JP2023547564A - 生産設備で処理流体内の化学反応を実施するための機器 - Google Patents

Abstract

接地に接続された少なくとも１つの接地接続を有する生産システムで処理流体内の化学反応を行うための装置を提供する。装置は、反応器であって、それぞれ少なくとも１つの供給区域および少なくとも１つの放出区域を介して反応器の中に、および反応器から外に導かれ、かつ導電性スターブリッジにより電流出力領域内で互いに接続された、いくつかの電気的に加熱可能な管セグメントを有する、１つまたは複数の反応管を備える反応器と、Ｎ相を有する多相交流電流を所定の電圧でＮの相線に提供するように構成された電源であって、Ｎは２以上の整数であり、２つの相ごとに、２つの相間位相シフトは２π・ｋ／Ｎであり、ｋは１～Ｎ－１の範囲の整数である電源とを備える。少なくとも１つの電源ごとに、電流入力領域内で管セグメントのうち少なくとも１つにそれぞれ接続された、接続数がＮの電源接続が提供され、電源接続の各々は、電源の相線のうちの１つに接続され、少なくとも１つの電源では、電源の相線が接続された中性点が形成され、中性点は、接地接続に接続されない。【選択図】図１

Description

本発明は、生産システムで処理流体内の化学反応を行うための装置に関し、詳細には装置の接地に関する。

化学工業での一連の処理では反応器を使用し、反応器内で１つまたは複数の反応物は、加熱された反応管を通して運ばれ、反応器内で触媒作用または非触媒作用で変換される。加熱は、詳細には化学反応を行うために、活性化エネルギー要件に打ち勝つように働く。反応は、全体が吸熱的に、または活性化エネルギー要件に打ち勝った後に放熱的に進行する可能性がある。本発明は、詳細には強い吸熱反応に関する。

そのような処理の例は水蒸気分解、異なる改質処理、詳細には水蒸気改質、乾燥改質（二酸化炭素改質）、混合改質処理、アルカンを脱水素するための処理などである。水蒸気分解では、反応管は、反応器内に少なくとも１つのＵベンドを有する管コイルの形をとる反応器を通して導かれるのに対して、水蒸気改質では、典型的にはＵベンドなしの反応器を通って伸展する管を使用する。

本発明は、そのような処理、および反応管の実施形態すべてに適している。単なる例示としてウルマン（Ｕｌｌｍａｎｎ）の産業化学事典（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）の「エチレン」、「ガス生産」、および「プロペン」の項目、たとえば２００９年４月５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ１０＿０４５．ｐｕｂ２、２００６年１２月１５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ１２＿１６９．ｐｕｂ２、および２０００年６月１５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ２２＿２１１を参照する。

対応する反応器の反応管は従来、バーナを使用することにより加熱される。反応管は、さらにまたバーナが配列される燃焼室を通して導かれる。

しかしながら、たとえば独国特許出願公開第１０２０１５００４１２１（Ａ１）号明細書（同様に、欧州特許出願公開第３０７５７０４（Ａ１）号明細書）に記述されるように、二酸化炭素排出をローカルに低減することなく、または低減して生産される合成ガスおよび水素の需要が現在高まっている。しかしながら、点火された反応器を使用する処理は、典型的には化石エネルギー担体を燃焼させることに基づいてこの需要を満たすことができない。他の処理は、たとえば費用が高いために排除される。同じことはまた水蒸気分解、もしくはアルカンを脱水素することによるオレフィンおよび／または他の炭化水素の供給にも当てはまる。そのような場合も、少なくともその現場でより少ない量の二酸化炭素を排出する処理が望ましい。

この背景に対して、引用した独国特許出願公開第１０２０１５００４１２１（Ａ１）号明細書は、点火に加えて、水蒸気分解のために反応器を電気的に加熱することを提案している。この場合、３つの外部導体に三相交流電圧を提供する１つまたは複数の電圧源を使用する。各外部導体は反応管に接続される。管路が開き反応管が伝導的に接続されるコレクタにより中性点が実現されるスター接続が形成される。この方法では、コレクタは、理想的には電位がないままである。国際公開第２０１５／１９７１８１（Ａ１）号は、同様に反応管が中性点に接続されて配列された反応器を開示している。

