EP4104643B1 - Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom - Google Patents

Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom

Info

Publication number
EP4104643B1
EP4104643B1 EP21704552.5A EP21704552A EP4104643B1 EP 4104643 B1 EP4104643 B1 EP 4104643B1 EP 21704552 A EP21704552 A EP 21704552A EP 4104643 B1 EP4104643 B1 EP 4104643B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipeline
phase
fluid
pipelines
segment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP21704552.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4104643A1 (de
EP4104643C0 (de
Inventor
Andrey Shustov
Eric Jenne
Kiara Aenne KOCHENDOERFER
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.)
BASF SE
Linde GmbH
Original Assignee
BASF SE
Linde GmbH
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 BASF SE, Linde GmbH filed Critical BASF SE
Publication of EP4104643A1 publication Critical patent/EP4104643A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4104643B1 publication Critical patent/EP4104643B1/de
Publication of EP4104643C0 publication Critical patent/EP4104643C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0019—Circuit arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for heating a fluid in a pipeline.
  • WO 2015/197181 A1 a device for heating a fluid, comprising at least one electrically conductive conduit for receiving the fluid, and at least one voltage source connected to the at least one conduit.
  • the at least one voltage source is configured to generate an alternating electrical current in the at least one conduit, which heats the at least one conduit to heat the fluid.
  • FR 2 722 359 A1 Describes that a fluid flows through a uniform central bore of a channel whose wall thickness increases uniformly axially.
  • An electrical energy source is connected between the ends.
  • the resistance heating per unit length decreases with increasing thickness, with the required energy distribution being achieved by choosing appropriate dimensions.
  • WO 2013/143435 A1 Describes a high-frequency electric heating material tube, consisting of a tube body made of conductive material that fits together with at least one group of heaters.
  • the heaters are arranged on the material tube body and externally connected to a high-frequency AC power supply.
  • the heating device comprises at least two conductive components.
  • the two conductive components are each provided with a conductive ring.
  • the conductive rings are each pushed onto the material tube body and arranged separately on the left and right sides.
  • the two conductive rings are each connected to a conductive wire, and the other ends of the two conductive wires are respectively connected to the different electrodes of the high-frequency AC power supply to conduct and collect the high-frequency current to the surface of the material tube body, so that the high-frequency AC current flows on the surface of the material tube body and the temperature rises rapidly to heat the surface of the material tube body due to the presence of an impedance.
  • a subsea direct electric heating energy supply system for providing electrical energy for heating a subsea pipeline section is known.
  • the system comprises input means suitable for coupling the direct electric heating energy supply system to a power supply, and a subsea variable speed drive. Speed for receiving electrical energy from the input means and providing an AC output.
  • a pipeline heating system comprising a thermally insulated pipeline is known, in which a portion of the pipeline acts as a heating element.
  • the heating element has connections to corresponding supply and return cables at opposite ends of the length of pipeline defining the heating element, with the thermal insulation providing electrical insulation for the heating element.
  • the device and method should be technically simple to implement and carry out, as well as economical.
  • the device and method should be applicable to the heating of fluids that cause a reduction in insulation, for example, coking in cracking furnaces.
  • the terms “have,” “have,” “comprise,” or “include,” or any grammatical variations thereof, are used non-exclusively. Accordingly, these terms can refer both to situations in which, besides the feature introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present.
  • the expression “A has B,” “A has B,” “A comprises B,” or “A includes B” can refer both to the situation in which, apart from B, no further element is present in A (i.e., a situation in which A consists exclusively of B), and to the situation in which, in addition to B, one or more further elements are present in A, for example, element C, elements C and D, or even further elements.
  • the terms “at least one” and “one or more,” as well as grammatical variations of these terms or similar terms, when used in connection with one or more elements or features and intended to express that the element or feature may be provided singly or multiple times, are generally used only once, for example, when the feature or element is first introduced. Upon subsequent re-mention of the feature or element, the corresponding term “at least one” or “one or more” is generally no longer used, without limiting the possibility that the feature or element may be provided singly or multiple times.
  • a device for heating a fluid is proposed.
  • a "fluid” is understood to mean a gaseous and/or liquid medium.
  • the fluid can, for example, be selected from the group consisting of: water, steam, combustion air, a hydrocarbon mixture, and a hydrocarbon to be cracked.
  • the fluid can be a hydrocarbon to be thermally cracked, in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked.
  • the fluid can be water or steam and additionally contain a hydrocarbon to be thermally cracked, in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked.
  • the fluid can, for example, be a preheated mixture of hydrocarbons to be thermally cracked and steam. Other fluids are also conceivable.
  • Heating a fluid can be understood as a process that leads to a change in the temperature of the fluid, in particular to an increase in the temperature of the fluid, for example, to a warming of the fluid.
  • the fluid can be heated, for example, by heating to a predefined or predetermined temperature value.
  • the fluid can be heated to a temperature in the range of 200°C to 1200°C.
  • the temperature range can depend on an application.
  • the fluid can be heated to a temperature in the range of 550°C to 1100°C.
  • the fluid can be heated to a temperature in the range of 200°C to 800°C, preferably from 400°C to 700°C.
  • the facility can be part of a plant.
  • the plant can be selected from the group consisting of: a steam cracker, a steam reformer, an alkane dehydrogenation device, and a dry reforming device.
  • the plant can be configured to carry out at least one process selected from the group consisting of: steam cracking, steam reforming, alkane dehydrogenation, and dry reforming.
  • the facility can, for example, be part of a steam cracker.
  • Steam cracking can be understood as a process in which longer-chain hydrocarbons, such as naphtha, propane, butane, and ethane, as well as gas oil and hydrowax, are converted into short-chain hydrocarbons by thermal cracking in the presence of steam. Steam cracking can produce hydrogen, methane, ethene, and propene as the main products, as well as butenes and pyrolysis gasoline, among others.
  • the steam cracker can be configured to heat the fluid to a temperature in the range of 550°C to 1100°C.
  • the device can be part of a reformer furnace.
  • Steam reforming can be understood as a process for producing hydrogen and carbon oxides from water and carbon-containing energy sources, especially hydrocarbons such as natural gas, light gasoline, methanol, biogas, or biomass.
  • the fluid can be heated to a temperature in the range of 200°C to 800°C, preferably 400°C to 700°C.
  • the device can be part of an alkane dehydrogenation device.
  • Alkane dehydrogenation can be understood as a process for producing alkenes by dehydrogenating alkanes, for example, dehydrogenation of butane to butenes (BDH) or dehydrogenation of propane to propene (PDH).
  • BDH butane to butenes
  • PDH propane to propene
  • the alkane dehydrogenation device can be configured to heat the fluid to a temperature in the range of 400°C to 700°C.
  • a pipeline can be understood as any shaped device that is designed to receive and transport the fluid.
  • a pipeline segment can be understood as a partial area of a pipeline.
  • the pipeline may have at least one symmetrical and/or at least one asymmetrical pipe.
  • the geometry and/or surfaces and/or material of the pipeline may depend on the fluid to be transported.
  • An “electrically conductive pipeline” can be understood to mean that the pipeline, in particular the material of the pipeline, is designed to conduct electrical current.
  • the fluid can flow through the respective pipes and/or pipe segments of the device and be heated therein by heating the pipes and/or pipe segments by an alternating current impressed into these pipes and/or pipe segments from the alternating current and/or alternating voltage sources, so that Joule heat is generated in the pipes and/or pipe segments, which Joule heat is transferred to the fluid, so that the fluid is heated as it flows through the pipes and/or pipe segments.
  • the pipeline can be configured as a reaction tube of a reformer furnace.
  • the pipeline can be configured as a reaction tube of at least one plant selected from the group consisting of: a steam cracker, a steam reformer, an alkane dehydrogenation device, and a dry reforming device.
  • the device may comprise a plurality of pipelines and/or pipeline segments.
  • the device may comprise L pipelines and/or pipeline segments, where L is a natural number greater than or equal to two.
  • the device may comprise at least two, three, four, five, or even more pipelines and/or pipeline segments.
  • the device may, for example, comprise up to one hundred pipelines and/or pipeline segments.
  • the pipelines and/or pipeline segments may be identical or different.
  • the pipelines and/or pipeline segments can comprise symmetrical and/or asymmetrical pipes and/or combinations thereof.
  • the device can comprise pipelines and/or pipeline segments of an identical pipe type.
  • Asymmetrical pipes and “combinations of symmetrical and asymmetrical pipes” can be understood to mean that the device can comprise any combination of pipe types, which can, for example, also be connected in parallel or in series as desired.
  • a "pipe type” can be understood to mean a category or type of pipeline and/or pipeline segment characterized by specific features.
  • the pipe type can be characterized by at least one feature selected from the group consisting of: a horizontal configuration of the pipeline and/or pipeline segment; a vertical configuration of the pipeline and/or pipeline segment; a length at the inlet (L1) and/or outlet (L2) and/or transition (L3); a diameter at the inlet (d1) and outlet (d2) and/or transition (d3); number n of passes; length per pass; diameter per pass; geometry; surface; and material.
  • the device can comprise a combination of at least two different pipe types connected in parallel and/or in series.
  • the device can comprise pipes and/or pipe segments of different lengths at the inlet (L1) and/or outlet (L2) and/or transition (L3).
  • the device can comprise pipes and/or pipe segments with an asymmetry of diameters at the inlet (d1) and/or outlet (d2) and/or transition (d3).
  • the device can comprise pipes and/or pipe segments with a different number of passes.
  • the device can comprise pipes and/or pipe segments with passes of different lengths per pass and/or different diameters per pass. In principle, any combination of all pipe types in parallel and/or in series is conceivable.
  • the device can comprise a plurality of feed inlets and/or feed outlets and/or production streams.
  • “Feed” can be understood as a material stream that is supplied to the device.
  • the pipes and/or pipe segments of different or identical pipe types can be arranged in parallel and/or in series with multiple feed inlets and/or feed outlets.
  • Pipes and/or pipe segments can be available in different pipe types in the form of a modular system and can be selected and combined as desired depending on the intended use. Using pipes and/or pipe segments of different pipe types can enable more precise temperature control, and/or adaptation of the reaction in the presence of fluctuating feed, and/or selective reaction yield, and/or optimized process technology.
  • the pipes and/or pipe segments can have identical or different geometries and/or surfaces and/or materials.
  • the pipes and/or pipe segments can be interconnected, thus forming a pipe system for receiving the fluid.
  • a "pipe system” can be understood as a device consisting of at least two, in particular interconnected, pipes and/or pipe segments.
  • the pipe system can have inlet and outlet pipes.
  • the pipe system can have at least one inlet for receiving the fluid.
  • the pipe system can have at least one outlet for discharging the fluid.
  • Connected can be understood to mean that the pipes and/or pipe segments are fluidly connected to one another.
  • the pipes and/or pipe segments can be arranged and connected in such a way that the fluid flows through the pipes and/or pipe segments one after the other.
  • the pipes and/or pipe segments can be connected in parallel to one another in such a way that the fluid can flow through at least two pipes and/or pipe segments in parallel.
  • the pipes and/or pipe segments, in particular the pipes and/or pipe segments connected in parallel can be configured to transport different fluids in parallel.
  • the pipes and/or pipe segments connected in parallel can have different geometries and/or surfaces and/or materials.
  • several or all of the pipelines and/or pipeline segments can be configured in parallel, allowing the fluid to be distributed among those parallel-configured pipelines. Combinations of serial and parallel circuits are also conceivable.
  • the pipelines and/or pipeline segments and corresponding supply and discharge pipelines can be fluidically connected to one another, whereby the pipelines and/or pipeline segments and the supply and discharge pipelines can be galvanically isolated from one another.
  • "Galvanically isolated from one another” can be understood to mean that the pipelines and/or pipeline segments and the supply and discharge pipelines are separated from one another in such a way that no electrical conduction and/or tolerable electrical conduction occurs between the pipelines and/or pipeline segments and the supply and discharge pipelines.
  • the device can have at least one insulator, in particular a plurality of insulators. The galvanic isolation between the respective pipelines and/or pipeline segments and the supply and discharge pipelines can be ensured by the insulators.
  • the insulators can ensure a free flow of the fluid.
  • the device can have at least one forward conductor and at least one return conductor.
  • the supply conductor and the return conductor for the respective galvanically isolated pipes and/or pipe segments can be connected to an alternating current and/or alternating voltage source.
  • an alternating current and/or alternating voltage source, at least one supply conductor, and at least one return conductor can be provided for each galvanically isolated pipe and/or pipe segment.
  • An “alternating current source” can be understood as a power source that is designed to provide an alternating current.
  • An “alternating current” can be understood as an electric current whose polarity changes in a regular, temporally repetitive manner.
  • the alternating current can be a sinusoidal alternating current.
  • a "single-phase" alternating current source can be understood as an alternating current source that provides an electric current with a single phase.
  • the device can be configured to apply the alternating current to the pipeline and/or the pipeline segment and/or to provide the alternating current to the pipeline and/or the pipeline segment.
  • the device can have a forward conductor configured to conduct the generated alternating current to another element, in particular the pipeline and/or the pipeline segment, such that the generated alternating current flows into the pipeline and/or the pipeline segment via the forward conductor.
  • a "forward conductor” can be understood as any electrical conductor, in particular a supply conductor, wherein the word "toward” indicates a direction of flow from the alternating current source or alternating voltage source to that of the pipeline and/or the pipeline segment.
  • An “AC voltage source” can be understood as a voltage source that is designed to provide an alternating voltage.
  • An “AC voltage” can be understood as a voltage whose magnitude and polarity repeat regularly over time.
  • the AC voltage can be a sinusoidal AC voltage.
  • the voltage generated by the AC voltage source causes a current to flow, in particular The flow of an alternating current.
  • a “single-phase” AC voltage source can be understood as an AC voltage source that provides alternating current with a single phase.
  • the alternating current source and/or the alternating voltage source are configured to generate an alternating current in the respective pipeline and/or the respective pipeline segment.
  • the generated alternating current can heat the respective pipeline and/or the respective pipeline segment through Joule heat, which is generated when the electric current passes through conductive pipe material, to heat the fluid.
  • Heating the pipeline and/or the pipeline segment can be understood as a process that leads to a change in the temperature of the pipeline and/or the pipeline segment, in particular an increase in the temperature of the pipeline and/or the pipeline segment.
  • the alternating current and/or alternating voltage source is electrically connected to the pipeline and/or the pipeline segment in such a way that the generated alternating current flows into the pipeline and/or the pipeline segment via the forward conductor and back to the alternating current and/or alternating voltage source via a return conductor.
  • the device can have at least one return conductor.
  • a "return conductor” can be understood as any electrical conductor configured to conduct the alternating current away from the pipeline and/or the pipeline segment after it has flowed through it, in particular to the alternating current or alternating voltage source.
  • the word "back" indicates a direction of flow from the pipeline and/or the pipeline segment to the alternating current or alternating voltage source.
  • the device may comprise a plurality of single-phase AC current or single-phase AC voltage sources.
  • Each of the pipelines and/or each pipeline segment can be assigned an alternating current and/or alternating voltage source, which is connected to the respective pipeline and/or to the respective pipeline segment, in particular electrically via at least one electrical connection. Furthermore, embodiments are conceivable in which at least two pipelines and/or each pipeline segment share an alternating current and/or alternating voltage source.
  • the device can have 2 to N forward conductors and 2 to N return conductors, where N is a natural number greater than or equal to three.
  • the respective single-phase AC current and/or AC voltage source can be configured to generate an electric current in the respective pipeline and/or in the respective pipeline segment.
  • the AC and/or AC voltage sources can be either regulated or unregulated.
  • the AC and/or AC voltage sources can be designed with or without the possibility of regulating at least one electrical output variable.
  • An "output variable" can be understood as a current and/or a voltage value and/or a current and/or a voltage signal.
  • the device can have 2 to M different AC and/or AC voltage sources, where M is a natural number greater than or equal to three.
  • the AC and/or AC voltage sources can be electrically controlled independently of one another. For example, a different current can be generated in the respective pipes and different temperatures can be achieved in the pipes.
  • the device can comprise at least one heating wire, which can be wound, for example, around the pipeline and/or the pipeline segment.
  • the alternating current and/or alternating voltage source can be connected to the heating wire.
  • the alternating current and/or alternating voltage source can be configured to generate a current in the heating wire and thus heat.
  • the heating wire can be configured to heat, in particular to heat, the pipeline and/or the pipeline segment.
  • the present invention proposes a method for heating a fluid.
  • a device according to the invention is used in the method.
  • the fluid can flow through the respective pipes and/or pipe segments of the device and be heated therein by heating the pipes by an alternating current impressed into these pipes and/or pipe segments from the single-phase alternating current and/or the single-phase alternating voltage source, so that Joule heat is generated in the pipes and/or pipe segments, which Joule heat is transferred to the fluid, so that the fluid is heated as it flows through the pipes and/or pipe segments.
  • a hydrocarbon to be thermally cracked in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked, can be heated as the fluid.
  • water or steam can be heated as the fluid, wherein the water or steam is heated in particular to a temperature in the range of 550°C to 700°C, and the fluid additionally comprises, in particular contains, a hydrocarbon to be thermally cracked, in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked.
  • the fluid to be heated can be a preheated mixture of hydrocarbons to be thermally cracked and steam.
  • combustion air of a reformer furnace can be preheated or heated as a fluid, for example to a temperature in the range of 200 °C to 800 °C, preferably 400 °C to 700 °C.
  • the pipeline can be designed as a reaction tube of a reformer furnace.
  • the device and method according to the invention offer numerous advantages over known devices and methods.
  • the device and method according to the invention allow for temperature control, current or voltage control, yield optimization, any desired reactor design, and any desired combination of reactors.
