EP3455162A1 - Verfahren zur bildung eines synthesegases - Google Patents

Verfahren zur bildung eines synthesegases

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Publication number
EP3455162A1
EP3455162A1 EP17723320.2A EP17723320A EP3455162A1 EP 3455162 A1 EP3455162 A1 EP 3455162A1 EP 17723320 A EP17723320 A EP 17723320A EP 3455162 A1 EP3455162 A1 EP 3455162A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
range
parameters
hydrocarbon
vapor mixture
pressure vessel
Prior art date
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Pending
Application number
EP17723320.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Evgeni Dr. Gorval
Joachim Dr. Johanning
Bernd Dr. KEIL
Katja Dr. POSCHLAD
Christiane Potthoff
Dennis Dr. REBIEN
Josef Kurt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GORVAL, EVGENI
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3455162A1 publication Critical patent/EP3455162A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276—Mixing of different feed components

Definitions

  • the present invention relates to a process for the formation of a synthesis gas by autothermal reforming.
  • synthesis gas is an important step in the production of a variety of substances such as ammonia, methanol and synthetic fuels from carbonaceous feedstocks.
  • the reforming of hydrocarbonaceous feedstocks, especially natural gas, with steam is today the predominant process for the production of synthesis gas.
  • synthesis gases gas mixtures with the main components H 2 and CO are referred to, depending on the technology and application they may contain other components such as, for example, proportions of H 2 0, C0 2 , N 2 , CH 4 and argon.
  • Synthesis gases are the basis for the large-scale production of ammonia, pure hydrogen, methanol and synthetic fuels.
  • hydrocarbonaceous feedstocks can usually be carried out either in a cracking furnace with external heating (steam reformer) or in an autothermal reformer (ATR) with an internal heating.
  • steam reformer steam reformer
  • ATR autothermal reformer
  • Hydrocarbon-containing feedstocks include natural gas, liquefied petroleum gas and biogas , Butane, gasoline or another type of hydrocarbon.
  • the autothermal reforming is a combination of partial oxidation of the feed gas with an oxygen-containing oxidant and steam reforming of hydrocarbon-containing feedstocks, wherein both the partial oxidation and the steam reforming take place within a reactor.
  • the advantage of autothermal reforming is the elimination of the external heat source.
  • the exothermic partial oxidation reaction (1) and the exothermic water gas shift reaction (3) partially cover the energy requirements for the endothermic steam reforming reaction (2).
  • the additional energy requirement is at least partially covered by the combustion reactions (4) and (5).
  • These reactions are exemplary for the reforming of methane formulated: CH 4 + 1/2 0 2 ⁇ CO (1)
  • the reactions usually run at operating temperatures of 500-1250 ° C and pressures up to 70 bar abs.
  • the combustion of the hydrocarbon-containing feedstocks takes place with a substoichiometric amount of oxygen with the aid of a flame reaction in the combustion zone of a reactor.
  • the steam reforming reaction begins in the combustion zone, but occurs predominantly in the same reactor in the fixed bed of a steam reforming catalyst.
  • autothermal reforming has many advantages compared to steam reforming with only external heating. It is characterized by a compact design of the reformer, by significantly lower construction costs and better controllability compared to steam reforming, is mechanically relatively easy to carry out and allows a quick startup and shutdown of the reformer.
  • the combustion of hydrocarbon-containing feedstocks with substoichiometric amounts of oxygen takes place essentially in the region of the partial oxidation above the catalyst (POX zone).
  • POX zone the region of the partial oxidation above the catalyst
  • the geometry of the POX zone should be designed so that extremely hot zones keep a certain distance from the walls of the pressure vessel and the surface of the packed bed, so that a local overheating of areas of the refractory lining of the pressure vessel, the catalyst or of Nozzle for feeding the oxygen-containing oxidant can be avoided.
  • the object of the invention is to increase the service life of a reactor for autothermal reforming.
  • This object is achieved by a process for the formation of a synthesis gas by autothermal reforming, wherein a hydrocarbons and water vapor-containing hydrocarbon vapor mixture and an oxygen-containing gas are introduced into a pressure vessel, the hydrocarbons are partially oxidized in a reaction zone of the pressure vessel and a Catalyst bed of the pressure vessel to be supplied, wherein the reaction zone of the pressure vessel has a conical portion and a cylindrical portion with a cylinder height, wherein the pressure vessel, a hydrocarbon vapor mixture volume flow V in the range of 37,000 / P m 3 / h to 1 .000,000 / P m 3 / h is supplied and from the pressure vessel, a synthesis gas flow N in the range of 1090 kmol / h to 40,000 kmol / h with a molecular density A in the range of P
  • the gas pressure P [bar abs] at the outlet of the pressure vessel is in the range from 10 bar abs to 73.5 bar abs, preferably in the range from 10 bar abs to 71.7 bar abs, in the range from 10 bar abs to 70 bar abs, in the range of 10 bar abs to 60 bar abs, in the range of 10 bar abs to 50 bar abs, in the range of 10 bar abs to 40 bar abs, in the range of 10 bar abs to 30 bar abs or in the range of 10 bar abs up to 28.5 bar abs.
