DE2923596A1 - Hydrocarbon cracking or reforming furnace - with internally subdivided ceramic tubes for gas mixt. - Google Patents
Hydrocarbon cracking or reforming furnace - with internally subdivided ceramic tubes for gas mixt.Info
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Abstract
Description
B e s c h r e i b u n g Description
Die Erfindung betrifft einen Prozeßofen zur thermischen Umwandlamg von Gasgemischen, insbesondere Kohlenwasserstoffen, bei dem die für den Ablauf des Umwandlungs- bzw.The invention relates to a process furnace for thermal conversion of gas mixtures, especially hydrocarbons, in which the for the expiry of the Conversion or
Veredelungsprozesses erforderliche Wärme im Ofeninnern von durch ein Brennersystem erzeugten Rauchgasen auf das durch den Ofen geleitete Gasgemisch übertragen wird.Refining process required heat inside the furnace by a Flue gases generated by the burner system are transferred to the gas mixture passed through the furnace will.
Bei bekannten Prozeßöferl, die zum Reformieren oder Cracken von Gasgemischen dienen, verwendet man sogenannte SrozeR-rohre zum Durchleiten des Gasgemisches durch den Feuerraum des Ofens. Die Prozeßrohre bestehen aus Metall, so daß die Anwendungsgsrenzen der Rohre j e nach Druck/T emp ertur-Verhaltnis bei ca. 115000 zulässiger Rohrwandtemperatur liegel. Bei diesem limitiertem Temperaturniveau können bestimmte Krackprozesse nur begrenzt wirtschaftlich durchgeführt werden, und es unterliegen die metallischen Rohre einer Aufkohlung und Verzunderung, die die Wirtschaftlichkeit eines Ofens und insbesondere die Bebensdauer.der Prozeßrohre stark beeinträchtigen.In known process ovens that are used for reforming or cracking gas mixtures are used, so-called SrozeR pipes are used to pass the gas mixture through the firebox of the stove. The process pipes are made of metal, so that the application limits of the pipes depending on the pressure / temperature ratio at approx. 115000 permissible pipe wall temperature liegel. At this limited temperature level, certain cracking processes can only can be carried out economically to a limited extent, and the metallic ones are subject to it Pipes of a carburization and scaling, which the economy of a furnace and especially the life cycle of the process pipes.
Problematisch ist nach dem Stand der Technik ferner die Befestigung der Metallrohre im Feuerraum des Ofens aufgrund der großen Wärmedehnung der Metalle. Die Rohre müssen mit technisch aufwendigen Lösungen unter Berücksichtigung der großen Wärmedehnung aufgehängt oder abgestützt werden.Fastening is also problematic according to the prior art the metal pipes in the furnace combustion chamber due to the high thermal expansion of the metals. The pipes must be made with technically complex solutions taking into account the large Thermal expansion can be suspended or supported.
Nachteilig nach dem Stand der Technik ist ferner, daß die Prozeßrohre im Feuerraum in bestimmten Abständen untereinander und zur Brennerflamme hin angeordnet werden müssen, insbesondere aus Gründen eines wirtschaftlichen Wärmeübergangs und zur Verhinderung von örtlichen Überhitzungen.Another disadvantage of the prior art is that the process tubes arranged in the furnace at certain distances from one another and towards the burner flame must be, in particular for reasons of economic heat transfer and to prevent local overheating.
Dadurch wird für vergleichsweise kleine Produktquerschnitte ein sehr großer Feuerraum benötigt, der nicht nur wesentlich dazu beiträgt, daß der Ofen eine große Grundfläche in Anspruch nimmt, sondern insbesondere auch dessen Fertigungskosten erhöht.This means that for comparatively small product cross-sections, a very large combustion chamber required, which not only contributes significantly to the fact that the furnace takes up a large area, but in particular also its production costs elevated.