  • Figures 1a to 1c each show a schematic representation of an embodiment of a device 110 according to the invention for heating a fluid.
  • the device 110 comprises at least one electrically conductive pipe 112 and/or at least one electrically conductive pipe segment 114 for receiving the fluid.
  • the fluid can be a gaseous and/or liquid medium.
  • the fluid can, for example, be selected from the group consisting of: water, water vapor, combustion air, a hydrocarbon mixture, a hydrocarbon to be cracked.
  • the fluid can be a hydrocarbon to be thermally cracked, in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked.
  • the fluid can be water or water vapor and additionally contain a hydrocarbon to be thermally cracked, in particular a mixture of hydrocarbons to be thermally cracked.
  • the fluid can, for example, be a preheated mixture of hydrocarbons to be thermally cracked and water vapor. Other fluids are also conceivable.
  • Device 110 can be configured to heat the fluid, in particular to cause an increase in the temperature of the fluid.
  • the fluid can be heated, for example, by heating it to a predefined or predetermined temperature value.
  • the fluid can be heated to a temperature in the range of 400°C to 1200°C.
  • the device 110 can be part of a plant.
  • the plant can be selected from the group consisting of: a steam cracker, a steam reformer, a device for alkane dehydrogenation, a device for dry reforming.
  • the device 110 can be configured to carry out at least one process selected from the group consisting of: steam cracking, steam reforming, alkane dehydrogenation, dry reforming.
  • the device 110 can, for example, be part of a steam cracker.
  • the steam cracker can be configured to heat the fluid to a temperature in the range from 550°C to 1100°C.
  • the device 110 can be part of a reformer furnace.
  • the fluid can be combustion air from a reformer furnace, which is preheated or heated, for example to a temperature in the range from 200°C to 800°C, preferably from 400°C to 700°C.
  • device 110 can be part of an alkane dehydrogenation device.
  • the alkane dehydrogenation device can be configured to heat the fluid to a temperature in the range of 400°C to 700°C.
  • other temperatures and temperature ranges are also conceivable.
  • Figure 1a shows an embodiment in which the device comprises a pipeline 112.
  • the device 110 may comprise a plurality of pipelines 112 and/or pipeline segments 114, for example as in Figure 1b shown two or as in Figure 1c shown three.
  • the device 110 can have L pipelines 112 and/or pipeline segments 114, where L is a natural number greater than or equal to two.
  • the device 110 can have at least two, three, four, five or even more pipelines 112 and/or pipeline segments 114.
  • the device 110 can, for example, have up to one hundred pipelines 112 and/or pipeline segments 114.
  • the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 can be identical or different.
  • the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 can be interconnected and thus form a pipe system 118 for receiving the fluid.
  • the pipe system 118 can have supply and discharge pipelines 112.
  • the pipe system 118 can have at least one inlet 120 for receiving the fluid.
  • the pipe system 118 may have at least one outlet 122 for discharging the fluid have.
  • Figure 1 shows an embodiment in which the pipes 112 and/or pipe segments 114 are arranged and connected such that the fluid flows through the pipes 112 and/or pipe segments 114 one after the other.
  • the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 and corresponding supply and discharge pipelines can be fluidically connected to one another, wherein the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 and the supply and discharge pipelines can be galvanically isolated from one another.
  • the device 110 can have at least one galvanic isolation, in particular at least one insulator 124, in particular a plurality of insulators 124.
  • the galvanic isolation between the respective pipelines 112 and/or pipeline segments 114 and the supply and discharge pipelines can be ensured by the insulators 124.
  • the insulators 124 can ensure a free flow of the fluid.
  • the device 110 comprises at least one single-phase AC current and/or at least one single-phase AC voltage source 126.
  • the AC current can be a sinusoidal AC current.
  • the single-phase AC current and/or at least one single-phase AC voltage source 126 can be configured to provide an electrical current with a single phase.
  • the device 110 has a forward conductor 128.
  • the forward conductor 128 can be configured to conduct the generated alternating current to the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114.
  • the forward conductor 128 can be configured to apply the alternating current to the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 and/or to provide the alternating current to the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114.
  • the forward conductor 128 can be configured to conduct the generated alternating current to the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 such that the generated alternating current flows into the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 via the forward conductor 128.
  • the forward conductor 128 can be a feeder conductor.
  • the alternating current source and/or the alternating voltage source 126 are configured to generate an alternating current in the respective pipeline 112 and/or the respective pipeline segment 114.
  • the generated alternating current can heat the respective pipeline 112 and/or the respective pipeline segment 114 using Joule heating, which is generated when the electric current passes through conductive pipe material, to heat the fluid.
  • Heating the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 can include a change in the temperature of the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114, in particular an increase in the temperature of the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114.
  • the alternating current and/or alternating voltage source 126 is electrically connected to the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 such that the generated alternating current flows into the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 via the forward conductor 128 and flows back to the alternating current and/or alternating voltage source 126 via a return conductor 130.
  • the return conductor 130 can be configured to conduct the alternating current away from the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 after flowing through it, in particular to the alternating current source or the alternating voltage source 126.
  • the device may comprise a plurality of single-phase AC or single-phase AC voltage sources 126, for example as shown in Figure 1c Three examples are shown.
  • Each of the pipelines 112 and/or for each pipeline segment 114 can be assigned an alternating current and/or alternating voltage source 126, which is connected to the respective pipeline 112 and/or to the respective pipeline segment 114, in particular electrically via at least one electrical connection.
  • the device 110 may have two to N forward conductors 128 and two to N return conductors 130, where N is a natural number greater than or equal to three.
  • the respective single-phase AC current and/or AC voltage source 126 may be configured to generate an electric current in the respective pipeline 112 and/or in the respective pipeline segment 114.
  • the alternating current and/or alternating voltage sources 126 can be either regulated or unregulated.
  • the alternating current and/or alternating voltage sources 126 can be designed with or without the possibility of regulating at least one electrical output variable.
  • the device can have at least one controller 127.
  • the controller can be, for example, an external controller, i.e., a controller 127 arranged outside the reaction chamber.
  • the device 110 can have 2 to M different alternating current and/or alternating voltage sources 126, where M is a natural number greater than or equal to three.
  • the alternating current and/or alternating voltage sources 126 can be electrically controlled independently of one another. For example, a different current can be generated in the respective pipes 112 and/or in the respective pipe segments 114, and different temperatures can be achieved in the pipes 112 and/or pipe segments 114.
  • Figures 4a to 4c each show a schematic representation of an embodiment of a device 110 according to the invention for heating a fluid, wherein in the embodiments of the Figures 4a to 4c Furthermore, a reactive chamber 111, also referred to as reaction chamber, of the device 110 is shown.
  • a reactive chamber 111 also referred to as reaction chamber
  • the Figure 4a can refer to the description of the Figure 1a
  • the Figure 4b can refer to the description of the Figure 1b
  • the other elements of the Figure 4c can refer to the description of the Figure 1c be referred to.
  • Figure 2 shows a further embodiment of the device 110 according to the invention.
  • the device 110 comprises a pipeline 112 and/or pipeline segments 114 with three legs or turns, which are fluidically connected.
  • the device comprises the inlet 120 and the outlet 122.
  • the fluid can flow serially through the pipeline 112 and/or the pipeline segments 114 from the inlet 120 to the outlet 122.
  • the device 110 can comprise the insulators 124, for example as in Figure 2 shown two insulators 124.
  • the device 110 comprises a single-phase AC current and/or single-phase AC voltage source 126.
  • the device 110 may comprise a forward conductor 128 and a return conductor 130.
  • Figure 5 shows a schematic representation of an embodiment of a device 110 according to the invention for heating a fluid, wherein in the embodiment of the Figure 5 Furthermore, a reactive chamber 111 of the device 110 is shown.
  • a reactive chamber 111 of the device 110 is shown.
  • the other elements of the Figure 5 can refer to the description of the Figure 2 be referred to.
  • FIG. 1a and 1c show embodiments with parallel connected pipelines 112 and/or pipeline segments 114, in Figure 3a with two parallel pipelines 112 and/or pipeline segments 114 and in Figure 3b with 3 parallel pipes 112 and/or pipe segments 114.
  • Other numbers of parallel pipes 112 and/or pipe segments 114 are also conceivable.
  • the device 110 has an inlet 120 and an outlet 122.
  • the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 can be interconnected such that the fluid can flow through at least two pipelines 112 and/or pipeline segments 114 in parallel.
  • the parallel-connected pipelines 112 and/or pipeline segments 114 can have different geometries and/or surfaces and/or materials.
  • the parallel-connected pipelines 112 and/or pipeline segments 114 can have different numbers of legs or turns.
  • Figures 6a and 6b show a schematic representation of an embodiment of a device 110 according to the invention for heating a fluid, wherein in the embodiments of the Figures 6a and 6b Furthermore, a reactive chamber 111 of the device 110 is shown.
  • the pipeline 112 and/or pipeline segments 114 share a common AC current and/or AC voltage source 126.
  • the device additionally comprises a controller 127.
  • the controller 127 can be configured to regulate the output variable of the AC current and/or AC voltage source 126, so that the pipeline 112 and/or pipeline segments 114 can have controllable temperatures, in particular different temperatures.
  • Figures 6d and 6f can refer to the description of the Figure 6b
  • the pipeline 112 and/or pipeline segments 114 share a common AC current and/or AC voltage source 126.
  • the device also has a controller 127.
  • the device 110 can have symmetrical and/or asymmetrical pipes and/or combinations thereof. In a purely symmetrical configuration, the device 110 can have pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of an identical pipe type. The device 110 can have any combination of pipe types, which can, for example, also be connected in parallel or in series as desired.
  • the pipe type can be characterized by at least one feature selected from the group consisting of: a horizontal configuration of the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114; a vertical configuration of the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114; a length at the inlet (L1) and/or outlet (L2) and/or transition (L3); a diameter at the inlet (d1) and outlet (d2) and/or transition (d3); number n of passes; length per pass; diameter per pass; geometry; surface; and material.
  • the pipe type can be selected from at least one pipeline 112 and/or at least one pipeline segment 114 with or without galvanic isolation and/or grounding 125.
  • the galvanic isolation can be configured, for example, using an insulator 124.
  • galvanic isolation can be provided at the inlet 120 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114 and galvanic isolation at the outlet 122 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114.
  • galvanic isolation can be provided at the inlet 120 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114 and grounding 125 at the outlet 122 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114.
  • galvanic isolation can be provided only at the inlet 120 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114.
  • a grounding 125 may be provided only at the inlet 120 of the pipeline 112 and/or the pipe segment 114.
  • the pipeline 112 and/or the pipe segment 114 may be provided without a grounding 125 at the inlet 120 and outlet 122 and/or without galvanic isolation at the inlet 120 and outlet 122.
  • the pipe type may be The fluid can flow in two directions, referred to as the first and second flow directions. The first and second flow directions can be opposite.
  • the pipe type can be characterized by applying alternating current to the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • a forward conductor 128 can be connected centrally to the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • the return conductors 130 can be connected at the beginnings or ends of the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • the forward conductor 128 can be connected at the beginning of the pipe 112 and/or the pipe segment 114, and the return conductor 130 can be connected at the end of the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • FIG 7Ai a pipeline 112 and/or a pipeline segment 114 of pipe type A1D1F2 is shown.
  • the pipeline 112 and/or the pipeline segment 114 has a horizontal course.
  • the device 110 has two insulators 124, which are arranged after the inlet 120 and before the outlet 122.
  • Possible flow directions Ei are shown as examples with a double arrow at inlet 120 and outlet 122.
  • Inlet 120 and outlet 122 are referred to jointly.
  • the embodiment in Figure 7Aii shows a pipe type A1D2F2 and differs from Figure 7Ai in that the device 110 has only one insulator 124, with an earthing 125 being provided instead of the second insulator.
  • the embodiment in Figure 7Aiii shows a pipe type A1D3F2 and differs from Figure 7Aii that no earthing 125 is provided.
  • the device has 110, compared to Figure 7Aiii , instead of the insulator only an earthing 125.
  • embodiments without insulators 124 or earthing 125 are possible, as in Figure 7Av , pipe type A1D5F2, shown.
  • Figures 7Ai to 7Avi show pipe types in which the alternating current is fed in via a connection of the forward conductor 128 at the beginning of the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • Figure 7Avi shows a pipe type A1F1, in which the alternating current is fed in centrally at the pipe 112 and/or at the pipe segment 114.
  • FIG. 7Bi pipe type BiD1F2, lengths at the inlet (L1), outlet (L2) and transition (L3) as well as diameters at the inlet (d1), outlet (d2) and transition (d3) are shown.
  • the device 110 can have pipes 112 and/or pipe segments 114 with different lengths at the inlet (L1) and/or outlet (L2) and/or transition (L3) and/or diameters at the inlet (d1) and/or outlet (d2) and/or transition (d3).
  • Figure 7Bii shows a pipe type BiD2F2 and differs from Figure 7Bi in that the device 110 has only one insulator 124, with an earthing 125 being provided instead of the second insulator.
  • the embodiment in Figure 7Biii shows a pipe type BiD3F2 and differs from Figure 7Bii that no earthing 125 is provided.
  • the device has 110, compared to Figure 7Biii , instead of the insulator only an earthing 125.
  • FIG. 7Bv Also embodiments without insulators 124 or earthing 125 are possible, as in Figure 7Bv , pipe type BiD5F2, shown.
  • Figures 7Bi to 7Bvi show pipe types in which the alternating current is fed in via a connection of the forward conductor 128 at the beginning of the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • Figure 7Bvi shows a pipe type BiF1, in which the alternating current is fed in centrally at the pipe 112 and/or at the pipe segment 114.
  • Figure 7Ci pipe type CiD1F2 shows an embodiment in which the device 110 comprises pipes 112 and/or pipe segments 114 with a plurality n of passes, for example, three as shown here.
  • the passes can each have different lengths L3, L4, L5 and/or diameters d3, d4, d5.
  • the example in Figure 7Cii shows a pipe type CiD2F2 and differs from Figure 7Ci in that the device 110 has only one insulator 124, with an earthing 125 being provided instead of the second insulator.
  • the embodiment in Figure 7Ciii shows a pipe type CiD3F2 and differs from Figure 7Cii that no earthing 125 is provided.
  • FIG. 7Civ pipe type CiD4F2
  • the device has 110, compared to Figure 7Ciii , instead of the insulator only an earthing 125.
  • Figures 7Ci to 7Cvi show pipe types in which the alternating current is fed in via a connection of the forward conductor 128 at the beginning of the pipe 112 and/or the pipe segment 114.
  • Figure 7Cvi shows a pipe type CiF1, in which a Feeding of the alternating current centrally at the pipe 112 and/or at the pipe segment 114.
  • the device 110 can comprise a combination of at least two different pipe types, which are connected in parallel and/or in series.
  • the device 110 can comprise pipes 112 and/or pipe segments 114 of different lengths at the inlet (L1) and/or outlet (L2) and/or transition (L3).
  • the device can comprise pipes and/or pipe segments with an asymmetry of the diameters at the inlet (d1) and/or outlet (d2) and/or transition (d3).
  • the device 110 can comprise pipes 112 and/or pipe segments 114 with a different number of passes.
  • the device 110 can comprise pipes 112 and/or pipe segments 114 with passes of different lengths per pass and/or different diameters per pass.
  • Pipes 112 and/or pipe segments 114 can be available in various pipe types in the form of a modular system 138 and can be selected and combined as desired depending on the intended use.
  • Figure 8a shows an embodiment of a kit 138 with different pipe types.
  • Figures 8b to y show inventive embodiments of combinations of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of the same and/or different pipe type.
  • Figure 8b shows an embodiment with three horizontal pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of pipe type A1, which are arranged one after the other.
  • Figure 8c shows two parallel vertical pipes of pipe type A2 and a downstream pipe 112 and/or a downstream pipe segment 114 also of pipe type A2.
  • FIG 8d a plurality of pipes 112 and/or pipe segments 114 of pipe type A2 are shown, all of which are connected in parallel.
  • FIG 8e An embodiment is shown in which a plurality of Category B pipe types are arranged one after the other.
  • the pipes 112 and/or pipe segments 114 can be identical or different Category B pipe types, which are marked with Bi.
  • Figure 8f shows an embodiment with six pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of category B, wherein two pipelines 112 and/or pipeline segments 114 are arranged in two parallel strands and two further pipelines 112 and/or pipeline segments 114 are connected downstream.
  • Figure 8g shows an embodiment with pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of category C, wherein two pipelines 112 and/or pipeline segments 114 are connected in parallel and one pipeline 112 and/or one pipeline segment 114 is connected downstream.
  • Mixed forms of categories A, B and C are also possible, as in the Figures 8h to m
  • the device 110 may have a plurality of feed inlets and/or feed outlets and/or production streams
  • the pipes 112 and/or pipe segments 114 of different or identical pipe types can be arranged in parallel and/or in series with multiple feed inlets and/or feed outlets, as shown for example in the Figures 8k and 8m is shown.
  • Figures 8n to 8p show exemplary combinations of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories A, D and F.
  • Figures 8q and 8r show exemplary combinations of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories B, D and F.
  • Figure 8s shows an exemplary combination of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories C, D and F.
  • Figure 8t shows an exemplary combination of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories A, D and F.
  • Figure 8u shows an exemplary combination of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories A, C, D and F.
  • Figure 8v shows an exemplary combination of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories B, C, D and F.
  • Figure 8w and 8y show exemplary combinations of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories A, B, C, D and F.
  • Figure 8x shows an exemplary combination of pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of categories A, B, D, and F.
  • the device 110 may have a plurality of feed inlets and/or feed outlets and/or production streams.
  • the pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of different or identical pipe types of categories A, B, C, D, E, and F may be arranged in parallel and/or in series with multiple feed inlets and/or feed outlets. Examples of a plurality of feed inlets and/or feed outlets and/or production streams are shown in the Figures 8o, 8p , 8r , 8s , 8v to 8y shown.
  • pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of different pipe types By using pipelines 112 and/or pipeline segments 114 of different pipe types, a more precise temperature control, and/or an adjustment of the reaction in the case of fluctuating feed and/or a selective yield of the reaction and/or an optimized process technology can be enabled.