  • the gas pressure at the outlet of the pressure vessel can be 42 bar abs.
  • the vapor / carbon ratio (S / C) of the hydrocarbon vapor mixture is the molar ratio of water vapor molecules to carbon atoms in the gas mixture, but only those carbon atoms of compounds which are pure hydrocarbons, ie free from oxygen, are included; Carbon atoms of alcohols, aldehydes, etc. are not included accordingly.
  • the steam / carbon ratio (S / C) has the unit [mol / mol] and is accordingly dimensionless.
  • the S / C ratio at the inlet of the autothermal reformer is preferably in the range of 0.1 to 3.0, more preferably in the range of 0.5 to 2.7, more preferably in the range of 1.0 to 2.5, more preferably in the range of 1.5 to 2.4, more preferably in the range of 0.3 to 1.0, or in the range of 2.2 to 3.0.
  • a preferred embodiment provides that the cylinder height hi as a function of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] in the range of
  • cylinder height hi as a function of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ]) in the range from
  • cylinder height h- ⁇ as a function of speed of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] In the range of N 3
  • cylinder height h- ⁇ as a function of speed of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] In the range of N 3
  • An alternative, preferred embodiment provides that the cylinder height hi as a function of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] in the range of
  • cylinder height h- ⁇ as a function of speed of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] In the range of N 3
  • cylinder height h- ⁇ as a function of speed of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] In the range of N 3
  • An alternative, preferred embodiment provides that the cylinder height hi as a function of the hydrocarbon-vapor mixture volume flow V [m 3 / h], the synthesis gas flow N [kmol / h] and the molar density A [mol / m 3 ] in the range of
  • the hydrocarbon-vapor mixture is twisted around a longitudinal axis of the pressure vessel and the oxygen-containing gas is twisted around the longitudinal axis of the pressure vessel.
  • the temperature distribution in the reaction zone can be further improved.
  • the hydrocarbon-vapor mixture is produced by mixing hydrocarbons with steam and then the hydrocarbon-vapor mixture is twisted in a subsequent process step.
  • the twisting of the Hydrocarbon vapor mixture can be carried out, for example, by a swirl generator, in particular a swirl generator with wing-like guide plates for a tangential supply to the reactor, in which the untwisted hydrocarbon vapor mixture is introduced and flows as a twisted hydrocarbon vapor mixture into the reactor.
  • the oxygen-containing gas can be vaporized by means of an inflow device which has nozzles which each extend along a nozzle longitudinal axis and wherein the nozzle longitudinal axes have no point of intersection with the longitudinal axis of the pressure container.
  • the hydrocarbon-vapor mixture and the oxygen-containing gas are counter-twisted.
  • the ratio of the amount of an angular momentum of the hydrocarbon vapor mixture to the amount of an angular momentum of the oxygen-containing gas is in the range from 1 to 8, preferably in the range from 3 to 6, particularly preferably 4.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the oxygen-containing gas is introduced via nozzles into the pressure vessel, wherein the nozzles are arranged on a conical inner wall of the pressure vessel.
  • a lower overall height of the pressure vessel can be made possible.
  • a more uniform flow of the catalyst bed can be made possible, whereby the thermal load of the bed is reduced.
  • the oxygen-containing gas can be introduced into the pressure vessel, in particular into the POX zone of the pressure vessel, in such a way that it has an angular momentum, i. that it is twisted.
  • the oxygen-containing gas is supplied via the nozzles in a direction having an inclination angle with respect to a radial plane extending through the longitudinal axis of the pressure vessel and the point of the nozzle entrance into the pressure vessel greater than 0 ° is in the range of 7 ° to 89 °, more preferably in the range of 10 ° to 45 °.
  • FIG. 1 shows an autothermal reformer for carrying out the method according to the invention in a schematic sectional view.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through the autothermal reformer of Figure 1 along a sectional plane in the region of the nozzle.
  • Figures 3 to 23 show various embodiments of an autothermal reformer for carrying out the method according to the invention in schematic sectional views.
  • FIG. 1 shows an apparatus designed as an autothermal reformer for carrying out the method according to the invention for forming a synthesis gas.
  • the apparatus comprises a pressure vessel 10 having an inlet 14, via which a hydrocarbon-vapor mixture containing hydrocarbons and water vapor is introduced into the pressure vessel 10.
  • a swirl generator 17 is arranged, via which the hydrocarbon-vapor mixture is twisted.
  • a reaction zone 11 is formed, in which the introduced hydrocarbons are partially oxidized.
  • an oxygen-containing gas is introduced via several nozzles 13 in the reaction zone 1 1, in which the partial oxidation takes place with flame formation.
