LU103181B1 - Reaktor und Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden - Google Patents

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LU103181B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reaktor (1) zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei der Reaktor (1) einen Reaktormantel (2) sowie einen innerhalb des Reaktormantels (2) angeordneten Reaktorraum (3) aufweist, wobei der Reaktor (1) einen Reaktorkopf (4) sowie einen Reaktorsumpf (5) aufweist, wobei der Reaktorkopf (4) sowie der Reaktorsumpf (5) jeweils zumindest zeitweise verschließbare Zuführöffnungen (6) sowie Ausführöffnungen (7) aufweisen, durch welche zumindest Fluide oder Feststoffe, insbesondere Partikel, einzubringen oder auszubringen sind, sodass zur Erzeugung eines Wanderbettes (8) durch den Reaktorkopf (4) zumindest zeitweise kontinuierlich Partikel in den Reaktorraum (3) eingebracht sind. Bei einem Reaktor bei dem Instabilitäten des elektrischen Wärmeeintrags bei der Methanpyrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und Pyrolysekohlenstoff verhindert werden können, ist vorgesehen, dass in dem Reaktorraum (3) mehrere konusförmige Bauteile (9) angeordnet sind, wobei die konusförmigen Bauteile (9) hohl ausgestaltet sind und eine Eingangsöffnung (10) und eine Ausgangsöffnung (11) aufweisen und wobei die Eingangsöffnung (10) einen größeren Durchmesser aufweist als die Ausgangsöffnung (11).

Description

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LU103181
Beschreibung
Reaktor und Verfahren zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden
Die Erfindung betrifft einen Reaktor zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei der Reaktor einen Reaktormantel sowie einen innerhalb des Reaktormantels angeordneten Reaktorraum aufweist, wobei der Reaktor einen Reaktorkopf sowie einen Reaktorsumpf aufweist, wobei der Reaktorkopf sowie der Reaktorsumpf jeweils zumindest zeitweise verschlieBbare Zuführôffnungen sowie
Ausführôffnungen aufweisen, durch welche zumindest Fluide oder Feststoffe, insbesondere Partikel, einzubringen oder auszubringen sind, sodass zur Erzeugung eines Wanderbettes durch den Reaktorkopf zumindest zeitweise kontinuierlich Partikel in den Reaktorraum eingebracht sind.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zumindest zur Pyrolyse von — kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide einem
Reaktorraum eines Reaktors in Gegenstrômung zu einem aus Partikeln bestehenden
Wanderbettes des Reaktors zugeführt werden, wobei zumindest die Partikel des
Wanderbettes oder die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide mittels in dem Reaktorraum angeordneter Elektroden, zur Erzeugung thermischer Energie, auf eine definierte
Temperatur im Bereich zwischen 800- 1600°C aufgeheizt werden, wobei an einem
Reaktorkopf Partikel des Wanderbettes eingebracht werden und wobei an einem
Reaktorsumpf Partikel des Wanderbettes ausgebracht werden.
Die thermische Pyrolyse von Methan ist eine stark endotherme Reaktion die kinetisch und thermodynamisch bevorzugt in einem Temperaturbereich von 1000 °C - 1500 °C und Drücken bis 40 bar abläuft. Das Gleichgewicht verschiebt sich mit hôherem Druck auf die Eduktseite. Aus wirtschaftlichen Gründen wird ein Druck zwischen 5 bis 15 bar,
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Wasserstoff auch Pyrolysekohlenstoff an, der ein zusätzliches Wertprodukt darstellt.
Eine Formulierung des Kohlenstoffes ist bereits im Reaktionsschritt möglich. Bei
Vorlage von Kohlenstoffpartikeln pyrolysiert das Methan bevorzugt auf den vorgelegten
Partikeln. Die Partikelgrößen sind durch die Größe der vorgelegten Partikel und die spezifische Kohlenstoffabscheidung einstellbar. Zur Bereitstellung der
Reaktionsenthalpie ist der elektrische Wärmeeintrag besonders geeignet. Der Reaktor wird dabei über mindestens ein, in der Partikelschüttung axial angeordnetes,
Elektrodenpaar widerstandsbeheizt. Die Elektroden können auch horizontal, beispielsweise an einer Reaktorwand und nicht axial im Fließbett angeordnet sein.
