DE20314411U1 - Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff - Google Patents

Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff Download PDF

Info

Publication number
DE20314411U1
DE20314411U1 DE20314411U DE20314411U DE20314411U1 DE 20314411 U1 DE20314411 U1 DE 20314411U1 DE 20314411 U DE20314411 U DE 20314411U DE 20314411 U DE20314411 U DE 20314411U DE 20314411 U1 DE20314411 U1 DE 20314411U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
evaporator
steam reforming
water
heat transfer
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20314411U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viessmann Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viessmann Werke GmbH and Co KG filed Critical Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority to DE20314411U priority Critical patent/DE20314411U1/de
Publication of DE20314411U1 publication Critical patent/DE20314411U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0423—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/0438—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being placed next to each other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00203—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221—Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294—Evaporation by heat exchange with hot process stream

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff, umfassend
a) eine beheizbare Dampfreformierstufe (1) mit einem Reformierkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformer-Produkte,
b) mindestens eine der Dampfreformierstufe (1) nachgeschaltete Katalysatorstufe (2) zur katalytischen Konvertierung der Reformer-Produkte, und
c) mindestens ein der Dampfreformierstufe (1) nach- und der Katalysatorstufe (2) vorgeschalteter, mit mindestens einem Strömungskanal (4) versehener Verdampfer (3) zur Übertragung von Wärme von den Reformer-Produkten auf das der Dampfreformierstufe (1) zuzuführende Wasser,
dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (4) des Verdampfers (3) wasserseitig zur Verbesserung der Wärmeübertragung ein Strömungsverwirbelungselement (5) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger Apparat ist beispielsweise nach der DE 100 57 537 A1 bekannt. Dieser besteht aus einer mit einem Gasbrenner beheizbaren Dampfreformierstufe mit einem Reformierkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas (zum Beispiel Methangas) und Wasser (Wasserdampf) in Wasserstoff und weitere Reformer-Produkte. Ferner weist dieser Apparat mehrere, der Dampfreformierstufe nachgeschaltete Katalysatorstufen zur katalytischen Konvertierung der Reformer-Produkte auf. Zur Übertragung von Wärme von den Reformer-Produkten auf das der Dampfreformierstufe zuzuführende, zu verdampfende Wasser ist ein Verdampfer vorgesehen, der der Dampfreformierstufe nach- und der ersten Katalysatorstufe vorgeschaltet ist. Dabei strömt das Wasser während der Verdampfung durch (mindestens) einen Strömungskanal, dem über produktgasseitige Wärmeleitbleche die von den Reformer-Produkten abgegebene Wärme zugeführt wird.
  • Dieser Apparat funktioniert einwandfrei und hat sich insoweit bestens bewährt. Wesentlich für einen gleichmäßigen Betrieb des Reformers ist das sogenannte "Steam to Carbon"-Verhältnis, also das Verhältnis, mit dem das Kohlenwasserstoffgas (Carbon) mit dem Waserdampf (Steam) in der Dampfreformierstufe vermischt wird. Wird dabei dem Apparat der Wasserdampf und das Kohlenwasserstoffgas höchstens mit Netzdruck zugeführt (gemeint ist das öffentliche Gas- und Wassernetz), bezeichnet man dies üblicher Weise als sogenannten unaufgeladenen (drucklosen) Betrieb. Bei dieser Betriebsweise ist unbedingt darauf zu achten, dass das "Steam to Carbon"-Verhältnis nicht schwankt. Derartige Schwankungen im "Steam to Carbon"-Verhältnis treten dabei insbesondere dann auf, wenn es aufgrund einer ungleichmäßigen Verdampfung des Wassers im erwähnten Strömungskanal zu Druckschwankungen kommt, die sich unmittelbar auf die der Dampfreformierstufe zugeführte Mischung aus Kohlenwasserstoffgas und Wasserdampf auswirken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einem Apparat der eingangs genannten Art die erwähnten Druckschwankungen bei der Verdampfung des Wassers im Strömungskanal zu minimieren, um zu gewährleisten, dass das "Steam to Carbon"-Verhältnis stets möglichst konstant bleibt.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Apparat der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass im Strömungskanal des Verdampfers wasserseitig zur Verbesserung der Wärmeübertragung ein Strömungsverwirbelungselement angeordnet ist. Diese Maßgabe gewährleistet, dass die bei der Verdampfung entstehenden Dampfblasen verwirbelt und zerteilt werden, so dass unerwünschte Druckstöße unterdrückt werden.
  • Als Strömungsverwirbelungselement ist dabei nach einer vorteilhaften Ausführungsform ein Metallgewebe vorgesehen, das den Strömungskanal zumindest teilweise ausfüllt und die erwähnte Zerteilung der großen Dampfblasen bewirkt. Dabei ist der Einsatz eines Metallgewebes oder eines ähnlichen ausgebildeten Strömungsverwirbelungselements auch insofern besonders vorteilhaft, als dieses eine besonders gute Wärmeleitung aufweist und die außen am Strömungskanal anliegende Wärme schneller ins Innere des Strömungskanals transportiert wird.