独国特許出願公開第１０２０１５００４１２１（Ａ１）号明細書 欧州特許出願公開第３０７５７０４（Ａ１）号明細書 国際公開第２０１５／１９７１８１（Ａ１）号

ウルマン、「産業化学事典」、２００９年４月５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ１０＿０４５．ｐｕｂ２、２００６年１２月１５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ１２＿１６９．ｐｕｂ２、および２０００年６月１５日の刊行物のＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ２２＿２１１ ＤＩＮ ＥＮ １００２７、Ｐａｒｔ １、「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」

処理媒体は、供給区域を介して反応器に供給され、または放出区域を介して反応器から放出され、供給区域および放出区域は反応管の区域である。供給区域および放出区域は、反応管の区域として、電流による加熱に役立つ管区域（管セグメント）に接続される。使用する処理媒体および高い処理温度が原因で、供給区域および放出区域のためにプラスチックまたはセラミックなどの電気絶縁材料を使用できない、またはかろうじて使用可能でしかないので、電流は、これらの区域を介して反応器の外側に伝導されて反応器を使用する生産システムの中に入り、詳細にはコレクタに電位がないという上述の理想的な場合が常に達成できるわけではないので、生産システムの他の部分の損傷、および人間にとって危険を引き起こす可能性があるという問題が存在する。

この目的は、独立請求項１の特徴を有する装置により達成され、従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に関する。

本発明によれば、電源の中性点は接地されない。その結果、中性点と供給区域または放出区域の間に電位差が存在する場合、これにより、生産システムにとって危険である（電気安全／爆発保護）または損害を与える（腐食／機器の欠陥）、供給区域または放出区域から生産システムを介して接地への電流の流れおよび接地から中性点への電流の流れを引き起こす可能性がない。

生産システム構成要素を接地するために接地に接続された少なくとも１つの接地接続を有する生産システムで処理流体内の化学反応を行うための装置は、反応器および少なくとも１つの電源を備える。経路路設定されてそれぞれ少なくとも１つの供給区域を介して反応器の中に入り、少なくとも１つの放出区域を介して反応器から外に出て、かつ導電性スターブリッジにより電流出力領域内で互いに接続された、いくつかの電気的に加熱可能な管セグメントを有する１つまたは複数の反応管を反応器は有する。詳細には、処理流体は、供給区域を介して反応器または反応管に供給され、放出区域を介して反応器または反応管から放出される。少なくとも１つの電源は、Ｎ相を有する多相交流電流を所定の電圧でＮの相線に提供するように構成され、ここで、Ｎは２以上の整数であり、２つの相ごとに２つの相間移相シフトは２π・ｋ／Ｎであり、ここで、ｋはいずれの場合も１～Ｎ－１の範囲の整数である。少なくとも１つの電源ごとに、接続数Ｎの電源接続が提供され、これらの電源接続の各々は、電流入力領域内で管セグメントの少なくとも１つに接続され、電源接続の各々は、電源の相線の１つに接続される。少なくとも１つの電源では、電源の相線が接続される中性点が形成され、中性点は、接地接続に接続されない（すなわち、中性点は接地されない）。

化学反応は、２００℃～１７００℃、詳細には３００℃～１４００℃、または４００℃～１１００℃の範囲の温度で少なくとも部分的に進行する化学反応である可能性がある。化学反応は、好ましくは少なくとも５００℃、より好ましくは少なくとも７００℃の温度で少なくとも部分的に、および詳細には５００℃または７００℃～１１００℃の温度範囲で少なくとも部分的に進行する化学反応である。それに応じて提供される電圧／電流は、対応する加熱電力を提供するのに適している。反応器および電源は同様に、これらの温度で化学反応を行って対応する加熱電力を提供するように構成される。好ましくは、化学反応は水蒸気分解、水蒸気改質、乾燥改質（二酸化炭素改質）、プロパン脱水素、一般に５００℃を超えて少なくとも部分的に行われる、炭化水素を用いる反応のうちの１つである。

この場合、生産システムは、詳細には処理媒体または処理流体が化学反応を受ける工業システムを意味すると理解される。このシステムは、たとえば生産建造物内に配置されてよい。化学反応を行うために本発明による装置に加えて、生産システムは一般に、とりわけ処理流体が前処理されて供給区域を介して反応器もしくは反応管に供給される、すなわち、反応器もしくは反応管の中に運ばれるシステム部分、および処理流体が後処理されて放出区域を介して反応器または反応管から放出される、すなわち、反応器または反応管から離れて運ばれるシステム部分である、さらに付け加えたシステム部分（または他のシステム部分、すなわち、装置と異なるシステム部分）を含む。

生産システムは、電線を介してシステムの部分を接地接続に接続することによりシステムの部分（すなわち、本発明による装置およびさらに付け加えたシステム部分）を接地するように働く接地接続を備える。

好ましくはＮ＝３であり、すなわち三相交流電流、いわゆる三相電流を使用する。連続する相はこの場合、いずれの場合も２π／３（１２０°に対応する）だけシフトする。三相交流電流を使用することにより、詳細には公共供給ネットワークに接続可能になる。

好ましくは、電源の接地されていない中性点にスターブリッジを接続する中性線を提供する。その結果、相上で負荷が非対称であることが原因で出現する可能性がある、スターブリッジと電源の中性点の間で生じうる電位差は（中性線の抵抗を考慮して）部分的に補償できる。

好ましくは、スターブリッジは接地接続に接続されない。その結果、危険な（電気安全／爆発保護）または損傷を与える（腐食／機器の欠陥）電流はまた、接地、さらに付け加えたシステム部分の接地接続、およびさらに付け加えたシステム部分に導電接続された供給区域または放出区域を介して、接地接続に至る線が取り付けられたスターブリッジの場所から、さらに付け加えたシステム部分を通って発生する可能性がない。

その上、好ましくは主接地レールが提供され、供給区域および放出区域は、この主接地レールに導電接続される。これは、主接地レールを介して供給区域と放出区域の間の等電位化が行われる可能性があり、その結果、さらに付け加えたシステム部分を介して可能な電流の流れが少なくとも低減されるので好都合である。接地に導電接続された主接地レールは、詳細には生産システム内に提供され、接地接続のうちの１つまたは複数は主接地レール上に提供される（その結果、これらの接地接続は、主接地レールを介して接地に間接的に接続される）。

好ましくは、供給区域および放出区域は、空間的に互いに隣接して配列され（導電性）接続要素により互いに導電接続される。反応器の、および詳細にはスターブリッジの空間的な広がり（いずれの場合も数メートルになる可能性がある）が原因で、反応器の、またはスターブリッジの異なる側で電位差が発生する可能性がある。供給区域および放出区域を隣接して配列することにより、これらの電位差が、たとえば供給区域から生産システムを介して放出区域に至る望ましくない電流の流れを引き起こす可能性がある、供給区域と放出区域の異なる電位として出現するのを防止する。接続要素を介した追加の伝導性接続により、生産システムを介した電流の流れによる間接等電位化なしに供給区域と放出区域の間の直接等電位化が達成される。

ここで等電位化について言及するとき、この等電位化は、当然のことながら導電体の抵抗がゼロではないことが原因で完全にはならないことがあることをここで指摘しておくべきである。回路構成の観点から、等電位化が行われる要素（たとえば接続要素）は、さらに追加したシステム部分と同様に抵抗を形成し、接地もまた抵抗を形成する。しかしながら、等電位化が行われる可能性がある要素の抵抗は、さらに追加したシステム部分を介した電流経路と対照的に非常に低く、その結果、さらに追加したシステム部分を介して電流の流れは実質的にはまったく発生しない。

より好ましくは、隣接する供給区域と放出区域の間の距離は、スターブリッジの寸法の１０分の１未満である。可能な寸法は、好ましくは以下の通りであり、すなわち、隣接する供給区域と放出区域の間の距離は１０ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ未満である。これらの短い寸法が原因で、一般に（スターブリッジ全体の広がりにわたる最大電位差と比較して）比較的小さな電位差しか存在できない。スターブリッジの寸法は、たとえばスターブリッジを完全に取り囲む最小の球（すなわち、最小直径を有する球）の直径であってよい。

接続要素は、好ましくは接地接続線を介して接地に接続される。詳細には、スターブリッジが接地されないとき、接続要素を接地接続に導電接続することにより、回路構成の観点から、さらに追加したシステム部分から見れば装置の「一点」接地が引き起こされる。実際には装置は、さらに追加したシステム部分が供給区域および放出区域を介して装置に導電接続される単一の場所で正確に接地される。電源も消費する側（反応器、反応管）も（直接）接地されない。すなわち、さらに追加したシステム部分から見ると、本発明による装置は、回路構成の観点から（電気回路の意味で）接地された一点だけで接続され、他の直接または間接の電気接続は存在しない。「点」はこの場合、ゼロ寸法の幾何学的点の意味ではなく、むしろ（できるだけ小さな幾何学的広がりの）電気接続点という電気工学的意味で明確に理解されたい。

好ましくは、導電接続要素は、詳細には鋳造構成要素として一体に製作され、接続要素は、より好ましくは管注入口区域および管流出口区域と共に一体に製作される。接続要素が鋳造構成要素として製作される場合、接地接続線の一方の端部は、好ましくは鋳造構成要素に鋳造される。これらの手段は、有利には個々の要素間の抵抗を低くし、詳細には要素間に接触抵抗はまったく発生しない。

本発明の他の有利な点および実施形態は、本明細書および添付図面から生じる。

本発明について、代表的実施形態を使用して図面で概略的に表し、図面を参照して以下に記述する。

本発明の好ましい実施形態による装置を示す。 本発明の別の好ましい実施形態による装置を示す。 図２の実施形態で使用してよい接続要素の横断面図を示す。

図では、構造的または機能的に互いに対応する要素について同一の、または類似する参照記号により示し、明確にするために、繰り返して説明しない。

図１は、生産システム２内に据え付けられた、本発明の好ましい実施形態による装置１００を示す。装置１００は、電気的に加熱される反応管１２を通って流れる反応媒体または処理流体内の化学反応を行うための反応器１１０と、電気加熱のために必要とされる電流を適切な電圧で提供する電源３０とを備える。

明確にするために、図で複数回出現する要素に一度または二度だけ参照記号を提供する。

生産システム２内に、接地５に導電接続された１つまたは複数の接地点または接地接続４を提供する。生産システムの部分（本発明による装置、さらに付け加えたシステム部分）は、これらの接地接続を介して接地される。典型的には、生産システムは、生産システムの部分を据え付けるコンクリート製ベースプレートを有する。接地接続はこの場合このベースプレート上に提供され、そこでは、導電体（たとえば、導電性金属ストリップまたはケーブル）は、接地接続からベースプレートを通して接地の中に、または水（河川水）の中にさえ誘導される。これらの接地接続の１つまたは複数は、接地レール、すなわち接地に接続されたいわゆる主接地レール（図示せず）を介して一緒に接続でき、その結果、ある意味では主接地レールを介して間接接地が行われる。その上、生産システム２は、反応器１１０に加えて、詳細には処理流体の前処理および後処理が行われる（単に長方形により記号的に示す）さらに付け加えたシステム部分６を有する。さらに付け加えたシステム部分は、接地線７を介して接地接続に接続される。

反応器１１０は、処理流体を加熱することにより処理流体の化学反応が行われる１つまたは複数の反応管１２（ここでは１つだけを示す）を備える。反応器１１０は、好ましくはたとえば断熱する反応器壁の形をとる断熱材を有する。図示する反応管１２は、管コイルの形状を有し、管コイルは、管コイルを一緒に形成する管セグメント１４および管ベンド１６、１７を介して反応管または反応器に処理流体を供給する供給区域１５２から、反応管または反応器から処理流体が放出される（離れて運ばれる）放出区域１５４まで導かれる。その結果、供給区域１５２および放出区域１５４は、詳細には処理流体が提供されて反応管を通してポンプで注入される、または化学反応後にさらに処理される、さらに付け加えたシステム部分６に反応器１１０を導電接続する。反応器壁を提供する場合、この供給区域１５２およびこの放出区域１５４は、実質的に反応器壁を通って伸展する。

１つまたは複数の反応管のために使用する材料は、１つまたは複数の反応管を電気加熱するのに適した導電率を有する材料、たとえば耐熱合金鋼、詳細には耐熱クロムニッケル合金鋼である。その結果、供給区域および放出区域は、１つまたは複数の反応管の一部として導電性である。そのような合金鋼は、同様に（反応器容器の中に電流が伝導する）電力接続のために、および（反応器容器内に少なくとも部分的に配列された）接続ブリッジのために使用できる。たとえば、ＤＩＮ ＥＮ １００２７、Ｐａｒｔ １、「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（材料）」による標準的名称ＧＸ４０ＣｒＮｉＳｉ２５－２０、ＧＸ４０ＮｉＣｒＳｉＮｂ３５－２５、ＧＸ４５ＮｉＣｒＳｉＮｂＴｉ３５－２５、ＧＸ３５ＣｒＮｉＳｉＮｂ２４－２４、ＧＸ４５ＮｉＣｒＳｉ３５－２５、ＧＸ４３ＮｉＣｒＷＳｉ３５－２５－４、ＧＸ１０ＮｉＣｒＮｂ３２－２０、ＧＸ５０ＣｒＮｉＳｉ３０－３０、Ｇ－ＮｉＣｒ２８Ｗ、Ｇ－ＮｉＣｒＣｏＷ、ＧＸ４５ＮｉＣｒＳｉＮｂ４５－３５、ＧＸ１３ＮｉＣｒＮｂ４５－３５、ＧＸ１３ＮｉＣｒＮｂ３７－２５、またはＧＸ５５ＮｉＣｒＷＺｒ３３－３０－０４を有する材料を使用できる。

たとえば、図に示すように、いずれの場合も互いに並列に、かつ描く平面に対して垂直に、互いに距離を置いて配列された複数の反応管または管コイルを備えるパッケージの形をとる複数の反応管の場合、反応管ごとに別個の供給区域および別個の放出区域を提供できる。しかしながら、複数の反応管のうち少なくともいくつかを（詳細にはすべてさえ）共通供給区域を介して反応器の中に導く、および／または共通放出区域を介して反応器から外に導くことが好ましい。これらのいくつかの（またはすべての）反応管は、次いで反応器内で分配器管配列を介して共通供給区域に、および／または分配器管配列を介して共通放出区域に接続される。パッケージの形をとる上述の配列の場合、それに応じて分配器管配列の管は、描く平面に垂直に伸展する。これらの分配器管配列はまた、管寄せとも呼ばれる。

管コイルに加えて、反応管はまた、当然のことながら別の形で反応器を通して導くことができ、たとえば、各反応管は、反応器内にＵ字形を有することができる、または直線状の反応管だけを提供でき、これらの管は、いずれの場合も分配器管配列を介して１つまたは複数の供給区域および１つまたは複数の放出区域に接続される。次いで、異なる電力接続（およびそれに応じて異なる相線）を異なる反応管に接続する。

反応管１２の電気加熱は、電流（より正確には交流電流）が流れる管セグメント１４を介して行われ、電流は電流入力領域内で管セグメント１４の中に供給され、電流出力領域内で管セグメント１４から放出される。この目的のために、管セグメント１４は、電流入力領域内で電力接続２０に導電接続され、電流出力領域で（導電性）スターブリッジ２２に導電接続される。電源接続２０の各々は、管セグメント１４のうちの１つまたは複数に接続される（明らかに、単一管セグメントは、同時に複数の電力接続に接続されるべきではない）。電流は交流電流として提供され、異なる電力接続は、異なる相に接続され、電源３０についての記述は以下をさらに参照されたい。

電流入力領域は、図では対応する電力接続２０（たとえば、反応器の中に導かれるバスバー）に導電接続される下部管ベンド１６により形成される、すなわち、対応する電力接続２０と導電性接触している（その結果、電流は、電源接続から始まり下部管ベンドを介して間接的に管セグメントの中に供給される）。電流出力領域は、図ではスターブリッジ２２に導電接続された上部管ベンド１７により形成される（その結果、電流は、上部管ベンドを介して間接的に放出される）。この点で下部／上部は図中の配列だけに関連し、実際の配列は異なってよい。そこから逸脱して、電源接続および／またはスターブリッジはまた、たとえば管セグメントを取り囲む対応するスリーブを介して管セグメントに直接に導電接続できる。

その上、反応器１１０または反応管１２は、例として生産システムの支持機器（図ではさらに詳細に示さず）によるサスペンション１８を用いて支持される。サスペンション１８はこの場合、電気（および熱）絶縁体を介してスターブリッジ２２に接続され、スターブリッジ２２は、次に反応管１２に接続され、その結果、反応管１２を支持する。この場合、異なる支持配列もまた考えることができ、いずれの場合も適切な電気および熱の絶縁を確実にしなければならない。

電源３０は、多相の、この場合は三相の交流電流を所定の交流電圧で提供する交流電源として設計される。より一般的には、異なる相数Ｎもまた考えられる。相間位相シフトは、電圧または電流が中性点で相殺するように選択され、すなわち、２つの任意の相間位相シフトは、ラジアン単位で２π・ｋ／Ｎとして、度単位で３６０°・ｋ／Ｎとして表現でき、ここで、ｋは１～Ｎ－１の範囲の整数である。したがって、三相の場合、２π／３または４π／３であり、１２０°または２４０°に対応する。２つの連続する相間位相差は、ｋ＝１を用いて、すなわち２π／Ｎとして得られる。

電源３０は、交流変成器として、詳細には大電流変成器として設計される。一次側、すなわち、たとえば公共供給網または発生器から電源３０への交流供給は、ここでは単に一次側変成器コイル３２を記号で表す影付きボックスの形で示されている。一次側電源線は図に示されていない。一次側交流電圧は、典型的には数１００ボルト～数１０００ボルト、たとえば４００Ｖ、６９０Ｖ、または１．２ｋＶである可能性がある。電源３０の一次側と考えられる公共供給網または発生器の間には、大電流変成器に適した入力電圧を得るために少なくとも１つのさらに付け加えた変成器（図示せず）（場合によっては少なくとも１つの調整変圧器）を置いてよい。間に置かれたこの少なくとも１つの変成器の代わりに、またはそれに加えて、入力電圧はまた、１つまたは複数のサイリスタ電力制御装置を用いて設定できる。

二次側には、交流電流の相が提供される相線Ｕ、Ｖ、Ｗが提供される。相線Ｕ、Ｖ、Ｗは、詳細には図示しない２次側変成器コイルを介して電気エネルギーを供給される（相線は、互いに電磁相互作用することを示すために、１次側変成器コイル３２を通って伸展することだけが示されている）。２次側交流電圧は便宜上、最大３００Ｖまでの範囲、たとえば１５０Ｖ未満または１００Ｖ未満、さらには５０Ｖ以下である可能性がある。２次側は１次側から直流的に分離される。

相線Ｕ、Ｖ、Ｗは、電源３０の中性点３４を形成するように電源３０内で互いに接続される。この中性点３４の接地は不要になる。すなわち、電源の中性点３４は、生産システム２の接地接続４から電気的に絶縁され、その結果、導電体を介して接地接続への接続はまったく存在しない（そして接地への他の接続は伝導体を介してまったく提供されない）。

相線Ｕ、Ｖ、Ｗは、関連する異なる電源接続２０に接続される。その結果、多相交流電流は、電源接続に接続された管セグメントの中に供給され、交流電流のうちの異なる相は、対応する電力接続を介して異なる相線に接続された管セグメントの中に供給される。管セグメント１４を通って流れるこの多相交流電流については、スターブリッジ２２は、この場合、回路構成の観点から理想的には対称負荷の場合に電流または電圧が互いに相殺するように中性点を形成する。

その上、中性線Ｎが提供され、中性線Ｎは、２つの中性点を互いに導電接続する、すなわち、一方では電源３０の中性点３４に接続され、他方ではスターブリッジ２２（反応器の中性点）に接続される。

１つの電源だけを示すが、さらにまた一般に、詳細には複数の反応管を提供する場合、複数の電源を提供できる。異なる電源はこの場合、たとえば異なる反応管に、または反応管の異なるサブセットに接続できる。

電源のうちの異なる相は一般に非同期にロードされる（たとえば、異なる相線に接続された管セグメントは、異なる温度が原因で異なる電気抵抗を有する可能性がある）ので、スターブリッジ２２と電源の中性点３４の間に電位差が生じる可能性がある。この電位差は、中性線Ｎにより部分的に補償され、しかしながら、中性線は有限の（すなわち、非ゼロの）抵抗を有するので、一般に一定の電位差が残る。

回路構成の観点から、反応管は、供給区域１５２および放出区域１５４を介して特定の抵抗で生産システム２のさらに付け加えたシステム部分または他のシステム部分６に導電接続される。さらに付け加えたシステム部分６は、次に接地線７を介して接地接続４に、その結果、接地５に接続される。しかしながら、電源の中性点３４は接地されない（そして一次側から直流的に分離される）ので、スターブリッジ２２からさらに付け加えたシステム部分６を介して接地５への、さらにそこから電源の中性点３４への電流の流れは発生する可能性がまったくない。すなわち、さらに付け加えたシステム部分６を通って電位差が原因となることがあり、その場合、損傷または危険を引き起こす可能性がある電流の流れは回避できる、または少なくとも低減できる。

図２は、本発明の他の実施形態による装置２００を示し、装置２００はこの場合も、装置が据え付けられた生産システム２と一緒に示されている。本質的部分では、図２に示す装置２００は図１に示す装置１００に類似する。簡単にするために（詳細には電源の、および管セグメントの電気加熱の）すでに記述した要素の説明を繰り返さないが、この点に関して図１を参照し、さらにまたこれらの要素については図１と同じ参照記号を使用する。装置２００は、反応器２１０および電源３０を備える。

装置２００の反応器２１０では、供給区域２５２および放出区域２５４は、互いに並列に空間的に近接して配列され（図１の装置１００とは対照的に）互いに導電接続される。その結果、供給区域２５２での電位と放出区域２５４での電位の間の差は低減し、この差は、さらに付け加えたシステム部分６で電流を引き起こす可能性があり、この電流は、これらのさらに付け加えたシステム部分を介して供給区域２５２と放出区域２５４の間を流れる。そのように異なる電位は、スターブリッジの空間的な広がり（たとえば、数メートルになる可能性があり、この意味で、スターブリッジは中性「点」を形成しない）が原因でゼロにならない電気抵抗を材料が有するスターブリッジの異なる領域間に存在する可能性があり、供給区域および放出区域が空間的に互いに近く配列されていないとき、供給区域および放出区域に伝達される。

「空間的に近い」はこの場合、スターブリッジの空間的広がり（たとえば、平均寸法または最大寸法）に対する広がりの意味で指定でき、たとえば、隣接する供給区域と放出区域の間の距離は、せいぜいスターブリッジの空間的広がりの１０分の１であるべきである。同様に、絶対距離を指定してよく、たとえば、隣接する供給区域と放出区域の間の距離は１０ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ未満であるべきである。

図２では、供給区域２５２および放出区域２５４は、供給区域と放出区域の間のどんな電位差も、さらに付け加えたシステム部分６を通って電流が流れる危険性に対して補償され、その結果、低減されるように、導電要素２５６により互いに接続される。この接続要素２５６は、接地線２５７を介して生産システム２の接地接続に接続される。反応器の他の接地がまったく提供されないので、詳細には電源の中性点３４は接地されないので、この接地は接地要素２５６を介した唯一の接地を表し、その結果、回路構成の観点から一点接地が実現される。

図２では、接続要素２５６は、実質的に反応器壁の高さを基準に、または高さに配置されるが、さらにまた反応器の外側に、たとえば考えられる反応器壁の外側に、または反応器内部に、接続要素を配列することが可能である。

接続要素２５６の好ましい実施形態を図３に示す。本実施形態によれば、接続要素２５６は、供給区域２５２および放出区域２５４と共に一体で生産され、詳細には鋳造され、接続する断片は、接地接続線２５７に導電接続される。より詳細には、図示するように、接地接続線の一方の端部（たとえば、導電性金属ストリップ）は接続要素に鋳造される。あるいは、供給区域および放出区域は、接続要素２５６内の開口部２６２、２６４を通る管区域として導くことができ、この目的のために、たとえば接続要素は最初に加熱されて（その後の冷却中に）良好な電気接触を達成するために供給区域および放出区域の上に収縮できる。図３に示すような要素の幾何学的配列は、例示するためだけにあり、保護の範囲を制限しない、すなわち、実際の実施形態では、幾何学的配列は図３に示すものと異なる可能性があることが指摘される。同様に、個々の要素について示す相対寸法は例でしかなく、一般に実際の実施形態では異なる可能性がある。

Claims (12)

1. 生産システム構成要素を接地するために接地に接続された少なくとも１つの接地接続（４）を有する生産システム（２）で処理流体内の化学反応を行うための装置（１００、２００）であって、
   反応器（１１０、２１０）であって、それぞれ少なくとも１つの供給区域（１５２、２５２）および少なくとも１つの放出区域（１５４、２５４）を介して前記反応器の中に、および前記反応器から外に導かれ、かつ導電性スターブリッジ（２２）により電流出力領域内で互いに接続された、いくつかの電気的に加熱可能な管セグメント（１４）を有する、１つまたは複数の反応管（１２）を備える反応器（１１０、２１０）と、
   Ｎ相を有する多相交流電流を所定の電圧でＮの相線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に提供するように構成された少なくとも１つの電源（３０）であって、Ｎは２以上の整数であり、２つの前記相ごとに前記２つの相間移相シフトは２π・ｋ／Ｎであり、ｋはいずれの場合も１～Ｎ－１の範囲の整数である少なくとも１つの電源（３０）と
   を備え、
   前記少なくとも１つの電源ごとに、電流入力領域内で前記管セグメントの少なくとも１つにそれぞれ接続された、接続数がＮの電源接続（２０）が提供され、前記電源接続の各々は、前記電源の前記相線の１つに接続され、
   前記少なくとも１つの電源内に前記電源の前記相線が接続される中性点（３４）が形成される装置（１００、２００）において、前記中性点は、前記接地接続に接続されないことを特徴とする装置（１００、２００）。
2. 前記化学反応は、少なくとも５００℃の温度で少なくとも部分的に進行する化学反応であり、好ましくは水蒸気分解、水蒸気改質、乾燥改質、プロパン脱水素、５００℃を超えて少なくとも部分的に行われる炭化水素を用いる反応のうちの１つである、請求項１に記載の装置（１００、２００）。
3. 前記スターブリッジ（２２）を前記中性点（３４）に接続する中性線（Ｎ）を提供する、請求項１または２に記載の装置（１００、２００）。
4. 前記スターブリッジ（２２）は前記接地線（４）に接続されない、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置（１００、２００）。
5. 主接地レールが提供され、前記供給区域（１５２、２５２）および前記放出区域（１５４、２５４）は、前記主接地レールに導電接続される、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（１００、２００）。
6. 前記供給区域（２５２）および前記放出区域（２５４）は、互いに空間的に隣接して配列され、接続要素（２５６）により互いに導電接続される、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（２００）。
7. 隣接する前記供給区域（２５２）と前記放出区域（２５４）の間の距離は、前記スターブリッジ（２２）の直径の１０分の１未満である、請求項６に記載の装置（２００）。
8. 前記隣接する供給区域（２５２）と前記放出区域（２５４）の間の前記距離は、１０ｃｍ未満、好ましくは５ｃｍ未満である、請求項６または７に記載の装置（２００）。
9. 前記接続要素（２５６）は、接地接続線（２５７）を介して前記接地接続（４）に導電接続される、および／または請求項４に依存する場合、前記主接地レールに導電接続される、請求項６～８のいずれか一項に記載の装置（２００）。
10. 前記接続要素（２５６）は、詳細には鋳造構成要素として一体に製作される、請求項６～９のいずれか一項に記載の装置（２００）。
11. 前記接続要素（２５６）は、前記管注入口区域（２５２）および前記管流出口区域（２５４）と共に一体で製作される、請求項１０に記載の装置（２００）。
12. 前記接続要素（２５６）は、前記鋳造構成要素として製作され、前記接地接続線（２５７）の一方の端部は、前記鋳造構成要素に鋳造される、請求項１０または１１に記載の装置（２００）。

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