Der elektrische Strom fließt über die Kohlenstoffschüttung und dissipiert, aufgrund des elektrischen Widerstandes der Partikelschüttung, in thermische Energie. Der elektrische
Widerstand resultiert aus der Partikelschüttung bzw. den Übertragungsflächen, während die Kohlenstoffpartikel eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen. Für einen homogenen Wärmeeintrag in das Beheizungsvolumen ist ein homogener elektrischer
Widerstand über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktors erforderlich. Treten
Pfade mit abweichendem elektrischen Widerstand auf, fließt der elektrische Strom bevorzugt in den Bereichen des geringen elektrischen Widerstandes. In der Folge sind die Umsätze in diesen Bereichen, aufgrund höherer Temperaturen, höher. Durch die
Ablagerungen des pyrolytischen Kohlenstoffes reduziert sich der Widerstand entlang dieser „bevorzugten“ Pfade weiter. Die Konsequenz sind Hotspots und letztendlich ein
Versagen des Beheizungskonzeptes. Ein solches Konzept zeigt beispielsweise die
Druckschrift WO 2020 244 803 A1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor sowie ein Verfahren anzugeben, bei denen Instabilitäten des elektrischen Wärmeeintrags bei der
Methanpyrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und Pyrolysekohlenstoff verhindert werden können.
Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des
Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 zunächst dadurch gelöst, dass in dem
Reaktorraum mehrere konusförmige Bauteile angeordnet sind, wobei die
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Ausgangsöffnung aufweisen und wobei die Eingangsöffnung einen größeren
Durchmesser aufweist als die Ausgangsöffnung.
Die zeitweise verschließbaren Zuführöffnungen sowie Ausführöffnungen können unterschiedlich ausgestaltet sein. Denkbar sind sowohl manuelle als auch automatisierte Öffnungs- und Schließvorgänge. In erster Linie muss sichergestellt werden, dass die verwendeten Mittel zum Verschließen der Zuführöffnungen beziehungsweise Ausführöffnungen dazu geeignet sind, den hohen Drücken und
Temperaturen der Pyrolyse standzuhalten.
Bei einem Wanderbett handelt es sich um einen Granulatbett beziehungsweise ein Bett aus Partikeln. Denkbar wäre, dass der gesamte Querschnitt des Reaktormantels ausgefüllt wird. Es ist aber auch denkbar, dass das Wanderbett einen ringförmigen
Querschnitt aufweist. Durch kontinuierliches Austragen der Partikel am Reaktorsumpf wird ein stetiges Abwärtswandern des Wanderbettes erreicht. Die Partikel können entnommen und ersetzt werden oder am Reaktorkopf wieder in den Reaktorraum geleitet werden. Unter dem Reaktorraum ist in diesem Falle das Innere des Reaktors inklusive etwaiger Ein- und Austragszonen zu verstehen.
Die konusförmigen Bauteile dienen dazu, im Reaktorraum eine Relativbewegung der
Partikel des Wanderbettes zu realisieren. Auf diese Weise können Pfade mit abweichendem elektrischen Widerstand vermieden werden. Die konusférmigen Bauteile können dabei trichterfôrmig beziehungsweise wie ein konischer Zylindermantel ausgebildet sein. Das konusfôrmige Bauteil ist in seiner Längserstreckung durchstrômbar, wohingegen es in radialer Richtung nicht durchstrômt werden kann.
Die zeitweise verschlieBbaren Ausführôffnungen können derart ausgestaltet sein, dass sie unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können. Besonders bevorzugt sind die Ausführöffnungen so ausgestaltet, dass sie nacheinander, zeitlich versetzt, geöffnet und geschlossen werden können. Dabei kann vorgesehen sein, dass jeweils eine Ausführöffnung mit einem konusförmigen Bauteil in Verbindung steht,
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors ist vorgesehen, dass die konusförmigen Bauteile in ihrer Längserstreckung parallel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können die konusförmigen Bauteile entsprechend in ihrer
Längserstreckung durchströmt werden, wodurch der Reaktorraum durch die konusförmigen Bauteile in mehrere Abschnitte aufgeteilt wird. Die Fließrichtung ist bei jedem der konusförmigen Bauteile identisch, sodass kein unterschiedlich gerichteter
Fluss entsteht.