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erhitzen eines Fluides in einer Rohrleitung.
  • Derartige Einrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise beschreibt
    WO 2015/197181 A1 eine Einrichtung zum Heizen eines Fluides mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung zur Aufnahme des Fluides, und zumindest eine mit der mindestens einen Rohrleitung verbundene Spannungsquelle. Die mindestens eine Spannungsquelle ist dazu ausgebildet, einen elektrischen Wechselstrom in der mindestens einen Rohrleitung zu erzeugen, der die mindestens eine Rohrleitung zum Heizen des Fluides erwärmt.
  • Bekannte Einrichtungen zum Erhitzen eines Fluides in einer Rohrleitung sind jedoch oft technisch kompliziert oder nur mit hohen technischen Aufwand zu realisieren.
  • FR 2 722 359 A1 beschreibt, dass eine Flüssigkeit durch eine gleichmäßige zentrale Bohrung eines Kanals strömt, dessen Wandstärke axial gleichmäßig zunimmt. Zwischen den Enden ist eine elektrische Energiequelle angeschlossen. Die Widerstandserwärmung pro Längeneinheit nimmt mit zunehmender Dicke ab, wobei die erforderliche Energieverteilung durch die Wahl geeigneter Abmessungen erreicht wird.
  • WO 2013/143435 A1 beschreibt, ein elektrisches Hochfrequenz-Heizmaterialrohr, bestehend aus einem Rohrkörper aus leitfähigem Material, der mit mindestens einer Gruppe von Heizvorrichtungen zusammenpasst. Die Heizvorrichtungen sind auf dem Materialrohrkörper angeordnet und extern mit einer Hochfrequenz-Wechselstromversorgung verbunden. Die Heizvorrichtung umfasst mindestens zwei leitfähige Komponenten. Die beiden leitfähigen Komponenten sind jeweils mit einem leitfähigen Ring versehen. Die leitfähigen Ringe sind jeweils auf den Materialrohrkörper aufgeschoben und auf der linken und rechten Seite getrennt angeordnet. Die beiden leitfähigen Ringe sind jeweils mit einem leitfähigen Draht verbunden und die anderen Enden der beiden leitfähigen Drähte sind jeweils mit den verschiedenen Elektroden der Hochfrequenz-Wechselstromversorgung verbunden, um den Hochfrequenzstrom zur Oberfläche des Materialrohrkörpers zu leiten und zu sammeln, so dass der Hochfrequenz-Wechselstrom auf der Oberfläche des Materialrohrkörpers fließt und die Temperatur schnell ansteigt, um die Oberfläche des Materialrohrkörpers aufgrund des Vorhandenseins einer Impedanz zu erwärmen.
  • Auf dem technischen Gebiet der Unterseepipelines, wie in EP 3 579 659 A1 beschreiben, ist ein unterseeisches direktes elektrisches Heizenergieversorgungssystem zum Bereitstellen elektrischer Energie zum Beheizen eines unterseeischen Pipelineabschnitts bekannt. Das System umfasst Eingangsmittel, die geeignet sind, das direkte elektrische Heizenergieversorgungssystem mit einer Energieversorgung zu koppeln, und einen unterseeischen Antrieb mit variabler Geschwindigkeit zum Empfangen elektrischer Energie von den Eingangsmitteln und zum Bereitstellen eines Wechselstromausgangs.
  • Auf dem technischen Gebiet der Ölpipelines, wie in GB 2 341 442 A beschrieben, ist in Rohrleitungsheizsystem umfassend eine thermisch isolierte Rohrleitung bekannt, in der ein Teil der Rohrleitung als Heizelement wirkt, bekannt. Das Heizelement weist Verbindungen mit entsprechenden Zuführungs- und Rückführungskabeln an gegenüberliegenden Enden der Länge der Rohrleitung auf, die das Heizelement definieren, wobei die thermische Isolierung eine elektrische Isolierung für das Heizelement bereitstellt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erhitzen eines Fluides bereitzustellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll die Einrichtung und das Verfahren technisch einfach zu realisieren und durchzuführen sein und auch wirtschaftlich sein. Insbesondere soll die Einrichtung und das Verfahren bei der Erhitzung von Fluiden, welche eine Isolationsminderung verursachen, beispielsweise einer Verkokung bei Spaltöfen, anwendbar sein.
  • Diese Aufgabe wurde durch eine Einrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind u. a. in den zugehörigen Unteransprüchen und Unteranspruchsverknüpfungen angegeben.
  • Im Folgenden werden die Begriffe "haben", "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck "A hat B", "A weist B auf", "A umfasst B" oder "A schließt B ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
  • Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe "mindestens ein" und "ein oder mehrere" sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
  • Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe "vorzugsweise", "insbesondere", "beispielsweise" oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch "in einer Ausführungsform der Erfindung" oder durch "in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung" eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
  • In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung zum Erhitzen eines Fluides vorgeschlagen.
  • Unter einem "Fluid" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium verstanden. Das Fluid kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Wasser, Wasserdampf, einer Verbrennungsluft, einem Kohlenwasserstoffgemisch, einem zu spaltenden Kohlenwasserstoff. Beispielsweise kann das Fluid ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff, insbesondere ein thermisch zu spaltendes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, sein. Beispielsweise kann das Fluid Wasser oder Wasserdampf sein und zusätzlich einen thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, aufweisen. Das Fluid kann beispielsweise ein vorgewärmtes Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf sein. Auch andere Fluide sind denkbar.
  • Unter "Erhitzen eines Fluides" kann ein Vorgang verstanden werden, welcher zu einer Änderung einer Temperatur des Fluides führt, insbesondere zu einem Anstieg der Temperatur des Fluides, beispielsweise zu einem Erwärmen des Fluides. Das Fluid kann beispielsweise durch das Erhitzen bis zu einem vorgegebenen oder vorbestimmten Temperaturwert erwärmt werden. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 200°C bis 1200°C erhitzt werden. Der Temperaturbereich kann abhängig von einer Anwendung sein. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 1100°C erhitzt werden. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt von 400 °C bis 700 °C erhitzt werden.
  • Die Einrichtung kann Teil einer Anlage sein. Beispielsweise kann die Anlage ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einer Vorrichtung zum Trockenreforming. Beispielsweise kann die Anlage eingerichtet sein mindestens ein Ver-fahren durchzuführen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Steamcracking, Steamreforming, Alkandehydrierung, Trockenreforming .
  • Die Einrichtung kann beispielsweise Teil eines Steamcrackers sein. Unter "Steamcracking" kann ein Verfahren verstanden werden, bei welchem durch thermisches Cracken längerkettige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Naphtha, Propan, Butan und Ethan sowie Gasöl und Hydrowax, in Gegenwart von Wasserdampf in kurzkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Bei dem Steamcracking kann Wasserstoff, Methan, Ethen und Propen als Hauptprodukt, sowie u.a. Butene und Pyrolysebenzin erzeugt werden. Der Steamcracker kann eingerichtet sein das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 1100°C zu erwärmen.
  • Beispielsweise kann die Einrichtung Teil eines Reformerofens sein. Unter "Steamreforming" kann ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxiden aus Wasser und kohlenstoffhaltigen Energieträgern, insbesondere Kohlenwasserstoffen wie Erdgas, Leichtbenzin, Methanol, Biogas oder Biomasse verstanden werden. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt von 400 °C bis 700 °C, erwärmt werden.
  • Beispielsweise kann die Einrichtung Teil einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung sein. Unter einer "Alkandehydrierung" kann ein Verfahren zur Herstellung von Alkenen durch Dehydrierung von Alkanen, beispielsweise Dehydrierung von Butan zu Butenen (BDH) oder Dehydrierung von Propan zu Propen (PDH), verstanden werden. Die Vorrichtung zur Alkandehydrierung kann eingerichtet sein das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 400°C bis 700°C zu erwärmen.
  • Auch andere Temperaturen und Temperaturbereiche sind jedoch denkbar.
  • Die Einrichtung umfasst:
    • mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment zur Aufnahme des Fluides, und
    • mindestens eine einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist, wobei die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle zurückfließt.
  • Unter einer Rohrleitung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine beliebige geformte Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist das Fluid aufzunehmen und zu transportieren. Unter einem Rohrleitungssegment kann ein Teilbereich einer Rohrleitung verstanden werden. Die Rohrleitung kann mindestens ein symmetrisches und/oder mindestens ein unsymmetrisches Rohr aufweisen. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material der Rohrleitung kann anhängig von einem zu transportierenden Fluid sein.
  • Unter einer "elektrisch leitfähigen Rohrleitung" kann verstanden werden, dass die Rohrleitung, insbesondere das Material der Rohrleitung, eingerichtet ist elektrischen Strom zu leiten.
  • Das Fluid kann die jeweiligen Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente der Einrichtung durchströmen und in diesen erhitzt werden, indem die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente durch einen in diese Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aus den Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen eingeprägten Wechselstrom erhitzt werden, so dass in den Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten Joulesche Wärme erzeugt wird, welche auf das Fluid übertragen wird, so dass dieses beim Durchströmen der Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente erhitzt wird.
  • Die Rohrleitung kann als ein Reaktionsrohr eines Reformerofens ausgebildet sein. Die Rohrleitung kann eingerichtet sein als Reaktionsrohr mindestens einer Anlage ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einer Vorrichtung zum Trockenreforming.
  • Die Einrichtung kann eine Mehrzahl an Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten aufweisen. Die Einrichtung kann L Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aufweisen, wobei L eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist. Beispielsweise kann die Einrichtung mindestens zwei, drei, vier, fünf oder auch mehr Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aufweisen. Die Einrichtung kann beispielsweise bis zu hundert Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aufweisen. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können identisch oder verschieden ausgestaltet sein.
  • Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können symmetrische und/oder unsymmetrische Rohre und/oder Kombinationen davon aufweisen. Bei einer rein symmetrischen Ausgestaltung kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente von einem identischen Rohrtyp aufweisen. Unter "unsymmetrische Rohre" und "Kombinationen von symmetrischen und unsymmetrischen Rohren" kann verstanden werden, dass die Einrichtung eine beliebige Kombination von Rohrtypen aufweisen kann, welche beispielsweise zudem beliebig parallel oder in Reihe verschaltet sein können. Unter einem "Rohrtyp" kann eine durch bestimmte Merkmale gekennzeichnete Kategorie oder Art von Rohrleitung und/oder Rohrleitungssegment verstanden werden. Der Rohrtyp kann mindestens durch ein Merkmal charakterisiert werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer horizontalen Ausgestaltung der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments; einer vertikalen Ausgestaltung der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments; einer Länge im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Übergang (L3); einem Durchmesser im Eintritt (d1) und Austritt (d2) und/oder Übergang (d3); Anzahl n von Pässen; Länge pro Pass; Durchmesser pro Pass; Geometrie; Oberfläche; und Material.
  • Die Einrichtung kann eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Rohrtypen aufweisen, welche parallel und/oder in Reihe verschaltet sind. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente von unterschiedlichen Längen im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Übergang (L3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente mit einer Asymmetrie der Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pässen aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente mit Pässen mit unterschiedlichen Längen pro Pass und/oder unterschiedlichem Durchmesser pro Pass aufweisen. Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen parallel und/oder in Reihe von allen Rohrtypen denkbar. Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Unter "Feed" kann ein Stoffstrom verstanden werden, welcher der Einrichtung zugeführt wird. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen angeordnet sein. Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können in verschiedenen Rohrtypen in Form eines Baukastens vorliegen und abhängig von einem Verwendungszweck ausgewählt und beliebig kombiniert werden. Durch eine Verwendung von Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können identische oder verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können durchverbunden sein und so ein Rohrsystem zur Aufnahme des Fluides bilden. Unter einem "Rohrsystem" kann eine Vorrichtung aus mindestens zwei, insbesondere miteinander verbundenen, Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten verstanden werden. Das Rohrsystem kann zu- und abführende Rohrleitungen aufweisen. Das Rohrsystem kann mindestens einen Einlass zur Aufnahme des Fluides aufweisen. Das Rohrsystem kann mindestens einen Auslass zur Ausgabe des Fluides aufweisen. Unter "durchverbunden" kann verstanden werden, dass die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente miteinander in einer Fluidverbindung stehen. So können die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente derart angeordnet und verbunden sein, dass das Fluid die die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente nacheinander durchströmt. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können parallel zu einander verschaltet sein, derart, dass das Fluid mindestens zwei Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente parallel durchströmen kann. Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente, insbesondere die parallel geschalteten Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente, können derart eingerichtet sein unterschiedliche Fluide parallel zu transportieren. Insbesondere können für einen Transport von verschiedenen Fluiden die parallel geschalteten Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente, zueinander verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen. Insbesondere für den Transport eines Fluides, können mehrere oder sämtliche der Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente parallel konfiguriert sein, so dass das Fluid auf jene parallel konfigurierten Rohrleitungen aufteilbar ist. Auch Kombinationen von einer seriellen und parallelen Schaltung sind denkbar.