Bei sogenannten 11Reformier lt -ozessen werden nach dem Stand der Technik Katalysatoren verwendet, die in Form von lPüllkörpern mit keramischen Trägerkörpern aufgebaut und in die Prozeß- oder Reaktionsrohre geordnet oder ungeordnet eingebracht sind. Die mit Katalysatoren bestückten Rohre in Reformieröfen sind durch die Verwendung von Füllkörpern einerseits störanfällig (Brechen, Verrußen, Verbacken) und andererseits bei ungeordnet eingebrachten Katalysatorträgern nur von oben nach unten durchströmbar. Deshalb nur von oben nach unten durchströmbar, weil die Füllkörper bei wirtschaftlicher Durchströmunm von unten nach oben bewegt und somit beschädigt werden. Bei aufgetretener Beschädigung (Brechen, Verrußen, Verbacken, etc.) der Füllkörper muß deshalb der Ofen nach dem Stand der Technik mit verminderter Leistung gefahren werden, und es muß in extremen Bällen der gesamte Ofen und damit die gesamte Gasveredelungsanlage außer Betrieb genommen werden.In so-called reforming lt processes, according to the status of the Technology used catalysts in the form of lPüllkkörper with ceramic carrier bodies built up and placed in the process or reaction tubes in an ordered or disordered manner are. The pipes fitted with catalysts in reforming furnaces are due to the use of fillings on the one hand susceptible to failure (breaking, sooting, caking) and on the other hand in the case of catalytic converter supports that have been introduced in a disorderly manner, flow can only be passed from top to bottom. Therefore it can only be flown through from top to bottom because the packing is more economical Durchströmunm moved from bottom to top and thus damaged. When Damage (breaking, sooting, caking, etc.) of the packing must therefore Prior art oven can be run at reduced power, and it In extreme balls, the entire furnace and thus the entire gas refining system must taken out of service.
ASbauend auf den vorgenannten Stand der Technik ist es unter Vermeidung vorgenannter Nachteile Aufgabe der Erfindung, einen lrozeßofen für ein thermisch uzzuwandelndes, d.h. zu spaltendes oder zu reformierendes Produktgas zu schaffen, der bei einfachem Aufbau wirtschaftlicher als nachdem Stand der Technik betrieben werden kann.It is based on the aforementioned state of the art and is avoided the aforementioned disadvantages The object of the invention to provide a process furnace for a thermal To create product gas to be converted, i.e. to be split or reformed, which operated more economically with a simple structure than according to the state of the art can be.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß' zum Durchleiten des Gasgemisches durch den Prozeßofen zumindest ein aus Keramik bestehendes geradliniges Rohr mit zur Rohrachse symmetrischer innerer Gitterwandung vorgesehen ist, die das Rohr axial durchsetzt und zusammen mit der Rohrinnenwand äe nach Umwandlungsprozeß mit oder ohne Katalysator beschichtet ist.The object on which the invention is based is achieved in that ' at least one made of ceramic for passing the gas mixture through the process furnace Existing straight pipe with an inner grid wall symmetrical to the pipe axis is provided, which axially penetrates the pipe and together with the pipe inner wall äe is coated with or without a catalyst after the conversion process.
Durch die Verwendung von geeigneten keramischen Werkstoffen für die Prozeßrohre eines Prozeßofens, in dem die Reaktionen ablaufen1 können bestimmte Prozesse wie Erack- oder Reformierprozesse auf einem höheren Temperaturniveau und damit wirtschaftlicher ablaufen. Im Gegensatz zu metallischen Rohren nach dem stand der Technik ist das erfindungsgemäß auf gebaute Rohr aus Keramik sehr temperaturfest. Betriebstemperaturen in Prozeßöfen bis zu 1aD0°C 0 sind ohne Beschädigung der Anlage möglich, d.h. ohne nachteilige alterung der Rohre, Auflohlung, etc.. Aufgrund des höheren Temperaturniveaus (im Vergleich zu dem nach dem Stand der Technik) kann in bestimmten Fällen auf die Verwendung von Katalysatoren verzichtet werden, die bei bestimmten Unwandlungsvorgängen im niedrigerel, Temperaturbereich nach dem Stand der Technik unabdingbares mrfordernis sind. Das Keramikrohr weist geringe Wärmedehnung im Betrieb auf, wodurch selbst bei langen rohren das Problem der Wärmeausdehnung eine untergeordnete Bedeutung spielt und eine Rohrbefestigung bei vergleichsweise einfachem konstruLtivem aufwand möglich ist, Der gitterartige Innenaufbau des Rohrs trägt entscheidend dazu bei, daß das vergleichsweise bruchempfindliche Keramikrohr ausreichende Festigkeit in jeder praktischen Betriebssituation besitzt.By using suitable ceramic materials for the Process pipes of a process furnace in which the reactions can take place1 certain Processes such as cracking or reforming processes at a higher temperature level and thus run more economically. In contrast to metallic pipes according to the state of the art, the ceramic tube built according to the invention is very temperature-resistant. Operating temperatures in process ovens up to 1aD0 ° C 0 are without damage to the system possible, i.e. without disadvantageous aging of the pipes, loosening, etc .. Due to the higher temperature levels (compared to the prior art) In certain cases, the use of catalysts can be dispensed with with certain transformation processes in the lower, temperature range according to the state are an indispensable requirement of technology. The ceramic tube has little thermal expansion during operation, which causes the problem of thermal expansion even with long pipes plays a subordinate role and a pipe fastening at comparatively The lattice-like internal structure of the pipe is possible with a simple construction effort makes a decisive contribution to the fact that the comparatively fragile ceramic tube has sufficient strength in every practical operating situation.
