DE3345064C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3345064C2 DE3345064C2 DE19833345064 DE3345064A DE3345064C2 DE 3345064 C2 DE3345064 C2 DE 3345064C2 DE 19833345064 DE19833345064 DE 19833345064 DE 3345064 A DE3345064 A DE 3345064A DE 3345064 C2 DE3345064 C2 DE 3345064C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- steam
- reforming
- autothermal
- reformer
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- 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
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)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines
Synthesegases durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffen unter
erhöhtem Druck durch endotherme katalytische Dampfreformierung
und katalytische autotherme Reformierung, indem ein erster
Strom von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserdampf und
Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Gases der autothermen
Reformierung und bei im wesentlichen gleichem Druck ein zweiter
Strom von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserdampf der
Dampfreformierung in katalysatorgefüllten Rohren unterzogen
werden, wobei die für die Dampfreformierung benötigte Wärme
menge mindestens teilweise dem Produktgas der autothermen
Reformierung entnommen wird, indem das Produktgas der
autothermen Reformierung allein oder vermischt mit dem
Produktgas der Dampfreformierung die Rohre des Dampfreformers
umströmt und beheizt.
Die Bereitstellung von Synthesegas, also eines im wesent
lichen Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltenden Gases,
ist eine Grundvoraussetzung für die Durchführung einer
ganzen Reihe wichtiger großtechnischer Synthesen. Bei
spielsweise werden Synthesegase bei der Herstellung von
Ammoniak oder Methanol, bei der Oxosynthese und
der Fischer-Tropsch-Synthese benötigt, wobei das rohe
Synthesegas im Einzelfall noch so aufbereitet wird, daß
es die für die jeweilige Synthese erforderliche Zusam
mensetzung aufweist. Daneben wird aus Synthesegas auch
in großem Umfang Wasserstoff erzeugt, wobei im allgemeinen
durch Konvertierung des Kohlenmonoxid-Anteils mit Wasser
dampf zunächst der Wasserstoffgehalt des Synthesegases
erhöht und dann das konvertierte Gas gereinigt wird.
Die Zusammensetzung von rohen Synthesegasen hängt sowohl
von der Art des Herstellungsverfahrens als auch von der
Natur des dabei eingesetzten Einsatzes ab. Ein übliches
Verfahren zur Synthesegaserzeugung ist die Dampfreformie
rung von leichten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise von
Methan, Äthan, Propan, Flüssiggas (LPG), leichten Benzin
fraktionen bis hin zu Naphtha oder von Erdgas bzw. Erd
ölbegleitgas, wobei der jeweils verwendete Einsatzstoff
mit Wasserdampf vermischt und bei erhöhter Temperatur und
bei Drücken zwischen etwa 15 und 30 bar in einem endo
thermen Prozeß katalytisch umgesetzt werden, wobei die
Reaktionswärme durch Beheizung von katalysatorgefüllten
Rohren mit einem heißen Rauchgas bereitgestellt wird.
Einem solchen Dampfreformer, der häufig auch Primärrefor
mer genannt wird, schließt sich häufig noch eine zweite
Reformierungsstufe an, um restlichen, bei der Primär
reformierung noch nicht umgesetzten Einsatz umzuwandeln,
beispielsweise, um bei der Reformierung von Erdgas ein
Synthesegas mit einem Methangehalt von weniger als
0,5 Vol-% zu erhalten. Diese zweite Stufe oder Sekundär
reformierung wird üblicherweise autotherm durchgeführt,
wobei das Synthesegas der ersten Stufe in einer Brennkam
mer in Gegenwart von Luft oder Sauerstoff gezündet und
dann bei der sich einstellenden hohen Temperatur durch
ein Katalysatorbett geführt wird, wobei die Umsetzung des
Einsatzes vervollständigt wird.
Obwohl diese Verfahrensweise in großem Umfang praktisch
angewendet wird, (beispielsweise wird weltweit der über
wiegende Anteil des Ammoniaksynthesegases so erzeugt),
haften ihm einige Mängel an, die noch nicht in befriedigen
der Weise gelöst werden konnten.