Vorteilhafterweise kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Reaktors vorgesehen sein, dass die Ausgangsöffnungen in Wirkverbindung mit mindestens einer Austragsvorrichtung stehen, durch die Partikel aus dem Reaktor beförderbar sind. Bei der Austragsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine
Austragsschnecke handeln. Denkbar sind aber auch weitere bekannte Vorrichtungen, die dazu geeignet sind, Partikel aus dem Reaktor auszutragen. Die Austragsvorrichtung kann beispielsweise in ihrer Förderrichtung senkrecht zu der Förderrichtung der
Ausgangsöffnungen beziehungsweise senkrecht zu der Förderrichtung der konusförmigen Bauteile angeordnet sein. Auf diese Weise können die Partikel effizient aus dem Wirkbereich des Reaktors herausbefördert und entweder weiter behandelt oder rückgeführt werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem
Reaktorraum Trennwände angeordnet sind und dass sich die Trennwände radial vom
Zentrum des Reaktorraums zum Reaktormantel erstrecken, sodass der Reaktorraum durch die Trennwände zumindest teilweise segmentiert ist. Durch eine weitere
Segmentierung des Reaktorraums kann die Scherung der Partikel in axialer Richtung verschoben werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Trennwände in
Förderrichtung beziehungsweise Strömungsrichtung der Partikel vor den konusférmigen
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Bauteilen angeordnet sind. Somit verlängert sich die Strecke der Scherzone. Ohne die
Trennwände liegt die Scherung verstärkt unten am Austrag vor und mit den
Trennwänden wird eine Scherung weiter oben im Reaktor erzielt. Die Scherzone liegt oberhalb der Trennwände. Die Scherung (Relativbewegung) wird in der Reaktionszone benötigt.
Denkbar ist aber bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors, dass die konusförmigen Bauteile jeweils in einem der durch die Trennwände gebildeten
Segmente angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung der Partikel intensiviert werden, wobei die Relativoewegung der Partikel zueinander oberhalb der
Trennwände intensiviert wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors ist vorgesehen, dass in dem Reaktorraum mindestens zwei, in Bezug auf die Durchflussrichtung der kohlenwasserstoffhaltigen Fluide, in FlieBrichtung voneinander beabstandete
Elektroden, insbesondere Gitterelektroden, Uber die der Reaktor widerstandbeheizt werden kann, angeordnet sind. Eine besondere Herausforderung stellt der benötigte
Wärmeeintrag in das Reaktorsystem dar. Das priorisierte Reaktorkonzept verfolgt eine direkt elektrische Beheizung der Partikel beziehungsweise der Kohlenstoffschüttung.
Durch die Vorteile des erfindungsgemäBen Reaktors wird ein inhomogener
Wärmeeintrag vermieden und die damit verbundene Reduktion des elektrischen
Widerstandes führt nicht zu einem Versagen des Beheizungskonzepts.
Ferner kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die konusförmigen Bauteile in Fließrichtung hinter den Elektroden angeordnet sind. Bei einem Reaktor, wie dem erfindungsgemäßen, sind die konusförmigen Bauteile folglich unter den Elektroden angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass der versetzte Partikelabzug dazu führt, dass im Intraelektrodenraum eine bevorzugte Relativbewegung der Partikel stattfindet.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors ist vorgesehen, dass mindestens drei konusförmige Bauteile vorgesehen sind und dass die konusförmigen Bauteile konzentrisch in Bezug auf das Zentrum des Reaktorraums
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LU103181 angeordnet sind. Durch eine konzentrische Anordnung, beispielsweise in einem im
Querschnitt runden Reaktor beziehungsweise Reaktorraum, können die konusförmigen
Bauteile eine die Relativoewegung der Partikel zueinander begünstigen. Die konzentrische Anordnung führt dazu, dass eine Gleichverteilung der konusförmigen
Bauteile örtlich im Reaktorraum realisiert werden kann.
Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einem Verfahren zumindest zur
Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide einem Reaktorraum eines Reaktors in Gegenströmung zu einem aus Partikeln bestehenden Wanderbettes des Reaktors zugeführt werden, wobei zumindest die
Partikel des Wanderbettes oder die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide mittels in dem
Reaktorraum angeordneter Elektroden, zur Erzeugung thermischer Energie, auf eine definierte Temperatur im Bereich zwischen 800- 1600°C aufgeheizt werden, wobei an einem Reaktorkopf Partikel des Wanderbettes eingebracht werden und wobei an einem
Reaktorsumpf Partikel des Wanderbettes ausgebracht werden. Bei dem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Partikel mehrere konusförmige Bauteile, die im
Reaktorraum angeordnet sind, durchlaufen und anschließend mittels
Austragsschnecken aus dem Reaktor ausgebracht werden. Dabei können bevorzugt
Kohlenstoffpartikel genutzt werden, die als Wanderbett den Reaktor durchlaufen.
