an ihren unteren Rändern (Fig. 2) versehen werden, damit Rohre durch die Ofen»
wände geführt werden können, wie nachfolgend besehrieben wird,,
Fig. 7a und Jb zeigen zwei Ausführungsformen von maßeinheit«
lichen Uandeckplatten. Die Wandeckplatte nach Fig. Ja wird
durch eine metallische Eckplatte 42 von' WInkeleisenqi'jgrschnitt
gebildetβ dessen Schenkel oder Seiten gleiche Breite liaben und
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an Ihren äusseren Rändern mit Flanschen 43 versehen sind.
Die Mansche 43 sind für das Zusammenwirken mit den Planschen
28 an den Seitenwandfeidern oder -Platten 27 geeignet. Die
Wandecke nach Fig. 7a trägt eine Isolierblockschicht 44 längs ihrer einen Innenseite und eine Isolierblockschicht 45 längs
der anderen Innenfläche, der gegen die Schicht 44 anliegt. Ferner ist eine Schicht aus gießbarem feuerfesten Material
vorgesehen, die in zwei Teilen 46 und 47 gegossen ist. Auch
in diesem Falle können Verankerungen 4G der vorangehend bes chriebenen Art vervrendet werden.
Die Wandecken nach FIg9 7b weisen eine Eckplatte 49 von V.Tinkeleisenquerschnitt
auf, deren eine Seite wesentlich breiter als die andere ist. Die Eckplatte 49 ist mit Flanschen 5o vers
ehen, die mit den Flanschen 43 an den Seitenwand Meiern oder "Platten 27 zusammenwirken können« Die V.'andecke nach Fig. 7b
ist ebenfalls rait einer Blockisoliermaterialschicht 51 und
einer Schicht aus gießbarem feuerfesten ."laterlal 52 versehen,
die in diesem Falle aus einem Stück gegossen werden kann. Bei dieser Ausführungsform brauchen Verankerungen lediglich
auf der längeren Seite der Platte 49 vorgesehen zu x/erden,
wie bei 53 gezeigt.
Je nach der Grosse oder anderen Rücksichten kann ein Endteil des Ofens durch zwei aneinander befestigte Eckenplatten oder
durch zwei Platten in getrennter Stellung mit einer weiteren
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Platte bzw. weiteren Platten dazwischen. Die Breite der Seiten
der Eckenplatten kann in der gewünschten V/eise verändert werden,
um den Einbau der senkrechten katalysatorführenden Rohre in versetzter Anordnung zu ermöglichen.
Die Gewölbe- oder Dachanordnung.
T71Xg, C ist eine Teilansicht in Draufsicht, welche nur das
Gewölbe darstellt und die verschiedenen Baublöcke oder maßelnheitlichen
Bauteile, die das .Gewölbe bilden, zeigt. Wie
.'ersichtlich/können die in Fig. 8 gezeigten sieben verschiedenen Arten von Gewölbeblöcken zur Herstellung eines Gewölbes
von beliebiger gewünschter Länge kombiniert werden, Die
beiden Eckblöcke 5 H und 55 sowie die beiden Randblücke 56
und 57 zwischen diesen unterscheiden sich voneinander du l->
den Umstand, daß die Reihen von katalysatorführenden Rohren, die sich durch das Gewölbe nach oben erstrecken, in der Richtung
der Ofenlänge zueinander versetzt sind. Die übrigen Längsränder
des Gewölbes kennen aus rechteckigen Blöcken 58a gebildet werden. Die Blöcke 56, 57 und 53, welche den Mittelteil des Gewölbes
bzw.' Daches bilden, sind alle in geeigneter '"Weise zur
Bildung von Schlitzen 59 im Gewölbe mit abgerundeten Enden
ausgeschnitten. Der Endblock 60 ist zur Anordming auf benaeli-■
barten Blockpaaren, xielche den Ilittelteil des Geitfölbes bilden,
bestimmt. (Siehe auch Pif-;-· 9), Die Blöcke 60 weisen einen nach
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unten gerichteten Teil auf, der in die Schlitze 59 paßt. Die Blöcke 6o sind mit abgerundeten Ausschnitten 61 versehen,
welche mit den abgerundeten Ecken der Schlitze 59 zur Bildung von kreisförmigen Öffnungen durch das Gewölbe, die mit 62 bezeichnet
sind, zusammenwirken. Die katalysatorführenden Rohre erstrecken sich nach oben durch das Gewölbe in den Öffnungen
62.
Die verschiedenen Blöcke sind natürlich aus einem feuerfesten Material, wie feuerbeständigen Ziegeln oder einem gfeßbaren
feuerfesten Material, hergestellt.
Fig. 9 ist eine Teilansicht im Schnitt, welche die Anordnung
der verschiedenen Gewölbeblöcke zeigt. Die Gewülbeblöcke sind in an sich bekannter Weise an den oberen Teilen des äusseren
Rahmenwerks durch Hänger oder Haken 63 aufgehängt, Vielehe
Stäbe 64 od. dgl. innerhalb der Blöcke selbst umgreifen. Aus
Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Blöcke 6c lediglich auf den Blöcken 56 und 58 aufruhen. Ferner ist ersichtlich, daß eine
gasdichte Abdichtung zwischen dem Isolierblock und dem gießbaren feuerfesten Material des Seitenwandteils und der am
weitesten am Rand befindlichen Gewölbeblöcke vorgesehen, wie
bei 38 gezeigt.
Die katalysatorführenden Kohre und
dia' Auslaßsammelleitung.
