DE2061455C3 - Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck - Google Patents
Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter DruckInfo
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- 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
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck. Die vorgeschlagene
Vorrichtung kann z. B. für die Gewinnung von Synthesegas bei der Ammoniakherstellung mit Erfolg
verwendet werden.
Aus der US-PS 2 894 826 ist eine Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck bekannt,
die aus einem Ofen aus feuerfestem Werkstoff besteht, in dem sich mit einem Katalysator ausgefüllte
Reaktionsrohre befinden. Den Rohren wird über eine Sammelleitung ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen
und Wasserdampf zugeführt. Der Katalysator wird in den Rohren mit Hilfe von Lochsieben befestigt, die am
Eingang und Ausgang der Reaktionsrohre angeordnet werden. Im Ofen sind Brenner eingebaut, in denen
Heizgas verbrannt wird, wobei die entstehende Wärme für die Beheizung der Reaktionsrohre, in denen die Primärreformierung
erfolgt, ausgenutzt wird.
Im unteren Teil des Ofens ist ein Lochboden angebracht, durch welchen die Reaktionsrohre hindurchgeführt
sind und unter welchem sich eine Schachtkammer mit einer Schicht eines Katalysators befindet, in dessen
Gegenwart die Sekundärreformierung erfolgt.
Das Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf tritt über die Sammelleitung in die Reaktionsrohre ein, wo in der Katalysatorschicht die Reformie
rung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf unter Bildung von Wasserstoff und anderen Komponenten
verläuft. Aus den Rohren gelangt das Reaktionsgemisch
in die Schachtkammer, wohin auch über den Lochboden ein Teil der Rauchgase in einer Menge geleitet
wird, die zur Herstel'ung eines Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches
erforderlich ist In der Schachtkammer findet eine Oxydation der Komponenten des ersten
Reaktionsgemisches durch den Sauerstoff der Rauchgase statt, und es erfolgt der Prozeß der Sekundärreformierung
dank der entwickelten Wärme. Das Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch wird aus der Vorrichtung
abgeführt.
Auf diese Weise laufen in der bekannten Vorrichtung zwei Prozesse ab: die Dampf-Reformierung und die
Dampf-Luft-Reformierung unter Bildung des für die Ammoniaksynthese geeigneten Gasgemischs.
Jedoch führt bei der bekannten Vorrichtung die Verwendung des Lochbodens, welcher den Ofen mit der
Schachtkammer verbindet, zur Notwendigkeit, Stickstoff in Form von Rauchgasen zuzuführen.
Das Vermischen des brennbaren Gasgemischs nach der Primärreformierung mit den sauerstoffhaltigen
Rauchgasen erfolgt in der bekannte.i Vorrichtung unmittelbar in der Katalysatorschicht.
Dies ruft eine Überhitzung des Katalysators wegen des auf ihm vor sich gehenden Verbrennungsprozesses
hervor und führt zur schnellen Zerstörung des Katalysators.
Die Zuführung des erforderlichen Stickstoffes mit den Rauchgasen kann eine Vergiftung des Katalysators
durch Rauchgasgifte (beispielsweise durch Schwefel) zur Folge haben.
Aus der FR-PS 1 304 737 ist weiter eine Vorrichtung zur Vermischung von Fluidströmen bekannt, in der der
Hauptstrom aus einer Kammer durch eine Reihe von Anschlußstücken in eine andere Kammer gelangt. Die
Anschlußstücke verlaufen durch eine die beiden Kammern trennende dritte Kammer hindurch, die von zwei
Zwischenwänden gebildet und in die ein zweiter Strom eingeführt wird, der in den Hauptstrom (den ersten
Strom) durch die von den Anschlußstücken und den öffnungen in der unteren Zwischenwand gebildeten
Ringspalte oder durch poröse Wände der Anschlußstücke geführt wird. Diese Vorrichtung kann zur Reformierung
von Kohlenwasserstoffen nicht verwendet werden, da die Vermischung dazu führen würde, daß
die exotherme Reaktion zwischen Gas und Luft auf der Katalysatorschicht stattfindet, was eine Überhitzung
und Zerstörung des Katalysators zur Folge hätte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen
unter Druck zu schaffen, die eine Wärmeaustauschkammer mit Anschlußstücken für die Zu- und Abführung
von Heizgasen und mit darin untergebrachten Reaktionsrohren sowie eine an den offenen Enden der
Reaktionsrohre befindliche Schachtkammer enthält und die es gestattet, die Dampf-Luft-Reformierung an
Stelle von Rauchgasen mit Luft vorzunehmen und die Oxydation der Komponenten des Gasgemisches an der
Primärreformierung nicht in der Katalysatorschicht, sondern im freien Raum durchzuführen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wärmeaustauschkammer von der Schachtkammer durch einen
Doppelzwischenboden getrennt ist, dessen Wände eine Kammer für die Zuführung gasförmiger Komponenten
bilden und durch den die Reaktionsrohrenden geführt sind, wobei diese Kammer von der Wärmeaustausch-
kammer dicht abgetrennt ist und mit der Schachtkammer in Verbindung steht.