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßer Reaktor verwendet wird. Die obigen Ausführungen betreffend den erfindungsgemäßen Reaktor gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Austrag der Partikel durch die konusförmigen Bauteile zeitlich versetzt erfolgt. Durch die Kombination eines asymmetrischen und zeitlich versetzten
Austrags kann eine Durchmischung erfolgen, sodass eine Relativoewegung der Partikel zueinander begünstigt wird. Der Austrag kann dabei abwechselnd, sollten drei konusförmige Bauteile verbaut sein, zunächst durch das erste konusförmige Bauteil, dann das zweite konusförmige Bauteil und anschließend durch das dritte konusförmige
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Bauteil erfolgen. So kommt es oberhalb der optional verbauten Trennwände durch den abwechselnden Abzug zur Durchmischung und einer Relativoewegung der Partikel zueinander.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehôrigen
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Reaktors zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Reaktors zur Pyrolyse von wasserstoffhaltigen Fluiden,
Figur 3 die Darstellung gemäß Figur 2 in einem Querschnitt und
Figur 4 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reaktors 1 in einer
Längsschnittdarstellung. Der Reaktor 1 umfasst einen Reaktormantel 2, wobei der
Reaktormantel 2 einen Reaktorraum 3 einschließt. Der Reaktor 1 weist zusätzlich einen _Reaktorkopf 4 und einen Reaktorsumpf 5 auf, wobei am Reaktorkopf 4 mehrere
Zuführöffnungen 6 angeordnet sein können, während an dem Reaktorsumpf 5 mehrere
Ausführöffnungen 7 verortet sind.
Der Reaktor 1 ist dazu ausgelegt, Kohlenstoffpartikel in Form eines Wanderbettes 8 aufzunehmen, wobei die Kohlenstoffpartikel den Reaktor 1 durch die Zuführöffnungen 6 am Reaktorkopf 4 über die Ausführöffnungen 7 am Reaktorsumpf durchlaufen.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird der Reaktor 1 für die Pyrolyse von Methan genutzt.
Methan kann im Gegenstrom eingelassen werden und pyrolisiert an den aufgeheizten
Kohlenstoffpartikeln des Wanderbettes 8. Ein Aufheizen des Wanderbettes 8 ist notwendig, da die thermische Pyrolyse von Methan eine stark endotherme Reaktion ist, die kinetisch und thermodynamisch bevorzugt in einem Temperaturbereich von 1000 °C — 1500 °C und Drücken vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 25 bar abläuft.
Um eine homogene Erwärmung des Wanderbettes 8 zu erzeugen, sind in dem
Reaktorraum 3, in diesem Ausführungsbeispiel, drei konzentrisch zueinander angeordnete konusfôrmige Bauteile 9 angeordnet. Die konusfôrmigen Bauteile 9 dienen dazu, im Reaktorraum eine Relativoewegung der Partikel des Wanderbettes 8 zu realisieren, also eine Bewegung, in der sich möglichst alle Partikel relativ zueinander bewegen. Die konusférmigen Bauteile 9 sind dabei trichterfôrmig. Das konusférmige
Bauteil ist in seiner Längserstreckung durchstrômbar, wohingegen es in radialer
Richtung nicht durchstrômt werden kann. Die konusférmigen Bauteile 9 weisen jeweils eine Eingangsôffnung 10 und eine Ausgangsôffnung 11 auf, wobei die Eingangsôffnung 10 einen grôBeren Durchmesser aufweist als die Ausgangsôffnung 11.
Die konusfôrmigen Bauteile 9 sind am Reaktorboden 13 angeordnet und dienen zusätzlich dem Austrag der Kohlenstoffpartikel. Die Ausgangsôffnungen 11 der konusfôrmigen Bauteile 9 stehen dabei mit den Ausführôffnungen 7 des Reaktors in
Verbindung, sodass ein Austrag der Kohlenstoffpartikel durch die konusférmigen
Bauteile 9 hindurch erfolgt. Die Ausführôffnungen 7 beziehungsweise die
Ausgangsôffnungen 11 stehen dabei mit einer Austragsschnecke in Wirkverbindung.