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Die katalysatorführenden Kohre und die Auslaßsammelleitung
für diese sind am besten in Fig. Io und 11 ersichtlich. Die
katalysatorführenden Rohre 65 sind an ihren unteren Enden mit
der Auslaßsammelleitung 66 durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Schweissen od. dgl, verbunden. Die Auslaßsammelleitung
66 befindet sich innerhalb der Ofenkammer und ruht
auf dem Herd in einer möglichst-niedrigen Lage auf9 damit die
Gesamthöhe des Ofens so klein als möglich gehalten werden
kann. Die Rohre 65 sind mit einem geeigneten Katalysator zur
Beschleunigung der gewünschten Reaktion gefüllt. Ein solcher
Katalysator hat gewöhnlich'die Form von Ringen oder stranggepreßten
Pellets. Es hat sich als z-weckmässig erwiesen, einen Katalysatorträger vorzusehen, um zu verhindern, daß der Katalysator
aus dem Rohr 65 in die Sammelleitung 66 fällt. Eine Ausfuhrungsform eines solchen Katalysatorträgers ist in Pig.
Io bei 68 dargestellt. VIie ersichtlich, hat die öffnung 6?
in der Auslaßsammelleitung 6G1, die zum Rohr 65 -führt, einen
kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohres 65*
Hierdurch wird eine Schulter, auf welcher der Katalysatorträger aufruht, und eine Verstärkung der Rohröffnung erhalten.
Der Katalysatorträger 68 wird durch eine lose sitzende per» forierte Hülse gebildet, die an ihrem unteren Ende geschlossen
ist und an ihrem oberen Ende mit einem Plansch 6$ versehen
ist, welcher mit der durch die öffnung 67 gebildeten
Schulter zusammenwirkt, um den Katalysatorträger 68 in seiner
Lage zu halten« '
In Pig. 11 ist eine zweite Ausführungsform eines Katalysatorträgers
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird der Katalysatorträger
durch eine lose sitzende perforierte Hülse 7o gebildet, die an ihrem oberen Ende geschlossen und an
ihrem anderen Ende mit einem ringförmigen sich nach aussen erstreckenden Flansch 71 versehen ist. Der Plansch 71 ruht
auf der durch die öffnung 67 in der Auslaßsammelleitung 66 gebildeten Schulter auf.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Öffnung 67'
in der Auslaßsammelleitung 66 mit dem gleichen Durchmesser
wie der Innendurchmesser des Rohres 65 herzustellen. Wenn
dies der Fall ist, können andere geeignete Formen von Katalysatorträgern verwendet werden, beispielsweise ein spiralig
gewickelter Draht von geringem Durchmesser, wie bei 7oa in Fig. 11 gezeigt.
Die Auslaßsammelleitung 66 kann an ihrer Mitte an dem Herd
durch an sich bekannte geeignete Mittel verankert werden. Die Enden der Auslaßsammelleitungen können gegebenenfalls
auf Rollen oder Lagerplatten gelagert werden.
Jede Auslaßsammelleitung 66 ist mit einem sich seitlich erstreckenden
Rohr 72 versehen, das aus dem Ofen herausführt, wie Fig. Io zeigt. An den Stellen, an denen die Rohre 72
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sich durch die Ofenwand erstrecken, werden an sich bekannte
geeignete Abdichtungen verviendet. Die'Reaktionsprodukte verlassen
den Ofen durch die Rohre 72 zum Sammeln und zur weiteren
Verarbeitung.
Jede Auslaßsarmnelleitung 66 und die mit dieser verbundenen
lcateilysatorführenden Rohre 65 bilden eine "Harfe". Der erfindungsgemässe
Ofen besitzt mindestens zwei solche Harfen in Abstand voneinander und in paralleler Anordnung zueinander
quer zum Ofen. Die senkrechten Rohre in der einen Harfe sind
mit Be-Ei-s auf diejenigen in der nächstliegenden parallelen
Harfe versetzt, damit alle Rohroberflächen den Strahlungs-■w-araequellen
bestmöglich ausgesetzt sind.
Die Innen- und Au-ssendurehmesser der Rohre 65 und der Aue}.' ■·
Sammelleitungen 66 sowie der Hittenabstand der Rohre 6* . ..:i
der Sammelleitung und der Abstand der Ofenwand zur Harfe hängt natürlich von einer Anzahl veränderlicher Grossen ab, z.B.
von der durchzuführenden Reaktion, von dem verwendeten Katalysator, von der Art und der Anordnung der Brenner u.s.w..
Obwohl Abmessungen keine Beschränkung der Erfindung darstellen,
wird für die Zwecke einer beispielsweisen Beschreibung angegeben, daß ein Ofen der beschriebenen Art katalysatorführende
Rohre mit einem Gesamtdurchmesser von 117,5 mm (4 5/3 ") haben
kann. Der I-littenabstand zwischen den Rohren kann 22,9 oder
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-2ο-
25,4 cm (9 oder Io ") betragen, während der Abstand von
Harfenmitte zu Harfenmitte 45,7 cm (18 ") betragen kann.
Zur Durchführung bestimmter endothermer Reaktionen, besonders bei einem verhältnismässig fein verteilten Katalysator, können
Strömungsvolumen dadurch aufrechterhalten werden, daß die Rohre 65 verhältnismässig kurz gemacht werden, so daß sie
beispielsweise eine Länge von 25,4 - 3o,5 m (Io - 12 Pul?.)
haben. Auf diese Weise kann die Gesamthöhe des Ofens verringert v/erden.
Die Auslaßsammelleitung 66 kann eine Leitung mit einem Durchmesser
von 15,2 cm (6 ") sein, um eine robuste RohrabStützung
und eine Sammelleitung mit einer Gasströmungskapazität zu erhalten. Bei einer solchen Grosse besteht reichlich Raum
für den Katalysatorträger, wie in Pig. Io und 11 gezeigt, sowie ein reichlicher Gasdurchlaß um diese herum. Ferner er- '
gibt eine Leitungsgrösse von 15,2 cm' (6 ") eine Auslaßsamme1-leitung
von ausreichender Festigkeit für das Tragen der Rohre 65.
