NL8800804A

NL8800804A - Inrichting voor een endotherme gasreactie.

Info

Publication number: NL8800804A
Application number: NL8800804A
Authority: NL
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1988-10-17
Also published as: CA1302089C; IT8820001A0; US4849187A; JPH0642940B2; JPS644232A; DE3810521A1; IT1216537B

Description

k 9

Inrichting voor een endotherme gasreactie,

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor een endotherme gasreactie, voorgesteld door stoomreformeren, waarbij de verbrandingswarmte die in de ruimte voor het produceren van rookgas van het kleinst raogelijke volume, wordt medegedeeld aan de 5 reactiedeelnemers in de reactor voor een dergelijke reactie door de wand van de reactor heen als een warmteflux met hoge dichtheid.

Opdat de verbrandingswarmte die wordt opgewekt in de ruimte voor het produceren van rookgas, aan de reactiedeelnemers of aan het uitgangsmateriaal in gasvorm wordt medegedeeld door de rand 10 van de reactor heen als een warmteflux van hoge dichtheid, is het een gebruikelijke praktijk voor een inrichting voor een endotherme gasreactie, zoals een stoomreformeringsinrichting, de temperatuur van het rookgas in de ruimte voor het produceren van het rookgas zo hoog mogelijk te houden om de dikte van de rookgaslaag maximaal 15 te maken, de reflectie van warmtestralen aan het binnenoppervlak van de verbrandingsoven die de ruimte voor het produceren van het rookgas bepaald, maximaal te maken, enzovoort.

Zelfs indien deze maatregelen gezamelijk worden toegepast bedraagt de warmteflux die door de rand van de reactor heen dringt, 20 ten hoogste ongeveer 175 kW/mz in een inrichting voor industriële toepassing.

Een toename van de dikte van de rookgaslaag zal er oorzaak van zijn dat het volume van de verbrandingsoven onvermijdelijk groot wordt zodat de zo ontstane totale inrichting noodzakelijker-25 wijs groter zal zijn, zelfs indien het volume van de reactor zelf die is ondergebracht in de verbrandingsoven en daardoor wordt verwarmd, klein is.

Om het volume van de verbrandingsoven te verkleinen is het wel eens gedaan in de verbrandingsoven een vuurvast vast materiaal 30 te plaatsen met een veel groter stralingsvermogen dan gassen bij een hoge temperatuur en door het vaste materiaal te verhitten met het rookgas om het op een hoge temperatuur te houden teneinde het warmtestralen vanuit het vaste materiaal te laten uitzenden naar de wand van de reactor. Voorts is al voorgesteld voor hetzelfde 35 doel gebruik te maken van de verbrandingswarmte die wordt opgewekt door de katalytische oxydatie van een brandstof.

.8800804 - 2 -

Het is een doel van de uitvinding een inrichting voor een endotherme reactie, zoals een stoomreformerende inrichting te verschaffen die een grote capaciteit heeft ondanks het hebben van een zo gering mogelijk volume.

5 De inrichting volgens de uitvinding wordt als volgt omschre ven.

In een verticaal cylindervormig vast zijn aanwezig: een ringvormige kamer voor een endotherme reactie die twee cylindervormige wanden heeft die coasiiaal zijn met het vat, 10 een voor gas doorlaatbare cylindervormige, een verbrandings- katalysatorhoudende wand die een verbandingskatalysatorhoudende laag op een zijde daarvan bevat welke zijde naar de reactiekamer is gekeerd, welke wand grenst aan tenminste één van de cylindervormige wanden van de reactiekamer en coaxiaal is met het vat, 15 een rookgasdoorganskamer die een ringvormige kamer is die wordt omsloten door een wand waartoe tenminste één van de cylindervormige wanden van de reactiekamer behoort, en de verbrandingskataly-sator houdende wand, een produktgasdoorgang die in een tegenstroom-warmteuitwis-20 selopstelling is met de reactiekamer en die is aangesloten aan de reactiekamer aan een eind daarvan, een stookgastoevoerkamer die op een andere zijde van de ver-brandingskatalysatorhoudende wand dan de rookgasdoorgangskamer is en die is omsloten door een wand met de verbrandingskatalysatorhoudende 25 wand, en welke inrichting is voorzien van een toevoerorgaan voor gasvormig uitgangsmateriaal dat is aangesloten aan de reactiekamer aan het andere eind daarvan, een stookgastoevoerorgaan en een toevoerorgaan voor een 30 zuurstofhoudend gas die beide zijn aangesloten aan de stookgastoevoer kamer , een rookgasafvoerorgaan dat is aangesloten aan de rookgasdoorgangskamer , een produktgasafvoerorgaan dat is aangesloten aan de produkt-35 gasdoorgang; waarbij: een stookgas en eem zuurstofhardend gas worden toegevoerd in de stookgastoevoerkamer via het stookgastoevoerorgaan, respectievelijk het toevoerorgaan voor het zuurstofhoudende gas, waarbij de twee gassen afzonderlijk worden toegevoerd aan de inrichting volgens de uitvinding en vervolgens met elkaar worden gemengd voor en na het binnenkomen in de toevoerkamer, of worden toegevoerd aan de inrichting .8800804 ί - 3 - volgens de uitvinding waarbij zij tevoren zijn gemengd, en dan via een gemeenschappelijk toevoerorgaan; waarna de gemengde gassen door de verbrandingskatalysatorhoudende wand gaan naar de rookgasdoorgangskamer; en het stookgas tijdens de doorgang daar doorheen wordt verbrand door de verbrandingskatalysator, waarbij de 5 door de verbranding opgewekte warmte naar de reactiekamer wordt gebracht door middel straling vanuit de verbrandingskatalysator- houdende laag door de rookgasdoorgangskamer en de tenminste ene wand van de reactiekamer heen; een rookgas dat door de verbranding is tot stand gekomen, wordt afgevoerd via de rookgasdoorgangskamer 10 en het rookgasafvoerorgaan, en de restwarmte van het rookgas eveneens wordt meegedeeld aan de reaktiekamer via de tenminste ene wand van de reactiekamer; anderzijds een gasvormig uitgangsmateriaal wordt toegevoerd via het toevoerorgaan voor gasvormig uitgangsmateriaal in de reactie-15 kamer, daar doorheen gaat en endotherm reageert om een produktgas te worden en vervolgens het produktgas wordt afgevoerd via de produkt-gasdoorgang in tegenstroom met het gasvormige uitgangsmateriaal dat door de reactiekamer gaat en een restwarmte afstaat aan het gasvormige uitgangsmateriaal, en via het productgasafvoerorgaan.

20 De uitvinding wordt hierna toegelicht in een beschrijving van de inrichting volgens de uitvinding, welke beschrijving verwijst naar een tekening.

Fig. 1 toont een voorbeeld waarin de inrichting volgens de uitvinding is belichaamd.

25 Fig. 1 is een langsdoorsnede of verticale doorsnede van een cylindervormige inrichting voor de omzetting van koolwaterstoffen in een gasmengsel dat grote hoeveelheden waterstof en koolmonoxyde als actieve componenten bevat door de koolwaterstoffen te laten reageren met stoom bij een hoge temperatuur in de aanwezigheid van 30 een stoomreformerende katalysator.

Fig. 2 laat de horizontale doorsnede van de cylindervormige inrichting langs de lijn II-II in fig. 1 zien.

Fig. 3 is een verkorte gedeeltelijke verticale doorsnede van een uit-voeringsvoorbeeld met een ringvormige binnenste reactiekamer en 35 een ringvormige buitenste reactiekamer die coaxiaal zijn en die elk op de binnenzijde een verbrandingskatalysatorhoudende laag hebben.

Fig. 4 is een vereenvoudigde doorsnede van het uitvoerings-voorbeeld met twee ringvormige reactiekamers of reactoren en de .8800804 '-4 - 4 - blokken van een ringvormige module.

Fig. 5 toont uitvoeringsvoorbeelden met drie stellen van een modulair reactor-samenstel in een vereenvoudigde horizontale doorsnede waarbij 5a de gehele vorm en 5b een gedeeltelijke voor-5 stelling geven die voorts losneembare blokken laat zien.

Fig. 6 toont een gedeelte van een verticale doorsnede van twee uitvoeringsvoorbeelden met 6a voor een inwendige verwarmingsbron en 6b voor een uitwendige verwarmingsbron.

