DK166534B1 - Apparat til brug ved fremstilling af produktgas med hydrogen- og carbonoxidindhold - Google Patents

Description

i DK 166534 B1

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til brug ved fremstilling af produktgas med hydrogen- og carbon-oxidindhold ud fra en fødegas, som i det væsentlige indeholder carbonhydrider, navnlig ud fra naturgas blandet med 5 vanddamp, idet apparatet har et øvre og et nedre kammer, som er adskilt med en rørbund og hvor der i rørbunden er fastholdt reforming-rør, der rager ind i det nedre kammer, hvor reforming-rørene er delvis omgivet af hylsterrør.

Et sådant apparat er eksempelvis kendt fra 10 DE offentliggørelsesskrift 3 244 252. Det består af en beholder, der ved en i den øvre trediedel værende rørbund er delt i to dele og nærmere bestemt i et større reaktionsrum med de deri værende reforming-rør og et i det øvre område anbragt naturgas-/damprum, hvorfra fordelingen af 15 naturgas-/vanddarapblandingen på reforming-rørene sker.

Inden i reaktionsrummet er reforming-rørene omgivet af en kappe. Denne kappe danner i dette rum et samle-kammer og fører reaktionsproduktet via en passende studs ud af reaktionsbeholderen.

20 Ved denne procesgang kommer det ikke mindst på grund af ren oxygen, der indføres i reaktions- eller blan-dekammeret, til en eksoterm reaktion, ved hvilken så produktgassen fremkommer. Denne varme kan uddrages til opvarmning af reforming-rørene, hvilket sker via hylster-25 rørene.

Ved denne kendte konstruktion er det specielt ufordelagtigt, at rørbunden er udsat for det forholdsvis store differenstryk mellem på den ene side reaktionskamme-ret og på den anden side fordelerkammeret for udgangsgassen.

30 Dette gælder på lignende måde for de meget forskellige temperaturer, der hersker på den ene side af rørbunden i forhold til temperaturen på den anden side, specielt i samlerummet for reaktionsgasserne. De dermed forbundne store belastninger, udvidelser med videre kan føre til 35 beskadigelse af rørbunden. Omvendt skal rørbunden så være 2 DK 166534 B1 af en sådan kvalitet, at den kan modstå disse belastninger, hvilket vanskeliggør dens økonomiske fremstilling.

Formålet for opfindelsen er derfor at tilvejebringe en løsning, ved hvilken de tryk- og temperatur-5 forskelle, som belaster rørbunden, formindskes ved konstruktive foranstaltninger, uden at den gode totalydelse af reaktionsbeholderen må lide derunder.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved et apparat af den indledningsvis nævnte art ved, at rørbunden er udlo formet som fordelerkammer for fødematerialet til reforming--rørene, idet rørbunden ér dannet af to i hinanden anbragte hullegemer, et indre og et ydre, som er indbyrdes forbundne, og som gennemstrømmes af fødematerialet.

Ved opfindelsen opnås, at det hidtidige natur-15 gas-/damprum, der oprindeligt har været anbragt i det øvre område af reaktionsbeholderen og med sit tryk og sin temperatur påvirker den ene side af rørbunden, forlægges til rørbunden selv, mens det hidtidige naturgas-/ -damprum nu tjener som samlerum for produktgassen med de 20 deri herskende tryk og temperaturer.

Ved udformningen af rørbunden som dobbeltrum med i hinanden anbragte kamre kommer det allerede i dette område til en udligning af temperaturerne og til forvarm-ning af det over denne rørbund strømmende fødematerialet.

25 Ved en udførelsesform for opfindelsen foretræk kes det, at det indre hullegeme er anbragt i det væsentlige koncentrisk med det omgivende ydre hullegeme og er udstyret med mindst én tilførseisledning for fødematerialet.

Ved hjælp af denne koncentriske anbringelse 30 kan det specielt opnås, at de på grund af temperatur- og trykforskelle inden i rørbunden optrædende spændinger udlignes, da en koncentrisk anbringelse frembyder de bedste muligheder herfor.