Fig. 12a, 12b, 12c und 12d sind schematische Darstellungen
verschiedener erfindungsgemässer Harfenbauformen für Ofen
mit maßeinheitlichen Bauteilen von geeigneten Grossen. Diese vier Figuren zeigen Harfen mit zwei, vier, sechs und acht
Rohren, welche In Reformieröfen mit vier» acht, -wolf und
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sechzehn Rohren verwendet werden können. Reformieröfen mit einer gross er en Zahl von Rohren können dadurch erzielt v/erden,
daß die verschiedenen Karfenbauformen nach Fig. 12a bis 12d
kombiniert iverden. Beispielsweise zeigt Fig. 12e einen Refornierofen
mit 2o Rohren aus zwei versetzten parallelen Rohrreihen, von denen jede durch eine maßeinheitliehe Harfe aus
sechs bzw. vier Rohren gebildet wird.
Die katalysatorführenden Rohre und die Einlaßsammelleitungen.
v/ie sich am besten aus Fig. lo, 11, 13 und 14 ergibt s erstrecken
sich die katalysatorführenden Rohre 65 durch das Gewölbe oder Dach und über dieses hinaus, das allgemein mit 73 bezeichnet
ist. Diese Bauform ergibt katalysatorführende Rohre 659 welche
an ihrem einen Ende (d.h. innerhalb des Ofenraumes durch die am Herd angeordneten Auslaßsammelleitungen ,66) begrenzt sind3
während sie an ihren oberen Enden nicht begrenzt sind und sich frei ausdehnen können. Dies ist aus einer Reihe von Gründen
wichtig. Es wurde bei Reformieröfen mit einer Vielzahl von katalysatorführenden Rohren festgestellt, daß die Rohre beim
Erhitzen das Bestreben haben, sich zu längen. Diese Längung
weicht ferner von Rohr zu Rohr ab. Die Rohrlängung ist eine Folge von einer oder einer Kombination von Ursachen; ungleichmassige
Gasströmung, ungleichmässige Erhitzung der Rotoe,,.
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verschiedenes Kriechdehnungsverhalten der Rohre und der
Umstand, daß, wenn einmal ein Rohr sich zur Wärmequelle zu
biegen beginnt, der Zustand fortschreitend schlimmer wird.
Durch den Umstand, daß die Rohre 65 sich durch das Gewölbe und nach oben über dieses hinaus erstrecken, wird das Einfüllen
des Katalysators in die Rohre und die Entnahme von verbrauchtem Katalysator aus den Rohren erleichtert.
Die Entnahme von verbrauchtem Katalysator aus den Rohren kann dadurch geschehen, daß ein Vakuum an das obere Lnde des Rohres
gelegt und der verbrauchte Katalysator abgezogen wird, nachdem der Ofen ausser Betrieb gesetzt worden ist. Falls der
Katalysator ein Rohr verstopft, läßt die Verwendung von oben offenen Rohren ohne weiteres das Ausbohren des erhärteten
Katalysatorpfropfens zu. Die Entnahme des Katalysatorträgers kann in verschiedener Weise erfolgen.
Fig. 13 zeigt eine Draufsicht der Einlaßsammelleitung. Die
Reakt ions teilnehmer werden der T-Verbindung 72J zugeführt und
gelangen dann über die Leitungen 75 und 76 zu den Einlaßsammelleitungen
77 und 70 (eine für jede der parallelen voneinander in Abstand befindlichen Harfen oder Harfenkombinationen). Die
Sammelleitungen 77 und 78 sind je mit einer Expansionsschleife
79 für jedes von ihnen belieferte katalysatorführende Rohr 65 versehen.
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Fig. 14 zeigt eine der Expansionsschleifen 79· Die mit voll
ausgezogenen Linien gezeichnete Schleife ist in der Stellung dargestellt, die sie einnimmt, wenn das kataly sat or führ ende
■Rohr .65 sich in seinem "kalten" oder nicht ausgedehnten Zustand
befindet. Die mit gestrichelten Linien gezeichnete Schleife zeigt die Stellung an, wenn'das Rohr 65 sich in
seinem "heissen'Oder ausgedehnten Zustand befindet. Aus Fig.
ergibt sich, daß der Teil 80 der Expansions- 'bzw'. Dehnungsschleife 79 praktisch die ganze Verformung aufnimmt, welche
durch die Ausdehnung des Rohres 65 verursacht wird, wodurch jede Beanspruchung an der abgedichteten Verbindung 81 zwischen
der EinlaÄsammelleltung" 7ß und der Expansions- bzw. Dehnungsschleife 79 sowie an der Schweißstelle 83 zwischen dem Verbindungsstück
82 und der Einlaßsammelleitung 78 vermieden wird. Der Innendurchmesser' der Schleife 80 ist an ihrem Au-.
trittsende vergrössert, um die Behandlungsstrongeschwind^.._._elfc
zu verringern und um eine Strahldüsenwirkung auf den Katalysator im Reaktionsteilnehmerrohr auf ein Mindestmaß, herabzusetzen.