  • the reaction zone 1 1 has a the inlet 14 facing conical region 1 1.1. Further, the reaction zone 1 1 comprises a cylindrical portion 1 1 .2, which immediately adjacent to the conical portion 1 1 .1 and is arranged on a side 14 opposite the inlet of the conical region 1 1.1. On the conical region 1 1 .1 opposite side of the cylindrical portion 1 1 .2 of the reaction zone 1 1, a catalyst bed 12 adjacent to the reaction zone 1 1 at.
  • the pressure vessel 10 further comprises an outlet 15, which is arranged on one of the reaction zone 1 1 opposite side of the catalyst bed 12.
  • a refractory lining is arranged both in the reaction zone 1 1 and in the region of the catalyst bed 12.
  • the pressure vessel 10 has a manhole 16, which is provided in the cylindrical region 11.2 of the reaction zone 11.
  • the pressure vessel 10 is supplied with a hydrocarbon-vapor mixture volume flow V in the range from 37,000 / P m 3 / h to 1,000,000 / P m 3 / h.
  • the hydrocarbon-vapor mixture is partially oxidized in the reaction zone 1 1 with the addition of an oxygen-containing gas and then fed to the catalyst bed 12.
  • a synthesis gas stream N in the range of 1090 kmol / h to 40,000 kmol / h with a density A in the range from P-6.9 mol / m 3 to P-9.5 mol / subtracted 3 m.
  • P denotes the dimensionless numerical value of the gas pressure [bar abs] at the outlet 15 of the pressure vessel 10.
  • the height of the catalyst bed 12 is designated by the reference numeral H, the cylinder height of the cylindrical portion 1 1.2 of the reaction zone with h- ⁇ .
  • the nozzles 13 for introducing the oxygen-containing gas are arranged in the conical region 1.1 of the reaction zone 11.
  • the height of the conical region 1 1 .1 of the reaction zone is h 2 + h 3 , where h 2 is the distance of the nozzles 13 from the cylindrical portion 1 1.2 and h 3 the distance of the nozzles 13 from the inlet 14 in the direction of a longitudinal axis L of Pressure vessel 10 denotes.
  • FIG. 2 shows a sectional view along the section line II-II 'shown in FIG.
  • the illustration shows a radial plane R which encloses the longitudinal axis L and corresponds to the plane of the sheet of FIG.
  • the nozzles 13 are arranged in the conical region 1.1 in such a way that the nozzles 13 enclose an angle of inclination ⁇ with the radial plane R.
  • the oxygen-containing gas is supplied via the nozzles 13 in a direction which has an inclination angle ⁇ with respect to the plane passing through the longitudinal axis L of the pressure vessel 10 radial plane R.
  • the inclination angle ⁇ is greater than 0 °; it is preferably in the range of 7 ° to 89 °, more preferably in the range of 10 ° to 45 °.
  • a total of five nozzles 13 are provided in the pressure vessel 10.
  • the nozzles 13 each have an identical distance from each other.
  • a different number of nozzles 13 may be provided, for example, three, four, six, seven, eight, nine, ten or more nozzles 13.
  • the hydrocarbon vapor mixture and the oxygen-containing gas are counter-twisted, wherein the ratio of the amount of Angular momentum of the hydrocarbon substance vapor mixture to the amount of an angular momentum of the oxygen-containing gas in the range of 1 to 8, preferably in the range of 3 to 6, particularly preferably 4.
  • exemplary embodiments of geometries of the pressure vessel 10 are shown, which are suitable for carrying out the method according to the invention. All embodiments are based on the following common operating conditions:
  • the ratio of the volume flow in Nm 3 / h to DIN 1343 at the outlet 15 to the volume of the catalyst bed in m 3 is in the range of 5,000 (Nm 3 / h) / (m 3 ) to 55,000 (Nm 3 / h) / (m 3 ).
  • the residence time 3600 s V PO x [m 3 ] / V OUT [m 3 / h] is in the range of 0.5 s to 6 s.
  • the ratio of the height H of the catalyst bed 12 to the diameter D of the catalyst bed is in the range of 0.5 to 4.
  • the inlet velocity of the carbon-steam mixture is in the range of 1 m / s to 40 m / s.
  • the walls of the conical region include a cone angle of 2a.
  • the halved cone angle ⁇ is in the range of 10 ° to 60 °.
  • the distance h 3 is in the range of 0.25 m to 3 m.
  • the dimensionless numerical value P of the gas pressure [bar abs] at the outlet 15 of the pressure vessel 10 is in the range of 10 to 73.5.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Synthesegases durch autotherme Reformierung, wobei ein Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltendes Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und ein sauerstoffhaltiges Gas in einen Druckbehälter eingeleitet werden, die Kohlenwasserstoffe in einer Reaktionszone des Druckbehälters partiell oxidiert werden und einem Katalysatorbett des Druckbehälters zugeführt werden, wobei die Reaktionszone des Druckbehälters einen konischen Bereich und einen zylindrischen Bereich mit einer Zylinderhöhe aufweist, wobei dem Druckbehälter ein Kohlenwasserstoff-Dampfge-misch-Volumenstrom V im Bereich von 37.000/P m3/h bis 1.000.000/P m3/h zugeführt wird und aus dem Druckbehälter ein Synthesegasstrom N im Bereich von 1.090 kmol/h bis 40.000 kmol/h mit einer Molendichte A im Bereich von P.6,9 mol/m3 bis P.9,5 mol/m3 abgezogen wird, wobei P der dimensionslose Zahlenwert des Gasdrucks [bar abs] an einem Aus- lass des Druckbehälters ist, welcher im Bereich von 10 bis 73,5 liegt.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Verfahren zur Bildung eines Synthesegases
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Synthesegases durch au- totherme Reformierung.