Det foretrækkes, at der er tilvejebragt gen-35 nemstrømningsåbninger for fødegassen i undersiden af 3

O

DK 166534 B1 det indre hullegeme og gennemstrømnings åbninger til de fra det ydre hullegeme til de øvre områder af reforming--rørene førende tilslutningsrør i oversiden af det ydre hullegeme, hvilket igen muliggør udjævning af strømnings-5 forholdene o.gdermed den særlige udligning af temperaturer, tryk og spændinger, idet det indre hullegeme omstrømmes omtrent efter modstrømsprincippet.

Principielt kunne reforming-rørene ved deres øvre områder være forbundet direkte med det ydre hulkam-10 mer. Det foretrækkes dog ifølge opfindelsen at tilvejebringe tilslutningsrør og nærmere bestemt udgående fra oversiden af det ydre hullegeme.

Det skal på dette sted bemærkes, at i den foreliggende beskrivelse anvendes udtrykkene "foroven" 15 og "forneden" for at angive anbringelsen af de enkelte elementer i forhold til hinanden. Forholdene kan selvfølgelig være anderledes og "foroven" og "forneden" kan ombyttes, hvis apparatet anbringes stående på hovedet eller også i en skråstilling, så at betegnelserne "for-20 oven" og "forneden" i disse tilfælde må vurderes under hensyn til den senere beskrevne udførelsesform.

Ved en yderligere udførelsesform for opfindelsen foretrækkes det, at der til hvert reforming-rør er knyttetmindst ét særskilt tilslutningsrør. Naturligvis 25 kan der her være tilvejebragt et antal tilslutningsrør.

Imidlertid har ét tilslutningsrør pr. reforming-rør vist sig fuldt ud hensigtsmæssigt.

Det foretrækkes ligeledes ifølge opfindelsen, at de reforming-rørene omgivende hylsterrør er ført 30 gennem rørbunden under frigørelse af en ringåbning til det øvre kammer. Denne udformning har den fordel, at alle elementer kan monteres i det væsentlige koncentrisk med hinanden, idet der inden i det nedre reaktionsrum kan undværes et samlekammer ved denne særlige udformning og 35 føring afhylsterrørene.

O

4 DK 166534 B1

For yderligere at muliggøre en udligning af temperatur- og trykspændinger og -forskelle foretrækkes det ligeledes ifølge opfindelsen, at rørbunden er udstyret medet-.passende antal rørbøsninger til optagelse af 5 hylsterrørene med reforming-rørene. Principielt kan hylsterrørene ganske vist eksempelvis være gastæt ind-svejsede i de tilsvarende åbninger i rørbunden, men tilvejebringelsen af rørbøsninger har en speciel fordel, idet reforming-rørene med deres særskilte hylsterrør er 10 enkeltvis udskiftelige. De kan således f.eks. indhænges i en således forberedt rørbund, og der behøves yderligere kun forbindelse af reforming-rørene via tilslutningsrørene med den hule rørbund.

For at frembringe en ringspalte, der så bred 15 som muligt er ført gennem rørbunden, og samtidig opretholde tætningen af de to kamre, der er adskilt af rørbunden, foretrækkes det ifølge opfindelsen, at rørbøsningerne har en større indvendig diameter end den udvendige diameter af hylsterrørene, idet et endeområde af rørbøsningerne 20 og hylsterrørene i brugsstillingen er forbundet gastæt med hinanden under dannelse af en mod den ene side åben ringspalte.

Herved er indretningen valgt således ved opfindelsen, at endesideområdet, der eksempelvis er dannet 25 af en svejsesøm, er anbragt vendende mod det øvre samlerum for produktgasserne i Herved opnås en optimal tilgængelighed af den tétnende forbindelse.

Ifølge opfindelsen foretrækkes det endeligt også, at reforming-rørene understøtter sig med holdeelemen-30 ter på forbindelsesområdet mellem rørbøsningerne og hylsterrørene. Dette fører til en lettere monterbarhed og dermed også udskiftelighed, som det yderligere allerede er nævnt tidligere i forbindelse med en anden udførelsesform for det samlede system. Således kan ved montagen en 35 passende udformet rørbund fremstilles forud med rørbøsningerne og hylsterrørene. Derved skal yderligere kun 5 DK 166534 B1 reforming-rørene bagefter indhænges og forbindes passende .