Fig. 13 und 14 zeigen ferner die Verbindung zwischen der
Dehnungsschleife und den oberen Ende eines katalysatorführenden
Rohres, 65. Die Einlaßdehnungsschleife 79 ist an ihrem Austritt sende mit einem rechteckigen Flansch 84 versehen. Dieser
rechteckige Flansch 84 kann an der EinlaMehnungsschleife in beliebiger geeigneter und gasdichter "eise, ε,B.'durch Ver-
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schrauben, Verschweissen, od. dgl. befestigt werden. Die Unterseite
des Flansches 84 ist mit einer Ringnut 65 versehen,
in der sich eine Dichtung 86 befindet, gegen welche sich der obere Rand des Rohres 65 abstützt. Jedes der katalysatorführenden
Rohre 65 ist an seinem oberen Ende mit vier Gewindebolzen
versehen, die an der Aussenfläche der Rohre befestigt sind. Die Gewindebolzen 87 können durch geeignete öffnungen
in Flansch 84 geführt werden und dienen zur Aufnahne von
Huttern 88, durch welche der Plansch 84 am Rohr 65 gasdicht
befestigt werden kann. Diese Bauform hat den Vorteil, daß eine gleichmässige Zusanmendrückung der Dichtung 86 über die
ganze Fläche der bearbeiteten Oberkante des Rohres 65 gewährleistet
ist. Aus dem Vorangehenden ergjbt sich, daß durch das Lösen des Flansches 84 vom Rohr 65 und durch das Lösen der
EinMdehnungsschleife von der Einlaßsammelleitung 78 bei 61
in einfacher Weise Zugang zum Inneren der katalysatorführenden Rohre 65 erhalten wird.
Fig. 15a, 15b, 15c, 15d und 15e zeigen in schematischer Darstellung
verschiedene maßeinheitliche Ausfuhrungsformen der
Einlaßsarimelleitungen 77 und 78. In Fig. 15"a» 15b, 15c und 15d
sind Einlaßsamrnelleitungen für Harfen mit zwei, vier, sechs und acht Rohren dargestellt. Fig. 15e zeigt eine beispielsweise
Einlaßsammelleitungsanordnung für einen Reformierofen mit 2o Rohren (einer Sechs- und Vierrohrharfe auf jeder Seite)
. was durch die Kombination von maßeinheitlichen Linlaßsammel-
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1 5421
leitungen von der in Fig. 15b und 15c dargestellten Art
erreicht werden kann.
Die Verbrennungsprodukte. /
Viie. erwähnt, wird der Ofen durch-Brenner beheizt, die sich
durch ausgewählte Seitenfelder (in den gezeigten Stellungen beispielsweise bei 39 in Fig. 6a) oder im Herd (wie bei
39a in Flg. Io angegeben) erstrecken» Die Brenner werden
mit■Luft und .einem gasförmigen oder einem anderen fließfähigen
brennstoff beliefert. Die Verwendung von Naphtha oder leichten Heizölen kann sich in bestimmten örtlichkeiten als vorteilhaft
erweisen.
Für die Verbrennungsprodukte muß eine Ableitung vorgesehen sein. In Fig. 1 ist bei 9 ein Schornstein dargestellt und
eine Schornsteinkonstruktion ist mit näheren Einzelheiten in Fig. 16 dargestellt. Wie ersichtlich, ist das Gewölbe
bzw, das Dach 73 des Ofens aus feuerfesten Blöcken, die
an einem darüber befindlichen Rahmenwerk (wie in Fig. 9 ge^
zeigt) aufgehängt sind, Inder Längsrichtung in zwei gesonderte Teile 73a und 73k unterteilt. Oberhalb der inneren
Ränder der Gewölbeteile sind voneinander in Abstand befindliche feuerfeste Blöcke 89 und 9o angeordnetβ die zur Aufnahme
eines Abzugkanals 91 geformt sind, der mit einem Isolier-
' ■ - : bad 00882 7/1793
material 92 und einem feuerfesten ilaterial 93 ausgekleidet
sein kann, üas Abzugkanalgehi'use selbst kann zwischen Trägern
17'a gehalten v/erden, die einen Teil des oberen Rahmenwerks
bilden (siehe Flg. 2, 3 und lo). Die Verbrennungsprodukte
treten zwischen den voneinander in Abstand befindlichen Kanten des Gewölbes und durch'das Abzugkanalgehäuse hindurch. Ls
kann jede gewünschte Schornsteinbauform in Verbindung mit dem Gehäuse verviendet werden.
Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann auch ein Abgaskanalauslaß
Im Ofenherd (wie bei 9a in Fig. Io) oder in einer Lndwand
des Ofens (nicht gezeigt) vorgesehen werden.
Der Ofenkörper einschließlich des Gewölbes oder Daches soll
angemessen gasdicht sein. Die Abdichtung zwischen benachbarten Feldern und zwischen den Feldern und den Eckwandteilen kann
dadurch geschehen, daß ein halbstarres feuerfestes Dichtungsmittel auf die aneinanderstossenden Kanten der feuerfesten
Auskleidungen aufgebracht werden, wenn der Ofen ausreichendgroß ist, um das Eintreten von Bedienungspersonal zu eri.sV:.-lichen.
Sonst geschieht das Abdichten am besten von aus^eri.
Die Bauform des erfindungsgemässen Ofens ist derart, daß die Felder nicht durch das Dichtungsmittel in ihrer Lage gehalten
zu werden brauchen, so daß ein weiches elastisches Dichtungsmaterial verwendet werden kann, das lediglich zum Verschliessen
des Spalts zwischen benachbarten Feldern benutzt wird. !'1Ur die
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Zwecke der Inspektion oder Instandsetzung können die Felder
jdcht aus-gebat werden, da das Dichtungsmittel leicht entfernt
und eingesetzt werden kann. Die einander zugekehrten Flansche 28 können miteinander verschweißt werden oder es
kann ein Dichtungsmaterial zwischen diesen angeordnet werden,
wenn sie aneinander befestigt werden. Ferner ist es möglich,
eine Abdichtung mit Hilfe einer Bauform zu erzielen, bei welcher die Ränder der einander gegenüberliegenden Flansche sich überlappen und durch ein zusammendrückbares dichtungsartiges iiaterial
abgedichtet werden. Die Überlappung kann starr und metallisch
oder biegsam sein.