Katalysator-b'üllkörper bzw. Schütt-Katalysatoren nach dem Stand der Technik werden bei der erfindung nicht mehr benutzt, so daß das Rohr im Betrieb richtungsunabhängig durchströmt werden kann. Der innere gitterartige Wandaufbau eines Rohrs schafft ferner innere Kammern bzw. Durchströmungsabschnitte, die bei einem etwaigen Rohrbruch nur einen Teil des Produktgases austreten lassen. Gasverluste werden dadurch minimiert, was insbesondere bei giftigen oder anderweitig gefährlichen Produktgasen besonderer Vorteil der Erfindung ist.Catalyst envelopes or bulk catalysts according to the prior art Technology are no longer used in the invention, so that the pipe in operation can be flown through regardless of direction. The inner grid-like wall structure a tube also creates inner chambers or through-flow sections, which at In the event of a pipe burst, only allow part of the product gas to escape. Gas losses are thereby minimized, especially in the case of poisonous or otherwise dangerous Product gases is a particular advantage of the invention.
Das einen integralen inneren symmetrischen Gitteraufbau aufweisende Rohr mit oder ohne Katalysator schafft im Betrieb der Anlage innere Wärmeleitungsstege und demzufolge eine große thermische Wirkfläche, was einen wirtschaftlichen Betrieb eines Ofens unterstützt. Die Rohre können vergleichsweise dicht untereinander und zur Brennerflamme hin beabstandet angeordnet werden, und zwar ohne örtliche Uberhitzungsstellen im Betrieb aufgrund des Rohrmaterials und -aufbaus.The one with an integral inner symmetrical grid structure Tube with or without a catalyst creates internal heat conduction webs when the system is in operation and consequently a large thermal active area, which is economical in operation of a furnace. The pipes can be comparatively close to each other and be arranged at a distance from the burner flame, without local overheating points in the Operation due to pipe material and structure.
Dadurch kann ein besonders kompakter Ofen bei hoher Wirtschaftlichkeit aufgebaut werden.This enables a particularly compact furnace with high economic efficiency being constructed.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß durch die Gitterwandung im Rohrinnern in etwa gleich große Kammern ausgebildet sind.An advantageous development of the invention provides that through the grid wall in the pipe interior are formed in chambers of approximately the same size.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Gitter speichenartig über dem Rohrumfang gleich verteilt ausgebildet ist.In particular, it can be provided that the grid is like a spoke over is designed to be evenly distributed around the circumference of the pipe.
Das Gitter weist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zumindest einen zum Rohrmantel konzentrischen Innenring auf.In an advantageous embodiment of the invention, the grid has at least one inner ring concentric to the pipe jacket.
In alternativer Weise kann aber auch das Gitter kreuzartig aufgebaut sein.Alternatively, however, the grid can also be constructed in the manner of a cross be.
Eine besonders große Turbulenz eines durchströmenden Gasgemisches zwecks optimaler WärmeauSnahme durch das Rohr für eine thermische Umwandlung des Mediums wird erzielt, wenn das Rohr mit einer Gitterwandung ausgebildet ist, die das Rohrinnere in Bxialrichtung schraubenförmig durchsetzt.A particularly high level of turbulence in a gas mixture flowing through it for the purpose of optimal heat absorption through the pipe for a thermal conversion of the Medium is achieved when the tube is designed with a grid wall that the inside of the pipe penetrates helically in the bxial direction.
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines Prozeßofens sieht vor, daß das lotrecht im Ofen angeordnete Rohr unten außerhalb des Feuerraums abgestützt und oben in der Feuerraumdecke des Ofens verschieblich geführt ist. Dadurch ist die statische Belastung auf das Rohr minimal, und es können einfache Befestigungsmittel Verwendung finden.An advantageous embodiment of a process furnace provides that the pipe arranged vertically in the furnace is supported at the bottom outside of the furnace and is slidably guided at the top of the furnace ceiling. This is the static load on the pipe is minimal, and it can use simple fasteners Find use.