Ein wesentlicher Punkt ist dabei der hohe Energiebedarf
für die Dampfreformierung, der durch die Verbrennung von
Primärenergieträgern gedeckt werden muß. Diese Primärener
gieträger, die häufig ein Teilstrom des zu reformieren
den Einsatzstroms sind, werden zu einem heißen Rauchgas
umgesetzt, mit dem die katalysatorgefüllten Reformerrohre
beheizt werden und aus dem zwar noch durch Dampferzeugung
und Anwärmung von Einsatzströmen weitere Wärme zurückge
wonnen wird, das aber dennoch zu einem hohen spezifischen
Energieverbrauch des Verfahrens führt und schließlich als
Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird, statt zu Synthese
gas umgesetzt zu werden.
Um den hohen Energiebedarf für
die Dampfreformierung zu reduzieren, hat man auch schon
vorgeschlagen, den Dampfreformer dadurch zu verkleinern,
daß man einen Teil des Einsatzstroms direkt in den Sekun
därreformer führt (US-PS 32 78 452), oder daß man den
Dampfreformierer in zwei getrennte Reaktoren unterteilt,
von denen der erste in üblicher Weise und der andere durch
das aus dem Sekundärreformer austretende Synthesegas be
heizt wird (US-PS′en 40 79 017 und 41 62 290).
Diese Vorschläge, die teilweise mit zusätzlichen Reaktoren
und damit erhöhten Investitionskosten verbunden sind,
lassen zwar den Energiebedarf des Verfahrens absinken,
bedürfen aber noch weiterer Verbesserung bzw. Verein
fachung.
Ein bekanntes Verfahren, welches die Kombination von
autothermer Reformierung und katalytischer Dampfreformierung
eines Kohlenwasserstoffeinsatzes vorsieht, ist in der
DE-OS 15 67 709 beschrieben. Dort wird ein Teil des
Kohlenwasserstoffeinsatzes in Gegenwart von Wasserdampf und
Sauerstoff einer katalytischen Teiloxidation, d. h. einer
autothermen Reformierung unterzogen, mit der ein Produktgas
von 1200 bis 1500°C gewonnen wird. Der andere Teil des
Kohlenwasserstoffeinsatzes wird in Gegenwart von Wasserdampf
einer katalytischen Dampfreformierung unterworfen. Diese
findet in katalysatorgefüllten Rohren bei einer Temperatur von
500 bis 1000°C statt und liefert einen zweiten Produktstrom.
Zur Aufrechterhaltung der endothermen Reaktion werden die
Katalysatorrohre der Dampfreformierung mittels heißem Produkt
gas der autothermen Reformierung oder dem Synthesegas,
bestehend aus einer Mischung beider Produktgase, beheizt. Dazu
wird das Produktgas bzw. das Synthesegas im Gegenstrom zur
Dampfreformierung an den Katalysatorrohren außen entlang
geführt.
Aus der US-PS 25 79 843 ist ein Verfahren zur Synthesegas
herstellung bekannt, bei dem ein Methaneinsatzstrom,
gegebenenfalls mit zugemischtem Kohlendioxid, zusammen mit
Wasserdampf einer endothermen Dampfreformierung unterzogen
wird. Dabei werden 20 bis 50% des Methangehaltes zu Wasser
stoff und Kohlenmonoxid umgesetzt. Der in der Dampfreformierung
gebildete teilreformierte Strom wird im Anschluß daran mit
Sauerstoff vermischt und das darin verbliebene Methan in
partieller Oxidation zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid
verbrannt. Das so entstandene Synthesegasgemisch wird zur
Beheizung der katalysatorgefüllten Rohre der endothermen
Reformierung verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten
Verfahren so auszugestalten, daß eine Erhöhung der Effizienz
der Verfahren möglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Temperatur des Produktgases der autothermen Reformierung durch
Zumischung eines kälteren Gases abgesenkt wird, bevor das
Produktgas die Rohre des Dampfreformers beheizt.