Das Gewölbe bzw. das Dach selbst soll gegen das Lecken von Gas abgedichtet sein. Dies kann auf verschiedene lieise ges
chehen. Ein Ueg besteht darin, die uber-scsiten der das OevMio».
bildenden Blöcke mit einer Schicht aus einem isolierenden,
hitzebeständigen und vorzugsweise faserhaltigen Material zu bedecken, wie bei 94 in Fig. l6 dargestellt. Dieses Material
soll nicht nur relativ undurchlässig für Gase bei den Temperaturen der Verbrennungsprodukte sein, sondern auch ausreichend
elastisch oder verformbar sein, um die hindurchragenden Enden
der katalysatorführenden Rohre abzudichten. Ein V/eg für eine
innere Abdichtung zwischen den unteren Enden der Felder und
dem Herdelement sowie zwischen den oberen Enden der'Felder
und den Gewölbe- oder Dachkanten wurde bereits beschrieben (siehe 3-} in Fig. Io und 11),
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-23-
Eine weitere Ausführungsform für die Katalysatorrohre.
Pig. 17 - 21 beziehen sich auf einen Ofen aus maßeinheitlichen
Bauteilen, der Katalysatorrohre vom Abzugsrohrtyp statt Harfen, wie vorangehend beschrieben, aufweist. Vie aus Fig. 17 ersichtlich
ist, ist bei dieser Anordnung■ein längliches Ausoerirohr
oder Katalysatorrohr 95 vorgesehen, dessen unteres Ende bei 96 geschlossen ist. Das obere Ende cles Katalysatorrohres
95 ist mit einer Öffnung 97 und mit einem Ringflansch 9? versehen.
In der I-iähe des oberen Endes des Rohres 95 ist ein
sich seitlich erstreckendes Rohrstück 99 vorgesehen. Dieses Rohrstück 99 erstreckt sich teilweise in das Katalysatorrohr
95 und ist an diesem durch beliebige geeignete "littel, beispielsweise
durch Schweissen u. dgl., wie bei Ισο gezeigt, befestigt.
Ein Gasauslail—. oder Abzugsrohr lol ist durch dieses Rohr 99
p-eführt und erstreckt sich innerhalb des Katalysatorrohres $5
axial und nach unten. Das Abzugsrohr lol kann an dem Rohrstück
99 durch beliebige geeignete Ilittel, beispielsweise durch
üchweissen od. dgl. befestigt werden, wie bei Io2 gezeigt.
Das unterste Ende dos Abzugrohres ist durch einen Stopfen Io3
abgeschlossen und mit einer Anzahl Perforationen lo^J in seinen
f.eitenwänden in der j."he des abgeschlossenen Endes versehen.
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Das Katalysatorrohr 95 kann nach innen gerichtete Führungen
Io5 aufweisen, durch welche das Abzugsrohr in seiner axialen
Stellung gehalten wird.
Der Flansch 93 des Katalysatorrohres 95 ist mit einem ringförmigen Sitz Io6 zur Aufnahme einer Ringdichtung Io7 versehen.
Eine Einlaßverbindung Io8, die nachfolgend noch näher
besehrieben wird, ist mit einem Flansch Io9 versehen. Der .
Flansch Io9 kann an der Einlaßverbindung Io8 in beliebiger
geeigneter gasdichter 'Weise durch Verschraubung, Verschweissen od. dgl, befestigt v/erden. Der Flansch Io9 ist mit einem erweiterten
Teil Io9a ausgebildet, der für.'das Zusammenwirken
mit dem Sitz Io6.--bestimmt ist, um ein gleichmässiges Zusammendrücken
der Dichtung Io7 zu gewährleisten. Der Flansch Io9
kann an dem Flansch 93 mit Hilfe von Schrauben Ho lösbar
befestigt werden.
Im Betrieb wird der Ringraum 111 zwischen dem Abzugsrohr und dem Rohr 95 mit einem geeigneten Katalysator gefüllt. Das Bes
chickungsgas wird durch das Einlaßrohr Io8 eingeleitet, so daß
es seinen V/eg nach unten durch das Katalysatorbett nimmt. Am
unteren Ende des Rohres 95 treten die Reaktionsprodukte in
das Abzugsrohr lol durch die Perforationen Io4 ein,
Fig. 18 und 19 zeigen die Einlaßsammelleitungen und die Ein-BADORKaIHAL
T 009827/1793
-3ο-
laßverbindungen für die Abzugsrohr-Katalysatorrohre. Wie ersichtlich,
kann das Dach bzw. das Gewölbe vier aus Blöcken hergestellt sein, wie vorangehendbeschrieben. Die Katalysatorrohre
vom Abzugsrohrtyp sind im wesentlichen in der gleichen Weise versetzt angeordnet, wie die Katalysatorrohre
in den vorangehend beschriebenen Harfen. Die Katalysatorrohre vom Abzugsrohrtyp können zwar am Ofenrahmen aufgehängt v/erden,
jedoch können sie auch von dem Herd getragen werden, so daß sie/keine Aufhängung an ihrem oberen Ende brauchen und sich
daher in ihrer Längsrichtung durch das Gev/ölbe frei ausdehnen
und zusammenziehen können.
Die Einlaßmittel für die Abzugsrohr-Katalysatorrohre v/eiseneinen Einlaßanschluß 112 für die Einlaßsainmelleitungen 113
und 114 auf, die sich in der Längsrichtung längs des oberen Endes des Ofens erstrecken. Die Einlaßsamraelleitungen 113
und Il4 sind mit dauernd befestigten Anschlüssen 113a und
Il4a versehen. Die Anschlüsse 113a und H1Ia sind ihrerseitslösbar
und gasdicht mit Einlaßanschlüssen Io8 der Katalysatorrohre
verbunden. Diese lösbare Verbindung ist bei 115 und dargestellt. Die Einlaßanschlüsse Io8 sind so vorgesehen,
daß sie eine Ausdehnung und Zusammenziehung der Abzugsrohrkatalysatorrohre
in der Längsrichtung zulassen.
