DE3631365A1 - Reformer for the catalytic cracking of gaseous hydrocarbons by steam - Google Patents

Reformer for the catalytic cracking of gaseous hydrocarbons by steam

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Abstract

In a reformer for the catalytic cracking of gaseous hydrocarbons in particular by steam, to give a product gas having a pressure vessel (1), a multiplicity of cracking tubes (2) arranged parallel to each other in the vessel and a catalyst (K), convective heat being able to be transported through the tube walls from a hot heating gas to the process gas flowing through the catalyst, on the one hand, to facilitate the catalyst change, it is provided that the heating gas (HG) is conducted through the cracking tubes (2') and the catalyst (K) is introduced into the pressure vessel (1) as a dumped packing between the cracking tubes, and on the other hand, to improve the bracing of the cracking tubes, it is provided that the tubes (2; 2') are supported vertically, together with the catalyst (K) on a floor dome which is made of a ceramic material, borders a gas collection chamber (9) for the product gas (PD) and is furnished with gas through-holes (5b). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Reformer für die katalytische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe insb. mit Wasser­ dampf zu einem Produktgas mit einem Druckbehälter, einer Vielzahl von in dem Behälter parallel zueinander angeord­ neten Spaltrohren und einem Katalysator, wobei durch die Rohrwände hindurch konvektiv Wärme von einem heißen Heiz­ gas auf das den Katalysator durchströmende Prozeßgas über­ tragbar ist.The invention relates to a reformer for the catalytic Splitting of gaseous hydrocarbons, especially with water steam to a product gas with a pressure vessel, one Variety of arranged in parallel in the container neten canned tubes and a catalyst, whereby by the Through the pipe walls, convective heat from a hot heater gas to the process gas flowing through the catalyst is portable.

Aus dem Prospekt der Anmelderin "Process Engineering - Steam Reformer and Intermediate Heat Exchanger for PNP or HTR-Module Concept", S. 2 ist ein solcher Reformer be­ kannt, bei dem das Katalysatormaterial in die im Druckbe­ hälter aufgehängt abgestützten Spaltrohre eingefüllt ist.Such a reformer is known from the prospectus of the applicant "Process Engineering - Steam Reformer and Intermediate Heat Exchanger for PNP or HTR-Module Concept", p. 2, in which the catalyst material is filled into the canned tubes supported in the pressure vessel.

Bei einem Katalysatorwechsel müssen die Spaltrohre einzeln gezogen werden. Im übrigen neigt das hängend abgestützte Rohrbündel zu Schwingungen und die Ausnutzung der mit dem Heizgas zugeführten Wärme ist nicht optimal.When changing the catalyst, the can must be replaced individually to be pulled. Otherwise, the hanging support tends Pipe bundle to vibrate and the use of the Heat gas supplied is not optimal.

Die hängende Abstützung der Spaltrohre in einer Trag­ platte führt zu relativ kleinen Reformereinheiten oder zu sehr schweren Tragplatten infolge der Zugbelastungen bei hohen Betriebstemperaturen. The hanging support of the can in a support plate leads to relatively small reformer units or very heavy support plates due to the tensile loads high operating temperatures.  

Es ist zunächst die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Reformer anzugeben, bei dem der Katalysatorwechsel erleichtert und zugleich die Stabilität des Rohrbündels verbessert wird.It is first the object of the present invention specify a reformer where the catalyst change relieved and at the same time the stability of the tube bundle is improved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Heizgas durch die Spaltrohre geführt ist und der Katalysator in dem Druckbehälter zwischen die Spaltrohre als Schüttung einge­ bracht ist.This object is achieved in that the heating gas through the can is guided and the catalyst in the Pressure vessel inserted between the can as a bed is brought.

Bei Katalysatorwechsel brauchen nicht die Rohre gezogen zu werden, sondern die Katalysatorschüttung kann in geeigne­ ter Weise, z. B. durch Absaugen aus dem gesamten Volumen entfernt werden. Durch das Eintauchen der Rohre in die Schüttung werden diese stabilisiert.When changing the catalyst, the pipes do not need to be pulled be, but the catalyst bed in suitable ter way, e.g. B. by suction from the entire volume be removed. By immersing the pipes in the Fill are stabilized.

Diese Teilaufgabe wird auch dann gelöst, wenn die Spalt­ rohre und der Katalysator hängend in dem Behälter abgestützt sind.This subtask is also solved when the gap pipes and the catalyst hanging in the container are supported.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch, die Abstützung der Spaltrohre im Druckbe­ hälter so zu verbessern, daß relativ große Reformereinhei­ ten gebaut werden können.Another object of the present invention is however, also the support of the can in the Druckbe container to improve so that relatively large reformer ten can be built.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohre stehend auf einem aus einem keramischen Werkstoff aufgebauten und einem Gassammelraum für das Produktgas begrenzenden mit Gasdurchlässen versehenen Deckengewölbe zusammen mit dem Katalysator abgestützt ist.This object is achieved in that the pipes are standing on a made of a ceramic material and with a gas collecting space for the product gas Vaulted ceiling vaults along with the Catalyst is supported.

Bei Verwendung eines Deckengewölbes aus keramischen Werk­ stoff, das die Spaltrohre und den Katalysator abstützt, ist die Lastabtragung dieser Gewichte auf den Druckbehäl­ ter außerordentlich günstig. Zusätzlich werden Differenz­ dehnungen weitgehendst reduziert. Das Deckengewölbe kann freitragend sein oder mittig oder mehrfach abgestützt sein. Sowohl bei einer hängenden als auch bei einer abgestützten Konstruktion der Spaltrohre ist es möglich, daß der Kata­ lysator in an sich bekannter Weise in den Spaltrohren an­ geordnet ist und diese von dem Heizgas umströmt sind.When using a vaulted ceiling from a ceramic factory material that supports the can and the catalyst, is the load transfer of these weights to the pressure vessel extremely cheap. In addition, difference strains largely reduced. The vaulted ceiling can be self-supporting or supported in the middle or several times.  Both hanging and supported Construction of the can, it is possible that the Kata analyzer in a conventional manner in the can is ordered and these are surrounded by the heating gas.

Bei den erfindungsgemäßen Reformern können die Spaltrohre in an sich bekannter Weise als getrennte Einzelrohre aus­ gebildet sein; es könnte jedoch von Vorteil sein, wenn die Spaltrohre zu zur Behälterachse konzentrischen Flossen­ wänden zusammengefasst sind, oder als spiralförmig ge­ wickelte gegebenenfalls miteinander verschweißte Flossen­ bretter ausgebildet sind. Die Verwendung von konzentri­ schen Flossenwänden oder spiralförmig gewendelten Rohren ist insb. dann angezeigt, wenn der Katalysator als lose Schüttung zwischen die Spaltrohre eingebracht werden soll. Die Verwendung von spiralförmig gewendelten Rohren kann ein unerwünschtes Absacken (Setzen) des Katalysators be­ hindern.In the reformers according to the invention, the can in a manner known per se as separate individual tubes be educated; however, it could be beneficial if the Canned tubes to fins concentric to the container axis walls are summarized, or as a spiral ge if necessary wrapped fins welded together boards are trained. The use of concentric fin walls or spirally coiled tubes is particularly indicated when the catalyst is loose Fill should be introduced between the can. The use of spirally coiled tubes can an undesirable sagging (setting) of the catalyst prevent.

Die Spaltrohre können über ihren unteren Enden zugeordnete Sammler auf dem Deckengewölbe abgestützt sein. Für Aufbau und Betrieb der Anlage erscheint es jedoch zweckmäßiger, daß die stehenden Spaltrohre über eine Verteilerschicht aus Verteilersteinen auf dem Deckengewölbe abgestützt sind, wobei die Verteilersteine unter Umständen sogleich die Deckengewölbesteine sein können.The can can be assigned over their lower ends Collector to be supported on the vaulted ceiling. For construction and operation of the system, it seems more appropriate that the standing canned pipes over a distribution layer supported from distributor stones on the vaulted ceiling are, the distributor stones under certain circumstances immediately the vaulted ceilings can be.

Um mit einer solchen Verteilerschicht, die über einen oder ein geringe Anzahl von Gaszuführungskanälen herangeführten Gase verteilen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Verteilersteine so ausgebildet sind, daß sie bei Ne­ beneinanderanordnung ein flächiges und nach der unteren Seite der Schicht hin im wesentlichen gassdichtes und zu ihrer Oberseite hin mit Gasverteilungsöffnungen versehenes Gasverteilungsnetz aufbauen, und daß die auf der Vertei­ lerschicht aufstehenden Spaltrohre mit Gasführungsrohren durch die Verteilersteine greifen. To deal with such a distribution layer that over one or introduced a small number of gas supply channels To be able to distribute gases is preferably provided that the distributor stones are designed so that they at Ne a flat and one after the other Side of the layer essentially gas-tight and closed provided with gas distribution openings on its upper side Build gas distribution network, and that on the distribution layer of standing pipes with gas pipes reach through the distributor stones.  

Wenn das Heizgas mit Katalysator gefüllte und vom Prozeß­ gas durchströmte Spaltrohre umströmt, kann es zur Verbes­ serung des Wärmeübergangs zweckmäßig sein, daß die Spalt­ rohre in relativ engem Abstand jeweils von einem konzen­ trischen Hüllrohr umgeben sind, durch das das Heizgas strömt, während außerhalb der Hüllrohre nicht durchströmte Toträume im Bereich des Reformers gebildet sind.When the heating gas is filled with catalyst and from the process gas flowing through canned tubes, it can lead to verbes Heat transfer should be expedient that the gap pipes at a relatively short distance from a conc trical cladding tube are surrounded by the heating gas flows while outside did not flow through the cladding Dead spaces are formed in the area of the reformer.

Falls der Wärmeinhalt des Heizgases nach Verlassen des Bereiches des Druckbehälters, in dem die Spaltrohre ange­ ordnet sind, noch hinreichend hoch ist, können weitere Einrichtungen zur Wärmeabfuhr vorgesehen sein.If the heat content of the heating gas after leaving the Area of the pressure vessel in which the can is attached are arranged, is still sufficiently high, others can Means for heat dissipation may be provided.

Zum einen können die Einrichtungen von gesonderten Rohr­ wicklungen an den Enden der Spaltrohre gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, im Behälter dem Reformer im Ab­ strom des Produktgases einen gesonderten und in einem anderen Wärmeträgerkreis eingeschalteten Wärmetauscher, insb. Helix-Wärmetauscher zuzuordnen.For one, the facilities can be made by separate pipe windings are formed at the ends of the can. It However, it is also possible to reformer the Ab in the container flow of the product gas a separate and in one other heat carrier circuit switched on heat exchanger, especially to assign helix heat exchangers.

Vor der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen des erfindunggemäßen Reformers wird darauf hingewiesen, daß aus der Zeitschrift "Hydrocarbon Processing", Juni 1982, S. 101-105, insb. Fig. 1 ein Reformer bekannt ist, der eine Vielzahl von mit Primärkatalysatormaterial gefüllte Spalt­ rohre aufweist, die in einem großen Abstand voneinander in einer rechteckigen Kammer angeordnet sind und die durch Deckenbrenner beheizt werden, jedoch im Gegensatz zu der zuerst genannten Literaturstelle die Spaltrohre ohne Um­ lenkung durchströmen, d. h. mit am unteren Ende offenen Spaltrohren ausgerüstet sind.Before the description of various embodiments of the reformer according to the invention, it is pointed out that a reformer is known from the journal "Hydrocarbon Processing", June 1982, pp. 101-105, in particular Fig. 1, which has a large number of gap tubes filled with primary catalyst material , which are arranged at a large distance from each other in a rectangular chamber and which are heated by ceiling burners, however, in contrast to the first-mentioned literature, flow through the can without deflection, ie are equipped with open can at the lower end.

Die Erfindung soll nun an Hand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:The invention will now be described with reference to the accompanying figures are explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungform eines Reformers, wobei die Spalt­ rohre über Sammler auf einem keramischen Decken­ gewölbe abgestützt sind, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of a reformer, wherein the gap pipes are collectors on a ceramic vault supported,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Spaltrohre, Fig. 2 shows an embodiment of the cracking tubes,

Fig. 3a und 3b eine weitere Ausführungsform, Fig. 3a and 3b show a further embodiment,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Reformer mit direkt auf einer Verteilerschicht aus Keramikformsteinen abgestützten Spaltrohren, Fig. 4 shows a longitudinal section through a reformer directly supported on a distribution layer of ceramic shaped bricks cracking tubes,

Fig. 5 ein Teilschnitt zur Erläuterung der am oberen Ende der Spaltrohre vorgesehenen Rohrwicklungen, die vorzugsweise zu außenliegenden Sammlern führen, und zur Dehnungskompensation und gleichzeitig auch der Abwärmenutzung dienen. Fig. 5 is a partial section for explaining the pipe windings provided at the upper end of the can, which preferably lead to external collectors, and serve to compensate for expansion and at the same time use the waste heat.

Fig. 6 einen Schnitt durch mehrere zusammengesetzte Ver­ teilersteine, Figure 6 divider stones. A section through a plurality of composite Ver,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6 Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Verteilung abgewandelte Formen von Verteilersteinen, Fig. 8 shows a section through a distribution modified forms of distribution blocks,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Reformer mit hän­ genden Spaltrohren und einer Katalysatorschüttung zwischen den Spaltrohren, Fig. 9 is a longitudinal section through a reformer with hän constricting cracking tubes and a catalyst bed between the cracking tubes,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Reformer mit hän­ genden Spaltrohren, die mit Katalysator gefüllt sind, und Fig. 10 is a longitudinal section through a reformer with hanging pipes, which are filled with catalyst, and

Fig. 11 einen Teilschnitt durch einen Reformer vergleich­ bar Fig. 5, wobei oberhalb des Reformers eine Ab­ hitzeheizfläche in demselben Druckbehälter ange­ ordnet ist. Fig. 11 is a partial section through a reformer comparable bar Fig. 5, wherein above the reformer from a heat heating surface in the same pressure vessel is arranged.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht der in einem stehenden Druckbehälter (1) mit Isolierausmauerung (1 a) und gegebenenfalls einer oder mehrere weitere Isolier­ schichten angeordnete Reformer (R) aus einer Vielzahl von Spaltrohren (2), die an ihren unteren Enden jeweils grup­ penweise mit Sammlern (3) und an ihrem oberen Ende mit einem Sammler (4) verbunden sind.In the embodiment according to FIG. 1, the in a standing pressure vessel ( 1 ) with insulating brickwork ( 1 a ) and optionally one or more further insulating layers arranged reformer ( R ) consists of a plurality of canned tubes ( 2 ), each at their lower ends in groups with collectors ( 3 ) and at their upper end with a collector ( 4 ).

Die Sammler (3) ruhen auf einem sich quer durch den Behäl­ ter erstreckenden Deckengewölbe (5) aus hochfesten hoch­ temperaturbeständigen Bausteinen (6) aus einem keramischen Werkstoff, z. B. Al2O3 oder SiO2.The collector ( 3 ) rest on a transversely through the container ter extending vaulted ceiling ( 5 ) made of high-strength, high temperature-resistant building blocks ( 6 ) made of a ceramic material, for. B. Al 2 O 3 or SiO 2 .

Zwischen dem unteren Ende (4 a) des Sammlers (4) und der Oberseite (5 a) des Deckengewölbes (5) ist ein Verdränger­ hohlkörper (7) angeordnet, falls dies aus Strömungsgründen erforderlich ist. Zwischen den Spaltrohren (2) ist eine Katalysatorschüttung (K) eingebracht.Between the lower end ( 4 a ) of the collector ( 4 ) and the top ( 5 a ) of the vaulted ceiling ( 5 ), a displacer hollow body ( 7 ) is arranged if this is necessary for flow reasons. A catalyst bed ( K ) is introduced between the can ( 2 ).

Das oben in den Behälter (1) eintretende Prozeßgas (PZ) durchströmt die Katalysatorschüttung (K) und tritt durch in dem Deckengewölbe (5) vorgesehene Kanäle (5 b) in einen von dem Deckengewölbe überspannten Gassammelraum (9) ein, und wird aus diesem nach unten oder zur Seite abgezogen.The process gas (PZ) entering the top of the container (1) flows through the catalyst bed (K) and the vault (5) passes through provided ducts (5 b) in a spanned by the vaulted ceiling gas collection space (9), and for this pulled down or to the side.

Von außen wird über eine oder mehrere Zuleitungen (10) heißes Heizgas (HG), wie z. B. Helium von einem Hochtem­ peraturreaktor, in den die Sammler (3) eingeleitet und durchströmt die Spaltrohre (2) und wird über den Sammler (4) abgeführt.From the outside via one or more supply lines ( 10 ) hot heating gas (HG) , such as. B. helium from a Hochtem temperature reactor, into which the collector ( 3 ) is introduced and flows through the can ( 2 ) and is discharged via the collector ( 4 ).

Die Spaltrohre sind mit ihren oberen Enden, die im Durch­ messer kleiner sein können als die Spaltrohre selbst, so an den Sammler (4) herangeführt, daß sich die Spaltrohre (2) nach oben ausdehnen können. The can are with their upper ends, which can be smaller in diameter than the can itself, so brought up to the collector ( 4 ) that the can ( 2 ) can expand upwards.

Das Deckengewölbe (5) fängt sowohl die Last der Spaltrohre (2) als auch das Gewicht des Katalysators (K) sicher nach unten ab.The vaulted ceiling ( 5 ) safely absorbs both the load on the can ( 2 ) and the weight of the catalytic converter ( K ).

Die Spaltrohre (2) können als von einander getrennt ge­ führte Einzelrohre ausgebildet sein; es werden jedoch die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen bevorzugt.The can ( 2 ) can be designed as separate ge led single tubes; however, the embodiments shown in Figs. 2 and 3 are preferred.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die einzelnen Spaltrohre (2) durch Stege (2 a) zu Rohrzylindern (RZ) miteinander verbunden, die zueinander konzentrisch ange­ ordnet sind, d. h. bei Vergleich der Fig. 2 und 1 sind jeweils drei Rohrzylinder mit einem Sammler (3) verbunden.In the embodiment of Fig. 2 are connected by webs (2 a) to tube cylinders (RZ) with each other, the individual cracking tubes (2), which mutually are concentrically arranged, that is, when comparing the Figs. 2 and 1 are each three tubular cylinder with a Connected collector ( 3 ).

Die oberen Enden der Rohre des Rohrzylinder (RZ) sind in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise über einen gekrümm­ ten Abschnitt (2 b) mit dem Sammler (4) verbunden.The upper ends of the tubes of the tubular cylinder (RZ) are connected in the manner shown in FIG. 2 via a curved section ( 2 b ) with the collector ( 4 ).

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind mehrere Rohr (2) durch Stege (2 a) zu Rohrbrettern (RB) miteinander verbun­ den, die spiralig gewickelt und in entsprechender Weise mit den Sammlern (3) und (4) verbunden sind.In the embodiment according to FIG. 3, a plurality of tube (2) by webs (2 a) to tube boards (RB) verbun together to the spirally wound and joined in a corresponding manner to the headers (3) and (4).

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Katalysator (K) in die einzelnen Spaltrohre (2′) eingebracht. An ihren oberen Enden sind die Rohre (2′) mit einem Ringsammler (4′) verbunden, während sie an ihren unteren Enden mit im Durchmesser reduzierten Gasführungsrohren (15) verbunden sind. Die Rohre (2 ) und die Gasführungsrohre (15) können auch einstückig miteinander ausgebildet sein. Die Gasfüh­ rungsrohre (15) durchgreifen eine auf der Oberseite (5 a) des Deckengewölbes aufliegende Schicht (16) aus Gasver­ teilersteinen (17) und das Deckengewölbe selbst.In the embodiment of Fig. 4, the catalyst (K) in the individual cracking tubes (2 ') is introduced. At their upper ends, the pipes ( 2 ') are connected to a ring collector ( 4 '), while at their lower ends they are connected to gas pipes ( 15 ) of reduced diameter. The tubes ( 2 ) and the gas guide tubes ( 15 ) can also be formed in one piece with one another. The gas guide tubes ( 15 ) pass through a layer ( 16 ) of gas distributing stones ( 17 ) on the top ( 5 a ) of the vaulted ceiling and the ceiling vault itself.

Mittig durch den Gasssammelraum (9) erstreckt sich eine Gasführungssäule (18) von dem Boden des Gassammelraums (9) bis zur Verteilerschicht (16). A gas guide column ( 18 ) extends centrally through the gas collection space ( 9 ) from the bottom of the gas collection space ( 9 ) to the distributor layer ( 16 ).

Bei dieser Ausführungsform wird das Prozeßgas (PZ) über den Verteiler (4′) auf die auf der Verteilerschicht (16) aufstehende und mit Katalysator (K) gefüllte Rohre (2′) verteilt. Das Gas tritt über die Gasführungsrohre (15) in den Raum (9) ein, und wird von dort abgeführt. Heizgas (HG) wird über eine Bodenöffnung (18 a) der Führungssäule (18) zugeführt, strömt nach oben und tritt in die Gasver­ teilerschicht (16) ein. Durch die Gasverteilerschicht (16) wird dafür Sorge getragen, daß das Heizgas (HG) gleich­ mäßig um die Vielzahl der Rohre (2′) herumgeführt wird, ehe es den Behälter am oberen Ende verläßt.In this embodiment, the process gas (PZ) is distributed via the distributor ( 4 ') to the pipes ( 2 ') standing up on the distributor layer ( 16 ) and filled with catalyst ( K ). The gas enters the space ( 9 ) via the gas guide tubes ( 15 ) and is discharged from there. Heating gas (HG) is fed through a bottom opening ( 18 a ) to the guide column ( 18 ), flows upwards and enters the gas distribution layer ( 16 ). The gas distribution layer ( 16 ) ensures that the heating gas (HG) is evenly passed around the plurality of pipes ( 2 ') before it leaves the container at the upper end.

Auch hierbei wird die Differenzdehnung der Rohre (2′) am oberen Ende aufgenommen.Here, too, the differential expansion of the pipes ( 2 ') is recorded at the upper end.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 innenliegende Sammler (4′) vorhanden sind, ist es auch möglich, außen­ liegende Sammler zu verwenden, wie dies an Hand der Fig. 5 beschrieben werden soll.While there are internal collectors ( 4 ') in the embodiment according to FIG. 4, it is also possible to use external collectors, as will be described with reference to FIG. 5.

Bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind die oberen Enden der Rohre (2′) über Helixwicklungen (19) mit einem außenliegenden Sammler (4′′) verbunden. Bei dieser Anordnung wird dem Heizgas (HG), nachdem es längs der Spaltrohre (2′) geströmt ist, durch die Helixwick­ lungen (19) noch Wärme entzogen.In the embodiment shown in Fig. 5, the upper ends of the tubes ( 2 ') via helical windings ( 19 ) with an external collector ( 4 '') are connected. In this arrangement, the heating gas (HG) , after it has flowed along the can ( 2 '), through the Helixwick lungs ( 19 ) still heat.

An Hand der Fig. 6 bis 8, soll nun die Funktionsweise der Verteilerschicht (16) näher erläutert werden.The operation of the distributor layer ( 16 ) will now be explained in more detail with reference to FIGS. 6 to 8.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform be­ sitzen die Verteilersteine (17) einen Standabschnitt (17 a) und einen Kopfabschnitt (17 b), die durch einen Säulenab­ schnitt (17 c) miteinander verbunden sind. Standabschnitt (17 a) und Kopfabschnitt (17 b) weisen einen hexagonalen Querschnitt auf, wobei jedoch im Falle des Kopfabschnitts (17 b) die Ecken gebrochen sind. Der Säulenabschnitt (17 c) weist einem im Durchmesser reduzierten kreisförmigen Quer­ schnitt auf.In the embodiment shown in FIGS . 6 and 7, the distribution blocks ( 17 ) have a standing section ( 17 a ) and a head section ( 17 b ), which are connected to one another by a column section ( 17 c ). Stand section ( 17 a ) and head section ( 17 b ) have a hexagonal cross section, but in the case of the head section ( 17 b ) the corners are broken. The column section ( 17 c ) has a circular cross-section reduced in diameter.

Der Standabschnitt (17 a) ist auf seiner Unterseite mit einem Führungszapfen (17 d) versehen. Jeder Stein ist von einem an den Durchmesser der Gasleitungsrohre (15) ange­ passten mittigen Kanal (17 e) versehen, der im Bereich des Kopfabschnitts (17 b) mit einer konischen Ausweitung (17 f) versehen ist.The stand section ( 17 a ) is provided on its underside with a guide pin ( 17 d ). Each stone is provided with a central channel ( 17 e ) which is adapted to the diameter of the gas line pipes ( 15 ) and which is provided with a conical widening ( 17 f ) in the region of the head section ( 17 b ).

Der Katalysator (K) ist im einzelnen Rohr (2′) durch ein Lochgitter (2 c) gehalten.The catalyst ( K ) is held in the individual tube ( 2 ') by a perforated grid ( 2 c ).

Auf der Oberseite (5 a) des Deckengewölbes oder in einer gesonderten Lage aus Formsteinen (20) sind an den Füh­ rungszapfen (17 d) angepasste Ausnehmungen (21) vorgesehen. Die Formsteine (20) und die Steine des Deckengewölbes sind mit dem Kanal (17 e) entsprechenden Bohrungen (20 a) bzw. Kanälen (5 b) versehen.On the top ( 5 a ) of the vaulted ceiling or in a separate layer of shaped stones ( 20 ) adapted recesses ( 21 ) are provided on the guide pin ( 17 d ). The shaped stones ( 20 ) and the stones of the vaulted ceiling are provided with bores ( 20 a ) and channels ( 5 b ) corresponding to the channel ( 17 e ).

Wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, bildet sich beim Zusammenstellen einer Vielzahl der Formsteine (17) zwi­ schen den Säulenabschnitten (17 c) ein gitterartiger Gas­ verteilungshohlraum (22), in den das Heizgas (HG) aus der Gasführungssäule (18) eintreten kann. Aus diesem Gasver­ teilungsgitter tritt das heiße Gas durch die von den ge­ brochenen Kanten der Kopfabschnitte gebildeten Gasfüh­ rungskanäle (23) in den Bereich des Katalysators ein. Die Verteilersteine (17) leiten zum einen die Last der mit dem Katalysator gefüllten Spaltrohre (2′) in das Deckengewölbe (5) ein und ermöglichen zum anderen die Verteilung des Gases. Die Steine stellen gleichzeitig die untere Füh­ rungsplatte für die Spaltrohre dar. Damit das aus den Füh­ rungsrohren (15) austretende Gas auch in den Sammelraum (9) einströmt, muß eine Abdichtung zum oberen Strömungs­ raum erfolgen. Diese Abdichtung wird zum einen durch den Eingriff des Zapfens (17 d) in die Steine (20) bzw. in das Deckengewölbe (5) erreicht und zum anderen durch das Auf­ liegen des Spaltrohrbodens (2) im Bereich der konischen Aufweitung (17 f) auf dem einzelnen Verteilerstein. Zusätz­ lich stellt der enge Spalt des Führungsrohres in den Steinen (20) und/oder den Steinen des Gewölbes (5) eine sogenannte Spaltdichtung dar. Die Wirkung dieser Spalt­ dichtung könnte noch dadurch erhöht werden, daß im Bereich der Steine (20) bzw. der Steine des Deckengewölbes (5) eine Labyrinthdichtung vorgesehen wird.As can be seen from FIGS. 6 and 7, when putting together a plurality of the shaped stones ( 17 ) between the column sections ( 17 c ), a grid-like gas distribution cavity ( 22 ) is formed, into which the heating gas (HG) from the gas guide column ( 18 ) can occur. From this gas distribution grid, the hot gas enters through the gas guide channels ( 23 ) formed by the broken edges of the head sections into the region of the catalyst. The distributor stones ( 17 ) on the one hand transfer the load of the canned tubes filled with the catalyst ( 2 ') into the vaulted ceiling ( 5 ) and on the other hand enable the gas to be distributed. The stones also represent the lower guide plate for the canned pipes. So that the gas emerging from the guide pipes ( 15 ) also flows into the collecting chamber ( 9 ), a seal must be made to the upper flow chamber. This seal is achieved on the one hand by the engagement of the pin ( 17 d ) in the stones ( 20 ) or in the vaulted ceiling ( 5 ) and on the other hand by lying on the can bottom ( 2 ) in the area of the conical expansion ( 17 f ) on the single manifold. In addition, the narrow gap of the guide tube in the stones ( 20 ) and / or the stones of the vault ( 5 ) constitutes a so-called gap seal. The effect of this gap seal could be further increased by the fact that in the area of the stones ( 20 ) or a labyrinth seal is provided for the stones of the vaulted ceiling ( 5 ).

Da das Spaltrohr (2) nur auf dem Verteilerstein (17) auf­ liegt, ist bei Betrieb keine Kraft in radialer Richtung vorhanden. Jedoch können leichte Unsymmetrien hinsichtlich der radialen Kräfte entstehen, die dann durch ein geringes Verbiegen des Gasführungsrohres (15) im Bereich der koni­ schen Erweiterung (17 f) aufgenommen werden können. Das Gasführungsrohr (15) des einzelnen Spaltrohrs (2′) kann leicht aus dem Formstein (17) herausgezogen und ausge­ tauscht werden. Die Gasführungssäule (18) wird vorzugs­ weise aus einer das Gewölbe (5) mit abstützenden Außen­ mauerung (18 b) aus den für das Gewölbe verwendeten Kera­ miksteinen und einem innenliegenden Schutzrohr (18 c) auf­ gebaut.Since the can ( 2 ) only lies on the distributor block ( 17 ), there is no force in the radial direction during operation. However, slight asymmetries can arise with regard to the radial forces, which can then be absorbed by slightly bending the gas guide tube ( 15 ) in the region of the conical extension ( 17 f ). The gas guide tube ( 15 ) of the individual can ( 2 ') can be easily pulled out of the molded block ( 17 ) and exchanged. The gas guide column ( 18 ) is preferably from a vault ( 5 ) with supporting outer wall ( 18 b ) from the ceramic stones used for the vault and an inner protective tube ( 18 c ) built on.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 sind nicht die hexa­ gonalen Ecken der Kopfabschnitte (17) gebrochen, sondern entsprechende Ausnehmungen sind am Kopfabschnitt entweder an gegenüberliegenden Seiten zweier Steine vorgesehen und bilden Kanäle (23′) (vgl. in der Fig. 8 linkes Tripel von Bausteinen (17)), oder jeweils an mindestens einer Seite eines Steines ist eine hinreichend große Ausnehmung vor­ gesehen, die zusammen mit einer nicht ausgenommenen Seite einen Gasführungskanal (23′′) bilden. (Vergleiche das rechte Tripel von Verteilersteinen in der Fig. 8.) Hin­ sichtlich Geometrie und Ausbildung wird insb. auf die Fig. 6, 7 und 8 hingewiesen. Andere Geometrien für die Ver­ teilersteine sind denkbar, z. B. quaderförmige. In the embodiment according to FIG. 8, the hexagonal corners of the head sections ( 17 ) are not broken, but corresponding recesses are provided on the head section either on opposite sides of two stones and form channels ( 23 ') (see FIG. 8 left triple) of blocks ( 17 )), or in each case on at least one side of a stone, a sufficiently large recess is seen before, which together with a non-recessed side form a gas duct ( 23 ''). (Compare the right triple of distributor blocks in FIG. 8.) With regard to geometry and design, reference is made in particular to FIGS. 6, 7 and 8. Other geometries for the distributor stones are conceivable, e.g. B. cuboid.

Die Ausführungsformen gemäß Fig. 9 und 10 unterscheiden sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen da­ durch, daß die Spaltrohre (2, 2′) nicht auf einem Decken­ gewölbe abgestützt sind.The embodiments according to FIGS. 9 and 10 differ from the previously described embodiments by the fact that the can ( 2 , 2 ') are not supported on a vaulted ceiling.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind die Tragrohre (2) über den Sammler (4) an einer Tragkonstruktion (24) aufgehängt, die sich ihrerseits an dem Behälter (1) ab­ stützt. Am unteren Ende des Verdrängerkörpers (7) ist eine mit Löchern (25 a) und (25 b) für das Gas bzw. für die Spalt­ rohre versehene Bodenplatte (25) verbunden, durch die die Rohre (2) zu einem Sammler (3) hindurchgeführt sind. Die Bodenplatte trägt auch die zwischen den Rohren (2) einge­ schüttete Katalysatorschüttung (K). Das Produktgas (PD) wird unter der Bodenplatte (25) abgezogen.In the embodiment according to FIG. 9, the support tubes ( 2 ) are suspended via the collector ( 4 ) on a support structure ( 24 ), which in turn is supported on the container ( 1 ). At the lower end of the displacer ( 7 ) is connected to the bottom plate ( 25 ) provided with holes ( 25 a ) and ( 25 b ) for the gas or for the slotted tubes, through which the tubes ( 2 ) to a collector ( 3 ) are passed through. The base plate also carries the catalyst bed ( K ) poured in between the tubes ( 2 ). The product gas (PD) is drawn off under the base plate ( 25 ).

Dem Sammler (3) wird von unten Heizgas (HG) zugeführt. Bei dieser Ausführungsform sind also die Spaltrohre (2) hän­ gend gelagert und tragen gemeinsam mit dem mittigen Ver­ dränger (7) zusätzlich das Gewicht der Katalysatorschüt­ tung (K) mit. Die Dehnungskompensation erfolgt im wesent­ lichen durch Schieben des unteren Sammlers. Auch bei dieser Ausführungsform können neben den Einzelrohren auch Flossen­ wandzylinder und spiralförmig gewickelte Flossenwände zum Einsatz kommen. Selbstverständlich kann an Stelle des einen Sammlers (3) auch eine Mehrzahl von Sammlern einge­ setzt werden, z. B. baugleich Fig. 1.Heating gas (HG) is fed to the collector ( 3 ) from below. In this embodiment, the can ( 2 ) are suspended and carry the weight of the catalyst bed ( K ) together with the central displacer ( 7 ). The expansion compensation is essentially carried out by pushing the lower collector. In this embodiment, fins wall cylinders and spirally wound fin walls can also be used in addition to the individual tubes. Of course, a plurality of collectors can be used instead of a collector ( 3 ), for. B. identical in Fig. 1st

Bei der in der Fig. 10 gezeigten Ausführungsform befindet sich der Katalysator in den Spaltrohren, die einzel­ hängend an einer Tragplatte (26) befestigt sind. Die unte­ ren Enden der Spaltrohre (2′) sind mit einem Sammler (3) verbunden, aus dessen unteres Ende das Produktgas (PD) abgezogen wird. Wie aus der Fig. 10, linke Hälfte ersicht­ lich ist, können den einzelnen Spaltrohren (2 ) konzen­ trische Hüllrohre (27) mit Abstand zugeordnet werden, die von einer unterhalb der Tragplatte (26) angeordneten Trag­ platte (28) herabhängen. Die rechte Hälfte zeigt die An­ ordnung ohne Hüllrohr.In the embodiment shown in Fig. 10, the catalyst is in the can, which are individually hanging on a support plate ( 26 ) attached. The lower ends of the can ( 2 ') are connected to a collector ( 3 ), from the lower end of which the product gas (PD) is drawn off. As shown in FIG. 10, left half ersicht Lich, the individual canned tubes ( 2 ) concentric cladding tubes ( 27 ) can be assigned at a distance, which depend from a support plate ( 28 ) arranged below the support plate ( 26 ). The right half shows the arrangement without a cladding tube.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Dehnungsausgleich durch Schieben des unteren Sammlers (3): die konvektive Beheizung kann mit oder ohne Hüllrohr erfolgen.In this embodiment, the expansion is compensated for by pushing the lower collector ( 3 ): the convective heating can take place with or without a cladding tube.

Schließlich zeigt die Fig. 11, daß es bei hinreichendem Wärmeinhalt des Heizgases, nicht nur sinnvoll sein kann, wie bei Fig. 5 vorzugehen, sondern einen vom direkten Kreislauf abgekoppelten Wärmetausch vorzunehmen. Zu diesem Zwecke wird oberhalb der Spaltrohre in den Behälter noch ein Wärmetauscher (29), z. B. Helixwärmetauscher, mit Eintrittsammler (29 a), Heizflächen (29 b), Austrittsammler (29 c) und Verdrängerkörper (29 d) angeordnet, der mit einem Wärmeträgermedium (WM) beaufschlagt wird.Finally, Fig. 11 shows that with sufficient heat content of the heating gas, it can not only be useful to proceed as in Fig. 5, but to carry out a heat exchange decoupled from the direct circuit. For this purpose, a heat exchanger ( 29 ), e.g. B. helical heat exchanger, with inlet header ( 29 a ), heating surfaces ( 29 b ), outlet header ( 29 c ) and displacement body ( 29 d ), which is acted upon with a heat transfer medium (WM) .

In der Fig. 1 ist der Behälter (1) zur Vereinfachung der Darstellung meistens einstückig dargestellt. Er kann aber aus mittels Flanschen verbundenen Teilen bestehen. Weiter­ hin sind Mannlöcher und evtl. vorhandene gesonderte Öff­ nungen für das Einfüllen und/oder Abziehen von Katalysa­ tormaterial aus denselben Gründen nicht dargestellt. Weiterhin können längs der Rohre noch ein oder mehrere ab­ standshaltende Führungsgitter vorgesehen sein, wie z. B. Gitter (30) in Fig. 4.In Fig. 1 the container ( 1 ) is usually shown in one piece to simplify the illustration. However, it can consist of parts connected by means of flanges. Furthermore, manholes and any existing openings for filling and / or removing catalyst material are not shown for the same reasons. Furthermore, one or more guiding grids can be provided along the pipes, such as. B. Grid ( 30 ) in Fig. 4th

Claims (12)

