EP4695014A1 - Reaktor zur erzeugung von wasserstoff - Google Patents

Reaktor zur erzeugung von wasserstoff

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EP4695014A1
EP4695014A1 EP24732641.6A EP24732641A EP4695014A1 EP 4695014 A1 EP4695014 A1 EP 4695014A1 EP 24732641 A EP24732641 A EP 24732641A EP 4695014 A1 EP4695014 A1 EP 4695014A1
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EP
European Patent Office
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tube
reactor
catalyst
inner tube
reactor vessel
Prior art date
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Pending
Application number
EP24732641.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Krusch
Bastian Preusser
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a reactor for producing hydrogen and at least one further product from at least one reactant.
  • reactors In many areas of chemical process engineering, reactors, catalysts, heat exchangers and evaporators are used to split or synthesize substances.
  • the basic principle of such systems is based on the spatial separation of two material flows and the transfer of thermal energy through the reactor structure. High temperatures, possibly increased pressures and the presence of a catalyst are often required to activate these processes.
  • Two examples of such chemical processes are steam reforming and ammonia splitting (dehydration) to produce hydrogen (H 2 ) from hydrocarbons such as methane (CH 4 ) and ammonia (NH 3 ).
  • ammonia cracking ammonia is evaporated, heated and split into hydrogen and nitrogen in a reactor (cracker) at a temperature of up to 950 °C and a pressure of more than 1 bar using a nickel catalyst.
  • heat energy must be supplied by electrical heating or a burner.
  • a particular challenge here is the corrosive attack by the starting media (hydrocarbons, water vapor, ammonia) and by the reaction products (hydrogen, carbon, nitrogen) on the corrosion resistance of the reactor materials used.
  • the lack of corrosion resistance of metal-based systems (stainless steels and nickel-based alloys) under ammonia, hydrogen and nitrogen atmospheres represents the main limitation to achieving high conversion rates. If the heat input is not achieved by electrical heating, heating with a burner results in the additional requirement of resistance to oxidising atmospheres.
  • the main requirement is to achieve an adapted heat transfer performance with the highest possible efficiency and the lowest possible flow resistance or pressure loss.
  • a high efficiency is promoted by a high thermal conductivity of the reactor material and a large internal heat exchanger surface (heat transfer) with the smallest possible external surface (heat loss through radiation and convection) as well as the requirement for the lowest possible heat loss through the outflowing reaction products.
  • Plants for ammonia splitting currently only exist in the capacity range ⁇ 100 kg H2 /h and are constructed similarly to steam reformers.
  • Metal-based plant concepts for steam reforming are usually operated with beds of mostly extruded ceramic profiles (pellets) that are coated or vapor-deposited with the catalyst material.
  • the invention is based on the object of improving the corrosion resistance of a reactor for producing hydrogen and thus ensuring an increased service life.
  • a reactor for producing hydrogen and at least one further product from at least one reactant comprising a tubular reactor vessel in which a catalyst is contained in the form of a bed, wherein the reactor vessel is made of silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC).
  • SiSiC silicon-infiltrated silicon carbide
  • the ceramic tube vessel achieves a high level of corrosion resistance against the medium to be converted, ammonia, and against the reaction products, in particular against hydrogen and nitrogen, in the temperature range of 300 - 950 °C and pressures of 1 to 40 bar.
  • the ceramic material from which the reactor vessel is made is silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC).
  • SiSiC silicon-infiltrated silicon carbide
  • This material is characterized by a number of advantages in terms of mechanical, thermal and chemical properties. It meets the strength requirements in the temperature range from room temperature to 1100 °C due to the high stationary and unsteady thermal gradients. In addition, it has a high oxidation and corrosion resistance, a high thermal conductivity and a high thermal shock resistance. A further advantage is the rapid heating behavior due to the thermal-mechanical material properties of SiSiC and thus a short switch-on delay (this enables use in cyclically operated systems). The low weight when used The use of SiSiC also enables its use for non-stationary applications.
  • the catalyst bed is also made of a ceramic material, in particular silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC), and coated with a catalytic material.
  • the catalytic coating is nickel, for example.
  • the material of the coating is different, depending on the requirements.
  • the particle size and shape of the catalyst depends on the respective flow channel.
  • the most important geometric factor in relation to the activity of the catalytically coated bed is the ratio of the geometric surface of the particles to their volume.
  • the smallest possible particle size should be aimed for. However, this is counteracted by the requirement of the lowest possible pressure loss or flow resistance, which preferably requires a large particle size.
  • Cylindrical structures with one or more longitudinal bores and grooves on the outer surfaces to increase the surface area are advantageously used as catalyst particles.
  • Simple geometric structures such as spheres and solid cylinders are also suitable for smaller flow cross-sections.
  • the particle size depends on the respective flow channel. Examples of suitable particles are, depending on the size of the flow channel, particles with a diameter of 1 to 20 mm with a length of A diameter-to-particle ratio of 0.5 to 1.5 is provided.
  • the ratio of reactor diameter to particle diameter is usually 3 to 10.