  • Die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und entsprechend zu- und abführenden Rohrleitungen können miteinander fluidleitend verbunden sein, wobei die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und die zu- und abführenden Rohrleitungen galvanisch voneinander getrennt sein können. Unter "galvanisch voneinander getrennt" kann verstanden werden, dass die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und die zu- und abführenden Rohrleitungen derart voneinander getrennt sind, dass keine elektrische Leitung und/oder eine tolerierbare elektrische Leitung zwischen den Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und den zu- und abführenden Rohrleitungen erfolgt. Die Einrichtung kann mindestens einen Isolator, insbesondere eine Mehrzahl von Isolatoren, aufweisen. Die galvanische Trennung zwischen den jeweiligen Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten und den zu- und abführenden Rohrleitungen kann durch die Isolatoren gewährleistet sein. Die Isolatoren können einen freien Durchfluss des Fluides sicherstellen. Für die jeweiligen galvanisch getrennten Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente kann die Einrichtung mindestens einen Hinleiter und mindestens einen Rückleiter aufweisen. Der Hinleiter und der Rückleiter für die jeweiligen galvanisch getrennten Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente können mit einer Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle verbunden sein. Es können also für die jeweiligen galvanisch getrennten Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente je eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle, mindestens ein Hinleiter und mindestens einen Rückleiter vorgesehen sein.
  • Unter einer "Wechselstromquelle" kann eine Stromquelle verstanden werden, welche eingerichtet ist einen Wechselstrom bereitzustellen. Unter einer "Wechselstrom" kann ein elektrischer Strom verstanden werden, dessen Polung sich in zeitlich regelmäßiger Wiederholung ändert. Beispielsweise kann der Wechselstrom ein sinusförmiger Wechselstrom sein. Unter einer "einphasigen" Wechselstromquelle kann eine Wechselstromquelle verstanden werden, welche einen elektrischen Strom mit einer einzigen Phase bereitstellt.
  • Die Einrichtung kann zu einer Beaufschlagung der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments mit dem Wechselstrom und/oder zu einer Bereitstellung des Wechselstroms für die Rohrleitung und/oder für das Rohrleitungssegment eingerichtet sein. Die Einrichtung kann einen Hinleiter aufweisen, welcher eingerichtet ist den erzeugten Wechselstrom zu einem weiteren Element, insbesondere der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment, zu leiten, derart, dass der erzeugte Wechselstrom über den Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt. Unter einem "Hinleiter" kann ein beliebiger elektrischer Leiter, insbesondere ein Zuleiter, verstanden werden, wobei der Wortteil "hin" eine Fließrichtung angibt von der Wechselstromquelle oder Wechselspannungsquelle zu der der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment.
  • Unter einer "Wechselspannungsquelle" kann eine Spannungsquelle verstanden werden, welche eingerichtet ist eine Wechselspannung bereitzustellen. Unter einer "Wechselspannung" kann eine Spannung verstanden werden, deren Höhe und Polarität sich zeitlich regelmäßig wiederholt. Beispielsweise kann die Wechselspannung eine sinusförmige Wechselspannung sein. Die von der Wechselspannungsquelle erzeugte Spannung bewirkt einen Stromfluss, insbesondere ein Fließen eines Wechselstroms. Unter einer "einphasigen" Wechselspannungsquelle kann eine Wechselspannungsquelle verstanden werden, welche den Wechselstrom mit einer einzigen Phase bereitstellt.
  • Die Wechselstromquelle und/oder die Wechselspannungsquelle sind eingerichtet einen Wechselstrom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen. Der erzeugte Wechselstrom kann die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmen. Unter "Erwärmen der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments" kann ein Vorgang verstanden werden, welcher zu einer Änderung einer Temperatur der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments führt, insbesondere einen Anstieg der Temperatur der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments.
  • Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle ist derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden, dass der erzeugte Wechselstrom über den Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment hereinfließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle wieder zurückfließt. Die Einrichtung kann mindestens einen Rückleiter aufweisen. Unter einem "Rückleiter" kann ein grundsätzlich beliebiger elektrischer Leiter verstanden werden, welcher eingerichtet ist, den Wechselstrom nach Durchfließen von der Rohrleitung und/oder des Rohrleitungssegments wegzuleiten, insbesondere zu der Wechselstromquelle oder Wechselspannungsquelle. Der Wortteil "rück" gibt hierbei eine Fließrichtung an von der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment zu der Wechselstromquelle oder Wechselspannungsquelle.
  • Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen aufweisen.
  • Jeder der Rohrleitungen und/oder für jedes Rohrleitungssegment kann je eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle zugeordnet sein, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen sich mindestens zwei Rohrleitungen und/oder für jedes Rohrleitungssegment eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle teilen.
  • Zur Verbindung der einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen und den jeweiligen Rohrleitungen und/oder mit den jeweiligen Rohrleitungssegmenten kann die Einrichtung 2 bis N Hinleiter und 2 bis N Rückleiter aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle kann dazu eingerichtet sein einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen.
  • Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können entweder geregelt oder ungeregelt sein. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Unter einer "Ausgangsgröße" kann ein Strom und/oder ein Spannungswert und/oder ein Strom und/oder ein Spannungssignal verstanden werden. Die Einrichtung kann 2 bis M verschiedene Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. So kann beispielsweise ein verschiedener Strom in den jeweiligen Rohrleitungen erzeugt und verschiedene Temperaturen in den Rohrleitungen erreicht werden.
  • Weiter kann die Einrichtung mindestens einen Heizdraht aufweisen, welcher beispielsweise um die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment gewickelt sein kann. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle kann mit dem Heizdraht verbunden sein. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle kann eingerichtet sein einen Strom in dem Heizdraht und so Wärme zu erzeugen. Der Heizdraht kann eingerichtet sein die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment zu erwärmen, insbesondere zu erhitzen.
  • In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erhitzen eines Fluides vorgeschlagen. In dem Verfahren wird eine erfindungsgemäße Einrichtung verwendet.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Bereitstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung und/oder mindestens eines elektrisch leitfähigen Rohrleitungssegments zur Aufnahme des Fluides;
    • Aufnahme des Fluides in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment;
    • Bereitstellen mindestens einer einphasigen Wechselstrom- und/oder mindestens einer einphasigen Wechselspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist,
    • Erzeugen eines elektrischen Stroms in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment durch die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle zurückfließt.
  • Hinschlich Ausführungsformen und Definitionen kann auf obige Beschreibung der Einheit werden. Die Verfahrensschritte können in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei einer oder mehrere der Schritte zumindest teilweise auch gleichzeitig durchgeführt werden können und wobei einer oder mehrere der Schritte mehrfach wiederholt werden können. Darüber hinaus können weitere Schritte unabhängig davon, ob sie in der vorliegenden Anmeldung erwähnt werden oder nicht, zusätzlich ausgeführt werden.
  • Das Fluid kann die jeweiligen Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente der Einrichtung durchströmen und in diesen erhitzt werden, indem die Rohrleitungen durch einen in diese Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aus der einphasigen Wechselstrom- und/oder der einphasigen Wechselspannungsquelle eingeprägten Wechselstrom erhitzt werden, so dass in den Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten Joulesche Wärme erzeugt wird, welche auf das Fluid übertragen wird, so dass dieses beim Durchströmen der Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente erhitzt wird.
  • Beispielsweise kann als Fluid ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff, insbesondere ein thermisch zu spaltendes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, erhitzt werden.
  • Beispielsweise kann als Fluid Wasser oder Wasserdampf erhitzt werden, wobei jenes Wasser oder jener Wasserdampf insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 700°C erhitzt wird, und das Fluid zusätzlich einen thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, aufweist, insbesondere enthält. Das zu erhitzende Fluid kann ein vorgewärmtes Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf sein.
  • Beispielsweise kann als Fluid Verbrennungsluft eines Reformerofens vorgewärmt bzw. aufgeheizt werden, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt 400 °C bis 700 °C.
  • Beispielsweise kann die Rohrleitung als Reaktionsrohr eines Reformerofens ausgebildet sein.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren weisen zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Einrichtungen und Verfahren auf. Die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben eine Regelung der Temperaturführung, eine Regelung des Stroms oder Spannung, eine Optimierung der Ausbeute, eine beliebige Ausführung eines Reaktordesign und beliebige Kombination der Reaktoren.
  • Zusammenfassend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Ausführungs-formen besonders bevorzugt:
    • Ausführungsform 1: Einrichtung zum Erhitzen eines Fluides umfassend
      • mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment zur Aufnahme des Fluides, und
      • mindestens eine einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist, wobei die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle zurückfließt.
    • Ausführungsform 2: Einrichtung nach dem vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Mehrzahl von Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten aufweist, wobei die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente durchverbunden sind und somit ein Rohrsystem zur Aufnahme des Fluides bilden.
    • Ausführungsform 3: Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung L Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente aufweist, wobei L eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente symmetrische oder unsymmetrische Rohre und/oder eine Kombination davon aufweisen.
    • Ausführungsform 4: Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und entsprechend zu- und abführenden Rohrleitungen miteinander fluidleitend verbunden sind, wobei die Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente und die zu- und abführenden Rohrleitungen galvanisch voneinander getrennt sind.
    • Ausführungsform 5: Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Isolatoren aufweist, welche eingerichtet sind zur galvanischen Trennung zwischen den jeweiligen Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten und den zu- und abführenden Rohrleitungen, wobei die Isolatoren eingerichtet sind, um einen freien Durchfluss des Fluides sicherzustellen.
    • Ausführungsform 6: Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche der Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente seriell und/oder parallel konfiguriert sind.
    • Ausführungsform 7: Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Mehrzahl von einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen aufweist, wobei die einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sind.
    • Ausführungsform 8: Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verbindung der einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen und den jeweiligen Rohrleitungen und/oder mit den jeweiligen Rohrleitungssegmenten 2 bis N Hinleiter und 2 bis N Rückleiter aufweist, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist.
    • Ausführungsform 9: Einrichtung nach einer der zwei vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen identisch oder verschieden ausgestaltet sind.
    • Ausführungsform 10: Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung 2 bis M verschiedene einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquellen aufweist, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist, wobei die einphasigen Wechselstrom- und/oder einphasigen Wechselspannungsquellen unabhängig voneinander elektrisch regelbar sind.
    • Ausführungsform 11: Anlage umfassend mindestens eine Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen.
    • Ausführungsform 12: Anlage nach der vorhergehenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einer Vorrichtung zum Trockenreforming.
    • Ausführungsform 13: Verfahren zum Erhitzen eines Fluides unter Verwendung einer Einrichtung gemäß einer der vorhergehenden, eine Einrichtung betreffenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
      • Bereitstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung und/oder mindestens eines elektrisch leitfähigen Rohrleitungssegments zur Aufnahme des Fluides;
      • Aufnahme des Fluides in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment;
      • Bereitstellen mindestens einer einphasigen Wechselstrom- und/oder mindestens einer einphasigen Wechselspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist,
      • Erzeugen eines elektrischen Stroms in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment durch die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle zurückfließt.
    • Ausführungsform 14: Verfahren nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff, insbesondere ein thermisch zu spaltendes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, erhitzt wird.
    • Ausführungsform 15: Verfahren nach einer der vorhergehenden, ein Verfahren betreffenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wasser oder Wasserdampf erhitzt wird, wobei jenes Wasser oder jener Wasserdampf insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 700°C erhitzt wird, und das Fluid zusätzlich einen thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, aufweist, wobei das zu erhitzende Fluid ein vorgewärmtes Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf ist.
    • Ausführungsform 16: Verfahren nach einer der vorhergehenden, ein Verfahren betreffenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Verbrennungsluft eines Reformerofens vorgewärmt wird, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt 400 °C bis 700 °C. Kurze Beschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
