DE3145293C2 - Röhrenspaltofen zur indirekten Erhitzung von spaltbaren Medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Röhrenspaltofen zur indirekten Erhitzung von spaltbaren Medien insbesondere für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Gewinnung von CO- und H ↓2-reichem Gas mit einer Vielzahl von vertikalen Reaktionsrohren in einem, mit Heizgas innenbefeuertem Feuerraum. Vornehmlich richtet sie sich auf solche Öfen, in denen die Spaltung bei hohen Drücken und hohen Temperaturen durchgeführt wird und wobei der Röhrenspaltofen auf einem bewegten Träger z.B. einem Schiff montiert wird. Der innenbefeuerte Feuerraum weist im mittleren Bereich seiner vertikalen Achse eine Mehrzahl von außenisolierten Hohlträgern in paralleler, waagerechter Anordnung auf, wobei die Hohlträger mindestens von Wand zu Wand reichen, die vertikalen Reaktionsrohre reihenweise gasdicht durch die Hohlträger geführt und in ihnen fixiert sind und zwischen den Hohlträgern freier Strömungsquerschnitt für das Heizgas verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röhrenspaltofen zur indirekten Erhitzung von spaltbaren Medien insbesondere für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Gewinnung von CO- und H₂-reichem Gas mit einer Vielzahl von vertikalen Reaktionsrohren in einem, mit Heizgas innenbefeuertem Feuerraum. Vornehmlich richtet sie sich auf solche öfen, in denen die Spaltung bei hohen Drücken und hohen Temperaturen durchgeführt wird und wobei der Röhrenspaltofen auf einen bewegten Träger z. B. einem Schiff montiert wird.

Es sind eine Vielzahl von Röhrenspaltofen bekannt, bei denen die Reaktionsrohre im Feuerraum in Form von Registern oder Bündeln angeordnet sind. Die Rohre selbst können dabei zur Steuerung der chemischen Reaktion Füllkörper oder Katalysatoren enthalten. Bei der Benutzung von einfachen Rohren werden diese im Feuerraum vertikal angeordnet, um gleichmäßige und vollständige Füllung der Rohre zu ermöglichen. Die Rohre können dabei sowohl an ihren oberen als auch an ihren unteren Enden gelagert sein. Es ist aber auch bekannt, die Rohre entweder nur an ihrem oberen Ende aufzuhängen oder nur an ihrem unteren Ende zu lagern und im übrigen frei in den Feuerraum hineinragen zu lassen.

Beide Anordnungen ermöglichen es beispielsweise die temperaturbedingten Wärmespannungen zu vermeiden. Das Reaktionsmedium wird den Reaktionsrohren über ein Verteilersystem zugeführt und an ihrem Ende über ein Sammelsystem wieder abgezogen.

Di i bisherige Lagerung besteht in der Regel aus einer einseitigen Fixierung der Reaktionsrohre für eine Längsverschiebung durch Wärmedehnung. Zur exakten Positionierung der Reaktionsrohre im Röhrenspaltofen

ίο sind die Rohre oben und unten so gelagert, daß sie eine waagerechte Verschiebung nicht erfahren.

Da Röhrenspaltofen bisher nur auf dem Festland aufgestellt wurden, traten während des Betriebes keine waagerechten, dynamischen Kräfte an den Rohrregistern auf. Sollen solche bekannten Röhrenspaltofen jedoch auf beweglichen Trägerkörpern, wie z. P. schwimmenden Anlagen eingesetzt werden, kommen zu den statischen Belastungen noch dynamische Querbelastungen hinzu infolge Wellengang oder Sturm. Bei einer Länge der Reaktionsrohre von 10—14 m und einer Gewichtserhöhung durch Katalysatorfüllung kommt es im Betrieb zu Biegespannungen auf die Reformerrohre. Werden die Reformerrohre dann entsprechend der auf sie einwirkenden Belastungen berechnet, ergeben sich unzureichende Beeriebszeiten bei genügend langen Rohren mit geeigneten Wandstärken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Röhrenspaltöfen, aufgebaut in schwimmenden Anlagen, eine funktionsfähige Rohrzwischenlagerung zu finden, welche durch Reduzieren der wirksamen freien Rohrlängen den Einfluß zusätzlicher dynamischer Belastungen als Folge der Bewegungen des Trägerkörpers minimiert und somit innerhalb akzeptabler Grenzen hält
Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe gelöst wird, wenn der Feuerraum im mittleren Bereich seiner vertikaler Achse eine Mehrzahl von außenisolierten Hohlträgern in paralleler, waagerechter Anordnung aufweist, die Hohlträger mindestens von Wand zu Wand reichen, die vertikalen Reaktionsrchre reihenweise gasdicht durch die Hohlträger geführt und in ihnen waagerecht fixiert sind und das zwischen den Hohlträgern freier Strömungsquerschnitt für das Heizgas verbleibt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Feuerraum im mittleren Bereich seiner vertikabn Achse eine Mehrzahl von außen isolierten Hohlträgern in paralleler waagerechter Anordnung auf. Die Hohiträger reichen mindestens von Wand zu Wand, die vertikalen Reaktionsrohre entweder je Rohrreihe an einem Hohlträger oder zwei Rohrreihen an je einem

so Hohlträger befestigt sind und daß zwischen den Hohlträgern freier Strömungsquerschnitt für das Heizgas verbleibt.

Sind die Hohlträger Gitterträger, sind diese mit einer inneren gasdichten Blechverkleidung versehen. Weiterhin können die Hohlträger so ausgestaltet sein, daß sie über die Front- und Rückwand hinausragen und eine Kühlluftdurchströmung möglich ist. Zweckmäßig ist weiterhin, daß jedes Reaktionsrohr im Bereich des Hohlträges mit Isolierungspaketen und Isolierungselementen umhüllt ist, so daß eine Wärmeabstrahlung an den Hohlträger nicht eintreten kann.

Die durch Zwischenlagerung reduzierte Länge der frei im Feuerungsraum angeordneten Reaktionsrohrc bewirkt eine erhöhte Lebensdauer der Reaktionsrohrc

b5 bei Rohrabmessungen wie sie für Anlagen auf dem Festland gewählt werden. Die Ausgestaltung der Hohiträger ist derart, daß der Träger an sich nur eine geringe Belastung erfährt und vollkommen vor den heißen Gasen

des Feuerungsraumes geschützt ist Seine Konstruktion erlaubt darüber hinaus jederzeit eine Begehung und eine Inspektion vorzunehmen, selbst bei noch nicht vollständig kaltem Spaltofen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Röhrenspaltofen im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Hohlträger im Schnitt mit mittig durchgehendem Reaktionsrohr,

Fig.3 einen Hohlträger mit mittig durchgehendem zweiteiligen Reaktionsrohr mit Innenisolierung,

F i g. 4 einen Hohlträger mit beidseitig angeordneten Reaktionsrohren.

Der Röhrenspaltofen 1 besteht aus einer Stahlkonstruktio-n mit wärmeisolierten Wänden 2, Decke 3 und Ofenboden 4, die mit Katalysator gefüllten Reaktionsrohren 5 durchziehen den Röhrenspaltofen im mehreren senkrechten Rohrreihen. Jede Rohrreihe ist oberhalb der Ofendecke mit einem Einsatzvert^iler 8 und unterhalb des Ofenbodens mit einem Produktgassanimler 7 verbunden und entsprechend gelagert Die Federhalterung 8 sichert eine geradlinige Form der Rohre bei Wärmedehnung. Die Beheizung der Rohrreihen erfolgt über Brennerreihen 9 in der Decke des Röhrenspaltofens. Für eine gleichmäßige Heizgasführung und gleichmäßigen Rauchgasabzug sorgen die parallelen Rauchgaskanäle 10 am Boden des Röhrenspaltofens.

Um die freie Länge der Reaktionsrohre, die zwischen 10 und 14 m beträgt, zu reduzieren, werden sie mittels außenisolierten Hohlträgern 11 im mittleren Bereich des Röhrenspaltofens erfindungsgemäß waagerecht fixiert Die Hohlträger 11 sind durchgehend von der Front- bis zur Rückwand des Röhrenspaltofens, parallel zu den Rohrreihen, eingebaut Die Abstände zwischen den Hohlträgern 11 sind derart, daß die Heizgase frei durchströmen können.

Der Hoh'träger 11 in Fig.2 ist aus einer Mehrzahl von Profilträgern 12 kastenähnlich aufgebaut und mit versteifender Blechverkleidung rauchgasdicht ausgestaltet. Die Außenisolierung 14 schützt die tragenden Teile des Hohlträgers vor Wärmebelastung. Die Decke des Hohlträgers 11 ist außen mit Feuerfestbeton 14 abgedeckt und dadurch begehbar.

Die waagerechte Fixierung der einteiligen Reaktionsrohre in dem Hohlträger erfolgt durch zwei Rohrstützplatten 16 innerhalb des Hohlträgers, die gleichzeitig die Querverbindung der beiden Hohlträgerhälften bilden. Mittels der Isolierungspakete 17 und dem Isolierungselement 18 wird die Wärmeabstrahlung des Reaktionsrohres an den Hohlträger vermieden. Die Dichtungen 19 zwischen Reaktionsrohr und den Isolierungspaketen 17 verhindern das Eindringen von Heizgas aus dem Ofeninneren in den Hohlträger. Der Hohlträger kann in solchen Abmessungen gebaut werden, daß er innen über Lichtgitterroste 20 begehbar ist.

Nach F i g. 3 kann auf die Isolierungselemente 18 zur äußeren Wärmeisolierung des Reaktionsrohres innerhalb des Hohlträgers verzichtet werden, wenn das Re- ω aktionsrohr zweiteilig ist und eine Flanschverbindung innerhalb des Hohlträgers hat. Bei dieser Konstruktionsvariante kann innerhalb des Reaktionsrohres im Bereich der Hohlträgerhöhe eine Innenisolierung 21 derart eingebaut sein, daß zum einen Katalysator in die (,5 beiden Rohrhälften eingj'üllt und entleert werden kann, und daß zum anderen keine unzulässige Wärmeabgabe des heißen Produktgases innerhalb der Rohre an die Umgebung der Rohre innerhalb des Hohlträgers erfolgt

Nach F i g. 4 lassen sich die Reaktionsrohre auch außen am Hohlträger waagerecht fixieren. Entweder je Rohrreihe an einem Hohlträger oder zwei Rohnreihen an je einem Hohlträger. Die Rohrstützbleche 22 durchdringen dabei abschnittsweise die Außenisolierung des Hohlträgers, um nur wenig Wärme nach innen an den Hohlträger abzuleiten. Der Wärmeschutz der Rohrstützplatten erfolgt mittels Isolierformstücke 23, die die heißen Heizgase von den Rohrstützplatten fernhalten.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Hohlträger über Front- und Rückwand des Röhrenspaltofens hinausragen zu lassen und sie an einer Seite an den Saugkanal für die Verbrennungsluft des Röhrenspaltofens anzuschließen. Auf diese Weise erfolgt eine zweckdienliche Kühlung des Innenraumes der Hohlträger.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Röhrenspaltofen zur indirekten Erhitzung von spaltbaren Medien, insbesondere für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Gewinnung von CO- und Hrreichem Gas mit einer Vielzahl von vertikalen Reaktionsrohren in einem mit Heizgas innenbefeuerten Feuerraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum im mittleren Bereich seiner vertikalen Achse eine Mehrzahl von außenisolierten Hohlträgern (11) in paralleler, waagerechter Anordnung aufweist, die Hohlträger mindestens von Wand zu Wand reichen, die vertikalen Reaktionsrohre (5) reihenweise gasdicht durch die Hohlträger geführt und in ihnen fixiert sind und daß zwischen den Hohlträgern freier Strömungsquerschnitt für das Heizgas verbleibt

2. Röhrtaspaltofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerraum im mittleren Bereich seiner vertikalen Achse eine Mehrzahl von außenisolierten Hohlträgern (11) in paralleler, waagerechter Anordnung aufweist, die Hohlträger mindestens von Wand zu Wand reichen, die vertikalen Reaktionsrohre-(5) entweder je Rohrreihe an einem Hohlträger oder zwei Rohrreihen an je einem Hohlträger befestigt sind und daß zwischen den Hohlträgern freier Strömungsquerschnitt für das Heizgas verbleibt.

3. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Q-:.: Hohlträger (11) Gitterträger sind mit inncer gasdichter Blechverkleidung (13).

4. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlträger über die Front- und Rückwand hinausragen und für Kühlluftdurchströmung ausgestaltet sind.

5. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reaktionsrohr im Bereich der Hohlträger (11) mit Isolierungspaketen (17) und Isolierungselement (18) umhüllt ist.