Fig. 2o und 21 zeigen die Auslaßsaramelleltuiigen und -Anschlüsse
BAD
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für die Abzugsrohre. DieAuslaßmittel für die Abzugsrohre
t/erden durch Auslaßsammelleitungen 117 und 118 gebildet,
axe sich:in der Längsrichtung an der Oberkante des Ofens erstrecken. Die Ausla^sammelleitungen 117 und 118 sind mit
bleibend befestigten Anschlüssen 117a und lloa versehen,
die ihrerseits lösbar durch lösbare gasdichte Anschlüsse
119 und 12o nit den Auslaßrohren lol verbunden sind.
Wie ersichtlich, sind die Anschlüsse 117a und 118a sowie die
Abzugsrohre lol so gestaltet bzw. so vorgesehen, da£ sie
eine Ltlngs aus dehnung bzw* -Zusammenziehung der Äbzugsrohr-
■ w ■ > ■■■■■■
Katalysatorrohre zulassen.
rerner ergibt sich aus dem Vorangehenden, daß der Katalysator
in die Abzugsrohr-Katalysatorrohre in einfacher ¥eise dadurch
eingebracht bzw. entnommen werden kann, daß die Einlaßanschlüsse
Io8 bei 115 und Il6 getrennt werden und der Flansch Io9 von
dem Flansch 98 jedes Rohres gelöst wird. Mach dem Lösen
sowohl des Einlaßanschlusses Io8 als auch der Abzugsrohre
lol lassen sich die Abzugsrohr-Katalysatorrohre leicht ausbauen
oder auswechseln.
Die raaßeinheitliehe Dauweise. BADORiSiNAL
Lei der vorangehend beschriebenen ma&einheitlichen Bauweise
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-32-wird eine Anzahl wesentlicher Vorteile erzielt:
(1) die Teile können genormt werden, was die Inspektion, Uartung, Instandsetzung oder das Auswechseln einzelner
Teile einschließlich der Felder oder Platten, der Herdteile, der Harfen oder Abzugsrohre und des feuerfesten
bzw. des Isoliermaterials ermöglicht, ohne daß der ganze Ofen abgerissen v/erden muß.
(2) die Hormung der Bauelemente ermöglicht den Bau von öfen
von verschiedenen Grossen und Kapazitäten aus rnaReinheitlichen
Bauelementen, so daß die Grosse eines Ofens verändert werden kann, ohne daß er völlig zerlegt wird.
Die Verwendung genormter Bauelemente gestaltet ferner den anfänglichen Bauaufwand wirtschaftlicher.
(3) die Verwendung von genormten Bauteilen ermöglicht Ofenbauformen,
die im Herstellerwerk zusammengebaut -rehandhabt und als Baueinheiten versandt v/erden können.
(4.) der erfindungsgemässe Ofen aus maßeinheitliehen Bauteilen
umfaßt Peldeinheiten für die Seiten- und Endiiände des
Ofens mit auswechselbaren Feldern von zweckmässiger Grosse zur Uartung, Handhabung, Inspektion oder zum Auswechseln.
Die Feldbreite steht in- einem einfachen Verhältnis zu
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dem bzw, beträgt ein Vielfaches des Rohrmittenabstandes in der Harfe, beispielsweise von 2:1. Dieses einfache
Verhältnis ermöglicht eine echte Bauweise aus maßeinheitlichen
Bauteilen und eine solche Bauform, da£· Röhrenheisöfen
innerhalb eines..weiten Grössenbereichs aus den gleichen naßeinheitlichen Bauelementen in verschiedener
Kombination angeordnet gebaut werden können. Die thermis
ehe und die Verfahrensleistung eines grossen Bereiches
von Ofen kann genau vorausgesetzt werden, da das Grundverhältnis und die Geometrie eines Paares oder einer an-άeren
kleinen naßeinheitlichen Zahl von Rohren zu ihren benachbarten Seiten-wand.feidern, welche VJärraequellen, wie
Brenner, enthalten, über einen weiten Bereich von Gesamtofenlängen
praktisch gleich ist. In diesem Falle bleiben
die Querschnittsabmessungeri' einer Reihe von öfen konstant
und ändern sich nur die Länge des Ofens und die Gesamtlänf.e
der Rohrharfen bzw. die Zahl der Abzugsrohre innerhalb
der gleichen Reihe von ofen, die für eine ähnliche ■chemische Reaktion oder thermische Behandlung gebaut sind.
(5) dan naf.einheltliche PeId ermöglicht eine Wiederholung der
Bauform im V/erk oder auf dem Gelände aus einer ilindestanzahl
von verschiedenen Teilen oder gemeinsamen Formen zur brrichtung von ofen von verschiedenen Grössen und Kapazitäten,
Die maßeiriheitlicheri Wandeinheiten werden beim Bauen
Ofen von angemessener Grosse seitlich nebenclnariderf-'e-
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■ftTßt.
(6) der erfindungsgenasse Ofen aus Piaiöeinheitlicl-.en Bauteilen
ist besonders geeignet zur Herstellung in der ;.:erksti\tte
und für einen höheren Grad des Zusammenbaus als bei den
bisherigen Bauformen, was den Transport des Ofens als Baueinheit ermöglicht, wobei ein geringstmöglicher Aufwand.
an Facharbeitern und an Arbeitsvorgängen an Ort und Stelle für die Inbetriebnahme des Ofens erforderlich ist.