Ein besonders wirtschaftlicher und kompakter Frozeßofen kennzeichnet sich dadurch, daß zumindest ein aus gesintertem, insbesondere keramischem Werkstoff bestehender Block mit einer Vielzahl von dicht benachbarten Durchgangskanalpaaren vorgesehen ist, wobei durch jedes Kanalpaar Gasgemisch und Rauchgas zwecks vlärmetausch im Betrieb geleitet und die Durchgangskanäle für das Gasgemisch je nach Umwandlungsprozeß mit oder ohne Katalysator beschichtet sind. Nach dieser Ausführungsform werden somit nicht frozeßrohre, sondern ein oder mehrere sogenarnte Prozeßblöcke in einem ~F+ozeßofen verwendet, die V!ärmetauscherfuriition erfüllen. Der Block weist vorteilhafterweise ein Kreuzgitterzuster auf, bei dem hinsichtlich der Gitterbreite alternierender, unterschiedlich großer Gitterabstand vorgesehen ist. Es werden auf diese Weise dicht benachbarte Durchführungskanalreihen geschaffen, und es strömt in den Durchgangskanälen mit größerem Auerschnitt im Betrieb das (wärmeabgebende) Rauchgas, während durch die Strömungskanäle mit kleinerem verschnitt das (wärmeaulnehmende) Er' odukt gas im Gegenstrom oder Gleichstrom geleitet wird. Die Durchgangskanäle für das umzuwandelnde Produktgas sind mit einem Katalysator beschichtot, wenn der thermische Prozeß Katalysatoren verlangt.A particularly economical and compact freezing furnace characterizes in that at least one made of sintered, in particular ceramic material existing block with a large number of closely spaced pairs of passageways is provided, with gas mixture and flue gas through each channel pair for the purpose of Vlärmetausch conducted in the company and the passage channels for the gas mixture each are coated with or without a catalyst after the conversion process. According to this embodiment are therefore not process tubes, but one or more so-called process blocks Used in a F + oprocess furnace that meet the V! ärmetauscherfuriition. The block advantageously has a cross grating, in which with regard to the grating width alternating, different sized grid spacing is provided. It will be on In this way, closely adjacent through-channel rows created, and it flows in the through-ducts with a larger cut-out during operation the (heat-emitting) Flue gas, while through the flow channels with smaller waste the (heat-absorbing) He 'odukt gas is passed in countercurrent or cocurrent. The through channels for the product gas to be converted are coated with a catalyst if the thermal process catalysts required.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dann gegeben, wenn mehrere gleich ausgebildete Blöcke bezüglich der Durchgangskanäle ausgerichtet und diese verbindend aufeinander und/oder dicht nebeneinander gesetzt angeordnet sind, wobei der Ofenraum eines Prozeßofens vollständig ausgefüllt bzw. durch die Blöcke der Ofenraum gebildet ist.A particularly advantageous development of the invention is then given when several identically formed blocks are aligned with respect to the through channels and these are arranged connecting one another and / or placed close to one another are, the furnace chamber of a process furnace completely filled or by the Blocks the furnace space is formed.
Diese Blockanordnung in einem Prozeßofen ermöglicht bei optimal er Ii'euerraumgeometrie eine äußerst kompakte Ofeneinneit bei erheblicher Vereinfachung und Verbilligung eines Ofens im Vergleich zum Stand der Technik, bei der nicht nur die wärmetechnische, sonder auch die statische Komponente konstruktiv höchst vorteilhaft gelöst ist.This block arrangement in a process furnace enables optimal he The furnace geometry is an extremely compact furnace unit with considerable simplification and cheaper of a furnace compared to the prior art, in which not only the thermal and especially the static components are extremely advantageous in terms of construction is resolved.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß benachbarte zugehörige Blöcke bezüglich ihrer Durchgangskanäle fixiert angeordnet sind. Bixierungshilfen können Absätze, Nuten oder dergleichen sein. Die Fixierung benachbarter zugehöriger Blöcke kann auch durch Schrägflächen bei Blöcken in dachartigem Aufbau erfolgen.Furthermore, it can be provided that adjacent associated blocks are arranged fixed with respect to their passage channels. Bixierungshilfe can Shoulders, grooves or the like be. The fixation of neighboring Associated blocks can also be created using inclined surfaces in the case of blocks with a roof-like structure take place.