Fig. 7 toont een uitvoeringsvoorbeeld in een gedeeltelijke 10 en verkorte verticale doorsnede met twee reactiekamers die beide zijn voorzien van een katalysatorhoudende binnenwand en een kataly-satorhoudende buitenwand.

Fig. 8 toont een gedeeltelijke verkorte horizontale doorsnede van de reactiekamer om voorkeursuitvoeringsvormen te laten zien van 15 de produktgasdoorgang die via de reactiekamer omhoog komt.

Fig. 9 toont een uitvoeringsvoorbeeld als dat in fig. 3 maar met een ander statisch gasmengorgaan.

Fig. 10 toont een uitvoeringsvoorbeeld als in fig. 7 maar z onder stookgasmengorgaan.

20 In de inrichting volgens de uitvinding wordt een gasvormige brandstof of een vloeibare brandstof in een fijn verstoven toestand toegevoerd samen met lucht, een met zuurstof verrijkte lucht of een ander zuurstofhoudend gas aan een verbrandingskatalysator die is aangebracht in de verwarmingsoven van de inrichting en die palladium, : 25 platina of nikkel als actieve of effectieve component bevat, waarbij de brandstof wordt blootgesteld aan katalytische verbrandingswarmte op te wekken onder de precieze beheersing van de temperatuurverdeling in de verbrandingszone.

De zone voor de endotherme reactie die moet worden verwarmd 30 door de katalytische verbranding, bestaat uit de wand van de reactor die is vervaardigd van een materiaal met een grote mechanische sterkte, een grote warmtebestendigheid en een grote totale warmteoverdrachts-coëfficiënt en een kamer of ruimte die daarin is opgesloten waarin zonodig een katalysatorbed voor de endotherme reactie of een vast 35 vulmateriaal is gepakt.

Zonodig kunnen toevoegingen zijn aangebracht op het oppervlak van de wanden van de reactor die de reactie-zone omgeven.

Bijvoorbeeld is er beslag of iets dergelijks aangebracht dat het oppervlaktegebied aan de binnen of de buitenzijde van de .8800804 s - 5 - ’ wanden van de reactor of de reactiekamer vergroot.

Het warmteoverdrachtsoppervlak van de reactor is naar de verbrandingskatalysatorlaag gekeerd, geheel of gedeeltelijk over een ruimte die het rookgas nodig heeft om te passeren naar een 5 afvoermondstuk, welke ruimte kan worden aangeduid als "rookgasdoor- gangskamer".

De dikte van de rookgasdoorgangskamer op de afstand tussen het warmteoverdrachtsoppervlak van de reactor en de verbrandingskatalysatorlaag moet liggen in het traject van 5 tot 200 mm.

10 De kamer dient te werken als een stroomdoorgang van het rookgas dat door de katalytische verbranding in de verbrandingskatalysatorlaag is gevormd.

De snelheid van het rookgas in deze kamer wordt op voordelige wijze gehouden in het traject van 0,1 tot 5 m/s.

15 De dikte van de verbrandingskatalysatorlaag wordt bij voor keur gehouden in het traject van 1 tot 40 mm, afhankelijk van de hoeveelheid warmte die nodig is.

De verbrandingskatalysatorhoudende wand is geconstrueerd met een warmtebestendigmateriaal met een poreuze structuur die een 20 voldoende mechanische sterkte heeft. Een dergelijk materiaal kan een keramische of metallieke vaste stof zijn met een voor gas doorlaatbare structuur, zoals een net, een vulling, geweven of niet-geweven doek, net, vezels, draad of koord, of een sponsachtige structuur met open cellen.

25 De katalysatorhoudende wand kan zijn uitgevoerd met een dergelijk materiaal of met een combinatie van dergelijke materialen, door het materiaal zelf of ondersteund door een raamwerk, een huis of iets dergelijks.

Het gedeelte van de verbrandingskatalysatorhoudende wand 30 dat geen verbrandingskatalysator bevat, is geplaatst aan een zijde van de wand die grenst aan de stookgastoevoerkamer.

De functie van dit gedeelte is het verhinderen van terugslag van de verbranding vanuit de verbrandingskatalysatorlaag in de stookgastoevoerkamer of verder, en om de warmte uit de verbrandings-35 katalysatorlaat te isoleren en te reflecteren en in sommige gevallen om de katalysatorlaag te steunen.

Aan een zijde van de verbrandingskatalysatorhoudende wand die van de katalysatorlaag is afgekeerd, kan een extra wand worden geplaatst die in zekere mate losstaat van de katalysatorhoudende .8800804 * - 6 - wand, om de terugslag verder te verhinderen of om de verdeling over de verticale richting van de stroomsnelheid van het stookgasmengsel met het zuurstofhoudende gas door de katalysatorhoudende wand te regelen.

5 De extra wand kan zijn van een metaalgaas, geexpandeerd metaal of iets dergelijks, of van een combinatie daarvan waarbij de poreusheid, de openingen in bepaalde gevallen worden gevarieerd om de hierboven vermelde stroomsnelheid te regelen.

Verdere organen voor het verhinderen van de terugslag van 10 de verbranding, zoals een gebruikelijke vlamkering, kunnen zonodig zijn aangebracht langs de stroomdoorgang van het stookgasmengsel naar de verbrandingskatalysatorhoudende wand of de extra wand.

De in de katalysatorlaag opgewekte warmte wordt door massieve straling daar vandaan naar de reactiekamer door de rookgasdoorgangs-15 kamer en de wand van de reactiekamer heen in de reactiekamer gestraald waar de endotherme reactie van het uitgangsmateriaal wordt verkregen. Aangezien het door het wandgedeelte zonder verbrandingskatalysator heengaan van de warmte wordt verhinderd door de isolerende functie van dat wandgedeelte en de warmte wordt gereflecteerd of terugge-20 straald naar de katalysatorlaag en het stookgasmengsel dat door het wandgedeelte heen stroomt, ook de warmte in de katalysatorlaag draagt, wordt de verbrandingswarmte met een hoog rendement naar de reactiekamer gevoerd.

Voor de vervaardiging van de verbrandingskatalysatorlaag kan 25 een vuurvast materiaal met een poreuze structuur en tevens met een grote mechanische sterkte worden gedompeld in een oplossing die de katalysatorcomponent bevat, eventueel na te zijn bedekt met waterverf om een groot oppervlak te verkrijgen voor het dragen van de katalysator-component, of kan de concentratie-verdeling van de 30 katalysator-component in de katalysatorlaag worden geregeld door het materiaal nog -eens of herhaaldelijk te dompelen in een oplossing die de katalysator-component bevat, of kan een vuurvast materiaal met een korrelige of vezelige structuur er toe worden gebracht de katalysator-component te dragen, eventueel na met waterverf te zijn bedekt 35 om een groot oppervlak te verkrijgen, en in de gewenste vorm van de katalysator-laag te worden gebracht. In dit geval kunnen het dragen en de vormgeving in volgorde worden omgekeerd.

Teneinde de warmtestraling vanuit de katalysatorlaag te vergemakkelijken is het zeer doeltreffend kleine dragerkorrels dicht .8800804 * - 7 - aan te brengen in het diepe gedeelte van de katalysatórlaag en grote dragerkorrels gespreid in het ondiepe gedeelte van de katalysator laag.

Zo is het ook doeltreffend dragervezels dicht op elkaar in 5 het diepe gedeelte aan te brengen en losjes in het ondiepe gedeelte.

Het ondiepe gedeelte bevindt zich vanzelfsprekend aan de zijde die is gekeerd naar het warmteoverdrachtoppervlak van de reactor.

Met het doel terugslag van de verbranding te verhinderen 10 wordt het oppervlak van de verbrandingskatalysatorlaag dat is afgekeerd van het oppervlak tegenover het warmteoverdrachtoppervlak van de reactor, bedekt met een laag van een vuurvast isolerend materiaal waar doorheen het voor het stookgas en zuurstofhoudend gas gemakkelijk is te passeren. Deze laag is hiervoor aangeduid 15 als "het wandgedeelte zonder verbrandingskatalysator" of " het gedeelte van de verbrandingskatalysatorhoudendewand dat geen verbrandingskatalysator bevat".