Zur Verbindung der Kammer für die Zuführung von gasförmigen Komponenten mit der Schachtkammer
können die Reaktionsrohre du. oh die der Schachtkammer zugekehrte Wand des Doppelzwischenbodens unier
Bildung eines Spaltes hindurchgi'hen, wobei in der
besagten Wand perforierte Hülsen, welche konzentrisch und mit einem Zwischenraum zu den Reaktionsrohren angeordnet werden, befestigt sein können.
Zweckmäßigerweise werden die Reaktionsrohr an der Wand des Doppelzwischenbodens, welche der
Wärmeaust;:uschkammer zugekehrt ist. mittels Gleitdichtungen befestigt.
Es ist zweckmäßig, den Doppelzwischenboden mit Hilfe einer Wärmeausgleichvorrichtung zu befestigen.
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen weiter erfäute.-i.
Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Reformieren
von Kohlenwasserstoffen unter Druck (Längsschnitt),
F i g. 2 den Doppelzwischenboden in vergrößertem Maßstab.
Die Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck besteht aus einem ausgekleideten
Metallgehäuse 1 (Fig. 1) mit Reaktionsrohren 2, welche mit einem Katalysator zur Dampfreformierung
ausgefüllt und durch ein Gitterwerk 3 miteinander verbunden sind, einer Verteilungskammer A, die sich über
den Reaklionsrohren 2 befindet und mit einem Zuleitungsstutzen 4 für das Reaktionsgernisch versehen ist,
sowie aus einem das Gemisch verteilenden Lochsieb 5 mit ungleichmäßiger Perforation.
Unter der Verteilungskammer A befinden sich eine Wärmeaustauschkammer B und eine Schachtkammer
C. wobei letztere mit einem Katalysator zur Sekundärreformierung
gefüllt ist, der auf einem Lochboden 6 angeordnet ist. Die Schachtkammer C ist mit einem Stutzen
7 zum Ableiten des Gasgemisches versehen. Im Gehäuse 1 sind Anschlußstücke 8 und 9 für die Zu- bzw.
Abführung von Heizgasen vorgesehen.
Die Wärmeaustauschkammer B ist von der Schachtkammer C durch einen Doppelzwischenboden 10 getrennt.
Die Wand 11 des Doppelznischenbodens 10,
welche der Wärmeaustauschkammei B zugekehrt ist,
und die der Schachtkammer C zugekehrte Wand 12 des Doppelzwischenbodens 10 bilden eine Kammer D für
die Zuführung von gasförmigen Komponenten, z. B. von Luft. Die Wand 11 trennt die Kammer D von der
Wärmeauslauschkammer B dicht ab, während die Kammer D mit der Schachtkammer Cüber Spalte zwischen
den Reaktionsrohren 2 und perforierten Hülsen S3 (F i g. 2), welche an der Wand konzentrisch um die
Reaktionsrohre befestigt sind, in Verbindung steht.
Die Hülsen 13 sind an der Wand 11 dicht befestigt, wobei zwischen den Hülsen 13 und den Reaktionsrohren 2 im oberen Teil dieser Hülsen 13 Gleitdichtungen 14 aus einem hochfeuerfestem Werkstoff angebracht sind.
Die Hülsen 13 sind an der Wand 11 dicht befestigt, wobei zwischen den Hülsen 13 und den Reaktionsrohren 2 im oberen Teil dieser Hülsen 13 Gleitdichtungen 14 aus einem hochfeuerfestem Werkstoff angebracht sind.
ίο Die Hülsen 13 sind unterhalb der Zone, in welcher
sich die Gleitdichtungen 14 befinden, perforiert. Die Wand 11 trennt die Wärmeaustauschkammer B
(Fi g. 1) von der Kammer D dicht ab; die Reaktionsrohre 2 aber, die sich beim Erwärmen ausdehnen, können
in Längsrichtung gleiten.