1. Reformer für die katalytische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe insb. mit Wasserdampf zu einem Pro­ duktgas mit einem Druckbehälter, einer Vielzahl von in dem Behälter parallel zueinander angeordneten Spalt­ rohren und einem Katalysator, wobei durch die Rohrwände hindurch Konvektiv-Wärme von einem heißen Heizgas auf das den Katalysator durchströmende Prozeß­ gas übertragbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Heizgas (HG) durch die Spalt­ rohre (2′) geführt ist und der Katalysator (K) in dem Druckbehälter (1) zwischen die Spaltrohre als Schüttung eingebracht ist.1. Reformer for the catalytic cracking of gaseous hydrocarbons, in particular with steam to a product gas with a pressure vessel, a plurality of gap tubes arranged in parallel in the vessel and a catalyst, whereby through the tube walls convective heat from a hot heating gas to the the process flowing through the catalyst is gas transferable, characterized in that the heating gas (HG) is passed through the gap tubes ( 2 ') and the catalyst ( K ) is introduced as a bed in the pressure vessel ( 1 ) between the gap tubes. 2. Reformer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spaltrohre (2′) und der Katalysator (K) hängend in dem Behälter (1) abgestützt sind.2. Reformer according to claim 1, characterized in that the can ( 2 ') and the catalyst ( K ) are supported hanging in the container ( 1 ). 3. Reformer für die katalytische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe insb. mit Wasserdampf zu einem Pro­ duktgas mit einem Druckbehälter, einer Vielzahl von in dem Behälter parallel zueinander angeordneten Spalt­ rohren und einem Katalysator, wobei durch die Rohrwände hindurch Konvektiv-Wärme von einem heißen Heizgas auf das den Katalysator durchströmende Prozeß­ gas übertragbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohre (2; 2′) stehend auf einem aus einem keramischen Werkstoff aufgebauten und einen Gassammelraum (9) für das Produktgas (PD) begrenzenden und mit Gasdurchlässen (5 b) versehenen Deckengewölbe (5) zusammen mit dem Katalysator (K) abgestützt ist.3. Reformer for the catalytic cracking of gaseous hydrocarbons, in particular with steam to a product gas with a pressure vessel, a plurality of gap tubes arranged in parallel in the vessel and a catalyst, whereby through the tube walls convective heat from a hot heating gas to the the process flowing through the catalyst is gas transferable, characterized in that the tubes ( 2 ; 2 ') standing on a built of a ceramic material and a gas collecting space ( 9 ) for the product gas (PD) delimiting and provided with gas passages ( 5 b ) Ceiling vault ( 5 ) is supported together with the catalyst ( K ). 4. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kataly­ sator (K) in einer an sich bekannte Weise in den Spalt­ rohren (2) angeordnet ist, und daß die Spaltrohre von dem Heizgas umströmt sind.4. Reformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the catalyst ( K ) in a manner known per se in the gap tubes ( 2 ) is arranged, and that the can tubes are flowed around by the heating gas. 5. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spalt­ rohre (2; 2′) in an sich bekannter Weise als getrennte Einzelrohre ausgebildet sind oder als zur Behälterachse konzentrische Flossenwände (RZ) oder als spiralförmig gewickelte und gegebenenfalls miteinander verschweißte Flossenbretter (RB) ausgebildet sind.5. Reformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gap tubes ( 2 ; 2 ') are formed in a conventional manner as separate individual tubes or as concentric to the container axis fin walls (RZ) or as spirally wound and optionally fins (RB) welded together are formed. 6. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die stehenden Spaltrohre (2) über Sammler (3) auf dem Deckengewolbe (5) abgestützt sind.6. Reformer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the standing canned tubes ( 2 ) via collectors ( 3 ) are supported on the ceiling arch ( 5 ). 7. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die stehenden Spaltrohre (2) über eine Verteilerschicht (16) aus Verteilersteinen (17) auf dem Deckengewölbe (5) abgestutzt sind.7. Reformer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the standing canned tubes ( 2 ) on a distributor layer ( 16 ) of distributor blocks ( 17 ) on the vaulted ceiling ( 5 ) are supported. 8. Reformer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verteilersteine (17) so aus­ gebildet sind, daß sie bei Nebeneinanderanordnung ein flächiges und nach der unteren Seite der Schicht hin im wesentlichen gasdichtes und zu ihrer Oberseite hin mit Gasverteilungsöffnungen (23; 23′; 23′′) versehenes Gasverteilungsnetz aufbauen, und daß die auf dem Ver­ teilerschicht (16) aufstehenden Spaltrohre (2; 2′) mit Gasführungsrohre (15) durch die Verteilersteine (17) greifen.8. A reformer according to claim 7, characterized in that the distributor blocks ( 17 ) are formed from such that they are arranged in a side-by-side arrangement with a flat and towards the lower side of the layer essentially gas-tight and towards the top thereof with gas distribution openings ( 23 ; 23 '; 23 '') provide the gas distribution network, and that on the United sub-layer ( 16 ) standing can ( 2 ; 2 ') with gas pipes ( 15 ) reach through the manifolds ( 17 ). 9. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß mit Katalysator (K) gefüllte und vom Prozeßgas (PZ) durchströmte Spaltrohre (2′) in relativ engem Abstand jeweils von einem konzentrischen Hüllrohr (27) umgeben sind, durch das das Heizgas (HG) strömt, während außerhalb der Hüllrohre nichtdurchstömte Toträume im Bereich des Reformers gebildet sind.9. Reformer according to one of claims 1 to 8, characterized in that filled with catalyst ( K ) and flowed through by the process gas (PZ) canned tubes ( 2 ') are each surrounded by a concentric cladding tube ( 27 ) at a relatively close distance that the heating gas (HG) flows, while dead spaces that are not flowed through are formed outside the cladding tubes in the area of the reformer. 10. Reformer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß Einrich­ tungen (19; 29) zur weiteren Wärmeabfuhr aus dem Heizgas (HG) nach dem konvektiven Erwärmen des Katalysators (K) vorgesehen sind.10. Reformer according to one of claims 1 to 9, characterized in that Einrich lines ( 19 ; 29 ) for further heat dissipation from the heating gas (HG) are provided after the convective heating of the catalyst ( K ). 11. Reformer nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtungen zur weiteren Wärmeabfuhr von gesonderten Rohrwicklungen (19) an den einen Enden der Spaltrohre gebildet sind.11. Reformer according to claim 10, characterized in that the devices for further heat dissipation of separate tube windings ( 19 ) are formed at one end of the can. 12. Reformer nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Druckbehälter (1) dem Reformer (R) im Abstrom des Heizgases (HG) ein ge­ sonderter und in einem anderen Wärmeträgerkreis einge­ schalteter Wärmetauscher (29) zugeordnet ist.12. Reformer according to claim 10, characterized in that in the pressure vessel ( 1 ) the reformer ( R ) in the outflow of the heating gas (HG) a ge and in another heat transfer circuit switched heat exchanger ( 29 ) is assigned.
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