Bei der Erfindung wird im autothermen Reaktor der erste
Kohlenwasserstoffstrom in Gegenwart von Sauerstoff und
gegebenenfalls von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid in eine
Brennkammer eingeführt, in der unter Ausbildung einer hohen
Temperatur, beispielsweise zwischen 1300 und 1500°C, eine
Teilverbrennung der Kohlenwasserstoffe erfolgt. Das heiße Gas
wird dann durch eine Katalysatorschicht geführt, wobei es
unter Ausnutzung seines Wärmeinhalts einer endothermen
Reformierungsreaktion unterzogen wird. Das dabei gebildete
Synthesegas, das nahezu völlig frei von nicht umgesetzten
Kohlenwasserstoffen ist, wird bei einer Austrittstemperatur in
der Größenordnung von 1300 bis 1400°C aus dem autothermen
Reaktor abgezogen und zur Beheizung des parallel betriebenen
Dampfreformers, in dem der zweite Kohlenwasserstoffstrom mit
Wasserdampf umgesetzt wird, herangezogen.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß bei dieser Verfahrensführung kein Rauchgas
anfällt, das zur Beheizung irgendwelcher Reformstufen benötigt
wird. Dadurch wird nicht nur der erhebliche, trotz Wärmerück
gewinnung aus dem Rauchgas nicht zu vermeidende Wärmeverlust
unterdrückt, sondern es wird auch kein Teilstrom des zu
reformierenden Einsatzes oder eines anderen vergleichbaren
Ersatzbrennstoffes für Heizzwecke verbraucht, so daß der
Einsatzstrom völlig zu Synthesegas umgesetzt bzw. zusätzlicher
Brennstoff eingespart werden kann.
Die Beheizung der katalysatorgefüllten Rohre des Dampfre
formers erfolgt in zweckmäßiger Weise durch unmittelbaren
indirekten Wärmetausch mit dem Produktgas der autothermen
Reformierung, obwohl die Einschaltung eines Zwischenwärme
trägers nicht auszuschließen ist, insbesondere bei sehr
hohen Austrittstemperaturen aus dem autothermen Reformer.
Bei dem Wärmetausch wird das heiße Produktgas vorzugsweise
im Gegenstrom zur Strömungsrichtung, die in den Rohren
herrscht, über die Rohraußenwand geführt und kühlt sich
unter Abgabe des für die Dampfreformierung benötigten
Wärmeinhalts ab.
Die thermische Belastbarkeit der Rohre des Dampfreformers
hängt wesentlich von der Werkstoffwahl und der Druck
differenz zwischen Rohrinnenraum und Rohraußenraum ab.
In herkömmlichen Reformern, in denen zwischen dem nahezu
drucklosen Rauchgas und dem Reformereinsatz eine Druck
differenz von etwa 15 bis 25 bar herrscht, lassen sich
deshalb bei Verwendung üblicher Rohrwerkstoffe Austritts
temperaturen des reformierten Gases von maximal etwa
850 bzw. Rohrwandtemperaturen von maximal etwa 950°C
erreichen, was zur Folge hat, daß ein Teil des Einsatzes
noch nicht umgesetzt wird. Beispielsweise verbleibt bei
der Dampfreformierung von Erdgas bei einem Druck von
25 bar noch ein Rest-Methangehalt im Synthesegas, der
10 bis 20 Vol-% der Gasmenge erreichen kann, wodurch die
Nachschaltung eines Sekundärreformers zur weiteren Um
setzung bei einem solchen Verfahren meist eine notwendige
Maßnahme ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist dieser Nachteil
weitgehend ausgeschaltet. Die autotherme Reformierung wird
unter einem wesentlich höheren Druck als eine Verbren
nung zur Erzeugung von heißem Rauchgas durchgeführt, bei
spielsweise bei Drücken über 40 bar, insbesondere bei Drücken
zwischen 60 und 100 bar. Dabei kann die Druckdifferenz
zwischen dem die Rohre des Dampfreformers beheizenden Produkt
gas der autothermen Reformierung und dem in diesen Rohren
umzusetzenden Gas gering gehalten werden, wodurch eine höhere
Rohrwandtemperatur und damit höhere Reaktionstemperatur bei
der Dampfreformierung eingestellt werden kann, was wiederum zu
einer vollständiger ablaufenden Reformierungsreaktion, also
geringeren Anteilen nicht umgesetzter Kohlenwasserstoffe im
Produktgas, führt. Sofern der Druck des Produktgases der
autothermen Reformierung erheblich höher ist als die
üblicherweise bei der Dampfreformierung angewendeten Drücke
von etwa 15 bis 25 bar, kann auch der Druck im Dampfreformer
höher als üblich gewählt und dem Druck der autothermen
Reformierung angepaßt werden. Zwar erhöht sich bei der
Dampfreformierung generell der Anteil der nicht umgesetzten
Kohlenwasserstoffe bei einer Druckerhöhung, doch läßt sich
aufgrund der steigenden Reaktionstemperatur dieser Effekt mehr
als kompensieren, so daß auch in der Dampfreformierung ein
nahezu vollständig umgesetztes Produktgas anfällt. Vorzugs
weise werden die Drücke in der autothermen Reformierung und im
Dampfreformer so aufeinander eingestellt, daß die Rohre im
Dampfreformer nur geringen Druckbelastungen ausgesetzt sind,
da dann die maximal zulässige Rohrwandtemperatur angestrebt
werden kann.