  • the tubular reactor vessel is constructed from a cylindrical tube
  • the tube has a feed opening for the at least one reactant at one end and a discharge opening for the at least one product at the other end, and
  • the catalyst is located in a central region of the tube and is held in position by means of a fixing element through which flow can pass.
  • a fixing element through which flow can pass.
  • a cylindrical tube is understood here to be an essentially straight tube without significant bends.
  • the fixing element is porous so that the reactant stream and/or the product stream can flow through it.
  • the fixing element is preferably also made of SiSiC (silicon-infiltrated silicon carbide) or another ceramic material since it is located in the region of the highest process temperatures.
  • the pores of the fixing element are smaller than the diameter of the particles of the catalyst bed. If the tube is aligned vertically, only a single fixing element is required, which supports the catalyst bed from below. For example, If the pipe is arranged horizontally, two fixing elements on either side of the catalyst bed may be required.
  • the fixing element is advantageously attached to the cylindrical tube via a positive and/or force-fitting connection.
  • a connection is suitable for use at high temperatures, such as those that occur during operation of the reactor.
  • a material-fitting connection is also suitable.
  • a positive connection is particularly advantageous from a design point of view. In its simplest version, this can be made with a preferably ceramic Support rod that holds the fixing element in position.
  • the fixing element can be held by a pin mounted in the tube, a shoulder or a conical inner tube geometry.
  • the tubular reactor vessel is formed from a U-shaped tube with an apex, the tube is directed upwards with both ends and has a feed opening for the reactant at a first end and a discharge opening for the products at a second end, and the catalyst is located in the region of the apex of the tube.
  • the fixing element is omitted since the catalyst bed is held in the lower region, in the region of the apex of the tube, by the shape of the curved tube and the gravitational forces.
  • the tubular reactor vessel is formed from a W-shaped or multiple W-shaped tube, the tube having two or more lower vertices, the tube being directed upwards with both its ends and having a feed opening for the reactant at a first end and a discharge opening for the products at a second end, and the catalyst being located in the region of the lower vertices of the tube. At least two catalyst beds are provided. In this embodiment, no fixing element is required for the catalyst beds.
  • the W-shaped design of the ceramic tube offers the advantage of a longer path for the reactants in the reactor and a longer residence time.
  • the tubular reactor vessel comprises a cylindrical inner tube and a cylindrical outer tube, the inner tube and the outer tube extend vertically, the inner tube is arranged in the outer tube, in particular concentrically, and the diameter of the inner tube is smaller than the diameter of the outer tube, so that a flow channel is formed around the inner tube, the lower end of the inner tube is higher than the lower end of the outer tube, so that an intermediate space is formed in the region of the lower end of the outer tube, the outer tube has a feed opening for the reactant at its upper end and its lower end is closed, the inner tube has a discharge opening for the product at its upper end and its lower end is open, and the intermediate space is filled with the catalyst, wherein the lower end of the inner tube extends into the catalyst.
  • the main advantage of this design is that heat is exchanged between the inner tube and the outer tube.
  • the products in the inner tube which are at a high temperature, give off their heat to the reactants flowing in the opposite direction in the flow channel of the outer tube. These are heated in this way, so that the amount of heat that has to be supplied from the outside is lower.
  • a high level of efficiency is achieved by integrating the heat exchanger and reactor and by reducing heat losses due to the small external surface.
  • the tubular reactor vessel is preferably arranged in a heating device.
  • the tubular reactor vessel can be completely surrounded by the heating device, or it can be sufficient if only the area of the tube in which the catalyst is located and the chemical reaction takes place is surrounded by the heating device.
  • the heating device can be an electric heating device, contain a burner, or be based on another heating principle.
  • FIG 1 shows a first embodiment of a catalytic reactor
  • FIG 2 shows a second embodiment of a catalytic reactor
  • FIG 3 shows a third embodiment of a catalytic reactor.
  • FIG 1 shows a first catalytic reactor 2, i.e. a reactor for the catalytic conversion of at least one reactant, in this case ammonia NH 3 , into hydrogen H 2 and nitrogen N 2 .
  • the reactor 2 comprises a tubular reactor vessel 4 in which a catalyst 6 is contained in the form of a bed.
  • the reactor vessel 4 is made of a ceramic material, in this case silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC).
  • the bed 6 of catalytically coated particles is preferably also made of ceramic material due to its higher corrosion resistance.
  • Commercially available catalyst supports (beds) are based, for example, on aluminum oxide (Al 2 O 2 ) or steatite (magnesium silicate). In the exemplary embodiment shown, however, the catalyst 6 is also made of silicon-infiltrated silicon carbide (SiSiC).
  • the catalyst particles are also coated with a catalytic coating made of nickel.
  • the tubular reactor vessel 4 is formed from a straight, cylindrical tube 3.
  • the tube comprises connection flanges 8 at one or both ends.
  • the tube 3 is vertically aligned and has a supply opening 10 for the ammonia stream NH 3 at the upper end and a discharge opening 12 at the lower end for discharging the product gases hydrogen H 2 and nitrogen N 2 .
  • the catalyst 6 is located in a central region of the tube 4 and is held in position by means of a flow-through fixing element 14.