Vorteilhafterweise sind die Blöcke mittels keramischer Kleber oder keramischer Massen verbunden, wie auch die Prozeßrohre eines Röhren(prozeß)ofens mittels derartiger keramischer Mittel verbunden werden können. Dadurch ist es möglich, Blöcke oder Rohre aus keramischen tjerkstoffen sicher in relativ kleinen Einheiten herzustellen und für einen Ofen zu nutzen, der größere Einheiten benötigt.The blocks are advantageously by means of ceramic glue or ceramic masses connected, as well as the process tubes of a tubular (process) furnace can be connected by means of such ceramic means. This makes it possible Blocks or tubes of ceramic materials safely in relatively small units and use it for a furnace that requires larger units.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt eines Rohrs gemäß der Erfindung, wobei ein integriertes Speichengitter vorgesehen ist, Fig. 2 ein anderes Rohr im Querschnitt mit kreuzartigem Gitteraufbau, Fig. 3 einen den Fig. 1 und 2 ähnlichen Rohrquerschnitt mit inneren Radialstreben und einem konzentrischen Innenring als Gitter, Fig. 4 eine schematische Längsansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Rohrabschnitts mit integriertem Katalysator, Fig. 5 einen '4uerschnitt des Rohres nach Fig. 4, Fig. 6 einen der Fig. 2 ähnlichen Rohrquerschnitt mit integriertem Katalysator, Fig. 7 eine schematische Vertikalansicht einer Anordnung von Rohren nach den Fig. 1-6 in einem Prozeßofen, wobei die Rohre schlangenartig miteinander verbunden sind, Fig. 8 einen Querschnitt durch den Prozeßofen gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer Anordnung von Rohren in einem Prozeßofen ähnlich der Fig. 7, wobei sämtliche Rohre parallel geschaltet sind und separate Zuführungs-und Abführungsleitungen aufweisen, Fig.10 einen Querschnitt durch einen Frozeßofen gemäß Fig. 9, Fig.11 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Beitungselements in Form eines Blocks mit dicht benachbarten Durchführungskanälen, der im Betrieb Wärmetauscherfunktion erfüllt, Fig. 12 einen Querschnitt durch den Block gemäß Fig. 11 mit integriertem Yatalysator, Fig. 13 eine schematische Vertikalansicht einer Anordnung von Blöcken gemäß den Fig. 11 und 12 in einem Prozeßofen, Fig. 14 eine schematische Vertikalansicht von zwei benachbarten Blöcken mit einer schrägflächigen dachartigen 'ixierungshilfe, und Fig. 15 eine Vertikalansicht ähnlich der Fig. 14 mit stufenartiger Fixierung.The invention is explained below using exemplary embodiments Referring to the drawing explained in more detail; It shows: Fig. 1 a cross section of a tube according to the invention, wherein an integrated spoke mesh is provided Fig. 2 shows another tube in cross section with a cross-like grid structure, Fig. 3 shows a pipe cross-section similar to FIGS. 1 and 2 with inner radial struts and a concentric inner ring as a grid, FIG. 4 is a schematic longitudinal view of a pipe section constructed according to the invention with an integrated catalyst, FIG. 5 shows a cross section of the pipe according to FIG. 4, FIG. 6 shows a pipe cross section similar to FIG with an integrated catalytic converter, FIG. 7 is a schematic vertical view of an arrangement of tubes according to FIGS. 1-6 in a process furnace, the tubes being serpentine are connected to one another, FIG. 8 shows a cross section through the process furnace according to FIG 7, 9 show a further embodiment of an arrangement of tubes in one Process furnace similar to FIG. 7, with all tubes connected in parallel and have separate feed and discharge lines, FIG. 10 shows a cross section by a freezing furnace according to FIG. 9, FIG. 11 another embodiment of one according to the invention built-up building element in the form of a block with closely adjacent ducts, which fulfills the heat exchanger function during operation, Fig. 12 is a cross section through the block according to FIG. 11 with an integrated catalyst, FIG. 13 a schematic Vertical view of an arrangement of blocks according to FIGS. 11 and 12 in a process furnace, 14 is a schematic vertical view of two adjacent blocks with one inclined roof-like 'ixierungshilfe, and Fig. 15 is a vertical view similar 14 with step-like fixation.
Gemäß Zeichnung werden Rohre mit integrierten Querschnittsformen gemäß den Fig. 1 bis 6 in Prozeßöfen gemäß den Fig. 7-10 zwecks thermischer Umwandlung von Produktgasen verwendet. Das Produktgas durchströmt das vertikal im Feuerraum eines Prozeßofens angeordnete Rohr, das Temperaturen bis zumindestens 1400°C je nach Prozeß und Keramik-Material ausgesetzt ist.According to the drawing, pipes with integrated cross-sectional shapes are made according to 1 to 6 in process furnaces according to FIGS. 7-10 for the purpose of thermal conversion used by product gases. The product gas flows through it vertically in the combustion chamber a process furnace arranged tube, the temperatures up to at least 1400 ° C each after process and ceramic material is exposed.
Aufgrund der Wärmezufuhr wird das Produktgas veredelt, d.h.Due to the supply of heat, the product gas is refined, i.e.
gekrackt oder reformiert.cracked or reformed.
Das in einem Prozeßofen 1 angeordnete Rohr 2 besteht aus Keramik und verläuft geradlinig durch das Feuerauminnere eines Ofens. Das Rohr weist eine integrierte innere keramische Gitterwandung 6 auf, die axial symmetrisch zur Rohrachse ausgebildet ist und das Rohr über die gesamte Länge durchsetzt und dadurch Kammern 8 schafft. Das umzuwandelnde Produkt-oder Spaltgas durchströmt im Betrieb sämtliche Kammern 8 eines Rohres, das Gitterkonfigurationen aufweisen kann, wie es in den Fig. 1-3 dargestellt ist. Insbesondere kann ein Speichengitter gemäß Fig. 1, ein Kreuzgitter gemäß Fig.2 oder ein Radialgitter mit konzentrischem Innenring gemäß Fig.3 vorgesehen sein.The arranged in a process furnace 1 tube 2 consists of ceramic and runs in a straight line through the interior of a furnace. The tube has an integrated inner ceramic grid wall 6, which is axially symmetrical to the pipe axis is and penetrates the tube over the entire length and thereby creates chambers 8. The product or cracked gas to be converted flows through all of the chambers during operation 8 of a tube which can have lattice configurations as shown in FIGS. 1-3 is shown. In particular, a spoke lattice according to FIG. 1, a cross lattice according to FIG. 2 or a radial grille with a concentric inner ring according to FIG. 3 is provided be.
Durch die Gitterausbildung wird bei einem Einzelrohr 2 eines Prozeßofens 1 erhöhte Sicherheit gegenüber Rohrbrüchen bei Minimierung der Beckageverluste durch Kammerausbildung, ferner erhöhte Festigkeit durch innere Versteifungsrippen des Rohrs und insbesondere ein optimaler Wärmeübergang auf das Produktgas durch eine große Tjirkfläche geschaffen, und es kann, da Füllkatalysatoren nach dem Stand der Technik keine Verwendung finden, jedes Einzelrohr richtungsunabhängig bei gleichem großen Wirkungsgrad ohne Beschädigung des Rohrs durchströmt werden.Due to the lattice design, in the case of a single tube 2 of a process furnace 1 increased security against pipe bursts while minimizing pool losses through Chamber training, also increased strength due to the inner stiffening ribs of the Rohrs and especially an optimal heat transfer to the product gas by A large Tjirkfläche created, and it can, as filler catalysts according to the state the technology is not used, each individual pipe regardless of direction with the same high efficiency without damaging the pipe.
Die Rohrformen werden je nach Anwendungsfall, d.h. äe nach den äußeren Anforderungen an die Spalt- oder Reformerrohre, in bezug auf freien Querschnitt, Druck und Temperatur festgelegt und dimensioniert.The tube shapes are depending on the application, i.e. depending on the outer Requirements for the can or reformer tubes with regard to free cross-section, Pressure and temperature defined and dimensioned.
In den Fig. 4-6 sind Rohrausbildungen mit Katalysatorbeschichtung gezeigt. Die Katalysatorbeschichtung an der Wirkfläche des Rohrinnern wird durch Eintauchen eines Rohrs in ein flüssiges Katalysatorbad hergestellt. Gegebenenfalls wird für den Eintauchvorgang der Rohraußenmantel mit einer Schutzschicht verkleidet, die nach dem Tauchvorgang entfernt wird und bewirkt, daß nur das Rohrinnere mit einem Katalysator beschichtet ist.4-6 are tube configurations with catalyst coating shown. The catalyst coating on the active surface of the inside of the pipe is through Immersing a tube in a liquid catalyst bath is made. Possibly the outer pipe jacket is covered with a protective layer for the immersion process, which is removed after the immersion process and causes only the inside of the tube with is coated with a catalyst.