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken 5 fig. 1 viser et snit gennem apparatet, fig. 2 i større målestok området for rørbunden ligeledes i snit, og fig. 3 rørbunden set ovenfra i retning af en pil III i fig. 2.

10 Det i almindelighed med 1 betegnede apparat dannes af en trykbeholder 5, som er opdelt i et øvre kammer 3 og et nedre kammer 4 af en rørbund 2. Foroven er trykbeholderen 5 via en flangeforbindelse 6 lukket med et dæksel 7. Alle vægområder er forsynet med en indvendig isolering 8.

15 Det øvre kammer 3 tjener som samlekammer for den frembragte produktgas, der forlader apparatet 1 via en øvre rørstuds 9. Dette samlekammer betegnes i det følgende kun som "kammeret 3".

Det nedre kammer 4 udgør reforming-kammeret, 20 dvs. det er udstyret med rørstudse 10 og 10a, og i hvilket f.eks. naturgassen og oxygen eller luft indføres som fødegas, hvilket er angivet ved flerfoldige pile. Dette nedre reforming-kammer betegnes i det følgende "kammeret 4".

Den via holdeelementer 12 fastholdte rørbund 2 25 er udformet som fordelerkammer for fødematerialet og råder derfor over en tilførselsledning 13 og en udad førende tilslutningsstuds 14 til indføring af fødematerialet, der .f.eks. kan bestå af en naturgas-/dampblanding.

Dette er antydet ved en pil ved tilslutningsstudsen.14.

30 Rørbunden 2 har et indre hullegeme 15 og et ydre hullegeme 16, der omgiver det indre hullegeme 15 i det væsentlige symmetrisk.

Det indre hullegeme 15 er ved den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform udstyret med nedadvendende gennem-35 strømningsåbninger 17 og det ydre hullegeme 16 med opad- 6 o DK 166534 B1 vendende gennemstrømningsåbninger til tilslutning af tilslutningsrør 27. Disse tilslutningsrør fører til det øvre område 28 af reforming-rør/ der i almindelighed er betegnet med 18, og som fra kammeret 3, i hvilket de kun rager 5 et lille stykke ind, i det væsentlige fører ind i kammeret 4.

Reforming-rørene 18 er omgivet af hylsterrør 20, som omslutter reforming-rørene 18 under frigørelse af en opad åben ringspalte 21 (fig. 2), og som således tilvejebringer en forbindelse mellem kammeret 4 og kammeret 3, så at en 10 omstrømning og gennemstrømning er mulig fra kammeret 4 til kammeret 3 og derfra via til slutnings s tudsen 9 til den videre proces, hvilket i fig. 1 er antydet ved små pile.

Af fig. 2 fremgår, at hylsterrørene 20 via en svejsesøm 22 er befæstet til rørbøsninger 23, som igen 15 er fastsvejset i rørbunden 2. Svejsesømmen 22 vender i retning mod kammeret 3. Dimensionerne er herved valgt således, at den indvendige diameter af rørbøsningerne 23 er større end den udvendige diameter af hylsterrørene 20, så at der fremkommer en mod kammeret 4 åben, indtil svej-20 sesømmen 22 gående, foroven lukket ringspalte 31.

Reforming-rørene 18 er ved hjælp af holdestykker 24 påsat på svejsesømmene 22 og er dér eventuelt permanent forbundet. De kan imidlertid også være løst påsat, når anbringelsen som vist er valgt hængende, uden at op-25 findelsen er. begrænset hertil.