  • the fixing element 14 is in particular porous or designed as a honeycomb body and allows the product gases to flow through it.
  • the process gas flows through the tube in the longitudinal direction and is heated in the inlet area, close to the feed opening 10, by a heat flow Q supplied from the outside to the temperature level required for the subsequent cracking reaction of 700 to 950 °C (for high gas mass flows and high required conversion rates/purities also up to 1000 °C).
  • the required temperature level depends on the required degree of purity of the process gases after cracking and on the gas mass flow. Partial cracking takes place at a temperature of as little as 600 °C.
  • the technical advantage of the SiSiC tube reactor compared to a metallic solution is, however, in particular the corrosion resistance under the described atmospheres and at high temperatures.
  • the conversion rate i.e. the degree of conversion of ammonia NH 3 into hydrogen H 2 and nitrogen N 2 , depends on the gas temperature, the catalyst parameters and the gas mass flow.
  • the reactor according to FIG 2 differs from the first version in the shape of the reactor vessel 4 .
  • the ceramic tube 16 is based on a U-shaped tube geometry of the SiSiC tube .
  • This design variant enables the feed of the reactant gas and the discharge of the product gas from the same side .
  • the flow-through fixing element 14 according to FIG 1 is omitted, since the catalytically coated bed is located at the bottom apex of the U-tube 16 .
  • a heating device is provided.
  • device 18 is shown, in which the reactor vessel 4 is integrated, through which the heat for starting and maintaining the reaction is supplied, which is indicated by Q.
  • the reactor 2 consists of an outer tube 18 with a closed bottom and an inner tube 20 which is guided concentrically in the outer tube 18.
  • the inner tube 20 does not reach to the bottom of the outer tube 18, so that in the bottom region between the inner tube 20 and the outer tube 18 a gap is created which defines an intermediate space 22.
  • the bottom region of the outer tube 18 is filled with the ceramic, catalytically coated bed 6.
  • the inner tube 20 projects into this catalytic bed 6.
  • the reactant gas flowing into a flow channel 24 in the region of the annular gap between the outer tube 18 and the inner tube 20 flows in the direction of the outer tube bottom and flows through the catalytically coated bed 6, within which the splitting into hydrogen H 2 and nitrogen N 2 takes place.
  • the resulting product gas flows through the free space 22 into the inner tube and against the flow direction of the inflowing ammonia NH 3 in the direction of the discharge opening of the inner tube 20 and with heat release to the inflowing ammonia NH 3 via the wall of the inner tube 20.
  • the heat flows supplied from the outside of the reactor vessel 4, which are generated by a heating device (18 in FIG. 2), are designated by Q (FIG. 1 and FIG. 3 without representation of the heating device).
  • These heat flows are generated, for example, in a furnace chamber, either by heating with electrical resistance heating elements or by gas flames.
  • the furnace is a conventional high-temperature furnace, such as is used, for example, for ceramic firing or heat treatment, and in which the ceramic reactor tube, including the supply and discharge openings, is integrated through the furnace wall or walls.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reaktor (2) zur Erzeugung von Wasserstoff und mindestens einem weiteren Produkt aus mindestens einem Edukt, umfassend ein rohrförmiges Reaktorgefäß (4), in welchem ein Katalysator (6) in Form einer keramischen Schüttung enthalten ist. Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegen eine Vielzahl von Medien und somit eine erhöhte Lebensdauer des Reaktors (2) wird erreicht, indem das Reaktorgefäß (4) aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Reaktor zur Erzeugung von Wasserstoff
Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Erzeugung von Wasserstoff und mindesten einem weiteren Produkt aus mindestens einem Edukt.
In vielen Bereichen der chemischen Prozesstechnik kommen Reaktoren, Katalysatoren, Wärmeübertrager und Verdampfer zum Einsatz, um Stoffe zu spalten oder zu synthetisieren. Das Grundprinzip solcher Anlagen basiert auf der räumlichen Trennung von zwei Stoffströmen und die Übertragung von Wärmeenergie durch die Reaktorstruktur. Häufig sind zur Aktivierung dieser Prozesse hohe Temperaturen, ggf. erhöhte Drücke und die Anwesenheit eines Katalysators erforderlich. Zwei Beispiele für solche chemischen Prozesse sind die Dampf reformie- rung und die Ammoniakaufspaltung (-dehydration) zur Herstellung von Wasserstoff (H2) aus Kohlenwasserstoffen wie z. B. Methan (CH4) und Ammoniak (NH3) .
Bei der Ammoniak-Spaltung (Ammonia Cracking) wird Ammoniak verdampft, erhitzt und in einem Reaktor (Cracker) bei einer Temperatur von bis zu 950 °C und einem Druck größer als 1 bar an einem Nickel-Katalysator zu Wasserstoff und Stickstoff auf gespalten . Zur Aktivierung und Aufrechterhaltung des endothermen Prozesses ist Wärmeenergie durch elektrische Beheizung oder einen Brenner zuzuführen. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei der Korrosionsangriff durch die Ausgangsmedien (Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf, Ammoniak) und durch die Reaktionsprodukte (Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff) an die Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Reaktorwerkstoffe dar. Die mangelnde Korrosionsbeständigkeit metallbasierter Systeme (Edelstähle und Nickel- Basislegierungen) unter Ammoniak-, Wasserstoff- und Stickstoff atmosphären stellt die wesentliche Einschränkung zur Erzielung hoher Umsetzungsraten dar. Sofern der Wärmeeintrag nicht durch elektrische Behei zung erfolgt , ergibt sich durch Behei zung mit einem Brenner die zusätzliche Anforderung der Beständigkeit gegen oxidierende Atmosphäre .
Die Hauptanforderung besteht darin, eine angepasste Wärmeübertragungsleistung mit möglichst hohem Wirkungsgrad und möglichst geringem Strömungswiderstand bzw . Druckverlust zu erzielen . Konstruktiv und prozesstechnisch ergeben sich weitere wesentliche Anforderungen an die Gestalt und Beschaf fenheit eines Reaktors . Ein hoher Wirkungsgrad wird begünstigt durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Reaktorwerkstof fs und eine große innere Wärmeübertrager-Oberfläche (Wärmeübertragung) bei möglichst geringer äußerer Oberfläche (Wärmeverluste durch Strahlung und Konvektion) sowie der Forderung nach möglichst geringen Wärmeverlusten durch die ausströmenden Reaktionsprodukte .
Anlagen zur Ammoniak-Spaltung existieren derzeit nur im Leistungsbereich < 100 kg H2 /h und sind ähnlich aufgebaut wie Dampf reformierer .
Metallbasierte Anlagenkonzepte zur Dampf reformierung werden in der Regel mit Schüttungen meistens stranggepresster keramischer Profile ( Pellets ) , die mit dem Katalysatorwerkstof f beschichtet oder bedampft werden, betrieben .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eines Reaktors zur Erzeugung von Wasserstof f und somit eine erhöhte Lebensdauer zu gewährleisten .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Reaktor zur Erzeugung von Wasserstof f und mindestens einem weiteren Produkt aus mindestens einem Edukt , umfassend ein rohrförmiges Reaktorgefäß , in welchem ein Katalysator in Form einer Schüttung enthalten ist , wobei das Reaktorgefäß aus sili ziuminfiltriertem Sili ziumcarbid ( SiSiC ) ausgebildet ist . Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegen eine Vielzahl von Medien (insbesondere gegen den Einfluss von Wasserdampf, Ammoniak, Wasserstoff und Stickstoff) und somit eine erhöhte Lebensdauer des Reaktors wird erreicht, indem das Reaktorgefäß, somit der Hauptbestandteil des Reaktors, aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist. Um eine stoffliche Trennung der Wärme- und Stoffströme zu gewährleisten, ist der keramische Werkstoff gasdicht.
Im Falle z.B. der Ammoniak-Spaltung bei hohen Temperaturen besteht eine hohe Korrosion der metallischen Reaktorwerkstoffe, verursacht durch die Wasserstoff- und Stickstoff atmosphä- re . Der Einsatz von korrosions- und hochtemperaturbeständigen keramischen Werkstoffen löst dieses Problem, ermöglicht hohe Umsatzraten (>99,8 %) und bietet das Potenzial für signifikante Erhöhungen der Bauteillebensdauern. Durch das keramische Rohrgefäß wird im Hinblick auf die chemische Beständigkeit für die Ammoniakspaltung eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegen das umzusetzende Medium Ammoniak und gegen die Reaktionsprodukte, insbesondere gegen Wasserstoff und Stickstoff im Temperaturbereich von 300 - 950 °C und Drücken von 1 bis 40 bar erreicht.
Erfindungsgemäß ist der keramische Werkstoff, aus dem das Reaktorgefäß besteht, siliziuminfiltriertes Siliziumcarbid (SiSiC) . Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen hinsichtlich der mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften aus. Er erfüllt die Festigkeitsanforderungen im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1100 °C infolge der hohen stationären und instationären thermischen Gradienten. Zudem weist er eine hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf. Ein weiterer Vorteil liegt im schnellen Aufheizverhalten aufgrund der thermischmechanischen Werkstoff eigenschaf ten von SiSiC und damit einer geringen Anschaltverzögerung (dies ermöglicht die Nutzung in zyklisch betriebenen Anlagen) . Das geringe Gewicht bei Nut- zung von SiSiC ermöglicht zudem die Nutzung für nichtstationäre Anwendungen.
Vorzugsweise ist die Katalysator-Schüttung ebenfalls aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) , ausgebildet und mit einem katalytischen Material beschichtet. Im Falle, dass im Reaktor Ammoniak-Spaltung erfolgt, ist die katalytische Beschichtung z.B. Nickel. Bei anderen chemischen Reaktionen ist das Material der Beschichtung jedoch ein anderes, je nach Erfordernissen. Die in Bezug auf des Reaktorgefäß bereits aufgezählten Vorteile des siliziuminfiltrierten Siliziumcarbids lassen sich auf die Katalysator-Schüttung übertragen. Da Nickel (Ni) ein bevorzugter und wirtschaftlich darstellbarer Katalysatorwerkstoff für die Herstellung von Wasserstoff (H2) durch Aufspaltung von beispielsweise Ammoniak (NH3) ist, muss der keramische Werkstoff mit Nickel beschichtbar oder benetzbar sein. Auch diese Eigenschaft weist siliziuminfiltriertes Siliziumcarbid auf.
Die Partikelgröße und -gestalt des Katalysators ist abhängig vom jeweiligen Strömungskanal. Der wichtigste geometrische Faktor in Bezug auf die Aktivität der katalytisch beschichteten Schüttung ist das Verhältnis der geometrischen Oberfläche der Partikel zu ihrem Volumen. Um eine hohe Reaktor-Oberfläche zu erzielen, ist eine möglichst kleine Partikelgröße anzustreben. Dem steht jedoch die Anforderung eines möglichst geringen Druckverlustes bzw. Strömungswiderstands entgegen, welche eine vorzugsweise große Partikelgröße erfordert.
Vorteilhaft werden als Katalysatorpartikel zylinderförmige Strukturen mit einem oder mehreren Längsbohrungen und mit Nuten an den Außenflächen zur Erhöhung der Oberfläche eingesetzt. Für kleinere Strömungsquerschnitte sind auch einfache geometrische Strukturen, wie Kugeln und Vollzylinder, geeignet. Die Partikelgröße ist abhängig vom jeweiligen Strömungskanal. Beispielhaft sind, je nach Größe des Strömungskanals, Partikel mit einem Durchmesser von 1 bis 20 mm mit einem Län- ge- zu-Durchmesser-Verhältnis von 0 , 5 bis 1 , 5 vorgesehen . Das Verhältnis von Reaktordurchmesser zu Partikeldurchmesser beträgt üblicherweise 3 bis 10 .
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltungs form
- ist das rohrförmige Reaktorgefäß aus einem zylinderförmigen Rohr aufgebaut ,
- das Rohr weist an einem Ende eine Zufuhröf fnung für das mindestens eine Edukt und am anderen Ende eine Abfuhröf fnung für das mindestens eine Produkt auf , und
- der Katalysator befindet sich in einem mittleren Bereich des Rohrs und ist mittels eines durchströmbaren Fixierelements in Position gehalten . Dies stellt eine simple Aus führung des Reaktors dar . Unter zylindrischem Rohr wird hierbei ein im Wesentlichen gerades Rohr verstanden, ohne signi fikante Krümmungen . Das Fixierelement ist porös ausgestaltet , so dass der Eduktstrom und/oder der Produktstrom hindurch fließen kann . Das Fixierelement besteht vorzugsweise ebenfalls aus SiSiC ( Sili ziuminfiltriertem Sili ziumkarbid) oder einem anderen keramischen Werkstof f , da es im Bereich der höchsten Prozesstemperaturen angeordnet ist . Die Poren des Fixierelements sind dabei kleiner als der Durchmesser der Partikel der Katalysator-Schüttung . Wenn das Rohr in vertikaler Anordnung ausgerichtet ist , ist lediglich ein einziges Fixierelement nötig, welches von unten die Katalysator- Schüttung stützt . Bei z . B . einer hori zontalen Anordnung des Rohrs können auch zwei Fixierelemente beidseitig der Katalysator-Schüttung erforderlich sein .
Vorteilhafterweise ist das Fixierelement über eine form- und/oder kraf tschlüssige Verbindung am zylinderförmigen Rohr befestigt . Eine solche Verbindung eignet sich für den Einsatz bei hohen Temperaturen, wie diese im Betrieb des Reaktors vorkommen . Grundsätzlich ist ebenfalls eine stof f schlüssige Verbindung geeignet . Bei Verwendung einer Standard- Rohrgeometrie ist aus konstruktiver Sicht eine insbesondere formschlüssige Verbindung vorteilhaft . Diese kann in ihrer einfachsten Aus führung mit einer vorzugsweise keramischen Stützstange , die das Fixierelement in Position hält , realisiert werden . In alternativen Aus führungs formen kann das Fixierelement durch einen im Rohr angebrachten Zapfen, einen Absatz oder eine konische Innenrohrgeometrie gehalten werden .
Nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungs form ist das rohrförmige Reaktorgefäß aus einem U- förmigen Rohr mit einem Scheitelpunkt gebildet , das Rohr mit seinen beiden Enden nach oben gerichtet ist und an einem ersten Ende eine Zufuhröf fnung für das Edukt und an einem zweiten Ende eine Abfuhröf fnung für die Produkte aufweist , und der Katalysator sich im Bereich des Scheitelpunkts des Rohrs befindet . Bei dieser Aus führung entfällt das Fixierelement , da die Katalysator-Schüttung durch die Form des gekrümmten Rohrs und die Gravitationskräfte im unteren Bereich, im Bereich des Scheitelpunkts des Rohrs , gehalten wird .
Nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltungs form ist das rohrförmige Reaktorgefäß aus einem W- förmigen oder einem mehrfach W- förmigem Rohr gebildet , wobei das Rohr zwei oder mehrere untere Scheitelpunkte aufweist , das Rohr mit seinen beiden Enden nach oben gerichtet ist und an einem ersten Ende eine Zufuhröf fnung für das Edukt und an einem zweiten Ende eine Abfuhröf fnung für die Produkte aufweist , und der Katalysator sich im Bereich der unteren Scheitelpunkte des Rohrs befindet . Es sind dabei mindestens zwei Katalysator-Schüttungen vorgesehen . Bei dieser Ausgestaltungsform wird ebenfalls kein Fixierelement für die Katalysator- Schüttungen benötigt . Darüber hinaus bietet die W- förmige Aus führung des keramischen Rohrs den Vorteil eines längeren Wegs für die Reaktanden im Reaktor bzw . eine längere Verweilzeit .
Nach einer vierten bevorzugten Ausgestaltungs form umfasst das rohrförmige Reaktorgefäß ein zylindrisches Innenrohr und ein zylindrisches Außenrohr, das Innenrohr und das Außenrohr erstrecken sich vertikal , das Innenrohr ist im Außenrohr angeordnet , insbesondere konzentrisch, und der Durchmesser des Innenrohrs ist kleiner als der Durchmesser des Außenrohrs , so dass um das Innenrohr ein Strömungskanal gebildet ist , das untere Ende des Innenrohrs liegt höher als das untere Ende des Außenrohrs , so dass im Bereich des unteren Endes des Außenrohrs ein Zwischenraum gebildet ist , das Außenrohr weist an seinem oberen Ende eine Zufuhröf fnung für das Edukt auf und sein unteres Ende ist geschlossen, das Innenrohr weist an seinem oberen Ende eine Abfuhröf fnung für das Produkt auf und sein unteres Ende ist of fen, und der Zwischenraum ist mit dem Katalysator befüllt , wobei das untere Ende des Innenrohrs sich in den Katalysator hineinerstreckt . Auf diese Weise werden das mindestens eine Edukt und die Produkte in entgegengesetzte Richtungen befördert . Der wesentliche Vorteil dieser Aus führungs form ist , dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Innenohr und dem Außenrohr stattfindet . Die Produkte im Innenrohr, die sich auf einem hohen Temperaturniveau befinden, geben dabei ihre Wärme an die in die entgegensetze Richtung strömenden Edukte im Strömungskanal des Außenrohrs ab . Diese werden dadurch erwärmt , so dass die Menge an Wärme , die von außen zugeführt werden muss , geringer ist . Durch die Integration von Wärmetauscher und Reaktor und durch Reduzierung der Wärmeverluste aufgrund geringer äußerer Oberfläche wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht .
Um ein für den Ablauf der Reaktion im Reaktor erforderliches Temperaturniveau zu erreichen, ist das rohrförmige Reaktorgefäß vorzugsweise in einer Hei zvorrichtung angeordnet . Das rohrförmige Reaktorgefäß kann dabei vollständig von der Hei zvorrichtung umhüllt sein, oder es kann ausreichend sein, wenn lediglich der Bereich des Rohrs, in dem sich der Katalysator befindet und die chemische Reaktion abläuft, von der Heizvorrichtung umgeben ist. Die Heizvorrichtung kann dabei eine elektrische Heizvorrichtung sein, einen Brenner enthalten, oder nach einem anderen Heizprinzip beruhen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung erläutert. Hierin zeigen die einzelnen Figuren schematisch:
FIG 1 eine erste Ausführung eines katalytischen Reaktors, FIG 2 eine zweite Ausführung eines katalytischen Reaktors, und
FIG 3 eine dritte Ausführung eines katalytischen Reaktors.
Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren die gleiche Bedeutung .
FIG 1 zeigt einen ersten katalytischen Reaktor 2, d.h. ein Reaktor zur katalytischen Umsetzung von mindestens einem Edukt, in diesem Fall Ammoniak NH3, in Wasserstoff H2 und Stickstoff N2. Der Reaktor 2 umfasst ein rohrförmiges Reaktorgefäß 4, in welchem ein Katalysator 6 in Form einer Schüttung enthalten ist. Das Reaktorgefäß 4 ist aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet, in diesem Fall aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) . Die Schüttung 6 aus katalytisch beschichteten Partikeln besteht vorzugsweise, aufgrund der höheren Korrosionsbeständigkeit, ebenfalls aus keramischem Werkstoff. Kommerziell verfügbare Katalysatorträger (Schüttungen) basieren beispielsweise auf Aluminiumoxid (A12O2) oder Steatit (Magnesiumsilikat) . Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Katalysator 6 jedoch auch aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) ausgebildet. Die Katalysator-Partikel sind zudem mit einer katalytischen Beschichtung aus Nickel beschichtet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das rohrförmige Reaktorgefäß 4 aus einem geraden, zylindrischen Rohr 3 gebildet. Das Rohr umfasst Anschluss flansche 8 an einem oder an beiden Enden . Das Rohr 3 ist vertikal ausgerichtet und weist am oberen Ende eine Zufuhröf fnung 10 für den Ammoniakstrom NH3 auf und am unteren Ende eine Abfuhröf fnung 12 zum Abführen der Produktgase Wasserstof f H2 und Stickstof f N2 . In einem mittleren Bereich des Rohrs 4 befindet sich der Katalysator 6 und ist mittels eines durchströmbaren Fixierelements 14 in Position gehalten . Das Fixierelement 14 ist dabei insbesondere porös oder als Wabenkörper ausgestaltet und lässt dich durch die Produktgase durchströmen .
Das Prozessgas durchströmt das Rohr in Längsrichtung und wird im Einlaufbereich, nahe an der Zufuhröf fnung 10 , durch einen von außen zugeführten Wärmestrom Q auf das für die nachfolgende Spaltreaktion erforderliche Temperaturniveau von 700 bis 950 ° C ( für hohe Gasmassenströme und hohe geforderte Umset zungsraten/Reinheiten auch bis zu 1000 ° C ) erwärmt . Das erforderliche Temperaturniveau hängt von dem geforderten Reinheitsgrad der Prozessgase nach der Aufspaltung sowie vom Gasmassenstrom ab . Ein Teil-Cracking findet bereits ab einer Temperatur von 600 ° C statt . Der technische Vorteil des SiSiC-Rohrreaktors gegenüber einer metallischen Lösung ist j edoch insbesondere die Korrosionsbeständigkeit unter den beschriebenen Atmosphären und bei hohen Temperaturen . In Abhängigkeit der Gastemperatur , der Katalysatorparameter und des Gasmassenstroms ergibt sich die Umsetzungsrate , das heißt , der Grad der Umsetzung des Ammoniaks NH3 in Wasserstof f H2 und Stickstof f N2 .
Der Reaktor gemäß FIG 2 unterscheidet sich von der ersten Aus führung durch die Form des Reaktorgefäßes 4 . Das keramische Rohr 16 basiert auf einer U- förmigen Rohrgeometrie des SiSiC-Rohres . Diese Gestaltungsvariante ermöglicht die Zufuhr des Edukt-Gases und die Abfuhr des Produkt-Gases von derselben Seite . In dieser Gestaltungsvariante entfällt das durchströmbare Fixierelement 14 gemäß FIG 1 , da sich die katalytisch beschichtete Schüttung im unten liegenden Scheitelpunkt des U-Rohres 16 befindet . Darüber hinaus ist eine Hei zvor- richtung 18 gezeigt , in welcher das Reaktorgefäß 4 integriert ist , durch welche die Wärme zum Starten und Aufrechterhalten der Reaktion zugeführt wird, was durch Q angedeutet ist .
Gemäß FIG 3 besteht der Reaktor 2 aus einem Außenrohr 18 mit geschlossenem Boden und einem Innenrohr 20 , das konzentrisch im Außenrohr 18 geführt ist . Das Innenrohr 20 reicht nicht bis zum Boden des Außenrohres 18 , so dass im Bodenbereich zwischen Innenrohr 20 und Außenrohr 18 ein Abstand entsteht , der einen Zwischenraum 22 definiert . Der Bodenbereich des Außenrohres 18 ist mit der keramischen, katalytisch beschichteten Schüttung 6 gefüllt . In diese katalytische Schüttung 6 ragt das Innenrohr 20 hinein . Das in einen Strömungskanal 24 im Bereich des Ringspalts zwischen Außenrohr 18 und Innenrohr 20 einströmende Edukt-Gas strömt in Richtung des Außenrohrbodens und durchströmt die katalytisch beschichtete Schüttung 6, innerhalb derer die Spaltung zu Wasserstof f H2 und Stickstof f N2 stattfindet . Das entstehende Produkt-Gas strömt durch den Freiraum 22 in das Innenrohr und entgegen der Strömungsrichtung des zuströmenden Ammoniaks NH3 in Richtung der Abfuhröf fnung des Innenrohres 20 und unter Wärmeabgabe an das zuströmende Ammoniak NH3 über die Wand des Innenrohres 20 .
In allen drei Figuren sind die von außen auf dem Reaktorgefäß 4 zugeführten Wärmeströme , die durch eine Hei zvorrichtung ( 18 in FIG 2 ) erzeugt werden, mit Q bezeichnet ( FIG 1 und FIG 3 ohne Darstellung der Hei zvorrichtung) . Diese Wärmeströme werden z . B . in einem Ofenraum erzeugt , entweder durch Behei zung mit elektrischen Widerstandshei zelementen oder durch Gas flammen . Bei dem Ofen handelt es sich um einen konventionellen Hochtemperaturofen, wie er z . B . für den keramischen Brand oder die Wärmebehandlung verwendet wird und in den das keramische Reaktorrohr einschließlich der Zu- und Abfuhröf fnungen durch die Ofenwand bzw . -wände integriert ist .

Claims

Patentansprüche
1. Reaktor (2) zur Erzeugung von Wasserstoff und mindestens einem weiteren Produkt aus mindestens einem Edukt, umfassend ein rohrförmiges Reaktorgefäß (4) , in welchem ein Katalysator (6) in Form einer Schüttung enthalten ist, wobei das Reaktorgefäß (4) aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) ausgebildet ist.
2. Reaktor (2) nach Anspruch 1, wobei die Katalysator- Schüttung aus einem anderen keramischen Werkstoff, insbesondere aus siliziuminfiltriertem Siliziumcarbid (SiSiC) , ausgebildet ist und mit einem katalytischen
Material beschichtet ist.
3. Reaktor (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- das rohrförmige Reaktorgefäß (4) aus einem zylinderförmigen Rohr (3) aufgebaut ist,
- das Rohr (3) an einem Ende eine Zufuhröffnung (10) für das mindestens eine Edukt und am anderen Ende eine Abfuhröffnung (12) für das mindestens eine Produkt aufweist, und
- sich der Katalysator (6) in einem mittleren Bereich des Rohrs (3) befindet und mittels eines durchströmbaren Fixierelements (14) in Position gehalten ist.
4. Reaktor (2) nach Anspruch 3, wobei das Fixierelement (14) über eine form- und/oder kraf tschlüssige Verbindung am zylinderförmigen Rohr (3) befestigt ist.
5. Reaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das rohrförmige Reaktorgefäß (4) aus einem U-förmigen Rohr (16) mit einem Scheitelpunkt gebildet ist, das Rohr (16) mit seinen beiden Enden nach oben gerichtet ist und an einem ersten Ende eine Zufuhröffnung (10) für das Edukt und an einem zweiten Ende eine Abfuhröffnung (12) für die Produkte aufweist, und der Katalysator (6) sich im Bereich des Scheitelpunkts des Rohrs (16) befindet.
6. Reaktor (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das rohrförmige Reaktorgefäß (4) aus einem W-förmigen oder einem mehrfach W-förmigem Rohr gebildet ist, wobei das Rohr zwei oder mehrere untere Scheitelpunkte aufweist, das Rohr mit seinen beiden Enden nach oben gerichtet ist und an einem ersten Ende eine Zufuhröffnung (10) für das Edukt und an einem zweiten Ende eine Abfuhröffnung (12) für die Produkte aufweist, und der Katalysator (6) sich im Bereich der unteren Scheitelpunkte des Rohrs befindet.
7. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das rohrförmige Reaktorgefäß (4) ein zylindrisches Innenrohr (20) und ein zylindrisches Außenrohr (18) umfasst, das Innenrohr (20) und das Außenrohr (18) sich vertikal erstrecken, das Innenrohr (20) im Außenrohr (18) angeordnet ist, insbesondere konzentrisch, und der Durchmesser des Innenrohrs (20) kleiner ist als der Durchmesser des Außenrohrs (18) , so dass um das Innenrohr (20) ein Strömungskanal gebildet ist, das untere Ende des Innenrohrs (20) höher liegt als das untere Ende des Außenrohrs (18) , so dass im Bereich des unteren Endes des Außenrohrs (18) ein Zwischenraum (22) gebildet ist, das Außenrohr (18) an seinem oberen Ende eine Zufuhröffnung (10) für das Edukt aufweist und sein unteres Ende geschlossen ist, das Innenrohr (20) an seinem oberen Ende eine Abfuhröffnung (12) für das Produkt aufweist und sein unteres Ende offen ist, und der Zwischenraum (22) mit dem Katalysator (6) befüllt ist, wobei das untere Ende des Innenrohrs (20) sich in den Katalysator (6) hineinerstreckt.
8. Reaktor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rohrförmige Reaktorgefäß (4) in einer Heizvorrichtung (18) angeordnet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024201516A1 (de) * 2024-02-20 2025-08-21 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Reaktor für die chemische Prozesstechnik
CN119971916B (zh) * 2025-02-13 2025-11-18 华东理工大学 用于氨分解制氢的SiSiC泡沫陶瓷电驱动反应器及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8613671D0 (en) 1986-06-05 1986-07-09 Bp Benzin Und Petroleum Ag Chemical process
DE10155628A1 (de) 2001-11-13 2003-05-22 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung endothermer Reaktionen
JP5015766B2 (ja) * 2005-02-04 2012-08-29 日本碍子株式会社 選択透過膜型反応器
DE102006010289B4 (de) 2006-03-02 2010-07-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Spaltung von Schwefelsäure
DE102010000980A1 (de) 2010-01-18 2011-07-21 Evonik Degussa GmbH, 45128 Katalytische Systeme zur kontinuierlichen Umsetzung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan
EP3075707A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-05 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur hydrierung von siliciumtetrachlorid zu trichlorsilan durch ein gasgemisch von wasserstoff und chlorwasserstoff
TWI617536B (zh) * 2015-06-12 2018-03-11 薩比克環球科技公司 藉由甲烷之非氧化偶合製造烴類之方法
CN111632557B (zh) * 2020-06-23 2024-06-14 浙江大学 一种用于热化学硫碘循环制氢的新型硫酸分解装置和方法
CN112827432B (zh) * 2021-01-06 2021-12-10 清华大学 一种不均匀分布催化剂床加回流多管和螺纹外壁面的硫酸分解管

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