In alternativer Weise kann zwecks Auftragen eines Katalsators im Rohrinnern das Einzelrohr mit flüssigem Katalysatormaterial durchströmt werden, so daß auf diese Weise Katalysatormaterial an der porösen Wand des Rohrinnern fixiert wird.Alternatively, for the purpose of applying a catalyst inside the pipe the single tube can be flowed through with liquid catalyst material, so that on this way the catalyst material is fixed to the porous wall of the pipe interior.
Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, besteht der Reaktionsteil eines Spaltofens aus Prozeß- oder Spaltrohren 1, die äe nach zu spaltendem Produktgas über außerhalb des Feuerraums 16 liegende Formstücke 12 ein- oder mehrfach zu einer Art Schlange verbunden sind, durch die das Spaltgas strömt. Da Zugspannungen auf die keramischen Rohre möglichst klein zu halten sind, werden die Rohre im Ofenboden außerhalb des Feuerraums 16 durch eine Abstützung 20 statisch getragen und in der Feuerraumdecke in einer verschieblichen Führung 22 seitlich fixiert. Durch diese Befestigungsanordnung werden die Wärmespannungen im Betrieb auf das Rohr auf das erforderliche PEnimum reduziert.As can be seen from Figs. 7 and 8, the reaction part consists of one Cracking furnace from process or cracking tubes 1, the äe after to be cleaved product gas Via fittings 12 lying outside of the combustion chamber 16 one or more times to form one Kind of snake connected through which the cracked gas flows. Because tensile stresses arise If the ceramic tubes are to be kept as small as possible, the tubes are in the furnace floor outside of the furnace 16 by a support 20 statically supported and in the Firebox ceiling fixed laterally in a displaceable guide 22. Through this Fastening arrangement, the thermal stresses during operation on the pipe on the required PEnimum reduced.
Zwischen Einzelrohren 2 eines Prozeßofens 1 können Brenner 18 gemäß Fig0 7 vorgesehen sein. Auch sind andere Brenneranordnungen denkbar. Der Rauchgasabzug kann oben oder unten bezüglich des Feuerraums vorgesehen sein.Burner 18 according to FIG Fig0 7 may be provided. Other burner arrangements are also conceivable. The smoke outlet can be up or down re the combustion chamber be provided.
Die in den Fig. 9 und 10 gezeigte Ausführungsform eines Reaktionsteils eines Reformierofens mit parallel geschalteten Katalysatorrohren 1, die in einem Beuerraum 16 angeordnet sind, ist ebenfalls nach Prozeßdruck, Reformiergasprodukt- und -temperatur entsprechend dem individuellen Anwendungsfall konzipierbar. Die Abstützung der Rohre erfolgt in der vorgenannten Weise.The embodiment of a reaction part shown in FIGS. 9 and 10 a reforming furnace with parallel catalyst tubes 1, which in one Beuer space 16 are arranged, is also according to process pressure, reforming gas product and temperature can be designed according to the individual application. the The tubes are supported in the aforementioned manner.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 11-13 dargestellt.A particularly advantageous embodiment of the invention is shown in Figs. 11-13 are shown.
Anstelle der Rohre 1 weist nunmehr ein Prozeßofen 1 gemäß Fig.13 Blöcke 4 mit Durchgangskanälen 30 und 32 für ein Spaltgas und ein Rauchgas auf. Die dicht benachbarten Durchgangskanäle 30, 32 werden durch ein integriertes kreuzartiges Innengitter im Hohlblock gemäß Fig. 12 geschaffenM das ebenfalls wie das Hohlblockäußere insbasondere Keramik aus bintermaterlalRbesteht und demzufolge der Erozebofen 1 bei sehr hoher Betriebstemperatur betrieben werden kann.Instead of the tubes 1, a process furnace 1 according to FIG. 13 now has blocks 4 with passage channels 30 and 32 for a cracked gas and a flue gas. The tight adjacent through channels 30, 32 are by an integrated cross-like Inner lattice in the hollow block according to Fig. 12 created the same as the hollow block exterior In particular, ceramic consists of binter material and therefore the Erozebofen 1 can be operated at a very high operating temperature.