Das aus der autothermen Reformierung austretende Produktgas
das Temperaturen in der Größenordnung von 1300 bis 1400°C
aufweist, wird vorzugsweise bei einer Temperatur unterhalb von
1100°C über die Rohre des Dampfreformers geführt, da übliche
Rohrwerkstoffe bis zu dieser Temperatur belastbar sind, sofern
sie keinen äußeren Belastungen ausgesetzt sind. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist zwar auch bei höheren
Temperaturen durchführbar, doch wäre dann der Einsatz von
Spezialwerkstoffen erforderlich.
Da die Temperatur des Produktgases der autothermen Reformierung
so hoch ist, daß eine direkte Einführung, will man die
Verwendung von Spezialwerkstoffen vermeiden, in den
Dampfreformer nicht in Frage kommt, wird durch Zugabe von
kälterem Gas eine geeignete Temperatur eingestellt. Für die
Zugabe eignen sich dabei insbesondere solche Gase, die bei
einer nachfolgenden Aufarbeitung des Synthesegases ohnehin
zugegeben werden müssen, beispielsweise Stickstoff bei der
Herstellung von Ammoniaksynthesegas oder Wasserdampf, falls
eine nachfolgende Konvertierung vorgesehen ist. Eine weitere
mögliche Art der Kühlung dieses Gases auf eine geeignete
Eintrittstemperatur für den Dampfreformer wäre in der
Verwendung eines Abhitzekessels, beispielsweise unter
Gewinnung von erhitztem Dampf oder Hochdruckdampf, zu sehen.
Wenn die Temperatur des Heizgases für den Dampfreformer auch
nicht über 1100°C liegen soll, so ist es doch vorteilhaft,
möglichst nahe an diesen Grenzwert heranzugehen,
beispielsweise eine Temperatur zwischen 1000 und 1100°C zu
wählen. Die Dampfreformierung läßt sich dann bei einer
Temperatur von etwa 950 bis 1050°C und damit bei nahezu
vollständigem Umsatz durchführen.
Die Führung des Produktgases der autothermen Reformierung im
Gegenstrom zur Strömungsrichtung in den Rohren des Dampfre
formers ist deshalb besonders günstig, weil dadurch die
Temperatur innerhalb des Rohres in Strömungsrichtung ansteigt
und am Austrittsende ihren maximalen Wert erreicht, was im
Hinblick auf eine möglichst vollständige Umsetzung erwünscht
ist.