Strømningsforløbet i rørbunden er i det væsentlige som følger:

Gennem tilslutningsrøret 13 ledes fødemateri-alet ind i det indre kamemr 15 i rørbunden 2. Derfra 30 strømmer det gennem én eller flere udstrømningsåbninger 17 ind i det indvendige rum 26 i det ydre kammer 16 og derfra via tilslutningsrørene 27 ind i de øvre områder 28 af reforming-rørene 18. Efter gennemstrømning af reforming-rørene 18 med deres passende fyldninger strømmer gas-35 sen ind i rummet 4 og blander sig dér med de via rørstudsene henholdsvis 10 og 10a indstrømmende, yderligere gasser DK 166534 B1 7

O

og forlader kameret 4 via ringspalten 21, som er dannet mellem reforming-rørene 18 og hylsterrørene 20, og strømmer derfra ind i kammeret 3. Dette kammer 3 forlader produktgassen så via studsen 9.

5 I fig. 2 er i højre side endvidere angivet må let h-^ som højde af det indre hulkammer 15. Denne højde kan være variabelt udformet, mens den med h2 betegnede højde af det ydre kammer 16 bestandig skal være ens for at opnå en symmetri ved opretholdelse af en tilstrækkelig 10 stor strømningshastighed og en passende ensartet køling af rørbunden.

Naturligvis kan den beskrevne udførelsesform for opfindelsen yderligere ændres i mangfoldige henseender uden at forlade grundtanken. Således kan eksempelvis det 15 indre hulkammer 15 bestå af flere elementer, det kan være udformet meanderformet eller spiralformet, det kan være udstyret med ledeflader på sin yderside og/eller inderside, som frembringer en speciel strømning med videre.

20 25 30 35

Claims (8)

8 DK 166534 B1 Patentkrav :

1. Apparat til brug ved fremstilling af produktgas med hydrogen- og carbonoxidindhold ud fra en fødegas, som i det væsentlige indeholder carbonhydrider, navnlig naturgas 5 blandet med vanddamp, idet apparatet har et øvre og et nedre kammer, som er adskilt med en rørbund og hvor der i rørbunden er fastholdt reforming-rør, der rager ind i det nedre kammer, hvor rørene er delvis omgivet af hylsterrør, kendetegnet ved, at rørbunden (2) er udformet som fordeler-10 kammer for fødematerialet til reforming-rørene (18), idet rørbunden er dannet af to i hinanden anbragte hullegemer, et indre (15) og et ydre (16), som er indbyrdes forbundne og som gennemstrømmes af fødematerialet.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at det indre hullegeme (15) er anbragt i det væsentlige koncentrisk med det omgivende ydre hullegeme (16) og er udstyret med mindst én tilførselsledning (13) for fødematerialet.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-20 net ved, at der er tilvejebragt gennemstrømningsåbninger (17) for fødegassen i undersiden af det indre hullegeme (15) og gennemstrømningsåbninger til de fra det ydre hullegeme (16) til de øvre områder (28) af reforming-rørene (18) førende tilslutningsrør (27) i oversiden (30) af det 25 ydre hullegeme (16).

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der til hvert reforming-rør (18) er knyttet mindst ét særskilt tilslutningsrør (27).

5. Apparat ifølge ethvert af de foregående 30 krav, kendetegnet ved, at de reforming-rørene (18) omgivende hylsterrør (20) er ført gennem rørbunden (2) under frigørelse af en ringåbning (21) til det øvre kammer (3).

6. Apparat ifølge ethvert af de foregående 35 krav, kendetegnet ved, at rørbunden (2) er udstyret med et passende antal rørbøsninger (23) til optagelse af hylsterrørene (20) med reforming-rørene (18). DK 166534 B1 O 9

7. Appparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at rørbøsningerne (23) til dannelse af en ringspalte (31) har en større indvendig diameter end den udvendige diameter af hylsterrørene (20), idet et endeområde (22) 5 af rørbøsningerne (23) og hylsterrørene (20) i brugsstillingen er forbundet gastæt med hinanden under dannelse af en mod den ene side åben ringspalte (31).

8. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at reforming-rørene (18) 10 understøtter sig med holdeelementer (24) på forbindelsesområdet (22) mellem rørbøsningerne (23) og hylsterrørene (20). 15 20 25 30 35