  • Im Einzelnen zeigen:
    • Figuren 1a bis 1c
    schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figur 3a und 3b
    schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figuren 4a bis 4c
    schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figur 5
    eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figuren 6a und 6f
    schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Figuren 7Ai bis Cvi
    schematische Darstellung von Rohrtypen; und
    Figuren 8a bis y
    einen Baukasten mit Rohrtypen und erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Kombinationen von Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmenten.
    Ausführungsbeispiele
  • Figuren 1a bis 1c zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 110 zum Erhitzen eines Fluides. Die Einrichtung 110 umfasst mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung 112 und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment 114 zur Aufnahme des Fluides. Das Fluid kann ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium sein. Das Fluid kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Wasser, Wasserdampf, einer Verbrennungsluft, einem Kohlenwasserstoffgemisch, einem zu spaltenden Kohlenwasserstoff. Beispielsweise kann das Fluid ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff, insbesondere ein thermisch zu spaltendes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, sein. Beispielsweise kann das Fluid Wasser oder Wasserdampf sein und zusätzlich einen thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, aufweisen. Das Fluid kann beispielsweise ein vorgewärmtes Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf sein. Auch andere Fluide sind denkbar. Die Einrichtung 110 kann eingerichtet sein das Fluid zu erwärmen, insbesondere einen Anstieg der Temperatur des Fluides zu bewirken. Das Fluid kann beispielsweise durch das Erhitzen bis zu einem vorgegebenen oder vorbestimmten Temperaturwert geheizt werden. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 400°C bis 1200°C erhitzt werden.
  • Beispielsweise kann die Einrichtung 110 kann Teil einer Anlage sein. Beispielsweise kann die Anlage ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einer Vorrichtung zum Trockenreforming. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 eingerichtet sein mindestens ein Verfahren durchzuführen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Steamcracking, Steamreforming, Alkandehydrierung, Trockenreforming. Die Einrichtung 110 kann beispielsweise Teil eines Steamcrackers sein. Der Steamcracker kann eingerichtet sein das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 1100°C zu erwärmen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Teil eines Reformerofens sein. Beispielsweise kann das Fluid eine Verbrennungsluft eines Reformerofens sein, welche vorgewärmt bzw. aufgeheizt wird, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt von 400 °C bis 700 °C. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Teil einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung sein. Die Vorrichtung zur Alkandehydrierung kann eingerichtet sein das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 400°C bis 700°C zu erwärmen. Auch andere Temperaturen und Temperaturbereiche sind jedoch denkbar.
  • Die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 kann eingerichtet sein das Fluid aufzunehmen und zu transportieren. Die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 kann mindestens einen Schenkel oder eine Windung umfassen. Die Rohrleitung 112 kann mindestens ein symmetrisches und/oder mindestens ein unsymmetrisches Rohr aufweisen. Figur 1c zeigt eine Ausführungsform mit drei symmetrischen Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material der Rohrleitung 112 kann anhängig von einem zu transportierenden Fluid sein. Die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 kann eingerichtet sein elektrischen Strom zu leiten. Die Rohrleitung 112 kann als ein Reaktionsrohr eines Reformerofens ausgebildet sein.
  • Figur 1a zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Einrichtung eine Rohrleitung 112 aufweist. Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl an Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 aufweisen, beispielsweise wie in Figur 1b gezeigt zwei oder wie in Figur 1c gezeigt drei. Die Einrichtung 110 kann L Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 aufweisen, wobei L eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 mindestens zwei, drei, vier, fünf oder auch mehr Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 aufweisen. Die Einrichtung 110 kann beispielsweise bis zu hundert Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 aufweisen. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können identisch oder verschieden ausgestaltet sein. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können durchverbunden sein und so ein Rohrsystem 118 zur Aufnahme des Fluides bilden. Das Rohrsystem 118 kann zu- und abführende Rohrleitungen 112 aufweisen. Das Rohrsystem118 kann mindestens einen Einlass 120 zur Aufnahme des Fluides aufweisen. Das Rohrsystem 118 kann mindestens einen Auslass 122 zur Ausgabe des Fluides aufweisen. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 derart angeordnet und verbunden sind, dass das Fluid die die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 nacheinander durchströmt.
  • Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 und entsprechend zu- und abführenden Rohrleitungen können miteinander fluidleitend verbunden sein, wobei die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 und die zu- und abführenden Rohrleitungen galvanisch voneinander getrennt sein können. Die Einrichtung 110 kann mindestens eine galvanische Trennung, insbesondere mindestens einen Isolator 124, insbesondere eine Mehrzahl von Isolatoren 124, aufweisen. Die galvanische Trennung zwischen den jeweiligen Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 und den zu- und abführenden Rohrleitungen kann durch die Isolatoren 124 gewährleistet sein. Die Isolatoren 124 können einen freien Durchfluss des Fluides sicherstellen.
  • Die Einrichtung 110 weist mindestens eine einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle 126 auf. Beispielsweise kann der Wechselstrom ein sinusförmiger Wechselstrom sein. Die einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle 126 kann eingerichtet sein einen elektrischen Strom mit einer einzigen Phase bereitstellt.
  • Die Einrichtung 110 weist einen Hinleiter 128 auf. Der Hinleiter 128 kann eingerichtet sein den erzeugten Wechselstrom zu der Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrleitungssegment 114 zu leiten. Der Hinleiter 128 kann zu einer Beaufschlagung der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114 mit dem Wechselstrom und/oder zu einer Bereitstellung des Wechselstroms für die Rohrleitung 112 und/oder für das Rohrleitungssegment 114 eingerichtet sein. Der Hinleiter 128 kann eingerichtet sein den erzeugten Wechselstrom zu der Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrleitungssegment 114, zu leiten, derart, dass der erzeugte Wechselstrom über den Hinleiter 128 in die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 herein fließt. Der Hinleiter 128 kann ein Zuleiter sein.
  • Die Wechselstromquelle und/oder die Wechselspannungsquelle 126 sind eingerichtet einen Wechselstrom in der jeweiligen Rohrleitung 112 und/oder dem jeweiligen Rohrleitungssegment 114 zu erzeugen. Der erzeugte Wechselstrom kann die jeweilige Rohrleitung 112 und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment 114 durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmen. Das Erwärmen der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114 kann eine Änderung einer Temperatur der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114 umfassen, insbesondere einen Anstieg der Temperatur der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114.
  • Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126 ist derart mit der Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrleitungssegment 114 elektrisch leitend verbunden, dass der erzeugte Wechselstrom über den Hinleiter 128 in die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 hereinfließt und über einen Rückleiter 130 zur Wechselstrom und/oder Wechselspannungsquelle 126 zurückfließt. Der Rückleiter 130 kann eingerichtet sein, den Wechselstrom nach Durchfließen von der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114 wegzuleiten, insbesondere zu der Wechselstromquelle oder der Wechselspannungsquelle 126.
  • Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen 126 aufweisen, beispielsweise wie in Figur 1c exemplarisch gezeigt drei.
  • Jeder der Rohrleitungen 112 und/oder für jedes Rohrleitungssegment 114 kann je eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126 zugeordnet sein, welche mit der jeweiligen Rohrleitung 112 und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment 114 verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung.
  • Zur Verbindung der einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen 126 und den jeweiligen Rohrleitungen 112 und/oder mit den jeweiligen Rohrleitungssegmenten 114 kann die Einrichtung 110 zwei bis N Hinleiter 128 und zwei bis N Rückleiter 130 aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126 kann dazu eingerichtet sein einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung 112 und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment 114 zu erzeugen.
  • Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen 126 können entweder geregelt oder ungeregelt sein. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen 126 können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Einrichtung mindestens einen Regler 127 aufweisen. Der Regler kann beispielsweise ein außenliegender Regler, also außerhalb des Reaktionsraums angeordneter Regler 127 sein. Die Einrichtung 110 kann 2 bis M verschiedene Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen 126 aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen 126 können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. So kann beispielsweise ein verschiedener Strom in den jeweiligen Rohrleitungen 112 und/oder in den jeweiligen Rohrleitungssegmenten 114 erzeugt und verschiedene Temperaturen in den Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 erreicht werden.
  • Figuren 4a bis 4c zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 110 zum Erhitzen eines Fluides, wobei in den Ausführungsbeispielen der Figuren 4a bis 4c weiterhin jeweils ein Reaktivraum 111, auch als Reaktionsraum bezeichnet, der Einrichtung 110 dargestellt ist. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 4a kann auf die Beschreibung der Figur 1a verwiesen werden. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 4b kann auf die Beschreibung der Figur 1b verwiesen werden. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 4c kann auf die Beschreibung der Figur 1c verwiesen werden.
  • Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung wird auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen mit folgenden Besonderheiten. In dieser Ausführungsform weist die Einrichtung 110 eine Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 mit drei Schenkeln oder Windungen auf, welche fluidisch verbunden sind. Die Einrichtung weist den Einlass 120 und den Auslass 122 auf. Das Fluid kann die Rohrleitung 112 und/oder die Rohrleitungssegmente 114 von dem Einlass 120 zu dem Auslass 122 seriell durchströmen. Zur galvanischen Trennung kann die Einrichtung 110 die Isolatoren 124 aufweisen, beispielsweise wie in Figur 2 gezeigt zwei Isolatoren 124. In dieser Ausführungsform weist die Einrichtung 110 eine einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle 126 auf. Zur Verbindung der einphasigen Wechselstrom- und/oder einphasigen Wechselspannungsquelle 126 und der Rohrleitung 112 und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment 114 kann die Einrichtung 110 einen Hinleiter 128 und einen Rückleiter 130 aufweisen.
  • Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 110 zum Erhitzen eines Fluides, wobei in dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weiterhin jeweils ein Reaktivraum 111 der Einrichtung 110 dargestellt ist. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 5 kann auf die Beschreibung der Figur 2 verwiesen werden.
  • In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1a und 1c sind die Rohrleitungen 112 seriell angeordnet. Figuren 3a und 3b zeigen Ausführungsformen mit parallel geschalteten Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114, in Figur 3a mit zwei parallelen Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 und in Figur 3b mit 3 parallelen Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114. Auch andere Anzahlen von parallelen Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 sind denkbar. In den Figuren 3a und 3b weist die Einrichtung 110 einen Einlass 120 und einen Auslass 122 auf. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können derart zueinander verschaltet sein, dass das Fluid mindestens zwei Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 parallel durchströmen kann. Die parallel geschalteten Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können zueinander verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen. Beispielsweise können die parallel geschalteten Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 verschiedenen Anzahlen von Schenkeln oder Windungen aufweisen.
  • Figuren 6a und 6b zeigen eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 110 zum Erhitzen eines Fluides, wobei in den Ausführungsbeispielen der Figuren 6a und 6b weiterhin jeweils ein Reaktivraum 111 der Einrichtung 110 dargestellt ist.
  • Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 6a kann auf die Beschreibung der Figur 3a verwiesen werden. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 6b kann auf die Beschreibung der Figur 3b verwiesen werden. Hinsichtlich Figuren 6c und 6e kann auf die Beschreibung der Figur 6A verwiesen werden. In den Ausführungsformen der Figuren 6c und 6e teilen sich die Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 eine gemeinsame Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126. In der Ausführungsform der Figur 6e weist die Einrichtung zusätzlich einen Regler 127 auf. Der Regler 127 kann eingerichtet sein, die Ausgangsgröße der Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126 zu regeln, so dass die Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 regelbare Temperaturen, insbesondere verschiedene Temperaturen, aufweisen können. Hinsichtlich Figuren 6d und 6f kann auf die Beschreibung der Figur 6b verwiesen werden. In den Ausführungsformen der Figuren 6d und 6f teilen sich die Rohrleitung 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 eine gemeinsame Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle 126. In der Ausführungsform der Figur 6f weist die Einrichtung zusätzlich einen Regler 127 auf.