Das bei einer Temperatur von beispielsweise 1000 bis 1100°C in
den Dampfreformer eintretende Produktgas kann beim Überströmen
der Rohre auf etwa 400 bis 850°C abgekühlt werden, so daß ein
Großteil der im Gas enthalte
nen Wärme direkt und auf hohem Temperaturniveau zur
Erzeugung weiteren Synthesegases genutzt wird,
ohne daß die Produktion von Überschußdampf zur Nut
zung dieser Energie erforderlich wäre.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegen
über üblichen Verfahren ergibt sich aus der Möglichkeit,
ein so weitgehend umgesetztes Synthesegas zu erhalten, daß
kein Sekundärreformer mehr eingesetzt werden muß. Hierdurch
entfällt nicht nur ein Anlaßenteil erheblicher Größe, durch
den zur Umsetzung des Kohlenwasserstoff-Restgehaltes von
maximal etwa 15 bis 20 Vol-% der gesamte aus dem Dampf
reformer austretende Gasstrom geführt werden mußte,
sondern es ergibt sich auch hinsichtlich der Synthesegas
ausbeute ein Vorteil, da in dieser Verfahrensstufe bisher
ein Teil der bei der Primärreformierung gebildeten er
wünschten Synthesegaskomponenten, im wesentlichen Wasser
stoff und Kohlenmonoxid, zu weniger erwünschten Komponen
ten wie Wasser und Kohlendioxid oxidiert werden und damit
in der Regel für die weitere Verwendung des Synthesegases
als Verlust anzusehen sind. Eine derartige Verlustquelle
scheidet dagegen beim erfindungsgemäßen Verfahren völlig
aus.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin
dung wird das Produktgas der autothermen Reformierung
mit dem Produktgas der Dampfreformierung vermischt, be
vor es die Rohre des Dampfreformers beheizt. Diese
Verfahrensvariante, die annähernd den gleichen Druck
in beiden Reformerstufen voraussetzt, ist insbesondere
hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Ver
fahrensanlage günstig, da getrennte Leitungen zur
Führung der beiden Produktströme entfallen können. Das
Produktgas der Dampfreformierung kann in einfacher Weise durch
an den Rohraustrittsenden angebrachte Öffnungen beispielsweise
Siebe, Schlitze oder ähnliche Vorrichtungen, die das Gas
austreten lassen, aber den Katalysator in den Rohren
zurückhalten, austreten und im Rohraußenraum unmittelbar mit
dem Produktgas der autothermen Reformierung vermischt werden.
Für die Durchführung dieser Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Verfahrens eignet sich vorzugsweise eine besondere
Ausführungsform eines Dampfreformers, der ausgebildet ist als
ein im wesentlichen vertikal angeordneter Reaktor mit einer in
einen Eintrittsbereich des Reaktors führenden Zuführungsleitung
für einen zu reformierenden Einsatzstrom, einem den Eintritts
bereich des Reaktors begrenzenden Rohrboden, in dem vom
Eintrittsbereich wegführende katalysatorgefüllte Rohre, die an
ihrem anderen Ende mit Austrittsöffnungen versehen sind,
befestigt sind, ferner mit einer Austrittsöffnung für
reformiertes Gas, die in der Nähe des Rohrbodens angeordnet
ist, und mit einer Zuführungsleitung von Produktgas aus einem
autothermen Reaktor, die im Bereich der Enden der katalysator
gefüllten Rohre angeordnet ist.
Durch die im wesentlichen freie Anordnung der Rohre, d. h.
durch das Fehlen einer eintritts- und austrittsseitigen
Lagerung der Reformrohre, entfallen die üblicherweise
auftretenden Probleme bezüglich der thermischen Ausdehnung der
Rohrwerkstoffe sowie der Zuführung des Einsatzmaterials über
flexible Leitungen, sogenannte Pig-tails. Ein zusätzlicher
Vorteil ergibt sich bei dieser Konstruktion dadurch, daß das
Produktgasgemisch im Gegenstrom über die Rohre geführt wird,
und dadurch bei Erreichen der Eintrittszone des Reaktors schon
weitgehend abgekühlt ist, wodurch die thermische Belastung des
Rohrbodens verringert wird. Der Innenraum des Reaktorbehälters
kann daher im Bereich des Rohrbodens in vielen Fällen schon
auf eine feuerfeste Ausmauerung verzichten, während im Bereich
hoher Temperaturen eine solche feuerfeste Ausmauerung
erforderlich ist.
Ferner ist eine Integration des autothermen Reformers in den
Reaktorbehälter des Dampfreformers möglich. Hierbei ist
vorgesehen, daß unterhalb eines sich an die Austrittsenden der
Dampfreformerrohre anschließenden Mischraums für die Produkt
gase der beiden Reformierstufen eine Katalysatorzone für die
Durchführung der autothermen Reformierung vorgesehen ist,
unter der ein Brennraum angeordnet ist, in den Zuführungen für
den Einsatz der autothermen Reformierung vorgesehen sind.
Die Zuführung des Kaltgases erfolgt in diesem Falle in den
Mischraum durch eine seitlich angebrachte Zuführungsleitung.
In einem derartigen Reaktor erfolgt also eine Dampfre
formierung eines ersten Einsatzstromes von oben her nach unten
bis in einen mittleren Bereich, während die autotherme
Reformierung von unten her bis in den mittleren Bereich
erfolgt, woraufhin die Produktgase nach Vermischen und Zugabe
des Kaltgases sowie anschließender Beheizung der Reformrohre
wieder aus dem oberen Bereich des Reaktors abgezogen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindungen werden nachfolgend anhand
zweier in den Figuren schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein
Reaktor für eine autotherme Reformierung und ein Reaktor 2 für
eine Dampfreformierung parallel zueinander angeordnet. Der
autotherme Reaktor 1 besteht im wesentlichen aus einem
vertikal angeordneten Reaktorbehälter, der innen mit einer
feuerfesten Ausmauerung 3 verkleidet ist, einem Brennraum 4
und einer Katalysatorzone 5. Der zu reformierende Einsatzstrom
wird über Leitung 6 in den Reaktor eingeführt und am Brenner
7, der über Leitung 8 mit Wasserdampf und Sauerstoff oder Luft
versorgt wird im Brennraum 4 zu einem heißen Gasgemisch
umgesetzt, das anschließend beim Durchströmen der
Katalysatorschüttung 5 zu Synthesegas umgesetzt wird. Das
heiße Gas der autothermen Reformierung wird über eine
ebenfalls feuerfest ausgemauerte Transferleitung 9, in die
über Leitung 18 Kaltgas zugemischt werden kann, in den unteren
Bereich des Dampfreformers 2 eingeleitet.
Der Dampfreformer 2 besteht im wesentlichen aus einem vertikal
angeordneten Behälter, dem über Leitung 10 von oben ein zu
reformierender Einsatzstrom zugeführt wird. Der Eintritts
bereich 11 des Dampfreformers 2 wird begrenzt durch einen
Rohrboden 12, in dem nach unten hängende katalysatorgefüllte
Rohre 13 befestigt sind. Infolge der nur einseitigen
Befestigung der Rohre sind dabei keine besonderen Maßnahmen
erforderlich, um thermische Ausdehnungen bei der Inbetrieb
nahme der Anlage zu kompensieren. Die Rohre 13 sind an ihrem
unteren Ende 14 mit Austrittsöffnungen versehen, die zwar das
reformierte Gas austreten lassen, die in den Rohren vorliegende
Katalysatorschüttung jedoch zurückhalten. Unter den Rohren ist
ein Raum 15 vorgesehen, in dem sich das aus dem Rohrbündel 13
austretende Synthesegas mit dem über Leitung 9 herangeführten
Gemisch aus Synthesegas und zugesetztem Kaltgas aus der
autothermen Reformierung vermischt und dann, begrenzt durch
den mit einer feuerfesten Ausmauerung 3 versehenen
Reaktormantel, die Rohre 13 des Rohrbündels von unten nach
oben umströmt und beheizt. Das sich dabei abkühlende
Synthesegas tritt schließlich unterhalb des Rohrbodens 12 über
Leitung 16 aus dem Dampfreformer 2 aus. Da das Synthesegas
beim Überstreichen des Rohrbündels bereits eine erhebliche
Temperaturabsenkung erfährt, bevor es in den Bereich des
Rohrbodens 12 gelangt, ist eine feuerfeste Auskleidung des
Rohrbodens 12 in vielen Fällen nicht erforderlich.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsweise sind die
Autothermreformierung und die Dampfreformierung in einem
gemeinsamen Reaktorbehälter 17 angeordnet. Dabei ist der
Reaktormantel des Dampfreformers 2 gemäß Fig. 1 nach unten
hin verlängert, wobei unterhalb des Mischraumes 15 die
Katalysatorschüttung 5 des autothermen Reformers und darunter
der Brennraum 4 mit dem Brenner 7 und den Zuleitungen 6 und 8
angeordnet ist. Die Zuführung des Kaltgases erfolgt über
Leitung 18 in den Mischraum 15.
Um bei der Abkühlung des Sythesegases im Dampfreformer eine
Rußbildung zu vermeiden, sind vorzugsweise Dampfreformer-
Austrittstemperaturen des Synthesegases um 800°C anzustreben,
beispielsweise 780°C bei einem unter 60 bar stehenden
Synthesegas. Um dies sicherzustellen, ist es erforderlich, den
Einsatzstrom für die Dampfreformierung auf eine höhere als die
übliche Temperatur vorzuwärmen. Diese zusätzliche Vorwärmung,
beispielsweise auf etwa 750°C statt auf etwa 500°C kann auf
beliebige Weise geschehen. Beispielsweise kann hierfür eine
externe Vorwärmung in einem befeuerten Erhitzer vorgesehen
sein. Sofern für die Befeuerung eines solchen Erhitzers kein
anderer Brennstoff eingesetzt werden kann oder soll, kann zu
diesem Zweck ein Teilstrom des Einsatzstroms abgezweigt
werden. Zur Temperaturerhöhung des Einsatzstroms um etwa 250°C
reicht dabei ein geringer Teilstrom vom etwa 1 bis 2% des
Einsatzstromes aus. Dabei kann im Erhitzer gegebenenfalls auch
noch Prozeßdampf erzeugt und er- bzw. überhitzt werden. Eine
andere Art der Einsatzvorwärmung auf etwa 750°C kann darin
bestehen, daß ein Teilstrom des Einsatzstromes einem in der
Eintrittshaube des Dampfreformers vorgesehenen Brenner
zugeführt und verbrannt wird. Das heiße Verbrennungsgas
wird dabei direkt dem Einsatzstrom zugemischt. Auch in diesem
Fall werden zur Temperaturerhöhung um etwa 250°C nur 1 bis
höchstens 2% des Einsatzstromes benötigt.
Claims (2)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Synthesegases durch
Umsetzung von Kohlenwasserstoffen unter erhöhtem Druck
durch endotherme katalytische Dampfreformierung und
katalytische autotherme Reformierung, indem ein erster
Strom von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von
Wasserdampf und Sauerstoff oder eines sauerstoff
haltigen Gases der autothermen Reformierung und bei im
wesentlichen gleichem Druck ein zweiter Strom von
Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserdampf der
Dampfreformierung in katalysatorgefüllten Rohren
unterzogen werden, wobei die für die Dampfreformierung
benötigte Wärmemenge mindestens teilweise dem Produkt
gas der autothermen Reformierung entnommen wird, indem
das Produktgas der autothermen Reformierung allein oder
vermischt mit dem Produktgas der Dampfreformierung die
Rohre des Dampfreformers umströmt und beheizt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur des Produktgases der
autothermen Reformierung durch Zumischung eines
kälteren Gases abgesenkt wird, bevor es die Rohre des
Dampfreformers beheizt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des die Rohre des Dampfreformers
beheizenden Gases unterhalb von 1200°C liegt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833345064 DE3345064A1 (de) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | Verfahren zur erzeugung von synthesegas |
IN7/MAS/85A IN163606B (de) | 1983-12-13 | 1985-01-02 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833345064 DE3345064A1 (de) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | Verfahren zur erzeugung von synthesegas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3345064A1 DE3345064A1 (de) | 1985-06-20 |
DE3345064C2 true DE3345064C2 (de) | 1992-01-23 |
Family
ID=6216829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833345064 Granted DE3345064A1 (de) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | Verfahren zur erzeugung von synthesegas |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3345064A1 (de) |
IN (1) | IN163606B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3922446A1 (de) * | 1988-07-07 | 1990-01-11 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Verfahren und reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff(en) |
DE10237744A1 (de) * | 2002-08-17 | 2004-03-04 | Daimlerchrysler Ag | Reaktorsystem zur Wasserstofferzeugung |
DE10345902A1 (de) * | 2003-10-02 | 2005-05-04 | Lurgi Ag | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus Erdgas und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3605811A1 (de) * | 1986-02-22 | 1987-08-27 | Uhde Gmbh | Vorrichtung zum einsetzen in einem verfahren zur erzeugung von produktgas mit wasserstoff- und kohlenoxidgehalten |