Der Doppelzwischenboden 10 ist im Gehäuse mittels einer Wärmeausgleichvorrichtung 15 befestigt und mit
einem Rohrstutzen 16 für die Zuführung von Luft in die Kammer D versehen.
Die Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck funktioniert folgendermaßen:
Das Ausgangsgemisch aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf wird durch den Zuleitungsstutzen 4 in die
Verteilungskammer A eingeführt, wo infolge der ungleichmäßigen Perforation des Lochsiebs 5 eine bessere
Verteilung des Gemisches vor sich geht. Das verteilte Gemisch gelangt in die Reaktionsrohre 2, wo in der
Katalysatorschicht durch die von den Heizgasen herrührende Wärme der katalytische Dampfreformierprozeß
der Kohlenwasserstoffe abläuft. Die Heizgase werden über das Anschlußstück 8 in die Wärmeaustauschkammer
B ein- und über das Anschlußstück 9 abgeführt.
Das in den Reaktionsrohren 2 gebildete Gemisch strömt in die Schachtkammer C für die Sekundärreformierung.
Hierbei wird aus der Kammer D über die Ringspalte zwischen den perforierten Hülsen 13 und
den Reaktionsrohren 2 Luft zugeführt. Die Perforation in den Hülsen 13 gestattet es, die aus der Kammer D
zuströmende Luft gleichmäßig über den ganzen Querschni't der Schachtkammer Czu verteilen.
Des weiteren strömt das Reaktionsgemisch über den auf dem Lochboden 6 befindlichen Katalysator zur Sekundärreformierung,
und das erhaltene Gasgemisch tritt über den Stutzen 7 aus.
Dadurch, daß die Wärmeaustauschkammer B von
der Schachtkammer C für die Sekundärreformierung mit Hilfe des Doppelzwischenbodens 10 dicht getrennt
ist, ergibt sich die Möglichkeit, Stickstoff in Form von Luft an Stelle von Rauchgasen zuzuführen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck, die eine Wärmeaustauschkammer
mit Anschlußstücken für die Zu- und Abführung von Heizgasen und mit darin untergebrachter.
Reaktionsrohren sowie eine an den offenen Enden der Reaktionsrohre befindliche Schachtkammer
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmfaustauschkammer (B) von der Schachtkammer
(Q durch einen Doppelzwischenboden (10) getrennt ist, dessen Wände (U und 12) eine Kammer
(D) für die Zuführung von gasförmigen Komponenten bilden und durch den div. Enden der Reaktionsrohre (2) hindurchgeführt sind, wobei die Kammer
(D) von der Wärmeaustauschkammer (S) dicht abgetrennt ist und mit der Schachtkammer (Q in Verbindung
steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Kammer (D) mit
der Schachtkammer (Q die Reaktionsrohre (2) durch die der Schachtkammer (Q zugekehrte Wand
(12) des Doppelzwischenbodens (10) unter Bildung eines Spalts hindurchgehen, wobei an der Wand (12)
perforierte Hülsen (13) befestigt sind, welche konzentrisch und mit einem Zwischenraum um die
Reaktionsrohre (2) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsrohre (2) in
der der Wärmeaustauschkammer (S) zugekehrten Wand 11) des Doppelzwischenbodens (10) mittels
Gleitdichtungen (14) befestigt sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelzwischenboden
(10) in der Vorrichtung mittels einer Wärmeausgleichvorrichtung (15) befestigt ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702061455 DE2061455C3 (de) | 1970-12-14 | 1970-12-14 | Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19702061455 DE2061455C3 (de) | 1970-12-14 | 1970-12-14 | Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2061455A1 DE2061455A1 (en) | 1972-06-29 |
| DE2061455B2 DE2061455B2 (de) | 1974-11-21 |
| DE2061455C3 true DE2061455C3 (de) | 1975-07-03 |
Family
ID=5790913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19702061455 Expired DE2061455C3 (de) | 1970-12-14 | 1970-12-14 | Vorrichtung zum Reformieren von Kohlenwasserstoffen unter Druck |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2061455C3 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019204814A1 (de) | 2019-04-04 | 2020-10-08 | Thyssenkrupp Ag | Reformerdoppelboden |
-
1970
- 1970-12-14 DE DE19702061455 patent/DE2061455C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2061455A1 (en) | 1972-06-29 |
| DE2061455B2 (de) | 1974-11-21 |
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