Het verdient in het bijzonder de voorkeur gebruik te' maken van een vuurvast isolerend composietmateriaal dat bestaat uit een 20 gevormd vuurvastmateriaal en een geweven of niet-geweven vlies dat is gemaakt van keramische vezels.

Het gevormde vuurvaste materiaal kan worden gebruikt in de laag nabij de verbrandingskatalysatorlaag, terwijl de keramische vezellaag in de daarvan verwijderde laag ligt. Daarentegen kan het 25 gevormde vuurvaste materiaal ook worden gebruikt in de van de verbrandingskatalysatorlaag verwijderde laag, terwijl de keramische vezellaag zich bevindt in de laag nabij de verbrandingskatalysatór-laag.

De laag vuurvast isolerend materiaal kan ook een structuur 30 aannemen waarin een gevormd vuurvast materiaal tussen keramische vezellagen wordt gehouden.

Het vuurvaste isolerende materiaal moet sterk genoeg zijn in mechanisch opzicht wanneer het werkt als een ondersteuningsmate-riaal van de verbrandingskatalysatorlaag ingevallen dat de verbran-35 dingskatalysatorlaag zelf teer is.

Wanneer de verbrandingskatalysatorlaag op een sterk vuurvast materiaal wordt gedragen, kan het vuurvaste isolerende materiaal voornamelijk worden gekozen op basis van zijn isolerende eigenschappen.

.8800804 'k - 8 -

De dikte van de vuurvaste isolerende materiaallaag moet liggen in de traject van 0,5 tot 20 mm met het oog op het verhinderen van* terugslag van de verbranding.

Opdat de inrichting volgens de uitvinding een hoge betrouw-5 baarheid zal hebben, is de vuurvaste isolerende materiaallaag het belangrijkste werkende onderdeel.

De vuurvaste isolerende materiaallaag kan een geïntegreerde constructie of constructie uit één stuk hebben,of kan een gecombineerde constructie hebben van een materiaal dat is opgedeeld in 10 blokken.

Het materiaal voor een blok is niet noodzakelijkerwijs beperkt tot een bepaalde soort maar het kan ook een geschikte combinatie van verschillende materialen zijn.

Het drukverschil tussen de druk in de rookgasdoorgangs-15 kamer en de druk in het gedeelte dat grenst aan de verbrandings- katalysatorhoudende wand van de ruimte van de stookgastoevoerkamer moet tenminste een overdruk van 10 mm water zijn om terugslag van de verbranding te voorkomen.

De oppervlaktetemperatuur van de vuurvaste isolerende 20 materiaallaag aan de invoerzijde van het stookgas en het zuurstof- houdende gas moet bij voorkeur 200°C onder de ontstekingstemperatuur van het stookgas worden gehouden met het oog op het voorkomen van terugslag.

In het geval het stookgas bijvoorbeeld methaan is, dient 25. de oppervlaktetemperatuur van de isolerende materiaallaag aan de invoerzijde bij voorkeur niet hoger dan 400°C te zijn.

Een gelijkmatige verdeling van de verbrandingskatalysator over het gehele oppervlak van de verbrandingskatalysatorlaag die naar het buitenoppervlak van de reactor is gekeerd, is geschikt.

30 Het is echter niet essentieel dat de katalysator gelijkmatig aan wezig is in de laag aan de invoerzijde van de verbrandingskatalysatorlaag, maar het verdient de voorkeur dat de katalysator spaarzamer aanwezig is in de laag aan de invoerzijde met het doel terugslag van de verbranding en verslechtering van de katalysator 35 te verhinderen.

Naarmate het stookgas en het zuurstofhoudende gas de kataly-satorlaag doorlopen neemt de hoeveelheid van het rookgas voortkomende uit de verbranding van het stookgas geleidelijk toe.

Het is doeltreffend het oppervlak van de verbrandingskataly- T 8 8 D 0 £ è £ - 9 - laag dat naar het buitenoppervlak van de ractor is gekeerd, tot een laag met een aanzienlijke donkerwaarde te maken en daardoor het uitstralen van de warmte die wordt opgewekt door de katalytische verbranding, naar het buitenoppervlak van de reactor te versnellen.

5 In de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk binnenin een statische mengsectie van het stookgas en het zuurstof-houdende gas het gas dat uit de mengsectie wegstroomt, wordt toegevoerd aan de vuurvaste isolerende materiaallaag.

Het verdient de voorkeur de toevoer van het stookgas en IQ het zuurstof-houdende gas aan de verbrandingskatalysatorlaag over de verticale richting nauwkeurig te regelen in overeenstemming met de verdeling van de belasting die in die richting in de reactor moet worden verhit. Hiermee in overeenstemming kan de verdeling van de verbrandingskatalysator in de verbrandingskatalysatorlaag worden 15 gevarieerd.

De in de reactor uitgevoerde reactie is een endotherme reactie die alleen bij een hoge temperatuur kan verdergaan, en de reactie vergt een grote hoeveelheid warmte zodat het noodzakelijk is een grote hoeveelheid warmte met een hoog rendement aan het reactiestel-20 sel voortdurend toe te voeren en daarbij constant een beperkt effectief oppervlak van de wand van de reaktor te gebruiken voor de warmteoverdracht naar het stelsel.

Verwijzend naar de tekeningen is in fig. 1 en fig. 2 een lijf 100 van de vergassingsreactie-inrichting een cylindervormig vat 25 dat wordt gedragen door poten 100 L, in het middendeel van welk vat een cylindervormige of veelhoekige verdelingspijp of cylindervormige wand 170 voor zuurstofhoudend gas is aangebracht. Een toevoerkamer 160 voor zuurstofhoudend gas wordt door deze wand omgeven.

De verdelingspijp 170 in fig. 1 is een voor gas doordring-30 bare poreuze pijp die is gemaakt van een gesinterd metaal.

Het is ook uitvoerbaar een enkellagige of meerlagige pijp te gebruiken met een aantal poriën die in één of meer lagen van de pijpwand zijn gestoken.

Een meerlalig of buisvormig metalen net met kleine maas-35 openingen kan eveneens worden gebruikt voor de verdelingspijp 170.

Voor de gelijkmatige verdeling van een zuurstofhoudend gas dat door de pijpwand van de verdelingspijp 170 heengaat, wordt het drukverlies van het zuurstofhoudende gas over de pijpwand ingesteld op tenminste 30% van het drukverschil tussen de druk van het zuurstof houdende gas dat aan de inrichting wordt toegevoerd, en de .8800604 ___& * - 10 - druk van het rookgas.

Rondom de verdelingspijp 170 is een aantal verdelingspijpen 250 voor gasvormig of dampvormige brandstof opgesteld.

Wanneer het zuurstofhoudende gas werd toegevoerd aan de 5 verdelingspijp 170 samen met het stookgas kunnen de verdelings pijpen 250 wordèn gebruikt voor de toevoer van extra stookgas of behoeven zij in het geheel niet te worden gebruikt.

De verdelingspijpen 250 zijn op de juiste plaatsen geperforeerd met een aantal kleine poriën waar doorheen het stookgas wordt uitge-10 stoten. (In de tekening worden geen poriën getoond voor de duidelijk heid.)

De richting van de porie kan in iedere radiale richting rondom de verdelingspijpen liggen. Richtingen die geschikt kunnen zijn voor het mengen van het stookgas en het zuurstofhoudende 15 gas, worden bij voorkeur gekozen.

De verdelingspijpen 250 kunnen zijn vervaardigd van een poreus materiaal, zoals gesinterd metaal.

De dichtheidsverdeling van de poriën of openingen of hun grootte in de verdelingspijpen 170 of 250 kan langs de verticale 20 richting worden gevarieerd voor een gunstige verdeling van de toe voer van'ide gassen over die richting ten einde de verdeling van de verbrandingswarmte die in de verbrandingskatalysatorlaag wordt opgewekt, optimaal kan worden gemaakt voor het verwarmen van de reactor.

25 Rondom de ruimte 240 waarin de verdelingspijpen 250 zijn opgesteld en die in horizontale doorsnede ringvormig is, is een cylindervormige, voor gas doordringbare verdelingswandlaag 300 aangebracht.

De voor gas doorlaatbare verdelingswandlaag 300 bestaat 30 uit een niet-geweven vlieslaag van keramische vezels aan de invoer- zijde van het zuurstofhoudende gas en uit een gevormde vuurvaste poreuze stijve materiaallaag met een voldoende doorlaatbaarheid voor gas aan de uitvoerzijde daarvan.