Durch die Austragsschnecke sind Partikel aus dem Reaktor 1 befôrderbar. Die
Austragsschnecke 12 ist in ihrer Fôrderrichtung senkrecht zu der Fôrderrichtung der
Ausgangsôäffnungen 11 beziehungsweise senkrecht zu der Fôrderrichtung der konusfôrmigen Bauteile 9 angeordnet. Auf diese Weise kônnen die Partikel effizient aus dem Wirkbereich des Reaktors 1 herausbefôrdert und entweder weiter behandelt oder in den Reaktor 1 Über die Zuführôffnungen 6 rückgeführt werden.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Reaktors 1. Zusätzlich zu der in
Figur 1 gezeigten Ausgestaltung sind in diesem Ausführungsbeispiel Trennwände 14
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LU103181 vorgesehen. Die Trennwände 14 sind in diesem Ausführungsbeispiel örtlich über den konusförmigen Bauteilen 9 angeordnet, sprich in Förderrichtung der Kohlenstoffpartikel vor den konusförmigen Bauteilen 9. Somit verlängert sich die Strecke in der die
Bewegungsrichtung der Partikel mittels Einbauten entsprechend ausgeglichen wird.
Die Trennwände 14 erstrecken sich radial vom Zentrum des Reaktorraums 3 zum
Reaktormantel 2, sodass der Reaktorraum 3 durch die Trennwände 14 zumindest teilweise segmentiert ist. Durch eine weitere Segmentierung des Reaktorraums 3 kann die Relativbewegung der Partikel zueinander intensiviert werden. Die Funktion der
Trennwände 14 ist die Scherung der Partikel, die durch einen versetzen Abzug von
Material entsteht, durch die Trennwände 14 in eine obere Zone des Reaktors zu überführen.
Für den Wärmeeintrag in dem Reaktor 1 sind in dem Reaktorraum 3 zwei, in Bezug auf die Durchflussrichtung der kohlenwasserstoffhaltigen Fluide, in Fließrichtung voneinander beabstandete Elektroden 15, über die der Reaktor 1 widerstandbeheizt werden kann, angeordnet. Eine besondere Herausforderung stellt der benötigte
Wärmeeintrag in das Reaktorsytem dar. Das Reaktorkonzept verfolgt eine direkt elektrische Beheizung der Partikel beziehungsweise der Kohlenstoffschüttung. Durch die Vorteile der konusförmigen Bauteile 9 und der Trennwände 14 wird ein inhomogener Wärmeeintrag vermieden und die damit verbundene Reduktion des elektrischen Widerstandes führt nicht zu einem Versagen des Beheizungskonzepts.
Figur 3 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 in einem Querschnitt. In Figur 3 ist deutlich zu erkennen, dass sich die Projektionsflächen der Trennwände 14 und der konusförmigen Bauteile 9 nicht überdecken. Die konusförmigen Bauteile sind im
Querschnitt jeweils in einem der durch die Trennwände 14 gebildeten Segmente 15 angeordnet. Auf diese Weise kann eine Gleichrichtung der Partikelbewegung in einem
Abschnitt intensiviert werden.
Figur 4 zeigt eine Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur
Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden mit einem Reaktor 1 gemäß der vorgenannten Figuren. In Schritt 100 werden kohlenwasserstoffhaltige Fluide im
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Reaktorraum 3 des Reaktors 1 in Gegenstrômung zu einem aus Kohlenstoffpartikel bestehenden Wanderbettes 8 dem Reaktor 1 zugeführt. In Schritt 101 werden die Partikel des Wanderbettes 8 beziehungsweise die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide mittels in dem Reaktorraum angeordneter Elektroden 15 aufgeheizt. Die definierte Temperatur liegt im Bereich zwischen 800°C und 1600°C.
In Schritt 102 werden Partikel des Wanderbettes 8 an dem Reaktorkopf 4 in den Reaktor 1 eingebracht, wobei die Partikel in Schritt 103 an dem Reaktorsumpf 5 ausgebracht werden. Innerhalb des Reaktors durchlaufen die Partikel die vorgenannten konusférmigen Bauteile 9, die im Reaktorraum 3 angeordnet sind. In Schritt 104 werden die Partikel mittels Austragsschnecken 12 aus dem Reaktor befördert, wobei die Partikel nachbehandelt oder direkt in den Reaktor 1 zurückgeführt werden können.
Die einzelnen Schritte laufen im vorliegenden Beispiel nicht zwingend nacheinander ab, vielmehr werden die Schritte parallel beziehungsweise gleichzeitig ausgeführt, insbesondere wenn sich ein stationärer Betrieb des Reaktors 1 und des Wanderbettes 8 eingestellt hat.
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Bezugszeichenliste 1 Reaktor 2 Reaktormantel 3 Reaktorraum 4 Reaktorkopf 5 Reaktorsumpf 6 Zuführöffnung 7 Ausführöffnung 8 Wanderbett 9 Konusförmiges Bauteil 10 Eingangsöffnung 11 Ausgangsöffnung 12 Austragsschnecke 13 Reaktorboden 14 Trennwand 15 Elektrode 16 Segment

Claims (11)

210636P00LU LU103181 Patentansprüche
1. Reaktor (1) zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei der Reaktor (1) einen Reaktormantel (2) sowie einen innerhalb des Reaktormantels (2) angeordneten Reaktorraum (3) aufweist, wobei der Reaktor (1) einen Reaktorkopf (4) sowie einen Reaktorsumpf (5) aufweist, wobei der Reaktorkopf (4) sowie der Reaktorsumpf (5) jeweils mindestens eine zumindest zeitweise verschlieBbare Zuführöffnung (6) sowie Ausführôffnungen (7) aufweist, durch welche zumindest Fluide oder Feststoffe, insbesondere Partikel, einzubringen oder auszubringen sind, sodass zur Erzeugung eines Wanderbettes (8) durch den Reaktorkopf (4) zumindest zeitweise kontinuierlich Partikel in den Reaktorraum (3) eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktorraum (3) mehrere konusférmige Bauteile (9) angeordnet sind, wobei die konusférmigen Bauteile (9) hohl ausgestaltet sind und eine Eingangsôffnung (10) und eine Ausgangsôffnung (11) aufweisen und wobei die Eingangsôffnung (10) einen größeren Durchmesser aufweist als die Ausgangsôffnung (11).
2. Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konusférmigen Bauteile (9) in ihrer Langserstreckung (L) parallel zueinander angeordnet sind.
3. Reaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsôffnungen (11) in Wirkverbindung mit mindestens einer Austragsvorrichtung (12) stehen, durch die Partikel aus dem Reaktor (1) befôrderbar sind.
4. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktorraum (3) Trennwande (13) angeordnet sind und dass sich die Trennwande (13) radial vom Zentrum des Reaktorraums (3) zum
210636P00LU LU103181 Reaktormantel (2) erstrecken, sodass der Reaktorraum (3) durch die Trennwände (13) zumindest teilweise segmentiert ist.
5. Reaktor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konusförmigen Bauteile (9) jeweils in einem der durch die Trennwände (13) gebildeten Segmente angeordnet sind.
6. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktorraum (3) mindestens zwei, in Bezug auf die Durchflussrichtung der kohlenwasserstoffhaltigen Fluide, in Fließrichtung voneinander beabstandete Elektroden (14), insbesondere Gitterelektroden, über die der Reaktor (1) widerstandbeheizt werden kann, angeordnet sind.
7. Reaktor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konusförmigen Bauteile (9) in Fließrichtung hinter den Elektroden (14) angeordnet sind.
8. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei konusförmige Bauteile (9) vorgesehen sind und dass die konusförmigen Bauteile (9) konzentrisch in Bezug auf das Zentrum des Reaktorraums (3) angeordnet sind.
9. Verfahren zumindest zur Pyrolyse von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden zumindest zur Erzeugung von wenigstens wasserstoffhaltigen Fluiden, wobei die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide einem Reaktorraum (3) eines Reaktors (1) in Gegenströmung zu einem aus Partikeln bestehenden Wanderbettes (8) des Reaktors (1) zugeführt werden, wobei zumindest die Partikel des Wanderbettes (8) oder die kohlenwasserstoffhaltigen Fluide mittels in dem Reaktorraum (3) angeordneter Elektroden (14), zur Erzeugung thermischer Energie, auf eine definierte Temperatur im Bereich zwischen 800- 1600°C aufgeheizt werden, wobei an einem Reaktorkopf (4) Partikel des Wanderbettes (8) eingebracht werden und wobei an einem Reaktorsumpf (5) Partikel des Wanderbettes (8) ausgebracht werden,
210636P00LU LU103181 dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mehrere konusförmige Bauteile (9), die im Reaktorraum (3) angeordnet sind, durchlaufen und anschließend mittels mindestens einer Austragsvorrichtung (12) aus dem Reaktor ausgebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Austrag der Partikel durch die konusförmigen Bauteile (9) zeitlich versetzt erfolgt.
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