  • Andere vorteilhaft Weiterbildungen ergeben sich nach den abhängigen Ansprüchen.
  • Der erfindungsgemäße Apparat einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Ansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch und jeweils im Schnitt
  • 1 den erfindungsgemäßen Apparat mit Strömungsverwirbelungselement im Strömungskanal; und
  • 2 den Strömungskanal einmal mit (links) und einmal ohne Strömungsverwirbelungselement (rechts).
  • Der in der 1 schematisch dargestellte Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff umfasst eine vorzugsweise mit einem Brenner 6 beheizbare Dampfreformierstufe 1 mit einem Reformierkatalysator (nicht im einzelnen dargestellt) zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformer-Produkte. Der Dampfreformierstufe 1 wird Wasser (in Form von Dampf) über den Wasserzufuhranschluss 8 und Kohlenwasserstoffgas (vorzugsweise Erdgas) über den Gaszufuhranschluss 9 zugeführt. Der Brenner 6 (vorzugsweise ein Gasbrenner, der ebenfalls mit Kohlenwasserstoffgas betrieben wird), liefert die für den Reformierungsprozeß erforderliche Wärme. Das aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid bestehende Reformat verläßt die Dampfreformierstufe in der durch die Pfeile in 1 angedeuteten Richtung.
  • Der erfindungsgemäße Apparat umfasst ferner mindestens eine der Dampfreformierstufe 1 nachgeschaltete Katalysatorstufe 2 zur katalytischen Konvertierung der Reformer-Produkte. Diese ist in 1 ebenfalls nur schematisch dargestellt, wobei die Pfeile wiederum die Durchströmungsrichtung andeuten.
  • Schließlich umfasst der Apparat noch mindestens einen der Dampfreformierstufe 1 nach- und der Katalysatorstufe 2 vorgeschalteten, mit mindestens einem Strömungskanal 4 versehenen Verdampfer 3 zur Übertragung von Wärme von den Reformer-Produkten auf das der Dampfreformierstufe 1 zuzuführende Wasser. Dieser Verdampfer 3 ist vorzugsweise eingangsseitig mit einer Wasserquelle 7 (beispielsweise ein Hauswasseranschluss, vorzugsweise mit zwischengeschalteter Demineralisierungsvorrichtung) und ausgangsseitig mit einem Wasserzufuhranschluss 8 der Dampfreformierstufe 1 verbunden. Der der Dampfreformierstufe 1 zuzuführende Wasserdampf wird also zunächst als flüssiges Was ser mit einer Temperatur von etwa 20°C dem Verdampfer 3 zugeführt, dort mittels der vom etwa 600°C heißen Reformat abgegebenen Wärme verdampft und dann mit etwa 240°C zum Wasserzufuhranschluss 8 geleitet. Die für die nachgeschaltete Gasreinigung erforderliche Abkühlung der Reformerprodukte auf etwa 250°C wird also wirkungsgradgünstig für die Aufheizung der Reformeredukte (Wasser und gegebenenfalls auch des Kohlenwasserstoffgases) genutzt.
  • Wesentlich für den erfindungsgemäßen Apparat ist nun, dass zur Vermeidung von Druckstößen im Strömungskanal 4 des Verdampfers 3 und damit letztlich zur Vermeidung von Schwankungen des "Steam to Carbon"-Verhältnisses wasserseitig im Strömungskanal 4 ein Strömungsverwirbelungselement 5 angeordnet ist. Dieses wirkt, wie erwähnt, der Bildung von großen Dampfblasen entgegen, d. h. die Verdampfung findet ohne nennenswerte Druckstöße statt.
  • Zur Verdeutlichung dieses Vorganges wird auf 2 verwiesen, das einen Schnitt durch den Strömungskanal 4 darstellt. Rechts in 2 ist die Situation ohne Strömungsverwirbelungselement gezeigt, bei der sich eine große Dampfblase 10 gebildet hat, die einen von außen zugeführten Wärmestrom nur schlecht an die in Form mehrerer gezackter Linien abstrahiert dargestellte, unterkühlte Kernströmung weiterleitet. Links ist dagegen im Vergleich dazu verdeutlicht, dass das Strömungsverwirbelungselement der Bildung von großen Dampfblasen unterbindet und einen guten Wärmetransport in den Bereich der Kernströmung hin ermöglicht.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strömungsverwirbelungselement 5 aus einem Metallgewebe gebildet ist, das den Strömungskanal 4 zumindest teilweise ausfüllt. Dieses Metallgewebe weist eine sehr hohe Packungsdichte auf, die gewährleistet, dass die Oberfläche zur Wärmeübertragung auf das Prozesswasser deutlich erhöht wird. Die beim Stand der Technik während der Verdampfung auftretende zum Teil heftige Blasenbildung wird durch die Zerteilung von großen Blasen in viele kleine deutlich vergleichmäßigt.
  • Um auch reformerproduktseitig eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten, ist der Verdampfer 3 auf dieser Seite vorzugsweise wie in 1 angedeutet dargestellt als Rippenrohr ausgebildet. Wasserseitig ist schließlich der Verdampfer 3 vorzugsweise aus einem Glattrohr gebildet, in dem das erfindungsgemäße Strömungsverwirbelungselement 5 angeordnet ist.
    • 1
    Dampfreformierstufe
    2
    Katalysatorstufe
    3
    Verdampfer
    4
    Strömungskanal
    5
    Strömungsverwirbelungselement
    6
    Brenner
    7
    Wasserquelle
    8
    Wasserzufuhranschluss
    9
    Gaszufuhranschluss
    10
    Dampfblase

Claims (5)

  1. Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff, umfassend a) eine beheizbare Dampfreformierstufe (1) mit einem Reformierkatalysator zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformer-Produkte, b) mindestens eine der Dampfreformierstufe (1) nachgeschaltete Katalysatorstufe (2) zur katalytischen Konvertierung der Reformer-Produkte, und c) mindestens ein der Dampfreformierstufe (1) nach- und der Katalysatorstufe (2) vorgeschalteter, mit mindestens einem Strömungskanal (4) versehener Verdampfer (3) zur Übertragung von Wärme von den Reformer-Produkten auf das der Dampfreformierstufe (1) zuzuführende Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (4) des Verdampfers (3) wasserseitig zur Verbesserung der Wärmeübertragung ein Strömungsverwirbelungselement (5) angeordnet ist.
  2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsverwirbelungselement (5) aus einem Metallgewebe gebildet ist, das den Strömungskanal (4) zumindest teilweise ausfüllt.
  3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (3) reformerproduktseitig als Rippenrohr ausgebildet ist.
  4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (3) wasserseitig als Glattrohr ausgebildet ist.
  5. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (3) eingangsseitig mit einer Wasserquelle (7) und ausgangsseitig mit einem Wasserzufuhranschluss (8) der Dampfreformierstufe (1) verbunden ist.
DE20314411U 2003-09-15 2003-09-15 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff Expired - Lifetime DE20314411U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20314411U DE20314411U1 (de) 2003-09-15 2003-09-15 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20314411U DE20314411U1 (de) 2003-09-15 2003-09-15 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE20314411U1 true DE20314411U1 (de) 2005-01-20

Family

ID=34089344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20314411U Expired - Lifetime DE20314411U1 (de) 2003-09-15 2003-09-15 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE20314411U1 (de)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE147857C (de) *
FR1246571A (fr) * 1959-02-09 1960-11-18 Air Preheater Dispositif de transmission de la chaleur
US3195627A (en) * 1961-04-12 1965-07-20 Gen Cable Corp Heat exchangers
GB1016573A (en) * 1963-04-18 1966-01-12 Udec Ltd Improvements in or relating to heat exchanger tubes
US3409075A (en) * 1965-08-20 1968-11-05 Union Carbide Corp Matrix heat exchange cores
GB1233924A (de) * 1967-09-06 1971-06-03
DE2305791A1 (de) * 1972-02-10 1973-08-16 Raufoss Ammunisjonsfabrikker Waermeaustauscher-rohr
DE2552686A1 (de) * 1974-11-26 1976-08-12 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Poroeser metallkoerper mit grosser oberflaeche und verfahren zu seiner herstellung
GB2057908A (en) * 1979-09-06 1981-04-08 Ici Ltd Fluid-solid contact
EP0053452A2 (de) * 1980-12-02 1982-06-09 Marston Palmer Ltd. Wärmetauscher
DE3339584A1 (de) * 1983-11-02 1985-05-15 Wolfgang Dr.-Ing. 4630 Bochum Leiner Vorrichtung zur verbesserung des waerme- und stoffuebergangs an verdampferheizflaechen und austreiberflaechen
DE3828348A1 (de) * 1988-08-20 1990-02-22 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Vorrichtung zur waermeuebertragung
DE3833232C2 (de) * 1988-09-30 1991-05-23 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
DE19723680A1 (de) * 1997-06-05 1998-12-10 Eigenberger Gerhart Prof Dr In Direktverdampfer für kleine Flüssigkeitsströme
DE19900116C2 (de) * 1999-01-05 2002-02-14 Univ Muenchen Tech Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE147857C (de) *
FR1246571A (fr) * 1959-02-09 1960-11-18 Air Preheater Dispositif de transmission de la chaleur
US3195627A (en) * 1961-04-12 1965-07-20 Gen Cable Corp Heat exchangers
GB1016573A (en) * 1963-04-18 1966-01-12 Udec Ltd Improvements in or relating to heat exchanger tubes
US3409075A (en) * 1965-08-20 1968-11-05 Union Carbide Corp Matrix heat exchange cores
GB1233924A (de) * 1967-09-06 1971-06-03
DE2305791A1 (de) * 1972-02-10 1973-08-16 Raufoss Ammunisjonsfabrikker Waermeaustauscher-rohr
DE2552686A1 (de) * 1974-11-26 1976-08-12 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Poroeser metallkoerper mit grosser oberflaeche und verfahren zu seiner herstellung
GB2057908A (en) * 1979-09-06 1981-04-08 Ici Ltd Fluid-solid contact
EP0053452A2 (de) * 1980-12-02 1982-06-09 Marston Palmer Ltd. Wärmetauscher
DE3339584A1 (de) * 1983-11-02 1985-05-15 Wolfgang Dr.-Ing. 4630 Bochum Leiner Vorrichtung zur verbesserung des waerme- und stoffuebergangs an verdampferheizflaechen und austreiberflaechen
DE3828348A1 (de) * 1988-08-20 1990-02-22 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Vorrichtung zur waermeuebertragung
DE3833232C2 (de) * 1988-09-30 1991-05-23 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
DE19723680A1 (de) * 1997-06-05 1998-12-10 Eigenberger Gerhart Prof Dr In Direktverdampfer für kleine Flüssigkeitsströme
DE19900116C2 (de) * 1999-01-05 2002-02-14 Univ Muenchen Tech Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19502796B4 (de) Brenner
DE10211354B4 (de) Brennstoffreformer
DE102016114713A1 (de) Synthesevorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Produkts
DE102006019409B4 (de) Reformer-Reaktor, seine Verwendung und Verfahren zum Betrieb des Reformers
DE10110465B4 (de) Reaktor
DE102004063151A1 (de) Reformer für eine Brennstoffzelle
DE20314411U1 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE2616085A1 (de) Mit waerme arbeitender reformierofen und diesen enthaltendes reformiersystem
DE10250793A1 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff und Verfahren zum Betrieb eines solchen Apparats
EP3781521B1 (de) Ammoniakanlage mit anfahrofen und verfahren zur herstellung von ammoniak
DE202012103366U1 (de) Strahlungsheizrohr
DE102016013459A1 (de) Verfahren zur Temperaturänderung eines Fluids mittels eines Rohrbündelwärmetauschers und Rohrbündelwärmetauscher
DE2161000A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur gleichmaessigen zuteilung und wechselweisen zufuehrung von fluessigen oder gasfoermigen schutzmedien fuer frischgasduesen in einem konverter
EP1570208B1 (de) Verfahren zur herstellung eines durchlaufdampferzeugers und durchlaufdampferzeuger
EP2335816A2 (de) Vorrichtung zum Mischen von heißen Strömen
DE202019103964U1 (de) Wärmeaustauscher
DE102011084333A1 (de) Crackofen für Äthylen
DE10252268B4 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE102014011274A1 (de) Plattenförmiger Wärmetauscher
EP3166420B1 (de) Wärmebehandlungsvorrichtung sowie verfahren zur wärmebehandlung
DE10356650A1 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE10209886A1 (de) Vorrichtung sowie Verfahren zur Reformierung von Kohlenwasserstoffen aus einem Einsatzgas
DE10240953A1 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE10341644B4 (de) Wendelförmiger Wärmeaustauscher
EP3860750B1 (de) Festbettanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R207 Utility model specification

Effective date: 20050224

R156 Lapse of ip right after 3 years

Effective date: 20070403