(7) die Normung des erfindungsgeraässen Ofens aus maßeinheitlichen
Bauteilen ermöglicht es der Bedienungsperson bzw. -dem Benutzer des Ofens, eine geringstmögliche Zahl von
verschiedenen Teilen als Ersatzteile zur raschen und leichten Wartung zu lagern.
(3) der erfindungsgemässe Ofen mit senkrechten parallelen Rohrharfen in symmetrischer Anordnung um die waagrechte
Mittellinie des Ofens und mit geringen Abständen zwischen den Harfen ermöglicht eine symmetrische Anordnung der
Abgasableitungen ebenfalls in Form von Längsmittelschlltsen
entweder am oberen oder am unteren Ende des Ofens je nach den Bedingungen der Verwendung des Ofens, der Anordnung
der Ililfswärmerückgewlnnungsanlagen und anderen Erfordernissen.
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(9) da sich die Schlitze praktisch über -die volle Länge des
Ofens erstrecken, unabhängig davon, ob sie oben oder unten vorgesehen sind, wird eine gleichmässig verteilte Strömung
der Abgase in allen Teilen des Schlitzes erhalten, die zu einem Vorraum (vestibule) oder zu einem Hei£gaskanal
führen, der so gebaut ist, daß die gleichinässige Verteilung
der Gase durch den Schlitz aufrechterhalten wird. Die-
c;le ichnäss ige Verteilung von über die Rohrharfen oder
Abzugsrohre strömenden heissen Gasen trägt wesentlich zur
Gleichnassigke.it des Wärmeübergangs zu den verschiedenen
Teilen der freiliegenden Flächen der Rohre bei, besonders
in denjenigen Anwendungsfällen des Ofens mit verhältnisj.iässig
niedrigen Temperaturen, bei welchen die proportionale "irkung des konvektiven Wärmeübergangs grosser ist und
der Strahlungswärmeübergang nicht so vorherrschend ist,
wie in Falle von Ofen, die mit höheren Temperaturen betrieben
werden.
(lo) die rarfenkonstruktion, bei welcher alle Rohre mit einer
Sammelleitung am unteren Ende kräftig verschweißt sind,
verringert die mit der Wärmedehnung zusammenhängenden Probleme auf ein !'indestmaß, wobei komplizierte Federaufhängunger
welche bisher für die Rohrstützen am oberen Ende der Rohre
als erforderlich erachtet wurden, nicht mehr notwendig sind. Am oberen Ende jeder Harfe sind die Rohre nicht fest
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1542180
eingespannt, sondern sie können sich einzeln frei nach
oben ausdehnen.
(11) die Rohre in einer Harfe oder die Abzugsrohre auf der einen Seite -des Ofens sind zweckmässig mit Bezug auf
diejenigen auf der anderen Seite des Ofens versetzt, um zu verhindern, daß ein Rohr sich praktisch nirn Schatten
eines anderen" bezogen auf die Strahlungswärmequelle befindet.
(12) die Rohre, welche das Reaktionsteilnehmergemisch, z.B.
ein Gemisch aus Dampf und Kohlenwasserstoff, zum Einlaß
jedes Rohres leiten und das Rohr-bzw. das Legierungsrohr, welches die Ausströmung aus dem Reaktionsrohr bei jeder
Harfensammelleitung leitet, sind von kleinem Durchmesser, um eine reichliche Biegsamkeit zur Wärmedehnung zu ermöglichen,
haben jedoch eine ausreichende Grosse, damit bei einer massig hohen Gasgeschwindigkeit der Druckabfall
über die Verbindungsleitungen nicht übermässig hoch wird.
(13) der obere Flanschverschluß jedes Rohres ist so angeordnet, daß die Rohre zur Inspektion, Entnahme oder zum Auswechseln
des Katalysators einzeln geöffnet werden können, jedoch die Rohrharfe ihre normale Betriebsstellung beibehalten
kann. Der Katalysator läßt sich wie bei der bis-
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herigen Praxis bei senkrechten Rohren durch eine Vorrichtung nach Art eines "Staubsaugers" oder durch andere
geeignete Ilittel leicht entfernen.
Der erfindungsgemässe Ofen aus naßeinheitlichen Bauteilen
ist in der Herstellung einfach und verhältnismässig billig. Wie erwähnt, kann der Öfen im Herstellerwerk gebaut werden,
ro daß er zum endgültigen Aufstellungsplatz fertiggebaut oder
praktisch fertiggebaut transportiert werden kann. Die volle Inbetriebnahme am Aufstellungsplatz kann dann mit einem geringstmöglichen
Zeitaufwand vorgenommen werden. Die Schwierigkeiten, welche die Folge einer unterschiedlichen Ausdehnung
der Katalysatorrohre sind, sind bei dem erfindungsgemässen Ofen
weitgehend ausgeschaltet und der Ofen selbst hat eine ausreichend
gedrängte Bauform zur Anordnung auf Kufen. Das Auswechseln von Teilen kann leicht und rasch geschehen, wodurch die Stilllegezeiten
verringert werden.
Der erfLndungsgemässe Ofen aus maßeinheitlichen Bauteilen kann
in sehr verschiedener Welse modifiziert werden. Beispielsweise
kann das Hinzufügen von Elementen, die in einem Reformierofen
oder in einem anderen katalytischen Ofen wünschenswst sind, in der gewünschten Weise erfolgen. Obwohl ein Ofen mit Einlaß-
und Auslaßsammelleitungen gezeigt wurde, der normalerweise
ein Vorerhitzen der Reaktionsteilnehmer durch, äussere Mittel
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1S4216Ö
-3Π-
erfordert, kann in den Ofen auch eine Vorheizeinrichtung,
beispielsweise eine Leitungsschlange eingebaut werden.
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Claims (1)
- P a t e nt an s ό r ü c he1. Ofen zum Reformieren oder für ähnliche Zwecke aus naf einheitlichen Bauteilen, gekennzeichnet in Korabination durch einen Fuß, der eine feuerfeste, einen Herd bildende Oberfläche aufweist, eine Reihe von metallischen Uandfeidern mit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, Ilittel, durch Vielehe die Uandfeider in einer senkrechten Stellung mit ihren unteren Enden auf Randteilen des Fusses aufgestützt gehalten rerden, :-:obei an zwei entgegengesetzten Randteilen des Fusses mindestens eines der Wandfeider so aufgestützt ist, senkrechte metallische Hckplatten nit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, Vielehe Eckplatten zusammen mit den V/andfeldern einen Ofenraum bilden, die senkrechte Randteile der V.'andfeider und die Lckplatten lösbar miteinander abgedichtet sind, eine Reihe von sich senkrecht erstreckenden Katalysatorrohren, die in Abständen voneinander und von den gegenüberliegenden Uandfeidern und parallel zu diesen angeordnet sind, ein feuerfestes Dach, das an Elementen aufgehängt ist, die :;ich quer zuk Qfenraun erstrecken, wobei die oberen009827/1793-4ο-Enden der Katalysatorrohre, -die sich durch öffnungen im Dach erstrecken, darüber angeordnete Einlaßnittel aufwdsen.2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre unten geschlossen sind und in diesenψ Abzugsrohre angeordnet sind.3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre auf dem Herd aufruhen.4. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre an den erwähnten Elementen aufgehängt sind, die sich quer zum Ofen zur Aufhängung des Daches erstrecken.5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieKatalysatorrohre Harfen bilden, jede Harfe eine untere Sammelleitung aufweist,, welche eine Anzahl von Katalysatorrohren miteinander verbindet, sich längs des Herdes erstreckt und auf diesem aufgelagert ist.6. Ofen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Auslaßorgane für die unteren Sammelleitungen, welche Organe sich von den Gammelleitungen aus dem Ofenraum heraus durch eines009827/1793 woder mehrere Wandfelder und dünne feuerfeste Verkleidungen erstrecken, welche Wandfelder mit Einkerbungen oder Ausschnitten zur Hindurchführung der Auslaßorgane versehen sind.7. Ofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch p-ekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre an den Sammelleitungen zur Bildung der Harfen in der Weise befestigt sind, daß die Rohre jeder Harfe pjleiche Mittenabstände voneinander haben,8. Ofen nach den Ansprüchen 5— 7, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinander angeordneten Harfen in der Längsrichtung mit Bezug aufeinander versetzt sind, wobei die Rohrmittellinien der parallelen Harfen mit Bezug aufeinander versetzt sind.9. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Wandfelder in einer einfachen mathematischen Proportion zum Abstand zwischen den Achsen von zv/ei benachbarten Katalysatorrohren steht,Io, Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grosse des Ofens von der Zahl der in diesem verv/cndeten 1/aridfeider abhängt, und die Zahl der009827/1793 BADViandfelder von der Zahl der im Ofen enthaltenen Katalysatorrohre abhängt.11. Ofen nach den Ansprüchen 5 - lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckplatten· von zweierlei Typen sind, von denen der eine durch eine Eckplatte mit Seitenteilen von gleicher Breite, die einander im rechten Winkel treffen, gebildet wird, während der andere Typ eine Eckplatte mit Seitenteilen ist, die einander im rechten Winkel treffen und von denen der eine breiter als/der andere ist, wobei der Ofen zwei Eckplatten von jedem Typ auf v/eist, die an diametral entgegengesetztenEcken angeordnet sind, so daß die in parallelem Abstand voneinander angeordneten Harfen innerhalb des Ofens in der Längsrichtung zueinander versetzt sein können.12. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Brenner.13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aln Brenner Strahlungsbrenner in mindestens einigen der i.'andfelder vorgesehen sind.I1I. ofen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner im Herd des Ofens angeordnet aiii.!.BAD ORtäftiAL 009827/179315. Qreii nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch .gekennzeichnet, daß eine Isolierblockschicht an den Innenflächen der '.Jandfeider und der Eckplatten befestigt ist, während üie feuerfeste Verkleidung durch eine Schicht aus einen gießbaren' feuerfesten I-Iaterial gebildet wird, die auf dieSchicht des Isolierblocks aufgegossen ist, und Ilittel vorgesehen sind, durch xfelche die Schichten in ihrer Lage gehalten werden.Ib. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Abgasöffnung durch eines der erwähnten Ofenraur/ieleniente-,17. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Abgasöffnung durch den Eerd,18. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß durch ein Untergestell gebildet wird, und ein Rahnienwerk, welches den Ofen umgibt, a1; Untergestell befestigt ist, und die Seitenwandfelder bzw. -Platten, die Eckplatten und die Elenente, an denen das Dach aufgehängt ist, trägt.19. Ofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dasunter:-esteIl und das .Hahnenwc-rk so .ausgebildet sind, daß0 098 27/179 311421der Ofen eine Baueinheit bildet und als solche angehoben und transportiert vier den kann.20. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Mittel zur beweglichen Abdichtung der oberen Enden der Eatalysatorrohre in öffnungen im Dach in der Weise, daß sich die Rohre in der Längsrichtung und nach oben in den öffnungen ausdehnen können.21. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßorgane für die Katalysatorrohre durch eine oder mehrere Sammelleitungen gebildet werden, ein Einlaßrohr das obere Ende jedes Katalysatorrohresmit einer Sammelleitung verbindet, die Einlaßrohre schleifenförmig verlaufen, so daß die erwähnten Verbindungen • durch eine Ausdehnung der Eatalysatorrohre nicht beeinträchtigt vier den.BAD ORtäiNAL 009827/1793UsLe e rs e ite
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