De vuurvaste poreuze materiaallaag van de voor gas doordring-35 bare verdelingswandlaag 300 draagt in de buitenste sectie van de laag een verbrandingskatalysator.

De katalysatorhoudende laag 400 die de verbrandingskatalysator draagt, heeft een dikte van tenminste 1 mm omdat de temperatuur van de sectie op een gewenste hoge waarde moet worden gehouden. De ,8800804 i, - 11 - lagen 300 en 400 vormen een verbrandingskatalysatorhoudende wand.

De ruimte met daarin de verdelingspijpen 250, is een ringvormige gasmengkamer 240, waarbij de stookgastoevoerende kamer is omsloten door een wand waartoe behoren de cylindervormige wand 170 en de 5 katalysatorhoudende wand.

Ofschoon de verbrandingskatalysator in fig. 1 wordt gedragen op de buitenste sectie van de vuurvaste poreuze materiaal-laag, kan de katalysator ook onafhankelijk worden gedragen op een niet-geweven vlies van keramische vezels, enz, zodat het verkregen 10 vlies kan worden bevestigd op het buitenoppervlak van de voor gas doordringbare scheidingswandlaag 300.

Er is een rookgasdoorgangskamer of -ruimte 500 aanwezig die de doorgang is van het rookgas dat wordt gevormd door de werking van de verbrandingskatalysator 400 en die een ringvormige horizontale 15 doorsnede heeft.

De horizontale doorsnede van de ruimte 500 dient een oppervlak van de horizontale doorsnede te hebben die voldoende is opdat het rookgas een stroomsnelheid heeft in het traject van 0,1 tot 5 m/s zodat de toevoer van het stookgas en van het zuurstofhoudende 20 gas niet wordt tegengewerkt door de weerstand tegen de stroom van het rookgas.

Een binnenwand 822 van een vergassingsreactiekamer 818 is aangebracht om de buitengrenzen van de ruimte 500 te bepalen.

De vergassingsreactiekamer of reactor 818 is geplaatst 25 tussen de binnenwand 822 en een buitenwand 824, waarbij de horizon tale doorsnede van de kamer ringvormig is.

In de vergassingsreactiekamer 818 is een stoomreformerend katalysatorbed 820 opgesteld en aan het ondereind van de buitenwand 824 is een aantal openingen 826 aangebracht voor het afvoeren van 30 het produktgas.

Rondom de buitenwand 824 is een doorgang 830 gevormd voor het produktgas die een ringvormige horizontale doorsnede heeft en is omgeven door een cylindervormige wand 831.

Aan het boveneind van de doorgang of produktgastverzamel-35 kamer 830 is een gewenst aantal afvoermondstukken 834 voor het produktgas naar de buitenzijde van de inrichting aangebracht.

Een doorgang 130 voor zuurstofhoudend gas die de doorgang 830 omgeeft, is aangebracht omgeven door het vat 100.

Aan het ondereind van de inrichting is een toevoermondstuk , 8 8 ö 0 8 l *4 *

V

- 12 - 110 aangebracht voor zuurstofhoudend gas.

Het zuurstofhoudende gas dat wordt ingevoerd door het invoermondstuk 110, gaat naar buiten via de doorgang 120 omhoog door de doorgang 130 naar een doorgangruimte 140 die is aangebracht 5 in het bovendeel van de inrichting, gaat daar doorheen naar binnen en gaat vervolgens door een warmtewisselaarruimte 150 voor het terugwinnen van restwarmte, in welke ruimte een warmtewisselaar 150 C is geplaatst, om in de kamer 160 te stromen.

De doorgang 120 heeft steunplaten 120 S die tevens radiale 10 stroomgeleiders voor het gas zijn.

De gasvormige brandstof of de brandstof in dampvorm bereikt een rond verdeelstuk 220 via een mondstuk 210·, en een hoofdpijp 215 en wordt ingevoerd in een aantal van de verdelings-pijpen 220 via valpijpen 230.

15 Het uit de openingen van de verdeüngspijpen 250 uitgestoten stookgas wordt gemengd met het zuurstofhoudende gas en het verkregen mengsel dringt door de voor gas doorlaatbare scheidingswandlaag 300 heen om het verbrandingskatalysatorbed 400 te bereiken waar het wordt blootgesteld aan katalytische verbranding.

20 Het door de katalytische verbranding gevormde rookgas gaat omhoog door de ruimte 500, dringt binnen door een voor gas doorlaatbare isolerende materiaallaag 600 en gaat daarna door een warmte-wisselaarpijp 150 C om te worden afgevoerd naar de buitenzijde van de inrichting via de pijp 710.

25 De isolerende materiaallaag 600 is een warmteterugwinnings- wand. De wand 600 ontvangt de restwarmte van het rookgas en straalt de warmte terug in de rookgasdoorgangskamer 500. In het uitvoerings-voorbeeld in fig. 1 wordt de uitgestraalde warmte aan het reactie-katalysatorbed 820 gegeven via de kamer 500 en de binnenwand 822 30 van de reactiekamer 818.

De warmte-terugwinwand 600 is opgesteld aan het uitvoereind van de rookgasdoorgangskamer en kan evenwijdig of loodrecht op schuin op de wand van de reactiekamer staan al naar het rookgas door deze warmte terugwinwand heen wordt afgevoerd. In het uitvoe-35 ringsvoorbeeld volgens fig. 1 met een parallelle opstelling wordt de warmte in plaats daarvan rechtstreeks naar de wand van de reactiekamer gebracht.

Gasvormige koolwaterstoffen of koolwaterstoffen in dampvorm of lagere alcoholen en stoom als het uitgangsmateriaal van de .8800804 - 13 - endotherme reactie worden toegevoerd via een mondstuk 810 en een hoofdpijp 812 in een rond verdeelstük 814 waar het mengsel wordt verdeeld over een aantal verdelingspijpen 816.

Een aantal van de verdelingspijpen 816 is op gelijke 5 afstanden aangesloten aan de ringvormige mantelwand van de reactie- kamer 818 aan het boveneind daarvan.

Terwijl het reactiemengsel naar beneden stroomt door het stoomreformerende katalysatorbed 820 in de reactiekamer 818, gaat de reactie verder door middel van de warmtestroom die binnendringt 10 door de binnenwand 822 en de buitenwand 824 om een produktgas met een hoge temperatuur te vormen. Het produktgas gaat dan omhoog via de ringvormige doorgang 830 waarbij het zijn vastgehouden restwarmte meedeelt aan het reactie-fluïdum in het katalysatorbed 820 door de buitenwand 824 heen en wordt daarna afgevoerd via een afvoermond-15 stuk 834.

Hetzelfde verwijzingscijfer of symbool dat hierna wordt genoemd, geeft hetzelfde object aan tenzij anders vermeld.

Fig. 3 toont een verkorte verticale doorsnede van een uit-voeringsvoorbeeld van de uitvinding met een kernmoduul dat gelijk 20 is aan het uitvoeringsvoorbeeld in fig. 1, en een ringvormig moduul rondom het kernmoduul van eenzelfde constructie als het kernmoduul.

In de kernmoduul heeft de warmtewisselaar 150 een van ribben voorziene pijp 150 x F in welke pijp het zuurstofhoudende gas stroomt en waarbij het rookgas of het verbrandingsgas aan de zijde van de 25 ribben voorbij gaat.

Het rookgas dat uit de warmtewisselaar 150 is gestroomd, wordt afgevoerd via de centrale rookgasafvoerpijp 710.

Zoals aangegeven in fig. 4 die een zeer verkorte horizontale doorsnede is van een uitvoeringsvoorbeeld als dat is weergegeven 30 in fig. 3, wordt de ringvormige moduul op voordelige wijze door middel van twee of meer radiale verticale wanden 40 gescheiden in hetzelfde aantal boogvormigeblokken 50 om de vervaardiging, het transport, het herstel of een gedeeltelijke werking van de inrichting volgens de uitvinding te vergemakkelijken.

35 Tenminste één sectie met ringvormige structuur van de inrich ting volgens de uitvinding, dat wil zeggen een stel van één van de ringvormige kamers en een paar van de verticale cylindervormige wanden waartussen de kamer is opgesloten, kan op dezelfde wijze worden gescheiden om dezelfde reden als hierboven gegeven.

.8800804

'♦ I

- 14 -

De kernmoduul en de ringvormige modulen in fig. 3 zijn gescheiden door een wand 11 met warmte isolerend materiaal. De warmte isolerende wand 11 kan worden geplaatst tussen twee ringvormige modulen als weergegeven in fig. 5a die een zeer verkorte 5 doorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding met drie reactiekamers laat zien. De radiale scheidingswand 4 Okaa eveneens warmte isolerend zijn. De aldus aangebrachte warmteisolatie is geschikt voor de afzonderlijke gedeeltelijke werking van slechts een gedeelte van de modulen en/of blokken.

10 De kernmoduul en elk blok van de ringvormige modulen kan afzonderbaar zijn zoals getoond in fig. Sb die een gedeeltelijke doorsnede laat zien, waarbij de blokken samen met de inrichting volgens de uitvinding zijn vervaardigd.

In de ringvormige moduul in fig. 3 stroomt het zuurstof-15 houdende gas uit één of meer toevoeren 112 door een naar buiten gerichte doorgaang 122 die door de cylindervormige scheidingswand 20 is afgezonderd die een verlenging kan zijn van de warmteisolerende wand 11, de stijgende doorgang 132, de doorgang 142 naar binnen toe en een warmtewisselaar 152 voor zuurstofhoudend gas naar binnen 20 in een aantal voorverdeelorganen 164 voor zuurstofhoudend gas.

De warmtewisselaar 152 maakt gebruikt van ribben voorziene pijpen 152 XF. De voorverdeler 164 die eenzelfde samenstelling kan hebben als de brandstofverdelingspijp 250 in fig. 1, kan in sommige gevallen worden weggelaten.

25 Het zuur stof houdende gas spuit uit een flink aantal poriën in de wanden van de voorverdeler 164, gaat door de poreuze en voor gas doorlaatbare verdeler 172 voor zuurstofhoudend gas, een cylindervormige wand heen, in de stookgas toevoerende ruimte of mengkamer 242, wordt daarin gemengd met het stookgas dat uit een flink aantal 30 poriën in de wanden van de stookgasverdeler 252 spuit en wordt vervolgens daarmee gemengd door de voor gas doorlaatbare wandlaag 302 van de cylindervormige verbrandingskatalysator houdende wand gevoerd en verbrandt in de verbrandingskatalysator houdende laag 402 op het buitenoppervlak van de verbrandingskatalysator houdende 35 wand.

Voor het toevoeren en afvoeren van gassen wordt gebruik gemaakt van een rondlopend verdeelstuk, zoals beschreven voor fig. 1, of van een dergelijk toestel opgedeeld in segmenten voor de ringvormige module.

.8800804 - 15 -

De verbrandingswarmte die wordt opgewekt in de verbrandings-katalysatorlaag 402 wordt naar het katalysatorbed 870 voor de endo-therme reactie gevoerd via de inwendige wand 872 van de in endotherme reactie-kamer, voornamelijk door de massieve straling uit de verbran-5 dingskatalysatorlaag 402 en tevens gedeeltelijk door convectie vanuit het rookgas of verbrandingsgas dat omhoog gaat door de verstookgas doorgangskamer 502 omdat de voor gas doorlaatbare scheidingswandlaag 302 de rol vervuld van warmteisolator en het stookgasmengsel vanuit de stookgastoevoerkamer 242 naar de rookgasdoorgangskamer 502 10 stroomt.

Het verbrandingsgas gaat omhoog door de kamer 502 en verlaat deze door de warmteterugwinningswand 602 van voor gas doorlaatbaar vast materiaal waarbij het zijn warmte afstaat aan de wand 602 waarna de wand 602 de warmte uitstraalt door massieve straling naar 15 het katalysatorbed 870, en het rookglas wordt via de ringvormige kamer 702, de koelribbezijde van de van koelribben voorziene pijp-warmtewisselaar 152 die het zuurstofhoudende gas dat naar beneden komt door de van koelribben voorziene pijp, voorverhit, en één of meer pijpen 712 afgevoerd.

20 Het via de verdelingspijpen 866 in de reactiekamer 868 toegevoerde gasvormige uitgangsmateriaal loopt naar beneden door het reactiekatalysatorbed 870 waarbij het geleidelijk aan verandert in een produktgas bij het ontvangen van de warmte uit de behandelings-katalysatorlaag zoals hierboven vermeld, en aan het ondereind van 25 het reactiebed keert het om en gaat het omhoog via de ringvormige doorgang 880 tussen de buitenwand 874 van de reactiekamer en een cylindervormige wand 881 en wordt het afgevoerd via de pijpen 884.

De kernmoduul in fig. 3 wordt op dezelfde wijze bedreven als het uitvoeringsvoorbeeld in fig. 1.

30 In de hierboven besproken uitvoeringvoorbeelden wordt de ringvormige reactiekamer verhit vanuit een ringvormige verbrandings-katalysatorlaag die is aangebracht op een plaats binnenin. Ofschoon een dergelijke verwarming vanuit een plaats binnenin de reactiekamer in het algemeen gunstig is, kan de reactiekamer worden verwarmd 35 vanuit de aan de buitenzijde geplaatste verbrandingskatalysatorlaag.

Nu verwijzend naar fig. 6 die een gedeeltelijke verticale doorsnede van de inrichting volgens de uitvinding toont, zijn in fig. 6a, net als in het uitvoeringsvoorbeeld in fig. 3, vanuit de as 0-0 van het cylindervormige vat 100 links naar de wand 100 van het vat .8800204 * t - 16 - rechts kamers, wanden, doorgangen en dergelijke coaxiaal aangebracht: voor de kernmodule een zuilvormige toevoerkamer of -ruimte 160 voor zuurstofhoudend gas, een voor gas doorlaatbare verdelingspijpwanö 170, een gasmengkamer 240 met daarin brandstofverdelingspijpen 250, 5 een voor gas doorlaatbare wandlaag 300, een verbrandingskatalysator- houdende laag 400, een rookgasdoorgangskamer 500, een inwendige reactiekamerwand 822, een met een katalysatorbed gevulde reactie-karner 820, een uitwendige reactiekamerwand 824, een produktgasdoor-gang 830, een opstijgende doorgang 130 voor zuurstofhoudend gas, 10 een warmteisolerende wand 11; en voor de ringvormige module een warmteisolerende wand 11, een toevoerkamer 162 voor zuurstofhoudend gas met daarin voor gasdoorlaatbare voorverdelerpijporganen 164, een voor gas doorlaatbare cylindervormige verdelingswand 172, een gasmengkamer 242 met daarin stookgasverdelingspijpen 252, een voor gas 15 doorlaatbare wandlaag 302, een katalysatorhoudende laag 402, een stookgasdoorgangskamer 502, een inwendige reactiekamerwand 872, een met een katalysatorbed gevulde reactiekamer 870, een produktgas-doorgang 880, een opstijgende doorgang 132 voor zuurstofhoudend gas en een wand 100 van het vat; in het uitvoeringsvoorbeeld in 20 fig. 6b worden daarentegen de reactiekatalysatorbedden 820 en 870 verhit vanuit de brandingskatalysator lagen 400 en 402 aan de buitenzijde en is de opstelling vanuit de wand 100 van het vat naar de hartlijn 0-0 links: voor de ringvormige module de wand 100 van het vat, een doorgang 132 voor zuurstofhoudend gas, een toe-25 voerkamer 162 voor zuurstofhoudend gas met daarin voorverdelerpijpen 164, een verdelingswand 172, een gasmengkamer 242 met daarin stookgasverdelingspijpen 252, een voor gas doorlaatbare wandlaag 302, een katalysatorhoudende laag 402, een rookgasdoorgangskamer 502, een buitenste reactiekamerwand 874, een reactiekamer 870 met 30 daarin een katalysatorbed, een binnenwand 872 van de reactiekamer, een produktdoorgang 880 en een warmteisolerende wand 11; en voor de kernmodule een warmteisolerende wand 11, een doorgang 130 voor zuurstofhoudend gas, een ringvormige toevoerkamer 160A voor zuurstofhoudend gas waarin voorverdeelpijpen zoals in de toevoerkamer 35 162 aanwezig kunnen zijn, een voor gas doorlaatbare cylindervormige wand 170, een gasmengkamer 240 met daarin stookgasverdelingspijpen 250, een voor gas doorlaatbare wandlaag 300, een katalysatorhoudende laag 400, een rookgasdoorgangskamer 500, een buitenwand 824 van de reactiekamer, een reactiekamer met daarin aangebracht een katalysator- .8800804 * - 17 - bed 820 in de vorm van korrels, een binnenwand 822 van de reactie-kamer en een produktdoorgang 830 die een zuilvormige centrale kamer is.

Ofschoon de ringvormige opwaartse doorgangen 130,132-.-5 en de horizontale doorgangen die daarmee kunnen zijn verbonden, zoals in de doorgangen 120, 122; 140 en 142 in fig. 3, kunnen worden weggelaten in het uitvoeringsvoorbeeld in fig. 6b zijn in fig. 6b de opwaartse doorgangen 130 en 132 toegevoegd om een eenvoudige vergelijking met het uitvoeringsvoorbeeld in fig. 6a mogelijk te maken.

10 Teneinde ruimte te besparen kan het voorverdeelorgaan 164 voor zuurstofhoudend gas dat in de toevoerkamer voor zuurstof-houdend gas aanwezig is, achterwege blijven. Bij aanwezigheid van de zuilvormige toevoerkamer 160 en de ringvormige toevoerkamer 160A kunnen indien enige regeling van de gasdoordringbaarheid verdeling 15 van de wanden 170 en 172 over de langsrichting of verticale richting nodig is, zekere variaties van de verdeling van de poreusheid effectief zijn, waarbij inbegrepen het plaatsen van een extra wand zoals reeds vermeld.

Een dergelijke regeling wordt ook verkregen door de 20 poreusheid van het voorverdeelorgaan en/of de poreusheid van de voor gas doorlaatbare verdelingswand, zoals 172 of 170, te regelen.

Fig. 7 toont een uitvoeringsvoorbeeld met twee ringvormige reactiekamers 818 en 868 die beide worden verwarmd vanuit een binnengelegen katalysatorlaag en een buitengelegen katalysator-25 laag.

Zuurstofhoudend gas, aangeduid als "ox" gaat door de pijpzijde van de van koelribben voorziene pijpwarmtewisselaars 1501, 1502, 1521 en 1522 naar binnen in de toevoerkamers 160,1602, 1621 respectievelijk 1622, waarin geen voorverdeelorganen aanwezig zijn 30 maar die extra wansden hebben zoals hierna zal worden besproken, voor een gunstige verdeling van de doordringing van het gas in de verticale richting vervolgens door de extra wanden 160A , 1602A, 1621A, respectievelijk 1622A en de wanden 170, 1711,1721, respectievelijk 1722 naar binnen in de mengkamers 2401, 2402, 2421, respectievelijk 35 2422, waarin het gas wordt gemengd met het stookgas, aangeduid met "fu", dat uit de stookgasverdelingspijpen 2501, 2502, 2521, respectievelijk 2522 spuit om een gasmengsel te vormen waarna het mengsel door de wandlagen 3001, 3002, 3021 respectievelijk 3022 en de .8800804 't - 18 - katalysatorhoudende lagen 4001, 4002,4021,respectievelijk 4022 gaat in de rookgasdoorgangskamers 5001,5002,5021, respectievelijk 5022 waarbij het stookgas wordt verbrand in de verbrandingskataly-satorlagen om een rookgas op te leveren.

5 De in de katalysatorhoudende lagen 4001,4002,4021 en 4022 opgewekte warmte wordt van daaruit uitgestraald op de reactiekamer-wanden 822, respectievelijk 824, 872 en 874. Vervolgens wordt de warmte doorgegeven aan de reactiekatalysatorbedden 820 en 870 in de reactiekamers 818, respectievelijk 868 via de reactiekamerwanden 10 822 en 824 in de kernmodule en de reactiekamerwanden 872 en 874 in de ringvormige module.

Het rookgas gaat via de doorgangskamers 5001, 5002,5021, respectievelijk 5022, de warmte terugwinwanden 6001,6002,6021 respectievelijk 6022 en vervolgens door de ringvormige kamers 7001, 15 7002,7021, respectievelijk 7022 en via de koelribbezijde van de van koelribben voorziene pijpen 1501,1502,1521, respectievelijk 1522 waarbij de restwarmte wordt afgegeven aan het zuurstofbevattende gas dat naar beneden komt door de pijpzijde en wordt vervolgens naar boven toe afgevoerd uit de warmtewisselaars.

20 Het gasvormige uitgangsmateriaal dat wordt toegevoerd voor de stoomreformatie, een mengsel van een koolwaterstofgas en stoom, bijvoorbeeld, aangeduid als "fd", komt naar beneden door de stoom-reformatie-katalysatorbedden 820 en 870 waarbij het een produktgas wordt dat wordt aangeduid als "pd" in de tekening, en via de 25 openingen 826 en 876 in de bodem van de reactiekamers, keert vervolgens naar binnen in de produktgasdoorgangen 832, respectievelijk 882 en gaat daar doorheen naar boven waarbij het de restwarmte afgeeft aan het reagerende gas dat in tegenstroom door de beide reactiekamers gaat en wordt afgevoerd uit de pijpen 834, respectie-30 velijk 884 die de vingers zijn van de verzamelende deelstukken die niet in de tekeningen zijn aangegeven.

De produktgasdoorgangen 832 en 882 kunnen verticale ronde pijpen zijn die zijn geplaatst langs een concentrische cirkel tussen de cirkelvormige reactiekamerbinnenwand respectievelijke -buitenwand 35 822, 824; 872, 874 op de horizontale doorsnede van de inrichting en kunnen platte buizen zijn of buizen van het plaatribbetype met in horizontale doorsnede een gebogen of korte rechte vorm zoals aangegeven in fig. 8 (a: ronde pijp; b: platte pijp in boogvorm; c: plaatribbepijp in boogvorm).

.8800804 - 19 -

Nu verwijzend naar fig. 9 toont deze een verkorte gedeeltelijke verticale doorsnede vai eenuitvoeringsvoorbeeld waarin een statisch mengorgaan 171 en 173 dat bestaat uit statische mengeenheden 1710 en 1730 die in serie zijn gestapeld, aanwezig is in plaats van een coaxiaal 5 gestapeld stel van een toevoerkamer 170 voor zuurstofhoudend gas en een mengkamer 240, zoals in fig. 1.

Zuurstofhoudend gas dat wordt ingebracht vanuit de inlaat-mondstukken 110 en 112, gaat naar binnen in de zijdelingse pijpen 135, respectievelijk 137 waarbij de buitenpijpen 114 en 116 dubbel 10 zijn uitgevoerd in combinatie met binnenpijpen 1140, respectievelijk 1160, waarna het naar beneden wordt gekeerd in de verticale buitenpijpen 152, respectievelijk 154 die van koelribben 1519, respectievelijk 1539 op het buitenoppervlak zijn voorzien en die warmtewisselaars 151, respectievelijk 153 vormen, en daarna wordt het 15 gas samengebracht met het stookgas uit de binnenpijpen 1520, respectievelijk 1540.

Het stookgas wordt toegevoerd vanuit de inlaat 210,respectievelijk 212, gaat door de binnenpijpen 1140, respectievelijk 1160 en vervolgens naar beneden via de verticale binnenpijpen 1520, 20 respectievelijk 1540 die coaxiaal zijn met de buitenpijpen 152, respectievelijk 154, om het zuurstofhoudende gas dat zich in de buitenpijpen bevindt, te ontmoeten.

De twee gassen die naar beneden komen door het onderste deel van de verticale buitenpijpen 152 en 154 en de statische mengorganen 25 171, respectievelijk 173 geraken tot een gemengd gas in de verdeel- kamer 161 voor de kernmodule en de verdeelkamer 163 voor de ringvormige module.

Vervolgens gaat het gemengde gas door de voor gas doordringbare wandlaag 300, respectievelijk 302, daarna de katalysatorhoudende 30 lagen 400, respectievelijk 402, in de rookgasdoorgangskamers 500 en 502 waarbij het verbrand om een rookgas te worden en warmte op te wekken in de katalysatorlagen 400 en 402, welke warmte wordt overgebracht in de reactiekatalysatorbedden 820, respectievelijk 870 via de kamers 500 respectievelijk 502 en de reactiekamerwanden 822, 35 respectievelijk 872; en het rookgas gaat naar boven door de kamers 500 en 502 waarbij het de restwarmte afgeeft aan het reactiekataly-satorbed en verder gaat via de voor gas doorlaatbare warmteterugwin-wanden 600, respectievelijk 602 die de warmte uitstralen naar de reactiekamerwanden 822 en 872 en hun verlengingen 8179 en 8679 naar .8800804 r· - 20 - boven die aan de andere zijde zijn voorzien van koelribben 8179, respectievelijk 8679 met schotten 8173 en 8673 om de warmte af te geven aan het toegevoerde gas dat aan de zijde van de ribben passeert, en komt vervolgens door de ringvormige kamers 700,respectievelijk 5 702, de koelribbezijde van de warmtewisselaars 151, 153 en de uitlaatleidingen 710, respectievelijk 712 naar buiten.

De door de koelribben 1519 en 1539 gewonnen warmte wordt afgegeven aan het voormengsel van het stookgas en het zuurstofbevat-tende gas in de pijpen 152, respectievelijk 154. Een zeker gedeelte 10 van het rookgas wordt uit de omleidende uitlaten 700B en 712B afge voerd teneinde het stookgasmengsel niet tot het ontstekingspunt te verwarmen, waarbij de temperatuur van het mengsel laag genoeg wordt gehouden.

Het stookgasmengsel moet tevens verre worden gehouden van 15 een vonk die door statische lading of iets dergelijks wordt veroor zaakt teneinde ontsteking te vermijden; veiligheidsmaatregelen zoals aarding, zijn voor dit doel noodzakelijk.

Voorts dienen maatregelen ter voorkoming van terugslag van de verbranding te worden getroffen.

20 Het verdient aanbeveling deze veiligheidsmaatregelen dubbel of meervoudig aan te brengen.

Opnieuw verwijzend naar fig. 9 passeert het in gasvorm toegevoerde uitgangsmateriaal dat uit de pijpen 836 en 866 wordt aangevoerd, tussen de bovenste delen van de koelribben 8179, res-25 pectievelijk 8679, tussen de koelribben 8349, respectievelijk 8849 en tussen de onderste gedeelten van de koelribben 8179, respectievelijk 8679, welke onderste gedeelten zijn gescheiden van de bovenste gedeelten door de schotten 8173, respectievelijk 8673, en vervolgens gaat het naar beneden in het reactiekatalysatorbed 820, 30 respectievleijk 870.

Het gasvormige uitgangsmateriaal gaat naar beneden door de bedden 820, respectievelijk 870 waarbij het verandert in een produkt dat in de produktdoorgangen 830, respectievelijk 880 geraakt en daarin opstijgt, en verder gaat door de pijpzijde van de van ribben 35 voorziene pijpen met de ribben 8349, respectievelijk 8849, waarbij het uitgangsgasmengsel dat de ribbenzijde passeert wordt voorverwarmd, en vervolgens wordt het produkt gewonnen via de pijpen 834, 884.

In fig. 9 zijn warmteisolatiewanden 11 aangebracht tussen de kernmodule en de ringmodulen, tussen de kamer 700 en het mengorgaan .8800804 - 21 - 171 en tussen de kamer 702 en het mengorgaan 173. De buitenwand 100 van het vat is bekleed met warmteisolerend materiaal 10.

Volgens de uitvinding kan een mengsel van een stookgas en een zuurstofhoudend gas worden toegevoerd aan de inrichting met het 5 oog op de grootste besparing van daardoor in beslag genomen ruimte ofschoon het voorkomen van een gas-explosie als gevolg van statische vonken, terugslag van de verbranding of dergelijke voldoende en compleet moet zijn voorzien.

Een uitvoeringsvoorbeeld met twee reactiekamers wordt in 10 fig. 10 in een vereenvoudigde verkorte gedeeltelijke verticale doorsnede getoond.

Een brandstofgasmengsel wordt toegevoerd via de leidingen 1473, 1474, 1493 en 1494, via de pijpzijde van de warmtewisselaars 1501,1502,1521, respectievelijk 1522 in de stookgasmengselverdeel-15 kamers 1611, 1612, 1631, respectievelijk 1632 (de eerste twee zijn voor de kernmodule en de laatste twee voor de ringvormige module), van waaruit het door de voor gas doordringbare wandlagen 3001, 3002, 3021, respectievelijk 3022 en de verbrandingskatalysatorlagen 4001,4002,4021, respectievleijk 4022 gaat, waarbij het een rookgas 20 wordt en warmte opwekt door katalytische verbranding in de katalysa- torlagen, en in de rookgasdoorgangskamers 5001,5002, 5021, respectievelijk 5022 geraakt.

Het rookgas gaat naar boven door de doorgangskamers en door de voor gas doorlaatbare warmteterugwinwanden 6001, 6002, 6021 en 25 6022 in de kamers 7001,7002,7021, respectievelijk 7022 en van daaruit kan het rookgas worden omgeleid naar buiten vanuit de omleidings-mondstukken 7001B, 7002B, 7021B, respectievelijk 7022B als dat onder omstandigheden nodig is, vervolgens passeert het rookgas de schaal-zijde van de warmtewisselaars 1501, 1502, 1521, respectievelijk 1522 30 waarbij de restwarmte wordt afgegeven aan het stookgasmengsel dat in tegenstroom aan de pijpzijde passeert en wordt afgevoerd via de leidingen 7041, 7042,7061, respectievelijk 7062.

Het toegevoerde gasvormige uitgangsmateriaal wordt geleverd via de leidingen 816 voor de kernmodule en 866 voor de ringvormige 35 module naar binnen in de bovenruimte in de reactiekamers boven de bedden voor de endotherme reactie die zijn gevuld met een vast materiaal met of zonder katalysator,respectievelijk 820 en 870, in deze ruimte voorverwarmd door het produktgas dat in tegenstroom passeert door de gespiraliseerde pijpen of dergelijke die in de .8800804 ( - 22 - ruimte zijn aangebracht, waarna het naar beneden gaat door de bedden 820, respectievelijk 870 heen waarbij het wordt onderworpen aan de gewenste reactie die het in het produktgas omzet, waarna dit laatste terecht komt in de doorgangsorganen 832, respectievelijk 5 882 waarin het opstijgt en zijn restwarmte afgeeft aan de reactie- deelnemers die naar beneden komen door de bedden 820 en 870, en daarna na verder zijn restwarmte te hebben afgegeven aan het uitgangsmateriaal in de bovenruimte boven de bedden, wordt het produktgas gewonnen uit de leidingen 834, respectievelijk 884.

10 Voorbeeld

Metingen die afhangen van de in fig. 1 getoonde inrichting zijn in dit voorbeeld als volgt.

De inrichting volgens het voorbeeld is een inrichting voor de produktie van gas voor een brandstofcel met een opbrengst van 50 15 kW' stoom reformerende katalysator Ni (gew.%) 8,0 dito volume(liter) 50 actieve component van Pd (gew.%) 2,0 2o verbrandingskatalysator dikte van katalysatorbed (mm) 10 koolwaterstof voeding volume (Nm3/h) 10,6 dito samenstelling (vol%) CH 88,5 4 25 CH 5,4 i-c4Hi0 0,7 n-^io 0,8 toegevoegde stoom hoeveelheid(kg/h) 30,8 (stoom/koolstofverhouding) 3,0 30 zuurstof houdend gas volume (Nm3/h) 148,1 dito samenstelling(vol%) N2 80,2 02 10,7 HO 9,1 ^ 3 35 stookgas volume(Nm /h) 23,1 (minimale calorische waarde 9,357 kJ/Nm3) produktgas volume(Nm3/h) 69,8 dito samenstelling(vol%) . 8 8 0 0 8 0 4 - 23 - * CH4 3,28 H2 48,36 CO 8,55 C02 6,44 5 H20 33,37 temperatuur van gas dat door ruimte 150 gaat(°C ) 400 oppervlaktetemperatuur van scheidingswand- laag300aan invoerzijde (°C) 400 10 temperatuur van katalysatorbed (°C) 1000 temperatuur van rookgas aan inlaat van warmtewisselaarpijp 150C (®c) 807 . 3 rookgas uit de inrichting volume (Nm /h) 167,2 temperatuur van voedingsgas naar 15 vergassingsreactiekamer818(°C) 400 temperatuur van productgas aan uitlaat van vergassingsreactiekaner 818 (°C) 780 temperatuur van produktgas afgevoerd uit de inrichting (°C) 600 .8800304

Claims

1. Inrichting voor een endotherme reactie van een gas, voorzien van een verticaal cylindervormig vat, gekenmerkt door : een ringvormige endotherme reactiekamer met twee cylinder-vormige wanden die coaxiaal zijn met het vat, 5 een voor gas doordringbare cylindervormige en een verbran- dingskatalysatorhoudende wand die op een zijde een de verbrandings-katalysatorhoudende laag draagt, welke zijde naar de reactiekamer is gekeerd en welke wand grenst aan tenminste één van de cylinder-vormige wanden van de reactiekamer en coaxiaal is met het gat, 10 een rookgasdoorgangskamer die een ringvormige kamer is, omsloten door een wand die de tenminste ene cylindervormige wand van de reactiekamer en de verbrandingskatalysatorhoudende wand omvat, een produktgasdoorgang die in een tegenstroomse warmteuit-wisselingsopstelling met de reactiekamer staat en is aangesloten aan 15 de reactiekamer aan een eind daarvan, een stookgastoevoerkamer die op een andere zijde van de verbrandingskatalysatorhoudende wand dan de rookgasdoorgangskamer staat en is omsloten door een wand die de verbrandingskatalysator-houdende kamer bevat, en met : 20 een toevoerorgaan voor gasvormig uitgangsmateriaal, aange sloten aan de reactiekamer aan het andere eind daarvan, een toevoerorgaan voor stookgas en een toevoerorgaan voor zuurstofhoudend gas die beide zijn aangesloten aan de toevoerkamers voor stookgas, 25 een rookgas afvoerorgaan dat is aangesloten aan de rookgas doorgangskamer, en een produktgas afvoerorgaan dat is aangesloten aan de produktgasdoorgang; waardoor: een stookgas en een zuurstofhoudend gas worden toegevoerd 30 in de stookgastoevoerkamer via het stookgastoevoerorgaan en het toevoerorgaan voor het zuurstofhoudende qfas, waarna de twee gassen gaan door de verbrandingskatalysatorhoudende wand in de stookgas-doorgangskamer en het stookgas wordt verbrand door de verbrandings-katalysator; de door de verbranding opgewekte warmte wordt naar de 35 reactiekamer gebracht door uitstraling vanuit de verbrandingskataly- satorhoudende laag door de rookgasdoorgangskamer en de tenminste ene wand van de reactiekamer 1; een door de verbrandingverkregen rookgas wordt afgevoerd door de rookgasdoorgangskamer en het rook- ,8800804 3 - 25 - * gasafvoerorgaan en de restwarmte van het rookgas wordt eveneens afgegeven aan de reactiekamer door de tenminste ene van de wanden van de reactiekamer; en een gasvormig uitgangsmateriaal wordt toegevoerd door het 5 toevoerorgaan van het uitgangsmateriaal in de reactiekamer, gaat daar doorheen en reageert endotherm om een produktgas te worden waarna dit produktgas wordt afgevoerd door de produktgasdoorgang in tegenstroom met het gasvormige uitgangsmateriaal dat door de reactiekamer loopt waarbij het de restwarmte afstaat aan het uit-10 gangsmateriaal, en verder door het produktgasafvoerorgaan.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbrandingskatalysatorhoudende wand is gekeerd naar de reactiekamer op één zijde daarvan.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een 15 paar verbrandingskatalysator houdende wanden aanwezig is voor de reactiekamer en dat elk van de verbrandingskatalysator houdende wanden is gekeerd naar een wand van de reactiekamer,

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een aantal reactiekamers coaxiaal is aangebracht.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tenminste één ringvormig gedeelte daarvan is opgedeeld in een aantal boogvormige blokken door middel van een aantal scheidingswanden.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 25 de toevoerkamer voor het stookgas daarin is aangebracht met een mengorgaan voor het mengen van het stookgas en het zuurstofhoudende gas.

7. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een mengorgaan voor het stookgas en het 30 zuurstofhoudende gas tussen de toevoerkamer voor het stookgas en zowel het toevoerorgaan voor het stookgas en het toevoerorgaan voor het zuurstofhoudende gas.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een deel van de wand die de rookgasdoorgangskamer aan een benedenstrooms 35 eind daarvan omsluit wat betreft de stroom van het rookgas is vervaardigd van een voor gas doorlaatbaar materiaal, door welke wand heen het rookgas wordt afgevoerd uit de rookgasdoorgangskamer,waardoor restwarmte van het gas wordt teruggestraald naar het materiaal in tegenstroom met het rookgas. . 880 080 4 - 26 - . 9. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reactiekamer is gevuld met een reactiekatalysator voor de endotherme reactie.

10. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door de 5 aanwezigheid in het vat van een tweede cylindervormige voor gas doordringbare wand die coaxiaal is met het cylindervormige vat welke wand is gekeerd naar de verbrandingskatalysatorhoudende wand op een andere zijde daarvan dan de verbrandingskatalysatorlaag en is omgeven door een wand die een toevoerkamer voor zuurstofhoudend 10 gas omsluit die coaxiaal is met het vat die is aangesloten aan het toevoerorgaan voor zuurstofhoudend gas, en het toevoerorgaan voor het stookgas is aangesloten aan een tweede ringvormige kamer die is opgesloten door de tweede cylindervormige wand en de verbrandings-katalysatorhoudende wand, welke toevoerkamer voor stookgas is voor-15 zien van de tweede ringvormige kamer en van de toevoerkamer die voor het zuurstofhoudende gas, en de tweede ringvormige kamer is voorzien van een stookgasverdelingsorgaan voor het verdelen daarin van het stookgas over de verticale richting en In horizontale rich-tiggen, aangesloten aan het stookgastoevoerorgaan, waardoor: 20 het zuurstofhoudende gas wordt toegevoerd door het toevoerorgaan voor zuurstofhoudend gas heen in de toevoerkamer voor zuurstofhoudend gas en door de tweede cylindervormige wand heen gaat in de tweede ringvormige kamer; en het stookgas wordt toegevoerd door het stookgastoevoerorgaan en het stookgasverdelingsorgaan heen in de tweede 25 ringvormige kamer, daarin wordt gemengd met het zuurstofhoudende gas en vervolgens een verkregen menggas door de verbrandingskataly-satorhoudende wand heen gaat.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het stookgasverdelingsorgaan is voorzien van een aantal pijpen 30 die zijn opgesteld in de tweede ringvormige kamer met de langsrichting van de pijpen in verticale richting en met een groot aantal poriën door een wand daarvan, waardoor het stookgas uit de pijpen door de poriën heen in de tweede kamer wordt gespoten.

12. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 35 de verbrandingskatalysator tenminste één component bevat die is gekozen uit de groep die bestaat uit palladium, platina, nikkel en verbindingen daarvan als aktieve component.

13. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een orgaan voor het vergroten van het oppervlak op het oppervlak van de .8800804 j? t m - 27 - * cylindervormige wand van de reactiekamer.

14. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de dikte van de rookgasdoorgangskamer ligt in het traject van 5 tot 200 mm.

15. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de dikte van de verbrandingskatalysator houdende laag ligt in het traject van 1 tot 40 mm.

16. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de actieve component van de verbrandingskatalysator wordt gedragen op 10 een voor gas doordringbaar vuurvast lichaam.

17. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbrandingskatalysator houdende wand is gemaakt van een vuurvast isolerend materiaal. 18.Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat 15 de dikte van de verbrandingskatalysator houdende wand, de verbrand dingskatalysatorlaag niet meegerekend, ligt in het traject van 0,5 tot 20 mm.

19. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een aanvullende poreuze cylindervormige wand is bevestigd op de zijde 20 van de verbrandingskatalysator houdende wand die van de verbrandings- katalysatorlaag is afgekeerd.

20. Inrichting volgens conclusie 1, metbet kenmerk, dat een warmtewisselaar voor het terugwinnen van afvalwarmte van het rookgas naar het zuurstofhoudende gas is opgesteld aan een benedenstrooms- 25 eind van het toevoerorgaan voor zuurstofhoudend gas. o-o-o-o-o-o-o .8800804