Die Produktion von Synthesegas ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung einer Vielzahl von Stoffen wie Ammoniak, Methanol und auch von synthetischen Kraftstoffen aus kohlen- wasserstoffhaltigen Einsatzstoffen. Die Reformierung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzstoffen, insbesondere Erdgasen, mit Wasserdampf ist heute das vorherrschende Verfahren zur Herstellung von Synthesegasen. Als Synthesegase werden Gasgemische mit den Hauptbestandteilen H2 und CO bezeichnet, je nach Technologie und Anwendung beinhalten sie ggf. weitere Komponenten wie z.B. Anteile an H20, C02, N2, CH4 und Argon. Synthesegase sind die Basis für die großtechnische Herstellung von Ammoniak, Reinwasserstoff, Methanol und synthetischen Kraftstoffen.
Die Reformierung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzstoffen kann üblicherweise entweder in einem Spaltofen mit externer Beheizung (Dampfreformer) oder in einem autothermen Reformer (ATR) mit einer inneren Beheizung erfolgen. Welche der beiden Reformierungs- technologien die wirtschaftlichste ist, hängt in jedem einzelnen Fall von vielen Parametern ab, wie z.B. dem gewünschten Verhältnis von H2 zu CO, der Anlagenkapazität, der Produkt- und Eduktpreise etc. Kohlenwasserstoffhaltige Einsatzstoffe umfassen dabei Erdgas, Flüssiggas, Biogas, Butan, Benzin oder eine andere Art von Kohlenwasserstoff.
Die autotherme Reformierung ist eine Kombination aus partieller Oxidation des Einsatzgases mit einem sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel und Dampfreformierung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzstoffen, wobei sowohl die partielle Oxidation als auch die Dampfreformierung innerhalb eines Reaktors erfolgen. Der Vorteil der autothermen Reformierung liegt im Wegfall der externen Wärmequelle. Die exotherme partielle Oxidationsreaktion (1 ) und die exotherme Wassergas-Shift-Reaktion (3) decken dabei teilweise den Energiebedarf für die endotherme Dampfreformierungsreaktion (2). Der weitere Energiebedarf wird zumindest teilweise durch die Verbrennungsreaktionen (4) und (5) gedeckt. Diese Reaktionen sind beispielhaft für die Reformierung von Methan formuliert: CH4 + 1/2 02 ^ CO (1 )
CH4 + H20 -> CO (2)
CO + H20 -> H2 + C02 (3)
CO + 1/2 02 ^ C02 (4)
H2 + 1/2 02 -> H20 (5)
Die Reaktionen laufen üblicherweise bei Betriebstemperaturen von 500-1250°C und Drücken bis 70 bar abs ab.
Das Verbrennen der kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzstoffe erfolgt mit einer unterstöchio- metrischen Menge an Sauerstoff mit Hilfe einer Flammenreaktion in der Verbrennungszone eines Reaktors. Die Dampfreformierungsreaktion beginnt in der Verbrennungszone, erfolgt aber überwiegend in demselben Reaktor im Festbett eines Dampfreformierungskatalysators.
Die Anwendung der autothermen Reformierung hat viele Vorteile im Vergleich zur Dampfre- formierung mit ausschließlich externer Beheizung. Sie zeichnet sich aus durch eine kompakte Bauweise des Reformers, durch deutlich geringere Baukosten und bessere Regelbarkeit im Vergleich zur Dampfreformierung, ist mechanisch verhältnismäßig einfach durchführbar und erlaubt ein rasches An- und Abfahren des Reformers.
Die Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzstoffen bei unterstöchiometrischen Mengen an Sauerstoff erfolgt im Wesentlichen im Bereich der Teiloxidation oberhalb des Katalysators (POX-Zone). Über die geometrische Gestaltung der POX-Zone kann die Durchmischung der Edukte so optimiert werden, dass sich eine gewünschte Temperaturverteilung einstellt. Dabei sollte die Geometrie der POX-Zone derart gestaltet sein, dass extrem heiße Zonen einen gewissen Abstand von den Wandungen des Druckbehälters und der Oberfläche des Festbetts einhalten, so dass eine lokale Überhitzung von Bereichen der feuerfesten Aus- mauerung des Druckbehälters, des Katalysators oder von Düsen zur Einspeisung des sauerstoffhaltigen Oxidationsmittels vermieden werden kann.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer eines Reaktors zur autothermen Reformierung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bildung eines Synthesegases durch auto- therme Reformierung, wobei ein Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltendes Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und ein sauerstoffhaltiges Gas in einen Druckbehälter einge- leitet werden, die Kohlenwasserstoffe in einer Reaktionszone des Druckbehälters partiell oxidiert werden und einem Katalysatorbett des Druckbehälters zugeführt werden, wobei die Reaktionszone des Druckbehälters einen konischen Bereich und einen zylindrischen Bereich mit einer Zylinderhöhe aufweist, wobei dem Druckbehälter ein Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V im Bereich von 37.000/P m3/h bis 1 .000.000/P m3/h zugeführt wird und aus dem Druckbehälter ein Synthesegasstrom N im Bereich von 1.090 kmol/h bis 40.000 kmol/h mit einer Molendichte A im Bereich von P-6,9 mol/m3 bis P-9,5 mol/m3 abgezogen wird, wobei P der dimensionslose Zahlenwert des Gasdrucks [bar abs] an einem Ausläse des Druckbehälters ist, welcher im Bereich von 10 bis 73,5 liegt. Es wurde überraschend gefunden, dass eine derartige Geometrie der Reaktionszone mit einem konischen Bereich und einem zylindrischen Bereich im Zusammenspiel mit den genannten Bedingungen für den Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom, den Synthesegasstrom und die Molendichte des Synthesegases geeignet ist, Temperaturspitzen an der Wandung des Druckbehälters und dem Katalysator zu verhindern, so dass die Lebens- dauer des autothermen Reformers erhöht wird.
Der Gasdruck P [bar abs] am Auslass des Druckbehälters liegt im Bereich von 10 bar abs bis 73,5 bar abs, bevorzugt im Bereich von 10 bar abs bis 71 ,7 bar abs, im Bereich von 10 bar abs bis 70 bar abs, im Bereich von 10 bar abs bis 60 bar abs, im Bereich von 10 bar abs bis 50 bar abs, im Bereich von 10 bar abs bis 40 bar abs, im Bereich von 10 bar abs bis 30 bar abs oder im Bereich von 10 bar abs bis 28,5 bar abs. Beispielsweise kann der Gasdruck am Austritt des Druckbehälters 42 bar abs betragen.
Das Dampf/Kohlenstoff-Verhältnis (S/C) des Kohlenwasserstoff-Dampfgemisches ist das Stoffmengenverhältnis von Molekülen Wasserdampf zu Atomen Kohlenstoff im Gasgemisch, wobei allerdings nur diejenigen Kohlenstoffatome von Verbindungen eingerechnet werden, welche reine Kohlenwasserstoffe, d.h. frei von Sauerstoff sind; Kohlenstoffatome von Alkoholen, Aldehyden, etc. werden entsprechend nicht eingerechnet. Das Dampf/Kohlenstoff- Verhältnis (S/C) hat die Einheit [mol/mol] und ist dementsprechend dimensionslos. Das S/C- Verhältnis liegt am Einlass des autothermen Reformers bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 3,0, bevorzugter im Bereich von 0,5 bis 2,7, bevorzugter im Bereich von 1 ,0 bis 2,5, bevorzugter im Bereich von 1 ,5 bis 2,4, bevorzugter im Bereich von 0,3 bis 1 ,0 oder im Bereich von 2,2 bis 3,0.
Nachfolgend sollen vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben werden, wobei durch die Anpassung der Zylinderhöhe an den Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom, den Synthesegasstrom und die Molendichte eine Vermeidung von Temperaturspitzen an der Behälterwand ermöglicht werden kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe hi in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegasstrom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von
2
N3
bis
2
N3
liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängig keit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegass trom N [
N3
bis liegt, wobei die Parameter P-ι bis P12 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe hi in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegasstrom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3]) im Bereich von
2
N 3
bis
2
N 3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängig keit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegass trom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von N3
bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängig keit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegass trom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von N3
bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe hi in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegasstrom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von
2
N 3
bis
2
N 3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängig keit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegass trom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von N3
bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängig keit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegass trom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von N3
bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe hi in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegasstrom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von
2
N 3
bis
2
N 3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Eine alternative, bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zylinderhöhe h-ι in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V [m3/h], dem Synthesegasstrom N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] im Bereich von
2
N 3
bis
2
N 3 liegt, wobei die Parameter P-i bis P12 und die Parameter Q-i bis Q12 folgende Werte haben:
Bevorzugt wird das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch um eine Längsachse des Druckbehälters verdrallt und das sauerstoffhaltige Gas wird um die Längsachse des Druckbehälters verdrallt. Durch die Verdrallung des Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und des sauerstoffhaltigen Gases kann die Temperaturverteilung in der Reaktionszone weiter verbessert werden. Bevorzugt wird in einem ersten Verfahrensschritt das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch durch Mischen von Kohlenwasserstoffen mit Dampf erzeugt und das Kohlenwasserstoff- Dampfgemisch dann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt verdrallt. Die Verdrallung des Kohlenwasserstoff-Dampfgemischs kann beispielsweise durch einen Drallerzeuger erfolgen, insbesondere einen Drallerzeuger mit flügelartigen Leitblechen für eine tangentiale Zufuhr zum Reaktor, in welchen das unverdrallte Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch eingeleitet wird und als verdralltes Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch in den Reaktor einströmt. Die Verdral- lung des sauerstoffhaltigen Gases kann mittels einer Einströmungseinrichtung erfolgen, welche Düsen aufweist, die sich jeweils entlang einer Düsenlängsachse erstrecken und wobei die Düsenlängsachsen keinen Schnittpunkt mit der Längsachse des Druckbehälters aufweisen. Besonders bevorzugt wird das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und das sauerstoffhaltige Gas gegenläufig verdrallt. Alternativ ist es möglich, das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und das sauerstoffhaltige Gas gleichläufig zu verdrallen.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis des Betrags eines Drehimpulses des Kohlenwasser- stoff-Dampfgemischs zu dem Betrag eines Drehimpulses des sauerstoffhaltigen Gases im Bereich von 1 bis 8, bevorzugt im Bereich von 3 bis 6, besonders bevorzugt bei 4 liegt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das sauerstoffhaltige Gas über Düsen in den Druckbehälter eingeleitet wird, wobei die Düsen an einer konischen In- nenwandung des Druckbehälters angeordnet sind. Gegenüber einem autothermen Reformer, bei welchem das sauerstoffhaltige Gas in Richtung einer Längsachse des Druckbehälters eingeleitet wird, kann eine geringere Bauhöhe des Druckbehälters ermöglicht werden. Zudem kann eine gleichmäßigere Anströmung des Katalysatorbetts ermöglicht werden, wodurch die thermische Belastung der Schüttung reduziert wird. Mittels der Düsen kann das sauerstoffhaltige Gas derart in den Druckbehälter, insbesondere in die POX-Zone des Druckbehälters, eingeleitet werden, dass es einen Drehimpuls besitzt, d.h. dass es verdrallt wird.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das sauerstoffhaltige Gas über die Düsen in einer Richtung zugeführt wird, welche einen Neigungswinkel gegenüber einer durch die Längsachse des Druckbehälters und den Punkt des Düseneintritts in den Druckbehälter verlaufenden Radialebene aufweist, der größer ist als 0°, bevorzugt im Bereich von 7° bis 89° liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 45° liegt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnun- gen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt einen autothermen Reformer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schnittdarstellung.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch den autothermen Reformer nach Figur 1 entlang einer Schnittebene im Bereich der Düsen. Die Figuren 3 bis 23 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele eines autothermen Reformers zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischen Schnittdarstellungen.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In der Figur 1 ist eine als autothermer Reformer ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines Synthesegases gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Druckbehälter 10 mit einem Einlass 14, über welchen ein Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltendes Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch in den Druckbehälter 10 eingeleitet wird. Im Bereich vor dem Einlass 14 des Druckbehälters 10 ist ein Drallerzeuger 17 angeordnet, über welchen das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch verdrallt wird. In einem an den Einlass 14 angrenzenden Bereich des Druckbehälters ist eine Reaktionszone 1 1 gebildet, in welcher die eingeleiteten Kohlenwasserstoffe partiell oxidiert werden. Hierzu wird ein sauerstoffhaltiges Gas über mehrere Düsen 13 in die Reaktionszone 1 1 eingeleitet, in welcher die teilweise Oxidation unter Flammbildung stattfindet. Die Reaktionszone 1 1 weist einen dem Einlass 14 zugewandten konischen Bereich 1 1.1 auf. Ferner umfasst die Reaktionszone 1 1 einen zylindrischen Bereich 1 1 .2, welcher an den konischen Bereich 1 1 .1 unmittelbar angrenzt und auf einer dem Einlass 14 gegenüberliegenden Seite des konischen Bereichs 1 1.1 angeordnet ist. Auf der dem konischen Bereich 1 1 .1 gegenüberliegenden Seite des zylindrischen Bereichs 1 1 .2 der Reaktionszone 1 1 grenzt ein Katalysatorbett 12 an die Reaktionszone 1 1 an. Der Druckbehälter 10 umfasst ferner einen Auslass 15, welcher auf einer der Reaktionszone 1 1 gegenüberliegenden Seite des Katalysatorbetts 12 angeordnet ist. An der Innenseite des Druckbehälters 10 ist sowohl in der Reaktionszone 1 1 als auch im Bereich des Katalysatorbetts 12 eine feuerfeste Auskleidung angeordnet. Zu Inspektions- zwecken weist der Druckbehälter 10 ein Mannloch 16 auf, das im zylindrischen Bereich 1 1 .2 der Reaktionszone 1 1 vorgesehen ist.
Dem Druckbehälter 10 wird ein Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom V im Be- reich von 37.000/P m3/h bis 1.000.000/P m3/h zugeführt. Das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch wird in der Reaktionszone 1 1 unter Zugabe eines sauerstoffhaltigen Gases partiell oxidiert und dann dem Katalysatorbett 12 zugeführt. In Gasflussrichtung hinter dem Katalysatorbett 12 wird aus dem Druckbehälter 10 ein Synthesegasstrom N im Bereich von 1.090 kmol/h bis 40.000 kmol/h mit einer Molendichte A im Bereich von P-6,9 mol/m3 bis P-9,5 mol/m3 abgezogen. Hierbei bezeichnet P den dimensionslosen Zahlenwert des Gasdrucks [bar abs] am Auslass 15 des Druckbehälters 10.
In der Darstellung in Figur 1 ist die Höhe des Katalysatorbetts 12 mit dem Bezugszeichen H bezeichnet, die Zylinderhöhe des zylindrischen Bereichs 1 1.2 der Reaktionszone mit h-ι. Die Düsen 13 zur Einleitung des sauerstoffhaltigen Gases sind in dem konischen Bereich 1 1.1 der Reaktionszone 1 1 angeordnet. Die Höhe des konischen Bereichs 1 1 .1 der Reaktionszone beträgt h2 + h3, wobei h2 den Abstand der Düsen 13 von dem zylindrischen Bereich 1 1.2 und h3 den Abstand der Düsen 13 von dem Einlass 14 in Richtung einer Längsachse L des Druckbehälters 10 bezeichnet.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der in Figur 1 gezeigten Schnittlinie II-II'. Die Darstellung zeigt eine die Längsachse L einschließende Radialebene R, welche der Blattebene der Figur 1 entspricht. Um dem sauerstoffhaltigen Gas einen Drehimpuls aufzuprägen, diesen somit zu verdrallen, sind die Düsen 13 derart im konischen Bereich 1 1.1 ange- ordnet, dass die Düsen 13 einen Neigungswinkel ß mit der Radialebene R einschließen. Insofern wird das sauerstoffhaltige Gas über die Düsen 13 in einer Richtung zugeführt, welche einen Neigungswinkel ß gegenüber der durch die Längsachse L des Druckbehälters 10 verlaufenden Radialebene R aufweist. Der Neigungswinkel ß ist größer als 0°; er liegt bevorzugt im Bereich von 7° bis 89°, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 45°. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind bei dem Druckbehälter 10 insgesamt fünf Düsen 13 vorgesehen. Die Düsen 13 weisen jeweils einen identischen Abstand zueinander auf. Abweichend davon kann eine andere Anzahl an Düsen 13 vorgesehen sein, beispielsweise drei, vier, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Düsen 13. Bevorzugt werden das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und das sauerstoffhaltige Gas gegenläufig verdrallt, wobei das Verhältnis des Betrags eines Drehimpulses des Kohlenwasser- stoff-Dampfgemischs zu dem Betrag eines Drehimpulses des sauerstoffhaltigen Gases im Bereich von 1 bis 8, bevorzugt im Bereich von 3 bis 6, besonders bevorzugt bei 4 liegt.
In den Figuren 3 bis 23 sind Ausführungsbeispiele von Geometrien des Druckbehälters 10 dargestellt, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Sämtlichen Ausführungsbeispielen liegen die folgenden gemeinsamen Betriebsbedingungen zugrunde: Das Verhältnis des Volumenstroms in Nm3/h nach DIN 1343 am Auslass 15 zu dem Volumen des Katalysatorbetts in m3 liegt im Bereich von 5.000 (Nm3/h)/(m3) bis 55.000 (Nm3/h)/(m3). Die Verweilzeit 3600 s VPOx [m3]/ VAUS [m3/h] liegt im Bereich von 0,5 s bis 6 s. Das Verhältnis der Höhe H des Katalysatorbetts 12 zum Durchmesser D des Katalysatorbetts liegt im Bereich von 0,5 bis 4. Die Eintrittsgeschwindigkeit des Kohlenstoff-Dampfge- mischs liegt im Bereich von 1 m/s bis 40 m/s. Die Wandungen des konischen Bereichs schließen einen Konuswinkel von 2a ein. Der halbierte Konuswinkel α liegt im Bereich von 10 ° bis 60°. Der Abstand h3 liegt im Bereich von 0,25 m bis 3 m. Der dimensionslose Zah- lenwert P des Gasdrucks [bar abs] an dem Auslass 15 des Druckbehälters 10 liegt im Bereich von 10 bis 73,5.
Die folgende Tabelle gibt die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Druckbehältern 10 mit der Zylinderhöhe h-ι vorliegenden Werte des Kohlenwasserstoff- Dampfgemisch-Volumenstroms V [m3/h], des Synthesegasstroms N [kmol/h] und der Molendichte A [mol/m3] wieder.
Figur N [kmol/h] V [m3/h] A [mol/m3] hi [m]
3 1 .091 ,2 892,988 292,87 1 ,54
4 1.349,86 1 .039,02 358,19 1 ,28
5 4.075,23 3.514,09 358,27 1 ,74
6 9.640,44 5.410,31 393,52 1 ,96
7 10.71 1 ,6 6.676,47 393,64 2,03
8 12.619,1 8.848,06 393,93 2,15
9 15.843,2 8.730,33 393,5 2,3
10 30.978,3 23.317,7 398,45 2,83
1 1 39.614,0 21.831 ,6 393,32 3,1
12 1.349,86 1 .039,02 358,19 0,1 15
13 30.978,3 23.317,7 398,45 0,196
14 1 .091 ,2 892,988 292,87 0,333
15 39.614,0 21.831 ,6 393,32 0,422 12.619,1 8.848,06 393,93 0,521
10.711,6 6.676,47 393,64 0,707
15.843,2 8.730,33 393,5 0,802
30.978,3 23.317,7 398,45 0,979
39.614,0 21.831,6 393,32 1,089
30.978,3 23.317,7 398,45 4,659
39.614,0 21.831,6 393,32 5,017
39.614,0 21.831,6 393,32 7,290
Bezugszeichenliste
10 Druckbehälter
1 1 Reaktionszone
1 1.1 konischer Bereich
1 1.2 zylindrischer Bereich
12 Katalysatorbett
13 Düse
14 Einlass
15 Auslass
16 Mannloch
17 Drallerzeuger h-i Zylinderhöhe
h2 Abstand der Düsen vom zylindrischen Bereich h3 Abstand der Düsen vom Einlass
D Durchmesser des Katalysatorbetts
H Höhe des Katalysatorbetts
N Synthesegasstrom
V Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Bildung eines Synthesegases durch autotherme Reformierung, wobei ein Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltendes Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und ein sauerstoffhaltiges Gas in einen Druckbehälter (10) eingeleitet werden, die Kohlenwasserstoffe in einer Reaktionszone (1 1 ) des Druckbehälters (10) partiell oxidiert werden und einem Katalysatorbett (12) des Druckbehälters (10) zugeführt werden, wobei die Reaktionszone (1 1 ) des Druckbehälters (10) einen konischen Bereich und einen zylindrischen Bereich mit einer Zylinderhöhe (h1 ) aufweist, wobei dem Druckbehälter (10) ein Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V) im Bereich von 37.000/P m3/h bis 1.000.000/P m3/h zugeführt wird und aus dem Druckbehälter ein Synthesegasstrom (N) im Bereich von 1.090 kmol/h bis 40.000 kmol/h mit einer Molendichte (A) im Bereich von P-6,9 mol/m3 bis P-9,5 mol/m3 abgezogen wird, wobei P der dimensionslose Zahlenwert des Gasdrucks [bar abs] an einem Ausläse (15) des Druckbehälters (10) ist, welcher im Bereich von 10 bis 73,5 liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich von
2
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben: Ρι 63,2835 Qi 301,518
P2 0,555556 Q2 1,11111
P3 0,488524 Qs 0,186944
P4 0,0201196 Q4 0,00422277
P5 0,141844 Q5 0,0649828
P6 0,133975 Q6 2,80083
P7 0,00420522 Q7 0,0132981
P8 0,133975 Q8 2,80083
P9 0,00420522 Q9 0,0132981
P10 -0,133975 Q10 -2,80083
P-l-l 0,141844 Qu 0,0649828
Pl2 0,00420522 Ql2 0,0132981
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich von
2
N3 bis
liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Qi bis Q12 folgende Werte haben:
4. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
7. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
8. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
9. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Q-ι bis Q12 folgende Werte haben:
10. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3
liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Qi bis Q12 folgende Werte haben:
1 1. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zylinderhöhe (h1 ) in Abhängigkeit von dem Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch-Volumenstrom (V, [m3/h]), dem Synthesegasstrom (N, [kmol/h]) und der Molendichte (A, [mol/m3]) im Bereich v
N3 bis
N3 liegt, wobei die Parameter P-ι bis Pi2 und die Parameter Qi bis Q12 folgende Werte haben:
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch um eine Längsachse (L) des Druckbehälters (1 ) verdrallt wird, und das sauerstoffhaltige Gas um die Längsachse (L) des Druckbehälters (1 ) verdrallt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Kohlenwasserstoff-Dampfgemisch und das sauerstoffhaltige Gas gegenläufig verdrallt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Verhältnis des Betrags eines Drehimpulses des Kohlenwasserstoff-Dampfgemischs zu dem Betrag eines Drehimpulses des sauerstoffhaltigen Gases im Bereich von 1 bis 8, bevorzugt im Bereich von 3 bis 6, besonders bevorzugt bei 4 liegt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das sauerstoffhaltige Gas über Düsen (4) in den Druckbehälter (1 ) eingeleitet wird, wobei die Düsen (4) an einer konischen Innenwandung (5) des Druckbehälters (1 ) angeordnet sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das sauerstoffhaltige Gas über die Düsen (4) in einer Richtung zugeführt wird, welche einen Neigungswinkel (ß) gegenüber einer durch die Längsachse (L) des Druckbehälters (1 ) verlaufenden Radialebene (R) aufweist, der größer ist als 0°, bevorzugt im Bereich von 7° bis 89° liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 10° bis 45° liegt.
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