Die kreuzartig aufgebaute Innenwandung 5 des Blocks 4 weist hinsichtlich der Gitterbreite b einen alternierenden, unterschiedlich groß ausgebildeten Gitterabstand al bzw. a2 auf, wodurch Durchgangskanalreihen für ein Rauchgas mit großem Strömungsquerschnitt und Durchgangskanalreihen für ein Produktgas mit vergleichsweise kleinem Strömungsquerschnitt entstehen. Die Durchgangskanäle 30 mit kleinerem Strömungsquerschnitt können an der Innenwandung mit einem Katalysator ähnlich den vorgenannten Ausführungsformen beschichtet sein.The cross-like structure of the inner wall 5 of the block 4 points with regard to the grid width b has an alternating grid spacing of different sizes al or a2, creating rows of passage channels for a flue gas with a large flow cross-section and rows of through-channels for a product gas with a comparatively small flow cross-section develop. The passage channels 30 with a smaller flow cross-section can be connected to the inner wall with a catalyst similar to the aforementioned embodiments be coated.
In Fig. 13 ist in einem schematischen Vertikalschnitt ein Prozeßofen 1 gezeigt, bei dem der Feuerraum 16 vollständig mit Blöcken 4 gemäß Fig. 11 und 12 ausgefüllt ist. Die Blöcke 4 sind dabei in ausgerichteter Weise bezüglich der Durchgangskanäle auf ein andergeschichtet und nebeneinander angeordnet, so daß lotrecht verlaufende Durchgangskanäle 30 bzw. 32 für das Spalt gas bzw.In Fig. 13 is a process furnace in a schematic vertical section 1, in which the combustion chamber 16 is completely covered with blocks 4 according to FIGS. 11 and 12 is filled out. The blocks 4 are in an aligned manner with respect to the Through channels layered on top of one another and arranged side by side so that perpendicular running through channels 30 and 32 for the gap gas or
das Rauchgas geschaffen sind. Das Spalt- oder Produktgas 28 wird durch ein oder mehrere seitliche anschlüsse 40 dem Feuerraum 16 in Wärmetauscheranordnung zu- bzw. abgeführt, während die Brenneranordnung 36 gemäß beschriebenem Ausführungsbeispiel an der Feuerraum-Decke oder -Boden befestigt ist und das Rauchgas 34 die Blöcke 4 von oben nach unten oder unten nach oben durchströmt und durch den unteren seitlichen Austritt 38 abgeführt wird.the flue gas are created. The cracked or product gas 28 is by one or more lateral connections 40 to the furnace 16 in a heat exchanger arrangement supplied or discharged, while the burner arrangement 36 according to the described embodiment is attached to the furnace ceiling or floor and the flue gas 34 the blocks 4 flows through from top to bottom or bottom to top and through the lower side Outlet 38 is discharged.
Das Gewicht der Blöcke wird entweder in der Ofenstahlkonstruktion oder vom Ofenboden aus durch Auflagerungen 42 abgestützt.The weight of the blocks is either in the furnace steel structure or supported by supports 42 from the furnace floor.
Wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt, können Fixierungshilfen ein schen benachbarten Blöcken 4 vorgesehen sein, um einander zugeordnete Durchgangskanäle 30 und 32 zueinander auszurichten bzw.As shown in FIGS. 14 and 15, fixation aids can be a rule adjacent blocks 4 may be provided in order to provide through channels associated with one another 30 and 32 to align or
die Gitterwandung benachbarter Elemente miteinander zu verbinden, und zwar mittels keramischer Massen oder Kleber, die eine hochwertige Verbindungsgüte zwischen den Bauteilen aufgrund eines Sinter- oder Brenn-Vorgangs vor dem eigentlichen Betrieb des Prozeßofens schaffen.to connect the grid wall of neighboring elements with each other, namely by means of ceramic compounds or adhesives, which ensure a high-quality connection between the components due to a sintering or firing process before the actual one Create operation of the process furnace.
Es ist ersichtlich, daß Anordnung und Größe der Einzelbauteile sowie Strömungsrichtung von Produkt- und Rauchgas entsprechend einem individuellen Anwendungsfall frei konzipiert werden können.It can be seen that the arrangement and size of the individual components as well Direction of flow of product and flue gas according to an individual application can be freely designed.
Illit Hilfe der vorgenannten Blockbauweise eines Ofens lassen sich bei vergleichsweise hoher Wirtschaftlichkeit äußerst kompakte Ofenkonfigurationen verwirklichen.Illit the help of the aforementioned block construction of a furnace can extremely compact furnace configurations with comparatively high economic efficiency realize.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |