DE2304984A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des katalytischen dampfreformierens von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des katalytischen dampfreformierens von kohlenwasserstoffen

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Waclaw Dr Ing Hennel
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Description

23 109 n/wa
Instytut Nawoz6w Sztucznych, Putawy/Polen
Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung
des katalytischen Dampfreformierens von Kohlenwasserstoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung des katalytischen Dampfreformierens von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf oder mit Wasserdampf und Kohlendioxid unter Verwendung eines festen Katalysators, wobei die Wärme für die endotherme Reaktion von einer
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mit dem Heizmedium in Berührung gebrachten und dieses Medium vom Reaktionsgemisch trennenden Wandfläche zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte ReformingWerfahren beruhen auf der Erwärmung des den Katalysator enthaltenden Reaktionsraumes mit Heizgasen, vorzugsweise mit Rauchgasen, wobei diese Erwärmung durch eine den Reaktionsraum vom Durchflussraum der Heizgase trennende Rohrwand erfolgt.
Es sind Vorrichtungen f,^ Reforming-Verfahren bekannt, bei welchen der Reaktionsraum entweder aus einem von aussen mit heissen Gasen beheizten Innenraum des Rohrsattes oder aus dem Aussenraum der Rohre besteht. Im letztgenannten Fall werden die Rohre von innen mit Gasen beheizt.
Der Reaktionsraum der vorstehend erwähnten Arten ist mit Katalysatoren in Form von Körnern oder FormstUcken,wie Ringen und dergleichen,ausgefüllt. Die Wärmeübertragung vom Heizgas auf den Katalysator erfolgt durch die Rohrwände und durch das Reaktions-Gasgemisch, welches durch den Reaktionsraum geleitet wird. Das Reaktionsgemisch wird durch die Berührung mit der Rohrwand erwärmt und sodann wird die aufgenommene Wärme an den Katalysator , auf dessen Oberfläche die endotherme Reaktion verläuft, abgegeben.
Diese Art der Wärmeübertragung von der Rohrwand zu dem Katalysator hat zur Folge, dass die Durchschnittstemperatur der Katalysatoroberfläche, welche zugleich die Reaktionstemperatur darstellt, niedriger als die Wand-
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temperatur ist.
Durch Messungen und Berechnungen hat sich gezeigt, dass eine grosse Differenz zwischen der Katalysator- und der Rohrwandtemperatur auf der dem Reaktionsraum zugewandten Wandoberfläche besteht.
Die. Nachteile der bekannten Reforming-Verfahren bestehen darin, dass die Reaktionstemperatur wegen der grossen Temperaturdifferenz zwischen Katalysator und Rohrwand begrenzt ist. Die Einhaltung einer hohen Reaktionstemperatur wirkt sich jedoch günstig auf die Reaktionsleistung aus. Aufgrund des vorstehend angeführten Sachverhaltes muss die Reaktionstemperatür jedoch wesentlich tiefer als die Rohrwandtemperatur liegen. Die Rohrwandtemperatur ist wiederum durch einen unüberschreitbaren Wert, oberhalb welchem mangelnde Widerstandsfähigkeit des Rohrwandwerkstoffes vorliegt, begrenzt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Reformierverfahren bei einer Temperatur, die nahezu die Temperatur der wärmeabgebenden Wandfläche darstellt, durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Änderung der Art der Wärmeübertragung auf den Katalysator von der mit dem Heizmedium in Berührung gebrachten Wandfläche erreicht. Daher ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme von der Wandfläche dem Katalysator ausschliesslich durch Wärmeleitung der Festkörper zugeführt wird.
Der Wärmeübergang mittels Konvektion im Reaktionsgas wird ausschliesslich durch die Wärmeleitung der Festkörper ersetzt. Es wurde nämlich die Trennwand zwi-
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sehen Heizmedium und Reaktionsraum als Katalysator verwendet. Der dem Reaktionsraum zugewandten Wandoberfläche wurden die Eigenschaften eines Katalysators verliehen. Zu.diesem Zweck wird entweder die Wand aus zwei Schichten hergestellt, einer druckfesten Werkstoff schicht und einer dünnen, daran haftenden Katalysatorschicht, oder der Oberfläche des druckfesten Werkstoffes werden die Eigenschaften eines Katalysators verliehen.
Da für eine bestimmte Reaktion verschiedene Katalysatoren verwendet werden können, gibt es keine allgemein gültige Regel für die Wandausführung.
Die Vorrichtung besitzt erfindungsgemäss einen Rohrsatz, ähnlich wie bei bekannten Vorrichtungen. Der wesentliche Unterschied zwischen der erfindungsgemässen Vorrichtung und den bekannten Vorrichtungen besteht jedoch darin, dass die Rohrwand als Katalysator ausgebildet wird und daher der Innen- bzw. Aussenraum der Rohre, vorstehend als Reaktionsraum bezeichnet, nicht mit Katalysator ausgefüllt ist, sondern einen freien Durchflussweg für die Reaktionsgase darstellt. Um die katalytisch wirkende Fläche zu vergrössern, können Rippenrohre verwendet werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und der Anwendung der Vorrichtung gemäss der Erfindung, erfolgt der Wärmeübergang auf den Katalysator durch Festkörper, also ohne Temperaturabfall, der bei den bekannten Verfahren bei der Wärmeübertragung von der Rohrwand zum durchfllessenden Reaktionsgas und weiter vom Reaktionsgas auf den Katalysator zwangsläufig erfolgte.
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Im Vergleich mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird nun durch das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung eine höhere Katalysatortemperatur bei bestimmter Wandtemperatur, bzw. eine tiefere Wandtemperatur bei einer bestimmten Katalysatortemperatur erreicht.
Im ersten Fall werden günstigere Bedingungen für die Durchführung des Verfahrens erzielt und im zweiten eine Kostensenkung durch Verwendung eines billigeren Rohrmaterials ermöglicht.
Es wurde festgestellt, dass durch die beschriebene Verbesserung der Bedingungen der Reaktionsdurchführung, d.h., durch günstige Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes sowie durch die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, die Anwendung'einer gegenüber den bekannten Vorrichtungen wesentlich kleineren Katalysatoroberfläche möglich ist.
Die erforderliche kleinere Katalysatoroberfläche, sowie die Möglichkeit erhöhter Durchflussgeschwindigkeit des Gases durch den Reaktionsraum bewirken eine wesentliche Verkleinerung der Ausmasse und damit des Gewichtes sowie eine Kostensenkung bei der Herstellung der Gesamtvorrichtung.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (l/ Verfahren zur Durchführung des katalytischen Dampfreformierens von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf oder mit Wasserdampf und Kohlendioxid unter Verwendung eines festen Katalysators, wobei die Wärme für die endotherme Reaktion von einer mit dem Heizmedium in Berührung gebrpVhten und dieses Medium vom Reaktionsgemisch trennenden Wandfläche zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme von der Wandfläche dem Katalysator ausschliesslich durch Wärmeleitung der Festkörper zugeführt wird.
    2, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heizmedium vom Reaktionsgemisch trennende Wand mit der dem Reaktionsraum zugewandten Seite den Katalysator für die Reformierungsreaktion bildet.
    3, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g ek e η η zeichnet, dass die das Heizmedium vom Reaktionsgemisch trennende Wand aus einer Schicht aus druckfestem Material und einer dünnen daran haftenden Katalysatorschicht besteht.
    4, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das Heizmedium vom Reaktionsgemisch trennende Wand durch Rippenrohrwände gebildet wird.
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DE2304984A 1972-02-05 1973-02-01 Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des katalytischen dampfreformierens von kohlenwasserstoffen Pending DE2304984A1 (de)

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