  • Die Einrichtung 110 kann symmetrische und/oder unsymmetrische Rohre und/oder Kombinationen davon aufweisen. Bei einer rein symmetrischen Ausgestaltung kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von einem identischen Rohrtyp aufweisen. Die Einrichtung 110 kann eine beliebige Kombination von Rohrtypen aufweisen, welche beispielsweise zudem beliebig parallel oder in Reihe verschaltet sein können. Der Rohrtyp kann mindestens durch ein Merkmal charakterisiert werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer horizontalen Ausgestaltung der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114; einer vertikalen Ausgestaltung der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrleitungssegments 114; einer Länge im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Übergang (L3); einem Durchmesser im Eintritt (d1) und Austritt (d2) und/oder Übergang (d3); Anzahl n von Pässen; Länge pro Pass; Durchmesser pro Pass; Geometrie; Oberfläche; und Material. Alternativ oder zusätzlich kann der Rohrtyp ausgewählt sein aus mindestens einer Rohrleitung 112 und/oder mindestens eines Rohrleitungssegments 114 mit oder ohne galvanische Trennung und/oder Erdung 125. Die galvanische Trennung kann beispielsweise unter Verwendung eines Isolators 124 ausgestaltet sein. Beispielsweise kann eine galvanische Trennung am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 und eine galvanische Trennung am Auslass 122 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine galvanische Trennung am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 und eine Erdung 125 am Auslass 122 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine galvanische Trennung nur am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Erdung 125 nur am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 ohne Erdung 125 am Einlass 120 und Auslass 122 und/oder ohne galvanische Trennung am Einlass 120 und Auslass 122 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Rohrtyp durch eine Flussrichtung des Fluids charakterisiert sein. Das Fluid kann grundsätzlich in zwei Flussrichtungen, als erste und als zweite Flussrichtung bezeichnet, fließen. Die erste und die zweite Flussrichtung können entgegengesetzt sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Rohrtyp durch eine Beaufschlagung der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 mit Wechselstrom charakterisiert sein. Beispielsweise kann ein Hinleiter 128 mittig an die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrsegment 114 angeschlossen werden. An den Anfängen oder Enden der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 können die Rückleiter 130 angeschlossen werden. Beispielsweise kann der Hinleiter 128 am Anfang der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 und der Rückleiter 130 am Ende der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 angeschlossen werden.
  • Eine beliebige Kombination der Rohrtypen ist dabei möglich.
  • Figuren 7Ai bis Civ zeigen exemplarisch mögliche Ausführungsformen von Rohrtypen in schematischer Darstellung. Dabei ist in den Figuren 7A1 bis Civ jeweils der Rohrtyp angegeben. Dieser kann in die folgenden Kategorien eingeteilt werden, wobei alle denkbaren Kombination der Kategorien möglich sind:
    • Kategorie A gibt einen Verlauf der Rohrleitung 112 und/oder eines Rohrleitungssegments 114 an, wobei A1 einen Rohrtyp mit horizontalem Verlauf und A2 einen Rohrtyp mit vertikalem, also einem zu dem horizontalen Verlauf senkrechten Verlauf, kennzeichnet.
    • Kategorie B gibt ein Verhältnis von Längen im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) an, wobei in dem Baukasten 138 sechs verschiedene Kombinationsmöglichkeiten aufgeführt sind.
    • Kategorie C gibt Verhältnisse von Längen im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und Längen von Pässen an. Hier sind sämtliche Kommutationen denkbar, welche vorliegend mit Ci gekennzeichnet werden.
    • Kategorie D gibt an, ob das die mindestens eine Rohrleitung 112 und/oder das mindestens eine Rohrleitungssegments 114 mit oder ohne galvanische Trennung und/oder Erdung 125 ausgestaltet ist. Die galvanische Trennung kann beispielsweise unter Verwendung eines Isolators 124 ausgestaltet sein. D1 bezeichnet einen Rohrtyp, bei welchem eine galvanische Trennung am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 und eine galvanische Trennung am Auslass 122 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen ist. D2 bezeichnet einen Rohrtyp, bei welchem eine galvanische Trennung am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 und eine Erdung 125 am Auslass 122 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen ist. D3 bezeichnet einen Rohrtyp, bei welchem eine galvanische Trennung nur am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen ist. D4 bezeichnet einen Rohrtyp, bei welchem eine Erdung 125 nur am Einlass 120 der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegments 114 vorgesehen ist. D5 bezeichnet einen Rohrtyp, bei welchem die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrsegments 114 ohne Erdung 125 am Einlass 120 und Auslass 122 und/oder ohne galvanische Trennung am Einlass 120 und Auslass 122 vorgesehen ist.
    • Kategorie E gibt eine Flussrichtung des Fluids an. Das Fluid kann grundsätzlich in zwei Flussrichtungen fließen. Ein Rohrtyp, bei welchem das Fluid in eine erste Flussrichtung fließt wird als Rohrtyp E1 bezeichnet, und ein Rohrtyp, bei welchem das Fluid in eine zweite Flussrichtung fließt wird als Rohrtyp E2 bezeichnet. Die erste und die zweite Flussrichtung können entgegengesetzt sein.
    • Kategorie F kennzeichnet eine Beaufschlagung der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 mit Wechselstrom. F1 bezeichnet dabei einen Anschluß eines Hinleiter 128 mittig an der Rohrleitung 112 und/oder an dem Rohrsegment 114, wobei an den Anfängen oder Enden der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 die Rückleiter 130 angeschlossen. F2 bezeichnet einen Anschluß des Hinleiters 128 am Anfang der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114 und des Rückleiters 130 am Ende der Rohrleitung 112 und/oder des Rohrsegmentes 114.
  • In Figur 7Ai ist eine Rohrleitung 112 und/oder ein Rohrleitungssegment 114 vom Rohrtyp A1D1F2 gezeigt. Die Rohrleitung 112 und/oder das Rohrleitungssegment 114 weist einen horizontalen Verlauf aufweist. Die Einrichtung 110 weist in dieser Ausführungsform zwei Isolatoren 124 auf, welche nach dem Einlass 120 und vor dem Auslass 122 angeordnet sind. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 7Ai kann auf die Beschreibung der Figur 4a verwiesen werden. In Figur 7Ai sind mögliche Flussrichtungen Ei exemplarisch mit einem Doppelpfeil an Einlass 120 und Auslass 122 dargestellt. In den weiteren Figuren 7 werden Einlass 120 und Auslass 122 gemeinsam bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Aii zeigt einen Rohrtyp A1D2F2 und unterscheidet sich von Figur 7Ai darin, dass die Einrichtung 110 nur einen Isolator 124 aufweist, wobei statt des zweiten Isolators eine Erdung 125 vorgesehen ist. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Aiii zeigt einen Rohrtyp A1D3F2 und unterscheidet sich von Figur 7Aii darin, dass keine Erdung 125 vorgesehen ist. In Figur 7Aiv, Rohrtyp A1D4F2, weist die Einrichtung 110, im Vergleich zu Figur 7Aiii, anstatt des Isolators nur eine Erdung 125 auf. Auch Ausführungsformen ohne Isolatoren 124 oder Erdungen 125 sind möglich, wie in Figur 7Av, Rohrtyp A1D5F2, dargestellt. Figuren 7Ai bis 7Avi zeigen Rohrtypen, bei welchen eine Einspeisung des Wechselstroms über einen Anschluss des Hinleiters 128 am Anfang der Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrsegment 114 erfolgt. Figur 7Avi zeigt einen Rohrtyp A1F1, bei welchem eine Einspeisung des Wechselstroms mittig an der Rohrleitung 112 und/oder an dem Rohrsegment 114 erfolgt.
  • In Figur 7Bi, Rohrtyp BiD1F2, sind Längen im Eintritt (L1), Austritt (L2) und Übergang (L3) sowie Durchmesser im Eintritt (d1), Austritt (d2) und Übergang (d3) dargestellt. Die Einrichtung 110 kann Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 mit verschiedenen Längen im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Übergang (L3) und/oder Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) aufweisen. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 7Bi kann auf die Beschreibung der Figur 4a verwiesen werden. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Bii zeigt einen Rohrtyp BiD2F2 und unterscheidet sich von Figur 7Bi darin, dass die Einrichtung 110 nur einen Isolator 124 aufweist, wobei statt des zweiten Isolators eine Erdung 125 vorgesehen ist. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Biii zeigt einen Rohrtyp BiD3F2 und unterscheidet sich von Figur 7Bii darin, dass keine Erdung 125 vorgesehen ist. In Figur 7Biv, Rohrtyp BiD4F2, weist die Einrichtung 110, im Vergleich zu Figur 7Biii, anstatt des Isolators nur eine Erdung 125 auf. Auch Ausführungsformen ohne Isolatoren 124 oder Erdungen 125 sind möglich, wie in Figur 7Bv, Rohrtyp BiD5F2, dargestellt. Figuren 7Bi bis 7Bvi zeigen Rohrtypen, bei welchen eine Einspeisung des Wechselstroms über einen Anschluss des Hinleiters 128 am Anfangder Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrsegment 114 erfolgt. Figur 7Bvi zeigt einen Rohrtyp BiF1, bei welchem eine Einspeisung des Wechselstroms mittig an der Rohrleitung 112 und/oder an dem Rohrsegments 114 erfolgt.
  • Figur 7Ci, Rohrtyp CiD1F2, zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welcher die Einrichtung 110 Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 mit einer Mehrzahl n von Pässen aufweist, beispielsweise wie hier dargestellt drei. Die Pässe können jeweils verschiedenen Längen L3, L4, L5 und/oder Durchmesser d3, d4, d5 aufweisen. Hinsichtlich der weiteren Elemente der Figur 7Ci kann auf die Beschreibung der Figur 5 verwiesen werden. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Cii zeigt einen Rohrtyp CiD2F2 und unterscheidet sich von Figur 7Ci darin, dass die Einrichtung 110 nur einen Isolator 124 aufweist, wobei statt des zweiten Isolators eine Erdung 125 vorgesehen ist. Das Ausführungsbeispiel in Figur 7Ciii zeigt einen Rohrtyp CiD3F2 und unterscheidet sich von Figur 7Cii darin, dass keine Erdung 125 vorgesehen ist. In Figur 7Civ, Rohrtyp CiD4F2, weist die Einrichtung 110, im Vergleich zu Figur 7Ciii, anstatt des Isolators nur eine Erdung 125 auf. Auch Ausführungsformen ohne Isolatoren 124 oder Erdungen 125 sind möglich, wie in Figur 7Cv, Rohrtyp CiD5F2, dargestellt. Figuren 7Ci bis 7Cvi zeigen Rohrtypen, bei welchen eine Einspeisung des Wechselstroms über einen Anschluss des Hinleiters 128 am Anfangder Rohrleitung 112 und/oder dem Rohrsegment 114 erfolgt. Figur 7Cvi zeigt einen Rohrtyp CiF1, bei welchem eine Einspeisung des Wechselstroms mittig an der Rohrleitung 112 und/oder an dem Rohrsegment 114.
  • Die Einrichtung 110 kann eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Rohrtypen aufweisen, welche parallel und/oder in Reihe verschaltet sind. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von unterschiedlichen Längen im Eintritt (L1) und/oder Austritt (L2) und/oder Übergang (L3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen und/oder Rohrleitungssegmente mit einer Asymmetrie der Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pässen aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 mit Pässen mit unterschiedlichen Längen pro Pass und/oder unterschiedlichem Durchmesser pro Pass aufweisen.
  • Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen parallel und/oder in Reihe von allen Rohrtypen denkbar. Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können in verschiedenen Rohrtypen in Form eines Baukastens 138 vorliegen und abhängig von einem Verwendungszweck ausgewählt und beliebig kombiniert werden. Figur 8a zeigt eine Ausführungsform eines Baukastens 138 mit verschiedenen Rohrtypen. Figuren 8b bis y zeigen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Kombinationen von Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 vom gleichen und/oder verschiedenen Rohrtyp an. Figur 8b zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei horizontalen Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 vom Rohrtyp A1, welche nacheinander angeordnet sind. Figur 8c zeigt zwei parallel geschaltete, vertikale Rohre vom Rohrtyp A2 und eine nachgeschaltete Rohrleitung 112 und/oder ein nachgeschaltetes Rohrleitungssegment 114 ebenfalls vom Rohrtyp A2. In Figur 8d sind eine Mehrzahl von Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 vom Rohrtyp A2 gezeigt, welche sämtlich parallelgeschaltet sind. In Figur 8e ist eine Ausführungsformgezeigt, in welcher eine Mehrzahl von Rohrtypen der Kategorie B nacheinander angeordnet sind. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können hierbei identische oder verschiedene Rohrtypen der Kategorie B sein, welches mit Bi gekennzeichnet ist. Figur 8f zeigt eine Ausführungsform mit sechs Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorie B, wobei in zwei parallelen Strängen jeweils zwei Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 angeordnet sind und zwei weitere Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 nachgeschaltet sind. Figur 8g zeigt eine Ausführungsform mit Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorie C, wobei zwei Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 parallelgeschaltet und eine Rohrleitung 112 und/oder ein Rohrleitungssegment 114 nachgeschaltet ist. Auch Mischformen der Kategorien A, B und C sind möglich, wie in den Figuren 8h bis m gezeigt ist. Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen angeordnet sein, wie beispielsweise in den Figuren 8k und 8m dargestellt ist.
  • Figuren 8n bis 8p zeigen beispielhafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, D und F. Figuren 8q und 8r zeigen beispielhafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien B, D und F. Figur 8s zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien C, D und F. Figur 8t zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, D und F. Figur 8u zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, C, D und F. Figur 8v zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien B, C, D und F. Figur 8w und 8y zeigen beispielshafte Kombinationen von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, B, C, D und F. Figur 8x zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, B, D und F. Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp der Kategorien A, B, C, D, E und F können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen angeordnet sein. Beispiele für eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen sind in den Figuren 8o, 8p, 8r, 8s, 8v bis 8y dargestellt.
  • Durch eine Verwendung von Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 110
    Einrichtung
    111
    Reaktivraum
    112
    Rohrleitung
    114
    Rohrleitungssegment
    118
    Rohrsystem
    120
    Einlass
    122
    Auslass
    124
    Isolator
    125
    Erdung
    126
    Einphasige Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle
    127
    Regler
    128
    Hinleiter
    130
    Rückleiter
    132
    Heizdraht
    134
    Erste Rohrleitung
    136
    Zweite Rohrleitung
    138
    Baukasten

Claims (15)

  1. Einrichtung (110) zum Erhitzen eines Fluides umfassend
    - mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung (112) und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment (114) zur Aufnahme des Fluides, und
    - mindestens eine einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle (126), wobei jeder Rohrleitung (112) und/oder jedem Rohrleitungssegment (114) je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle (126) zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung (112) und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment (114) verbunden ist, wobei die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle (126) dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung (112) und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment (114) zu erzeugen, welcher die jeweilige Rohrleitung (112) und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment (114) durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle (126) derart mit der Rohrleitung (112) und/oder dem Rohrleitungssegment (114) elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter (128) in die Rohrleitung (112) und/oder das Rohrleitungssegment (114) herein fließt und über einen Rückleiter (130) zur Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle (126) zurückfließt,
    wobei die Einrichtung (110) eine Mehrzahl von Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmenten (114) aufweist, wobei die Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (114) durchverbunden sind und somit ein Rohrsystem zur Aufnahme des Fluides bilden, wobei die Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (114) und entsprechend zu- und abführenden Rohrleitungen miteinander fluidleitend verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (114) und die zu- und abführenden Rohrleitungen (112) galvanisch voneinander getrennt sind.
  2. Einrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) L Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (114) aufweist, wobei L eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei die Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (114) symmetrische oder unsymmetrische Rohre und/oder eine Kombination davon aufweisen.
  3. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) Isolatoren (124) aufweist, welche eingerichtet sind zur galvanischen Trennung zwischen den jeweiligen Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmenten (114) und den zu- und abführenden Rohrleitungen, wobei die Isolatoren (124) eingerichtet sind, um einen freien Durchfluss des Fluides sicherzustellen.
  4. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche der Rohrleitungen (112) und/oder Rohrleitungssegmente (112) seriell und/oder parallel konfiguriert sind.
  5. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) eine Mehrzahl von einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) aufweist, wobei die einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sind.
  6. Einrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) zur Verbindung der einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) und den jeweiligen Rohrleitungen (112) und/oder mit den jeweiligen Rohrleitungssegmenten (114) 2 bis N Hinleiter (128) und 2 bis N Rückleiter (130) aufweist, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist.
  7. Einrichtung (110) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) identisch ausgestaltet sind.
  8. Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen einphasigen Wechselstrom- oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) verschieden ausgestaltet sind
  9. Einrichtung (110) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) 2 bis M verschiedene einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquellen (126) aufweist, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist, wobei die einphasigen Wechselstrom- und/oder einphasigen Wechselspannungsquellen (126) unabhängig voneinander elektrisch regelbar sind.
  10. Anlage umfassend mindestens eine Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einer Vorrichtung zum Trockenreforming.
  12. Verfahren zum Erhitzen eines Fluides unter Verwendung einer Einrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden, eine Einrichtung betreffenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    - Bereitstellen mindestens einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung (112) und/oder mindestens eines elektrisch leitfähigen Rohrleitungssegments (114) zur Aufnahme des Fluides;
    - Aufnahme des Fluides in die Rohrleitung (112) und/oder das Rohrleitungssegment (114);
    - Bereitstellen mindestens einer einphasigen Wechselstrom- und/oder mindestens einer einphasigen Wechselspannungsquelle (126), wobei jeder Rohrleitung (112) und/oder jedem Rohrleitungssegment (114) je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle (126) zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung (112) und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment (114) verbunden ist,
    - Erzeugen eines elektrischen Stroms in der jeweiligen Rohrleitung (112) und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment (114) durch die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle (126), welcher die jeweilige Rohrleitung (112) und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment (114) durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle (126) derart mit der Rohrleitung (112) und/oder dem Rohrleitungssegment (114) elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter (128) in die Rohrleitung (112) und/oder das Rohrleitungssegment (114) herein fließt und über einen Rückleiter (130) zur Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle (126) zurückfließt.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff, insbesondere ein thermisch zu spaltendes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, erhitzt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden, ein Verfahren betreffenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wasser oder Wasserdampf erhitzt wird, wobei jenes Wasser oder jener Wasserdampf insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 700°C erhitzt wird, und das Fluid zusätzlich einen thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoff, insbesondere ein Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen, aufweist, wobei das zu erhitzende Fluid ein vorgewärmtes Gemisch aus thermisch zu spaltenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf ist.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden, ein Verfahren betreffenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Verbrennungsluft eines Reformerofens vorgewärmt wird, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt 400 °C bis 700 °C.
EP21704552.5A 2020-02-14 2021-02-12 Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom Active EP4104643B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20157516 2020-02-14
PCT/EP2021/053403 WO2021160777A1 (de) 2020-02-14 2021-02-12 Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP4104643A1 EP4104643A1 (de) 2022-12-21
EP4104643B1 true EP4104643B1 (de) 2025-10-22
EP4104643C0 EP4104643C0 (de) 2025-10-22

Family

ID=69630201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21704552.5A Active EP4104643B1 (de) 2020-02-14 2021-02-12 Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230098601A1 (de)
EP (1) EP4104643B1 (de)
JP (1) JP2023517831A (de)
KR (1) KR20220139368A (de)
CN (1) CN115088389A (de)
CA (1) CA3171015A1 (de)
SA (1) SA522440154B1 (de)
WO (1) WO2021160777A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240089057A (ko) 2021-09-27 2024-06-20 바스프 에스이 다중 실린더
US11697099B2 (en) 2021-11-22 2023-07-11 Schneider Electric Systems Usa, Inc. Direct electrical heating of catalytic reactive system
US12409426B2 (en) 2021-11-22 2025-09-09 Schneider Electric Systems Usa, Inc. Direct electrical heating of process heater tubes using galvanic isolation techniques
EP4594002A1 (de) * 2022-09-29 2025-08-06 Schneider Electric Systems USA, Inc. Direkte elektrische heizung von prozessheizrohren unter verwendung galvanischer isolationstechniken
EP4562972A1 (de) * 2022-10-17 2025-06-04 Dow Global Technologies LLC Systeme zur direkten erwärmung von elektrischen rohren zur kohlenwasserstoffaufwertung
EP4373209A1 (de) * 2022-11-15 2024-05-22 Primetals Technologies Austria GmbH Elektrische aufheizung von gas
CN120660448A (zh) 2023-02-21 2025-09-16 巴斯夫欧洲公司 用于加热给料的装置
US12302477B2 (en) 2023-03-24 2025-05-13 Schneider Electric Systems Usa, Inc. Induction heating for process electrification
AU2024242375A1 (en) * 2023-03-31 2025-09-25 Watlow Electric Manufacturing Company System and method for heating fluid using galvanically isolated electrical energy having zero voltage to ground

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2666474B1 (fr) * 1990-08-28 1992-11-06 De Stoutz Jean Dispositif pour le chauffage de fluides par effet joule.
FR2722359B1 (fr) 1994-07-08 1996-09-27 Electricite De France Dispositif de chauffage par effet joule a densite de flux variable d'un fluide dans un tube a passage de courant
NO984235L (no) 1998-09-14 2000-03-15 Cit Alcatel Oppvarmingssystem for metallrør for rõoljetransport
JP2000213807A (ja) * 1999-01-27 2000-08-02 Japan Organo Co Ltd 流体の電気加熱装置
CA2859559A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and system for stimulating fluid flow in an upwardly oriented oilfield tubular
CN103363237B (zh) * 2012-03-26 2016-06-22 昆山渝榕电子有限公司 高频电加热料管
AU2015281348B2 (en) 2014-06-26 2020-05-14 Linde Aktiengesellschaft Device and method for heating a fluid in a pipeline by means of three-phase current
KR102683554B1 (ko) * 2017-12-08 2024-07-11 토프쉐 에이/에스 합성 가스 제조를 위한 시스템 및 방법
EP3801871A1 (de) * 2018-05-31 2021-04-14 Haldor Topsøe A/S Durch widerstandsheizung beheizte endotherme reaktionen
EP3579659B1 (de) * 2018-06-05 2020-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Unterseeisches direktes elektrisches heizenergieversorgungssystem, direktes elektrisches heizsystem und verfahren zum betrieb eines unterseeischen direkten elektrischen heizenergieversorgungssystems

Also Published As

Publication number Publication date
EP4104643A1 (de) 2022-12-21
WO2021160777A1 (de) 2021-08-19
CA3171015A1 (en) 2021-08-19
KR20220139368A (ko) 2022-10-14
CN115088389A (zh) 2022-09-20
SA522440154B1 (ar) 2024-07-15
JP2023517831A (ja) 2023-04-27
EP4104643C0 (de) 2025-10-22
US20230098601A1 (en) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4104643B1 (de) Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit einphasigem wechselstrom
EP3837476B1 (de) Einrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung mit gleichstrom
EP3837922B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum erhitzen eines fluides in einer rohrleitung
EP4223077B1 (de) Effiziente, indirekte elektrische beheizung
EP3075704B1 (de) Ofen mit elektrisch sowie mittels brennstoff beheizbaren reaktorrohren zur dampfreformierung eines kohlenwasserstoffhaltigen einsatzes
EP3661322B1 (de) Verfahren zum heizen eines fluides in einer rohrleitung mit drehstrom
EP3249027A1 (de) Emissionsreduziertes verfahren zur herstellung von olefinen
DE69208595T2 (de) Verfahren zur thermischen Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen mit Elektroofen
DE69301541T2 (de) Anlage zur herstellung von russ
EP3947261A1 (de) Reaktor für endotherme hochtemperaturreaktionen
WO2022069726A1 (de) Wärmeintegration eines elektrisch beheizten reaktors
WO2023046943A1 (de) Mehrfachzylinder
EP4291326B1 (de) Reaktor zur durchführung einer chemischen reaktion in einem prozessfluid und verfahren
DE1551535B2 (de) Röhrenofen zur Herstellung von niedermolekularen Olefinen
EP3249028A1 (de) Emissionsreduziertes verfahren zur herstellung von olefinen
DE1948635A1 (de) Entkokungsverfahren beim thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen
EP2962523B1 (de) Vorrichtung zur beheizung einer rohrleitung
DE69624741T2 (de) Verfahren zur thermischen Umsetzung von aliphatischen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen in acetylenischen Kohlenwasserstoffen
WO2024027948A1 (de) Verfahren und anlage zur durchführung einer gasphasenreaktion
DE2003133A1 (de) Vorrichtung zum Erwaermen von durch Rohrleitungen gefuehrtem Rohoel
EP4585558A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung eines verfahrensprodukts
EP4316640A1 (de) Verfahren und anlage zur durchführung einer katalytischen gasphasenreaktion
EP0656928A1 (de) Verfahren zur spaltung von kohlenwasserstoff-einsätzen und unhydrierten c 4?-fraktionen.
EP1318187A1 (de) Vorrichtung zum Spalten von vorwiegend gesättigten Kohlenwasserstoffen
DD232172A3 (de) Vorrichtung zum aufheizen von produktstroemen in kapillarrohren

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220914

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20250514

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: F10

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-F10-F00 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20251022

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502021009015

Country of ref document: DE