EP0287238B1 (de) * | 1987-04-13 | 1991-09-11 | Imperial Chemical Industries Plc | Verfahren und Apparat zur Herstellung eines warmen Druckgases durch katalytische Verbrennung |
DK173052B1 (da) * | 1997-05-05 | 1999-12-06 | Topsoe Haldor As | Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniak syntesegas |
DE69835357T2 (de) | 1998-11-03 | 2007-08-23 | Ammonia Casale S.A. | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas |
DE10051563A1 (de) * | 2000-10-18 | 2002-05-02 | Emitec Emissionstechnologie | Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoff |
EP1413547A1 (de) | 2002-09-26 | 2004-04-28 | Haldor Topsoe A/S | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas |
EP1403216B1 (de) * | 2002-09-26 | 2011-03-23 | Haldor Topsoe A/S | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas |
US6872753B2 (en) | 2002-11-25 | 2005-03-29 | Conocophillips Company | Managing hydrogen and carbon monoxide in a gas to liquid plant to control the H2/CO ratio in the Fischer-Tropsch reactor feed |
US6946493B2 (en) | 2003-03-15 | 2005-09-20 | Conocophillips Company | Managing hydrogen in a gas to liquid plant |
US6958363B2 (en) | 2003-03-15 | 2005-10-25 | Conocophillips Company | Hydrogen use in a GTL plant |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2579843A (en) * | 1947-12-10 | 1951-12-25 | Method foe the manufacture of | |
NL6611310A (de) * | 1965-08-18 | 1967-02-20 |
-
1983
- 1983-12-13 DE DE19833345064 patent/DE3345064A1/de active Granted
-
1985
- 1985-01-02 IN IN7/MAS/85A patent/IN163606B/en unknown
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3922446A1 (de) * | 1988-07-07 | 1990-01-11 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Verfahren und reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff(en) |
DE10237744A1 (de) * | 2002-08-17 | 2004-03-04 | Daimlerchrysler Ag | Reaktorsystem zur Wasserstofferzeugung |
DE10345902A1 (de) * | 2003-10-02 | 2005-05-04 | Lurgi Ag | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus Erdgas und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens |
DE10345902B4 (de) * | 2003-10-02 | 2005-07-07 | Lurgi Ag | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus Erdgas und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3345064A1 (de) | 1985-06-20 |
IN163606B (de) | 1988-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60025124T2 (de) | Methode und Vorrichtung zur Wasserstoffherstellung mittels Reformierung | |
DE69309862T2 (de) | Kombinierter Reformer und Shift Reaktor | |
DE3345064C2 (de) | ||
DE69103742T2 (de) | Autothermes Dampf-Reformierungsverfahren. | |
DE69525852T2 (de) | Verfahren zur herstellung von methanol unter verwendung eines einen hohen stickstoffgehalt aufweisenden synthesengases mit wasserstoffrückführung | |
AT392628B (de) | Autothermes verfahren zur herstellung von synthesegas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE69004067T2 (de) | Wasserdampfreformierung. | |
DE69818996T2 (de) | Herstellung von methanol | |
DE69104735T2 (de) | Dampfreformierungsverfahren mit Wärmeaustausch und Reaktorsystem. | |
DE69715661T2 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von methanol | |
DE69200267T2 (de) | Verfahren zur autothermen Dampf-Reformierung. | |
DE69221556T2 (de) | Synthesegaserzeugung | |
DE69105230T2 (de) | Endothermischer Reaktionsapparat. | |
DE3149856A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von synthesegas | |
DE69836091T2 (de) | Verfahren zur herstellung von methanol | |
DE3912003A1 (de) | Reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff und verfahren zum reformieren von kohlenwasserstoff | |
DE3922446A1 (de) | Verfahren und reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff(en) | |
WO2010020358A2 (de) | Mehrstufige reaktorkaskade zur russfreien herstellung von synthesegas | |
DE3345088C2 (de) | ||
DE3627678A1 (de) | Verfahren zur herstellung von synthesegas | |
EP0110093A2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Produktgas mit Wasserstoff- und Kohlenoxyde-Gehalten | |
EP1717198A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Hochtemperaturreformierung | |
DE69002452T2 (de) | Festbettreaktor. | |
DE2412840C2 (de) | Röhrenreaktor für die katalytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen | |
DE68914051T2 (de) | Gasturbine. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |