NL8802129A - Stoomreformeringsinrichting. - Google Patents

Description

ï

Stoomreformeringsinrichting. ^

De uitvinding betreft een inrichting voor het reformeren met stoom van koolwaterstoffen en alcoholen. Meer in het bijzonder betreft zij een stoomreformeringsinrichting van het type waarin de verbrandingswarmte van een brandbaar 5 gas, opgewekt in een ruimte met de kleinst mogelijk capaciteit, door warmte-overdracht via de wand van een reactor (of een reformeringstoestel) aan die reactor wordt geleverd, waarbij de warmte-overdracht niet in de eerste plaats geschiedt door straling vanuit een brandend gas.

10 Bij de bekende inrichtingen, waar de door een brandbaar gas in een oven geleverde warmte in hoofdzaak door straling aan de reactiebuis van een reformeringstoestel wordt overgedragen, dient de laag brandbaar gas naast de reactiebuis een aanzienlijke dikte te hebben, waardoor de totale af-15 metingen van de inrichting onvermijdelijk groot worden, zelfs indien het volume van de reactor voor het reformeren met stoom (gewoonlijk een reactiebuis) gering is.

De uitvinding beoogt deze nadelen te ondervangen en de apparatuur zo klein mogelijk te maken, zodat deze gemakke-20 lijker kan worden gebruikt. Verder beoogt zij nog een aantal nadelen van de gebruikelijke apparatuur op te heffen. Aangezien daar meestal slechts op één plaats een toevoer en verbranding van brandstof plaatsvindt, doen zich bij de gebruikelijke apparatuur de volgende problemen voor: 25 1. Verbrandingsgassen worden gedwongen, in langs- richting langs de reformeringsbuis te stromen ten einde hun warmte gelijkmatig aan deze buis af te geven. Dit betekent dat de temperatuurregeling in langsrichting van de buis niet eenvoudig is.

30 2. De verbranding vindt in hoofdzaak plaats in een gedeelte van de inrichting waar de vlammen ontstaan, zodat de temperatuur daar bijzonder hoog wordt. Voor dit gedeelte van de inrichting moeten dan ook kostbare, tegen warmte bestand zijnde materialen worden gebruikt.

35 3. In het geval dat een verbrandingskatalysator wordt gebruikt, die niet in porties is verdeeld, dient de verhouding van lucht tot brandstof meer dan optimaal te zijn <8802129 - 2 - € in verband met de bovengrens van de warmtebestandheid van de katalysatordrager. Daardoor gaat het rendement van de oven omlaag.

De uitvinding beoogt al deze nadelen te onder- 5 vangen.

In de inrichting volgens de uitvinding wordt een gasvormige of fijn verstoven vloeibare brandstof tezamen met een zuurstofhoudend gas zoals zuurstof of met zuurstof verrijkte lucht aan een verbrandingskatalysator toegevoerd, die 10 zich in de inrichting bevindt en ten minste één der elementen palladium, platina, nikkel, mangaan, koper en dergelijke bevat. Door het contact met de katalysator in een verbrandings-zone wordt de brandstof dan verbrand. Daarbij kan een hoeveelheid verbrandingswarmte worden opgewekt die noodzakelijk 15 is voor het reformeren met stoom, onder nauwkeurige regeling van de temperatuurverdeling in de verbrandingszone.

De uitvinding verschaft in hoofdzaak een stoom-reformeringsinrichting, omvattende een reactor met een aantal coaxiale cilinderwanden, die coaxiale ruimten begrenzen, 20 namelijk een komvormige centrale ruimte begrensd door de binnenste cilinderwand, met daaromheen een aantal ringvormige ruimten, elk begrensd door een paar van de coaxiale cilinderwanden, waarbij één van de coaxiale ruimten, begrensd door een paar 25 van de cilinderwanden, een met een katalysator voor stoom-reformering gevulde reactieruimte vormt, één van de coaxiale ruimten, begrensd door één der begren-zingswanden van de reactieruimte, een ruimte voor het terugwinnen van reactiewarmte vormt, 30 en één der coaxiale ruimten, begrensd door de andere begren-zingswand van de reactieruimte, een warmtetoevoerruimte vormt, waarbij de reactieruimte aan één einde in verbinding staat met een inlaatorgaan voor het te reformeren materiaal en 35 stoom, en aan het andere einde (omkeereinde) in verbinding staat met de warmteterugwinningsruimte, de warmteterugwinningsruimte aan het van het omkeereinde af- *8802129 - 3 - * £ gekeerde einde in verbinding staat met een uitlaatorgaan voor gereformeerd gas, en de warmtetoevoerruimte aan één einde in verbinding staat met een inlaatorgaan voor een zuurstofhoudend gas en aan het 5 andere einde met een uitlaat voor verbrandingsgas, en waarbij in de warmtetoevoerruimte, over de lengterichting daarvan verdeeld, middelen voor het opwekken van warmte zijn aangebracht, telkens bestaande uit een brandstofinlaatkamer, een deel van een brandstoftoevoerorgaan, en een bed van ver-10 brandingskatalysator, waarbij de brandstofinlaatkamer telkens het dichtst bij het zuurstoftoevoereinde van de warmtetoe-voerruimte ligt, en verder omvattend een vatwand, die ten minste het deel van de reactieruimte waarin zich de reformeringskatalysator be-15 vindt, alsmede de daarmee overeenkomende delen van de warmte-terugwinningsruimte en van de warmtetoevoerruimte gescheiden houdt van de omgeving.

Tijdens het bedrijf van deze inrichting stroomt de door elk van de brandstoflnlaten toegevoerde brandstof 20 tezamen met het zuurstofhoudende gas door de warmtetoevoerruimte, in een richting vanaf het zuurstofinlaateinde naar het uitlaateinde voor het verbrandingsgas. Daarbij wordt de brandstof in elk van de katalysatorbedden onder opwekking van warmte omgezet in een verbrandingsgas dat tenslotte door de 25 uitlaat wordt afgevoerd. Het te reformeren materiaal dat door de inlaat voor dat materiaal binnenkomt, stroomt tezamen met stoom door de met reformeringskatalysator gevulde reactieruimte, neemt daar warmte op die in de warmtetoevoerruimte is opgewekt, en wordt door reactie met de stoom omgezet in een 30 gereformeerd gas. Dit laatste wordt dan via de warmteterug-winningsruimte en de uitlaat afgevoerd.

Bij deze inrichting zijn diverse uitvoeringsvormen mogelijk. Zo kent men een uitvoeringsvorm met "verhitting van buiten". Deze uitvoeringsvorm heeft een reactor met twee 35 coaxiale buizen waartussen zich de reactieruimte bevindt. De buitenste buiswand wordt daar als wand voor overdracht van verbrandingswarmte gebruikt en de binnenste buiswand als wand voor overdracht van teruggewonnen warmte.

.8802129 * - 4 -

Tijdens het bedrijf van deze uitvoeringsvorm stroomt een te reformeren materiaal tezamen met stoom door de ringvormige reactieruimte, waar warmte wordt opgenomen uit de warmtetoevoerruimte die rondom de buitenste buis is aange-5 bracht. De grondstof wordt dan binnen de reformeringskataly-sator tot een gereformeerd gas omgezet. Vervolgens stroomt het gasmengsel terug door de warmteterugwinningsruimte, die hier gevormd wordt door de kolomvormige ruimte binnen de binnenste buis, en wordt het uit de inrichting afgevoerd 10 nadat het zijn restwarmte via de wand van de binnenste buis aan het gas in de reactieruimte heeft afgestaan.

Een andere uitvoeringsvorm met "verhitting van binnenuit" heeft eveneens een dubbele buisreactor met coaxiale wanden, maar daarbij dient de binnenste buiswand als wand 15 voor overdracht van verbrandingswarmte en de buitenste buiswand als wand voor overdracht van teruggewonnen warmte.

In deze uitvoeringsvorm stroomt het te reformeren materiaal eveneens met stoom door de ringvormige reactieruimte, waar zij warmte opnemen via de binnenste buiswand 20 vanuit de warmtetoevoerruimte die daarbinnen aanwezig is. Nadat de grondstof in het bed van de reformeringskatalysator tot een gereformeerd gas is omgezet, stroomt het gasmengsel terug door de warmteterugwinningsruimte die gevormd wordt door de ringvormige ruimte rondom de buitenste buiswand. Na-25 dat dit gasmengsel zijn restwarmte via de buiswand aan het gasmengsel in de reactieruimte heeft afgestaan, wordt het afgevoerd .

Hoewel ook een uitvoeringsvorm met een combinatie van binnenwaartse en buitenwaartse verhitting mogelijk is, 30 waarbij een reactieruimte tussen twee warmtetoevoerruimtes is geplaatst, wordt een dergelijk systeem doorgaans niet gebruikt ten einde een sterke gecompliceerdheid van de inrichting te vermijden. De warmteterugwinningsruimte kan in dit geval een ringvormige ruimte zijn die de reactieruimte in een 35 binnenste en een buitenste ruimte verdeelt, in plaats daarvan kan de warmteterugwinningsruimte bestaan uit een groep buizen die in een cilindervlak zijn geplaatst en de reactieruimte in e 88 0212 9 - 5 - 4 £ radiale zin in twee lagen verdelen, namelijk een binnenste en een buitenste laag.

Ook is het mogelijk om een inrichting van het type met binnenwaartse en/of buitenwaartse verhitting te gebrui-5 ken, waarbij de reactieruimten in radiale zin in een aantal lagen zijn opgesteld en door binnenwaartse en/of buitenwaartse verhitting worden verhit. Een dergelijk systeem is gecompliceerd en weinig compact en geniet daarom niet de voorkeur.

10 Bij de uitvinding kunnen aan het afvoereinde van het verbrandingsgas warmte-opwekkingsmiddelen met bijbehorende warmte-overdrachtmiddelen worden aangebracht ten einde het bed van de verbrandingskatalysator zo klein mogelijk te houden. Hiermee kunnen diverse problemen worden opgelost. De 15 verbrandingskatalysator en de drager daarvan zijn namelijk niet altijd economisch. Aangezien de warmtegeleidbaarheid van het katalysatorbed in het algemeen niet groot is, moet de verbrandingstemperatuur vaak omhoog worden gebracht ten einde te zorgen dat een voorafbepaalde hoeveelheid warmte via de 20 warmteoverdrachtwand naar de reactieruimte gaat. Een dergelijke hoge temperatuur heeft een nadelige invloed op de drager van de verbrandingskatalysator, op andere materialen van de inrichting en op de levensduur van het katalysatorbed. Aangezien een volumineus materiaal als drager van de 25 katalysator wordt gebruikt, treedt in het katalysatorbed ook vaak een drukverlies of drukval op. Ten minste één van deze nadelen wordt door de extra warmteoverdrachtsmiddelen ondervangen .

De warmteoverdrachtmiddelen omvatten diverse 30 pakkingmaterialen alsmede een speciaal warmteoverdrachtorgaan dat aan de warmteoverdrachtwand is gebonden zonder duidelijk contact met deze wand te maken.

De pakkingmaterialen omvatten deeltjesvormige materialen (bijvoorbeeld met een ringvorm, zadelvorm, bolvorm 35 of korrelvorm) alsmede vezel-, draad- en koordmaterialen zoals netten, watten, vulsels en spiralen. Ten minste één van deze materialen of een combinatie daarvan kan bij de uitvin-* ding worden gebruikt. Een geponste metaalplaat en een uiteen- .8802129 ί * - 6 - getrokken metaalplaat worden als netstructuur beschouwd.

Aangezien het pakkingmateriaal ten doel heeft, de warmte uit het gas dat het bed van verbrandingskatalysator verlaat snel op te vangen en dan door straling via de betref-5 fende wand naar het bed van de reformeringskatalysator over te brengen, wordt onder de pakkingmaterialen met vergelijkbare bestandheid tegen hitte bij voorkeur een materiaal met grotere warmtegeleidbaarheid gebruikt.

Voor de warmteoverdrachtorganen die aan de wand 10 voor overdracht van verbrandingswarmte zijn gebonden gebruikt men bij voorkeur organen die uit plaatmateriaal zijn opgebouwd. Het gaat dan bijvoorbeeld om golfplaten of zig-zag gebogen platen, waarvan de gekromde delen aan de wand zijn bevestigd, om vlakke, gegolfde of zig-zag gebogen platen die 15 van de betreffende wand uitsteken in radiale richting, om honingraatmaterialen die aan de wand zijn bevestigd op de plaatsen waar zij met die wand in contact komen, en dergelijke. Met andere woorden: de warmteoverdrachtorganen bestaan uit vlakke of gebogen platen of combinaties daarvan.

20 Deze warmteoverdrachtorganen leveren gasdoorgangen in de vorm van rechte lijnen, kromme lijnen of zig-zag lijnen en lopen macroscopisch evenwijdig met de as van de warmte-overdrachtwand. Bij voorkeur bestaan zij uit metalen die tegen warmte bestand zijn of uit keramische stoffen met grote 25 geleidbaarheid.

Het is gunstig om het oppervlak van het plaatvormige warmteoverdrachtorgaan te vergroten door geschikte uitsteeksels, ribben, sleuven en dergelijke. Het bevestigen van de organen aan de warmteoverdrachtwand kan geschieden 30 door lassen, solderen, druklassen of dergelijke ten einde te zorgen voor een goede warmteoverdracht aan die wand.

Bestaat het warmteoverdrachtorgaan uit metaal, dan moet dit tegen warmte bestand zijn. Roestvrij staal en warmte-vast metaal op nikkelbasis genieten de voorkeur, 35 Keramische stoffen dienen te worden gekozen op grond van hun warmtegeleidbaarheid, aangezien zij doorgaans reeds goed tegen warmte bestand zijn.

‘8802129 s - 7 - 4

Het warmteoverdrachtorgaan uit plaatmateriaal kan desgewenst ook aan andere wanden dan de warmteoverdrachtwand worden bevestigd, bijvoorbeeld ter ondersteuning. Uiteraard mag de gasstroom door het orgaan daardoor niet worden gehin-5 derd.

Zo kan het warmteoverdrachtorgaan uit golfplaat om de warmteoverdrachtwand worden gewonden als deze de buitenste buiswand vormt of tegen de binnenzijde van de wand worden aangelegd als deze de binnenste buiswand vormt. De contact-10 delen worden dan door solderen, lassen of druklassen aan de wand bevestigd.

In het geval van de buitenste buiswand kan de buitenomtrek van de golfplaat worden omwonden en bevestigd met een metaalplaat of metalen gordel, en in het geval van de 15 binnenste buiswand kan de binnenomtrek van de golfplaat worden vastgemaakt met een bij voorkeur uitzetbare metaalplaat of metalen gordel. In deze gevallen zullen het omwik-kelingsmetaal en de golvingen van de golfplaat slechts door mechanisch contact aan elkaar zijn bevestigd.

20 Deze beide mogelijkheden van bevestiging van een warmteoverdrachtorgaan zijn nader weergegeven in fig. 6a en 6b van de tekening, die horizontale dwarsdoorsneden zijn.

Fig. 6a toont schematisch de bevestiging van een warmteoverdrachtorgaan 28 aan de buitenzijde van een buitenste buiswand 25 14, waarbij de contactdelen van dit orgaan aan de buiswand zijn vastgelast en het orgaan door een plaat of gordel 26 wordt omringd. Het cijfer 16 geeft de binnenste buiswand en het cijfer 18 de reactieruimte tussen de wanden 14 en 16 aan. Fig. 6b toont het geval waarin het warmteoverdracht-30 orgaan 28 van golfplaat tegen de binnenzijde van een binnenste buiswand 64 is aangebracht en door een metalen plaat of gordel 261 wordt ondersteund. Het cijfer 66 geeft hier de buitenste buiswand aan. De hier aangegeven langsrichting van de gassen is evenwijdig met de as van de buitenste buis.

35 Ofschoon het orgaan 28 in fig. 6a en 6b uit een enkele laag van golfplaat bestaat, kan het desgewenst ook uit een aantal lagen in radiale richting bestaan. In dit geval . 8802129 * V - 8 - worden tussen twee naburige golfplaatlagen doorgaans cilindrische warmteoverdrachtorganen geplaatst en worden de con-tactdelen van de gegolfde platen aan deze cilindrische organen vastgelast.

5 Het warmteoverdrachtorgaan kan ook uit cilindrische platen met dwarsribben bestaan, waarbij de buitenste buiswand van de inrichting met verhitting van buiten als binnenste plaat wordt gebruikt. Een dergelijke uitvoeringsvorm kan worden gebruikt als het orgaan dienst moet doen voor het 10 voorverwarmen van lucht en dergelijke.

Aangezien de toevoer van warmte naar de reactie-ruimte in het algemeen voordeliger is dan het voorverhitten van het zuurstofhoudende gas, wordt een directe voorverh.it-ting van het zuurstofhoudende gas door warmteoverdracht uit 15 de warmtetoevoerruimte tot enkele gevallen beperkt. Dit zijn de gevallen waarin de toevoer van warmte naar de reactie-ruimte aan grenzen is gebonden en het geval waarin zulk een warmte ontstaat dat zij niet volledig kan worden gebruikt (bijvoorbeeld in het geval van de later te bespreken fig.

20 2). in het algemeen wordt het zuurstofhoudende gas, waar nodig, met afzonderlijke middelen voorverwarmd. Ook het warmteoverdrachtsorgaan in de inrichtingen met verhitting van binnen kan uit cilindrische platen met koelribben bestaan, waarbij de binnenste buiswand als buitenste cilinderplaat 25 wordt gebruikt. De andere cilinderwand kan dan waar nodig voor voorverwarming van het brandstofgas worden gebruikt. Zoals later zal blijken uit de fig. 7-10, is een dergelijke uitvoering echter niet algemeen.

Onder de beschreven organen geniet het plaatorgaan 30 de meeste voorkeur als warmteoverdrachtorgaan, gevolgd door de pakkingmaterialen. Dit met het oog op een kleine drukval en een grote warmtegeleidbaarheid. Onder de pakkingmaterialen genieten de vezelachtige of koordachtige pakkingmaterialen de voorkeur.

35 Moeten de reformeringsreactie en de verbranding onder druk worden uitgevoerd, dan gebruikt men met voordeel een inrichting waarin de vatwand tegen druk bestand is. In c 8802129 - 9 - ♦ 4 dit geval zijn de dubbele buiswanden en de vatwanden bij voorkeur coaxiaal cilindrisch. Vaak is het voordelig om een warmteisolerend of vuurvast materiaal aan de binnenzijde van de vatwand aan te brengen ten einde het verdwijnen van warmte 5 naar de omgeving te verhinderen en de vatwand tegen hitte te beschermen. Als bescherming van de vatwand niet beslist noodzakelijk is, is het nuttig om het isolatiemateriaal aan de buitenzijde van die wand aan te brengen.

Het bed van verbrandingskatalysator is doorgaans 10 zodanig opgebouwd dat dragerdeeltjes van willekeurige vorm (bolvorm of pelletvorm) die de katalysator dragen, los worden aangebracht in delen van de warmtetoevoerruimte die via de wand in contact staan met de reactieruimte. Desgewenst kan men echter ook gevormde blokken van het katalysatormateriaal 15 nemen, die elk de vorm van één der delen van de genoemde ruimte hebben of bij combinatie met elkaar een dergelijke vorm opleveren.

Deze warmtetoevoerruimte bevindt zich tussen de buitenzijde van de buitenste buiswand en de binnenzijde van 20 de vatwand indien genoemde buiswand de wand voor overdracht van verbrandingswarmte vormt. Ligt tegen de vatwand nog een isolerend materiaal aan, dan bevindt de ruimte zich tussen de buitenste buiswand en dit isolerende materiaal.

Bestaat het bed van de verbrandingskatalysator uit 25 losse (bijvoorbeeld bolvormige) deeltjes, dan treedt bij doorvoer van een gas zoals lucht door dit bed vaak een vrij grote drukval op. Dit betekent dat de lucht of dergelijke met een zekere druk moet worden doorgevoerd en dat als vatwand een drukvat moet worden gebruikt. Een dergelijk vat wordt on-30 geschikt als men bij atmosferische of lage druk wenst te werken en als een voldoende drukverhoging van de lucht of dergelijke niet voordelig is. Bovendien is wel enig vermogen nodig om de druk van de lucht te verhogen,

In dergelijke gevallen is het voordelig om als 35 drager voor de verbrandingskatalysator een gevormd materiaal te gebruiken met de vorm van het deel van de warmtetoevoerruimte waarin.de katalysator wordt aangebracht, of anders .8802129 - 10 - blokken materiaal die tezamen de vorm van dit gedeelte van de ruimte innemen. Dergelijke gevormde materialen of blokken hebben voor gas doorlaatbare ruimtes en zijn beter voor gas doorlaatbaar dan een hoeveelheid losse deeltjes.

5 Het is dan ook voordelig om de verbrandings- katalysator eerst aan te brengen op een honingraatmateriaal met een groot aantal poriën evenwijdig aan de richting van de gasstroom, of anders op een koordachtig, netachtig of ander vast materiaal met grote doorlaatbaarheid voor gas, in het 10 algemeen gemaakt uit een tegen warmte bestand zijnd materiaal zoals een keramische stof of dergelijke. Deze combinatie wordt dan in de genoemde ruimte geplaatst of aangebracht.

Bij de huidige uitvinding wordt het zuurstofhoudende gas ter verbranding van de brandstof nagenoeg in zijn ge-15 heel via de zuurstofinlaat toegevoerd, terwijl de brandstof verdeeld over de diverse katalysatorbedden wordt toegevoerd. Deze brandstoftoevoer geschiedt telkens aan het stroomop-waartse einde of zuurstofeinde van elk katalysatorbed. Al naar de omstandigheden stroomt de brandstof in tegenstroom of 20 in gelijkstroom met het gasmengsel dat de reactieruimte in langsrichting doorstroomt. De brandstof wordt zodoende op diverse plaatsen verbrand en levert de opgewekte verbran-dingswarmte aan het gasmengsel in de reactieruimte af met een geschikte verdeling over de langsrichting.

25 Dankzij de werking van de katalysator wordt de brandstof vrijwel zonder vlammen binnen elk katalysatorbed verbrand. Een gewenste hoeveelheid van de zo opgewekte warmte wordt dan via de scheidingswand naar de reactieruimte van de reactor overgedragen. Dit geschiedt in hoofdzaak door gelei-30 ding en straling vanuit de katalysatordrager en door convectie vanuit het verbrandingsgas dat in turbulente stroming met de scheidingswand in contact komt. Straling vanuit het verbrandingsgas treedt nauwelijks op, behalve in het later te bespreken geval dat ook speciale warmteoverdrachtmiddelen 35 worden gebruikt. De warmte gaat tussen de dragerdeeltjes over door geleiding en straling en wordt tenslotte afgegeven aan de scheidingswand als warmte ontvangend oppervlak.

^8802129 - 11 - ë

Worden ook de speciale warmte-overdrachtmiddelen gebruikt, dan wordt de warmte van het gas dat het katalysa-torbed verlaat via het aan de wand bevestigde warmteover-drachtorgaan of via het pakkingmateriaal aan de overdracht-5 wand en van daar aan de reactieruimte overgedragen.

Bestaan de warmteoverdrachtmiddelen uit een pakkingmateriaal, dan stroomt het gas, dat het katalysatorbed verlaat, in een turbulente stroming door het driedimensionale netwerk dat door het pakkingmateriaal wordt geleverd. De 10 warmte van het gas wordt dan via de overdrachtwand aan de reactieruimte afgegeven, dit geschiedt in hoofdzaak door straling en geleiding vanuit het pakkingmateriaal dat de warmte opneemt en ook door geleiding vanuit het verbrandingsgas dat in turbulente stroming met de overdrachtwand van de 15 reactor in contact komt. Straling vanuit het gas zelf treedt minder op. De warmte gaat tussen de deeltjes van het pakkingmateriaal over door geleiding en straling en wordt tenslotte afgegeven aan het buitenoppervlak van de buitenste buiswand of het binnenoppervlak van de binnenste buiswand, dat het 20 warmte ontvangende oppervlak vormt.

Wordt een warmteoverdrachtorgaan uit plaatmateriaal gebruikt, dan gaat de warmte van het gas, na overdracht van het katalysatorbed naar de overdrachtwand, over op die warmteoverdrachtorganen die een grotere warmtegeleidbaarheid, 25 een kleinere weerstand tegen doorstroming van gas en een groter soortelijk oppervlak hebben. De warmte wordt dan door geleiding afgegeven aan de warmteoverdrachtwand, dat wil zeggen de buitenste of de binnenste buiswand.

Als men warmteoverdrachtmiddelen gebruikt, is het 30 soms mogelijk om een constructie toe te passen waarbij een warmte-isolerende wand tussen de buitenste of binnenste buiswand en het verbrandingskatalysatorbed is aangebracht. De warmteoverdracht van het katalysatorbed naar de buiswand wordt dan verminderd ten gunste van de warmteoverdracht via 35 het warmteoverdrachtorgaan.

Als, de brandstof in de brandstoftoevoerruimte wordt verbrand kan ook een bepaalde hoeveelheid warmte via de over- .880212$ 4 - 12 - drachtwand aan de reformeringskatalysator worden toegevoerd, indien deze wand ook een wand van de warmtetoevoerruimte is. Bij de huidige uitvinding geschiedt de warmteoverdracht echter in de eerste plaats via de verbrandingskatalysator en 5 soms ook via de speciale warmteoverdrachtmiddelen.

Bij de verbranding van de brandstof in het bed van de verbrandingskatalysator is het gasmengsel vaak rijker aan zuurstof en armer aan brandstof naar mate het katalysatorbed dichter bij het brandstofinvoereinde ligt. Ook onder zulke 10 omstandigheden geschiedt de verbranding echter vlot.

Aan het stroomafwaartse einde van de afzonderlijke warmteopwekkende middelen kan een voor gas doorlaatbare drager of vast materiaal zonder enige katalysator zijn aangebracht, ten einde de druk van het verbrandingsgas in het 15 voorafgaande katalysatorbed te regelen, een gelijkmatige verdeling van het verbrandingsgas te verkrijgen en een vlotte stroming van dit gas te bevorderen.

Een drager zonder katalysator of met een kleine hoeveelheid katalysator kan ook worden aangebracht aan het 20 stroomopwaartse einde van elk afzonderlijk katalysatorbed ten einde de brandstof en het zuurstofhoudende gas goed te mengen en te dispergeren of ten einde de stroom verbrandingsgas uit een verder stroomopwaarts gelegen katalysatorbed gelijkmatiger te maken. Ook kan dit dienen om een plaatselijke 25 overmatige verhitting aan de stroomopwaartse zijde van het katalysatorbed te verhinderen.

De afmetingen, lengte of constructie van de afzonderlijke warmtetoevoermiddelen; de afmetingen, lengte of constructie van elke warmtetoevoerruimte of van de verbrandings-30 katalysator die de warmtetoevoermiddelen vormt; en verder de afmetingen, de lengte of de constructie van de afzonderlijke warmteoverdrachtmiddelen zijn desgewenst onderling verschillend, ten einde de toevoer van warmte vanaf de delen waar zij zich bevinden naar de reactor optimaal te maken.

35 De afmetingen van elk katalysatorbed van de ver brandingskatalysator en in het bijzonder de lengte, het type en de verdeling van de verbrandingskatalysator in elk kataly- I 88 0212 9 - 13 - satorbed, het type en de verdeling van de drager zonder katalysator, de verdeling van de gasdoorlaatzones in een sectie recht op de gasstroomrichting van de verbrandingskatalysator (de axiale richting van de reactieruimte) behoeven voor de 5 afzonderlijke katalysatorbedden niet altijd gelijk te zijn maar kunnen desgewenst ook van elkaar verschillen.

Ook wat de speciale warmteoverdrachtmiddelen betreft, die aan de warmteopwekkingsmiddelen kunnen worden toegevoegd, kan het gebruikte type, de combinatie ervan, de op-10 stelling, de dichtheid van opstelling en dergelijke steeds op de meest geschikte wijze afhankelijk van hun positie worden gekozen.

Aangezien de warmtetoevoermiddelen op de beschreven wijze zijn geconstrueerd, vindt geen locale concentratie van 15 de opgewekte verbrandingswarmte plaats. Daardoor kan de reactor en kunnen in het bijzonder de wand voor overdracht van verbrandingswarmte, de drager van de verbrandingskatalysator, de isolerende materialen en dergelijke uit materialen bestaan die bestand zijn tegen mildere omstandigheden als in 20 de gebruikelijke apparatuur.

Door de gebruikte constructie en opstelling van de warmteopwekkende middelen wordt het mogelijk om een gewenste hoeveelheid warmte met een gewenste verdeling in langsrich-ting aan de reactieruimte toe te voeren.

25 Ten einde te zorgen dat de brandstof steeds aan de stroomopwaartse zijde (dat wil zeggen de naar het zuurstof-einde toegekeerde zijde) van de afzonderlijke warmteopwekkende middelen wordt toegevoerd, worden de brandstofinlaatkamers in het geval van de inrichting met verhitting van buiten 30 steeds aan de bovenstroomzijde van elk verbrandingskataly-satorbed opgesteld. In deze brandstofinlaatkamer vindt men brandstoftoevoerbuizen die door de vatwand heengaan en brandstof injectie- of straalbuizen. Elke brandstoftoevoerbuis heeft een toevoeropening aan een van zijn einden buiten de 35 vatwand.

In het geval van een inrichting met verhitting van binnenuit is elke brandstofinlaatkamer met de daarin aan .8802129 - 14 - wezige brandstofinjectiebuis eveneens stroomopwaarts van elk verbrandingskatalysatorbed aangebracht.

De brandstoftoevoerbuis steekt nu door een binnenwand, onderwand of bovenwand van elke brandstofinlaatkamer, 5 welke geen deel van de wand voor overdracht van verbrandings-warmte uitmaakt. De brandstoftoevoerbuis staat via een andere buis met de toevoeropening in verbinding.

De verbranding van de brandstof behoeft niet altijd in de brandstofinlaatkamers plaats te vinden, maar bij voor-10 keur geschiedt dit wel, ten minste tijdens het opstarten van de inrichting, vlak na het opstarten en daarna totdat de verbranding in elk katalysatorbed gelijkmatig is geworden. In dat geval zijn geen speciale verhittingsmiddelen nodig voor het starten van de werking van de verbrandingskatalysator.

15 Wel zijn dan aansteekmiddelen en bij voorkeur vlamdetectie-middelen in de brandstofinlaatkamers aangebracht.

Opgemerkt wordt dat het mogelijk is om het te reformeren materiaal aan de reformkatalysator toe te voeren en de inrichting in bedrijf te stellen nadat een gelijkmatige 20 verbranding in elk bed van verbrandingskatalysator tot stand is gebracht, door middelen aan te brengen voor het verbranden van de brandstof in de meest stroomopwaarts gelegen brandstofinlaatkamer, de verhouding van brandstof tot zuurstof-houdend gas aan het begin van het bedrijf zodanig te regelen 25 dat de verbranding daar begint, en de verhouding na verloop van een voldoende tijdsperiode in te stellen op een waarde voor een stabiele bedrijfsvoering, zodanig dat elk katalysatorbed onder stabiele omstandigheden met de verbranding begint.

30 Het is ook mogelijk om een uitzonderlijke tempera tuurstijging van de warmtetoevoermiddelen en vooral die van het bed van verbrandingskatalysator te verhinderen door stoom of een inert gas door de reformeringsbuis te voeren. Deze stoom of dit inerte gas vangt dan de warmte uit de warmtetoe-35 voermiddelen op voordat de te reformeren grondstof wordt toegevoerd .

.8802129 - 15 -

In plaats daarvan kan in elk katalysatorbed van de verbrandingskatalysator een verhitter worden geplaatst voor het opvoeren van de temperatuur van elk katalysatorbed tot de gewenste ontbrandingstemperatuur.

5 Ter wille van het opstarten en de voortzetting van de katalytische verbranding kan het ook voordelig zijn om de katalysatoren die voor opstarten of voortzetten van de verbranding bij lage temperatuur zorgen aan de stroomopwaartse zijde, en de katalysatoren die voor starten of voor voort-10 zetten van de verbranding bij hogere temperatuur zorgen, aan de stroomafwaartse zijde van elk katalysatorbed of van het meest stroomopwaarts gelegen katalysatorbed aan te brengen.

Ten einde de temperatuur van elk bed van verbrandingskatalysator op te voeren kan het brandbare gas eerst in 15 voldoende mate worden vervangen door een inert gas zoals stikstof en kan vervolgens het zuurstofhoudende gas of lucht, dat in voldoende mate is voorverhit, door elk warmtetoevoer-middel worden gevoerd. In dit geval begint de toevoer van brandstofgas pas nadat elk katalysatorbed in voldoende mate 20 is verhit.

Als de verbranding niet in de brandstofinlaat-kamers plaatsvindt worden verhittingsmiddelen voor het starten van het bedrijf van de verbrandingskatalysator aangebracht, ten minste in het meest stroomopwaarts gelegen kata-25 lysatorbed.

De brandstofinlaatkamers worden meestal gevormd door een ringvormige ruimte in het verlengde van de ruimte die door het katalysatorbed wordt ingenomen. Alleen aan het zuurstoftoevoereinde is de inlaatkamer niet ringvormig en is 30 het centrale gedeelte niet geblokkeerd. Ter wille van een gelijkmatige verdeling van de brandstof over de omtreksrichting van deze kamers zijn de brandstoftoevoermiddelen voorzien van een cirkelvormig of ringvormig orgaan met spuitmondstukken.

De spuitmondstukken kunnen bestaan uit een aantal 35 openingen of sleuven in een buisvormig orgaan, of anders uit een groot aantal poriën in een poreus orgaan dat ten minste een deel van de wand van het holle orgaan uitmaakt.

. 880212 9 i - 16 -

Het meest eenvoudige spuitorgaan is een ringbuis die uit een aantal segmenten bestaat en een groot aantal openingen of poriën heeft.

Bij voorkeur zijn de spuit- of straalmondstukken 5 zodanig geplaatst dat de brandstof goed wordt gemengd met het zuurstofhoudende gas en dan samen daarmee naar het bed van de verbrandingskatalysator stroomt. Hoewel de spuitmondstukken elke willekeurige richting kunnen hebben, zijn zij bij voorkeur tegengesteld gericht aan de stroomrichting van het gas 10 of staan zij onder een hoek daarmee.

Ten einde te zorgen voor een gelijkmatige verdeling van de ingespoten brandstof over de omtreksinrichting en voor een gelijkmatige verdeling van de opgewekte warmte binnen elk katalysatorbed, kan een aantal brandstoftoevoerbuizen die 15 op de injectiemiddelen uitkomen langs de omtreksrichting of de radiale richting zijn geplaatst, en kan de plaatsing van de straalmondstukken en de wijdte daarvan in de omtreksrichting of de radiale richting zijn ingesteld.

De brandstoftoevoermiddelen worden zodanig ge-20 plaatst dat de drager met of zonder katalysator gemakkelijk kan worden ingébracht en vervangen.

In de reactor met verhitting van buitenaf is het nuttig om een warmteisolerend materiaal tegen de binnenzijde van de vatwand aan te brengen zodanig dat de warmtetoevoer-25 middelen geheel worden omvat en uitstroming van warmte naar buiten wordt verhinderd. Bovendien is het nuttig om te zorgen dat dit warmteisolerende materiaal geen gas doorlaat; daardoor wordt verhinderd dat een deelstroom van het verbrandingsgas aftakt in de richting van de vatwand en dat op die 30 vatwand hete plaatsen ontstaan. Dit geldt in het algemeen voor het isolerende materiaal dat direct zonder scheidingswand in contact komt met het gas van hoge temperatuur. Het kan bijvoorbeeld bestaan uit een keramisch materiaal met dichte structuur.

35 Het warmteisolerende materiaal kan uit één stuk be staan of uit een combinatie van een aantal blokken. Het behoeft geen gelijkmatige structuur te hebben maar kan diverse c 8802129 - 17 - structuren in radiale richting of in verticale richting vertonen .

De naden tussen de blokken worden desnoods afgedicht met een geschikt materiaal. Zo kunnen isolerende 5 materialen met een zekere mate van afdichtend vermogen, zoals viltachtige materialen, op geschikte plaatsen worden aangebracht ter verhindering van de ongewenste gasstromen.

Bij een inrichting met verhitting van binnenaf is de buitenste ringvormige ruimte doorgaans een warmteterug-10 winningsruimte en vormt de buitenwand daarvan tevens de vat-wand. Dit betekent dat de vatwand een "hete wand" is. Het is dan nuttig om deze vatwand aan de buitenzijde te bedekken met een geschikt isolerend materiaal en desnoods een geschikte deklaag aan te brengen. Eventueel zou het isolerende 15 materiaal ook aan de binnenzijde van de vatwand kunnen worden aangebracht, maar dat is veel gecompliceerder en daarbij moet ook weer rekening worden gehouden met de gasdoorlaatbaarheid van het materiaal.

Bij een inrichting met verhitting van binnenaf kan 20 de vatwand tot een "koude wand" worden gemaakt door om de cilindrische buitenwand van de warmteterugwinningsruimte nog een extra cilindrische wand als vatwand aan te brengen en de ruimte tussen beide wanden te gebruiken voor het invoeren van het zuurstofhoudende gas of als voorverwarmingsruimte.

25 In dit geval kan tegen de buitenzijde of binnen zijde van de buitenste cilinderwand van de warmteterugwinningsruimte een geschikt isolerend materiaal worden aangebracht. Ook kan het materiaal van deze wand met betrekking tot de warmtegeleidbaarheid zodanig worden gekozen dat het 30 gereformeerde gas binnen de warmteterugwinningsruimte zijn restwarmte bij voorkeur aan de reactieruimte afstaat en dat de warmtegeleiding naar het zuurstofhoudende gas in de buitenste ruimte wordt beperkt.

Anderzijds is het mogelijk om koelribben of derge-35 lijke op de binnenste cilinderwand van de warmteterugwinningsruimte aan te brengen ten einde de warmteoverdracht naar de reactieruimte te bevorderen. Natuurlijk kunnen deze .8802129 ί - 18 - koelribben of diergelijke ook worden gecombineerd met het gebruik van een isolerend materiaal tegen de buitenste cilin-derwand van de warmteterugwinningsruimte.

In de inrichting met verhitting van binnenaf wordt 5 de warmtetoevoerruimte gevormd door een coaxiale ruimte die aan de binnenste buiswand van de reactieruimte grenst.

Binnen deze ruimte zijn warmteopwekkingsmiddelen geplaatst, die in contact met de begrenzingswand staan.

Deze coaxiale ruimte is gewoonlijk de kolomvormige 10 ruimte in het centrum van de reactor. Volgens de uitvinding is het echter ook mogelijk om de warmtetoevoerruimte hier ringvormig uit te voeren en daarbinnen nog een kolomvormige ruimte of andere ringvormige ruimten aan te brengen die voor het voorverhitten van diverse gassen en voor het opnemen van 15 diverse meetorganen kunnen dienen. Een dergelijke constructie kan worden toegepast met het oog op de verkleining van de in beslag genomen ruimte.

Bij de inrichting met verhitten van binnenaf zijn de doorgangen voor brandstof meer naar binnnen gelegen dan de 20 warmtetoevoerruimte. Het verbrandingsgas dat door de brand-stofinlaatkamers, de katalysatorbedden en de warmteover-drachtsmiddelen stroomt heeft dan de neiging om ook warmte af te geven aan de brandstofdoorlaat door de cilinderwand die de binnenste wand van de warmtetoevoerruimte wordt. Daarom wordt 25 deze warmteoverdracht bij voorkuer beheersd evenals in de eerder besproken gevallen. Dit kan geschieden door het materiaal van de binnenwand goed te kiezen met het oog op zijn warmteisolerende eigenschappen, door aanbrengen van een warmeisolerend materiaal en/of door aanbrengen van koelribben 30 of een ander overdag bevorderend materiaal op de binnenzijde van de buitenste wand van de warmtetoevoerruimte (de binnenste wand van de reactieruimte) op plaatsen waar geen warmte-overdrachtorgaan uit plaatmateriaal wordt gebruikt.

Zelfs als de speciale warmteoverdrachtmiddelen 35 naast de normale warmteopwekkingsmiddel worden gebruikt, kunnen de koelribben of dergelijke op andere plaatsen dan de warmteoverdrachtmiddelen worden aangebracht, vooral in de i 88 0212.9 ί -19- ruimte die ook het bed van verbrandingskatalysator bevat, ten einde mee te helpen bij het regelen van de warmteoverdracht.

Wordt bij een toestel met verhitting van buitenaf geen korrelvormige verbrandingskatalysator gebruikt, maar een 5 voorafgevormd katalysatorbed, dan is het nuttig om de vatwand aan de bovenzijde te voorzien van een gordel of flens waarmee deze vatwand in twee delen kan worden gescheiden, zodat het vat gemakkelijk met het voorgevormde katalysatorbed kan worden gevuld.

10 Ter ondersteuning van het katalysatorbed of het isolerende materiaal en ter ondersteuning van het speciale warmteoverdrachtorgaan worden bij voorkeur steunorganen zoals consoles of dergelijke aangebracht. Dit geschiedt aan de binnenzijde van de buitenwand of vatwand of aan de buiten-15 zijde van de buitenste reactorwand in het geval van een toestel met verhitting van buitenaf, en verder aan de binnenwand van de reactor aan de zijde van de warmtetoevoerruimte of aan de buitenzijde van de cilinderwand met de brandstof-doorlaten in het geval van het toestel met verhitting van 20 binnenaf. Deze steunorganen zijn desnoods doorlaatbaar voor gas.

De steunorganen kunnen afzonderlijk of gezamenlijk voor het ondersteunen van het isolerende materiaal en de speciale warmteoverdrachtmiddelen dienen. Ook is het mogelijk 25 om de steunorganen te beschermen tegen de hitte van de verbrandingskatalysator door tussen het katalysatorbed en het ondersteuningsorgaan een voor gas doorlaatbaar poreus keramisch orgaan of dergelijke aan te brengen.

In het geval van een toestel met verhitting van 30 buitenaf kan de ondersteuning van de verbrandingskatalysator, het speciale warmteoverdrachtorgaan en het isolerende materiaal worden bewerkstelligd door de katalysator en het warmteoverdrachtorgaan op of om de buitenzijde van de dubbele buisreactor te bevestigen of te wikkelen, door het isolerende 35 materiaal tegen de binnenzijde van de vatwand te bevestigen of te wikkelen, of anders het isolerende materiaal op of om de buitenomtrek van de brandstoftoevoerruimte of de buiten- ‘8802129 i - 20 - zijde van het bed van verbrandingskatalysator of de buitenomtrek van het speciale warmteoverdrachtorgaan te bevestigen of te wikkelen. Ook kan bed van verbrandingskatalysator tegen de binnenzijde van het isolerende materiaal worden bevestigd of 5 gewikkeld.

In deze gevallen kan de dubbele buis zonder aanhangsels door de opening aan de bovenzijde van de vatwand worden ingelaten en in de ruimte begrensd door het bed van de verbrandingskatalysator of door het speciale warmteover-10 drachtorgaan worden geplaatst. Ook kan de dubbele buis met het bed van verbrandingskatalysator en/of het speciale warmteoverdrachtorgaan daaraan vastgemaakt via de opening aan de bovenzijde van het vat worden ingelaten en in de ruimte begrensd door het isolerende materiaal worden geplaatst. Verder 15 is het mogelijk om de dubbele buis met het bed van verbrandingskatalysator en/of het speciale warmteoverdrachtorgaan en het isolerende materiaal daaraan vastgemaakt, via de genoemde opening in het vat in te laten en dan in de ruimte te plaatsen die begrensd wordt door de vatwand of door het 20 isolerende materiaal.

In het geval van een toestel met verhitting van binnenaf kan het bevestigen of wikkelen van katalysatorbedden of isolerend materiaal eveneens worden toegepast.

Bij de inrichting volgens de uitvinding kan de 25 relatieve stand van het bed van verbrandingskatalysator en de brandstoftoevoermiddelen met het oog op de instroomcondities van het gas vanaf de stroomopwaartse zijde naar elk warmte-opwekkend middel desnoods nader worden ingesteld. Dit kan geschieden met behulp van schotten die het ontstaan van een on-30 gewenste gasstroom of het stagneren daarvan verhinderen.

Indien sommige materialen, zoals het staal van de vatwand en het keramische produkt van het isolerende materiaal een verschillende warmteuitzettingscoëfficiënt hebben, geschiedt de afdichting van naden tussen de isoleren-35 de materialen of tussen het isolerende materiaal en de vatwand bij voorkeur met behulp van een viltachtig materiaal, bestaande uit een tegen warmte bestand zijnd vezelmateriaal of dergelijke.

‘8802129 - 21 -

Bij gebruik van gewone isolerende materialen is de isolerende wand daaruit van groot belang ter bescherming van de vatwand en ter verkrijging van een goede betrouwbaarheid.

Zoals gezegd is het mogelijk om koelribben of der-5 gelijke op geschikte plaatsen aan te brengen ter bevordering van warmteoverdracht vanaf het geproduceerde gas naar het bed van de reformeringskatalysator of de warmteoverdracht vanaf de warmtetoevoermiddelen naar het bed van reformeringskatalysator. Deze koelribben kunnen worden aangebracht op de 10 binnen- of buitenzijde van de binnenste buiswand of op de binnenzijde van de buitenste buiswand (naar de reactieruimte gekeerd) in het geval van een toestel met verhitting van buitenaf. Ook kunnen ze worden aangebracht op de buitenzijde of binnenzijde van de buitenste wand die de reactor vormt of 15 omsluit, of aan de buitenzijde van de binnenste wand (naar de reactieruimte gekeerd) in het geval van een toestel met verhitting van binnenaf.

Bij de inrichting volgens de uitvinding wordt de verbrandingswarmte geleidelijker en in een kleinere ruimte 20 opgewekt dan bij de bekende inrichtingen en wordt zij in een geschikte hoeveelheid, op doeltreffende wijze en bij een geschikte temperatuur aan de reactor toegevoerd ter wille van het uitvoeren van de stroomreformeringsreactie.

De uitvinding wordt nader geïllustreerd door de 25 tekening, die een aantal uitvoeringsvormen bij wijze van voorbeeld weergeeft.

Fig. 1-5 zijn langsdoorsnedexi door vijf verschillende uitvoeringsvormen, alle met verhitting van buitenaf.

Fig. 6a en 6b tonen de speciale warmteoverdracht-30 organen die aan een overdrachtwand zijn bevestigd, in partiële horizontale dwarsdoorsnede.

Fig. 7-10 zijn langsdoorsneden door een aantal andere uitvoeringsvormen, steeds met verhitting van binnenaf.

35 Van enkele veel voorkomende verwijzingscijfers wordt de betekenis hierna gegeven.

.8802129 s - 22 - 9: inlaatstomp voor het te reformeren materiaal en stoom.

11: ruimte voor het terugwinnen van warmte in een toestel met verhitting van buitenaf.

12: buisreactor.

5 14: buitenste buiswand (voor overdracht van verbrandings-warmte).

16: binnenste buiswand (voor terugwinnen van warmte).

18: ringvormige reactieruimte.

20: bed van reformeringskatalysator of ruimte, daarmee ge-10 vuld.

21: uitlaatstomp voor gereformeerd gas.

28: warmteoverdrachtorgaan.

30: bed van verbrandingskatalysator.

34: brandstofinlaatorgaan.

15 39: brandstofinlaatkamer.

40: vatwand.

41: inlaatstomp voor zuurstofhoudend gas.

49: uitlaatstomp voor afgewerkt verbrandingsgas.

61: ruimte voor het terugwinnen van warmte in een toestel met 20 verhitting van binnenuit.

64: binnenste buiswand (voor overdracht verbrandingswarmte). 66: buitenste buiswand (voor terugwinnen van warmte).

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding in langsdoorsnede. Deze uitvoeringsvorm 25 heeft verhitting van buitenaf. Een uitgangsmengsel bestaande uit een gasvormig uitgangsmateriaal en stoom, wordt via de opening 10 van een inlaatstomp 9 ingevoerd en stroomt dan omlaag door een ringvormige ruimte 18 tussen twee coaxiale buiswanden 14 en 16 van een dubbele buisreactor 12. De ruimte 30 18 is voor een deel gevuld met een bed van reformeringskatalysator 20 en vormt daar een reactieruimte waar het doorstromende uitgangsmateriaal met stoom wordt gereformeerd. Aan het ondereinde (omkeereinde) 19 van de reactieruimte, waar de wand 16 ophoudt, keert het gasmengsel in stroomrichting om en 35 stroomt het verder omhoog in de ruimte 11 binnen de buiswand 16, welke ruimte als warmteterugwinningsruimte dient. De binnenste buiswand 16 van de reactieruimte 18 dient zodoende 8802123 - 23 - als wand voor overdracht van teruggewonnen warmte, terwijl de buitenste buiswand 14 een wand voor overdracht van verbran-dingswarmte is.

Het gas dat in de inwendige ruimte 11 opstijgt, 5 staat via de wand 16 zijn restwarmte af aan het gasmengsel dat in de reactieruimte 18 afdaalt. Het levert zodoende reactiewarmte aan de ruimte 18 waar zich de reformerings-katalysator bevindt en zorgt voor voorverwarming van het gas in de ruimte 18 dichterbij het inlaateinde. Daarna wordt het 10 afgevoerd via de opening 22 van de gasuitlaat 21.

Opgemerkt wordt dat de inlaatstomp 9 eventueel naar omhoog in plaats van naar opzij kan uitsteken. Verder kan de uitlaatstomp 21 desgewenst naar opzij in plaats van naar omhoog uitsteken.

15 Het katalysatorbed 30 van de verbrandingskatalysa- tor is in een aantal porties over de langsrichting van de buisreactor verdeeld aangebracht en wel in een ringvormige ruimte tussen de buitenste buiswand en de cilindrische vat-wand 40. Deze inwendige ruimte vormt een warmtetoevoerruimte 20 en omsluit de reactieruimte van de buisreactor 12.

Een isolerende wand 32 is zodanig aangebracht dat zij het katalysatorbed 30 en de ruimte aan de onderzijde daarvan omvat.

Onuer elk afzonderlijk katalysatorbed 30 vindt men 25 een brandstofinlaatkamer 39, zodat een aantal van deze in-laatkamers over de langsrichting van de warmtetoevoerruimte verdeeld daarin aanwezig is. In elke brandstofinlaatkamer bevindt zich een brandstofinjectieorgaan 38 in de vorm van een ringvormige buis met niet getekende straalopeningen. Op het 30 injectieorgaan 38 sluit een brandstoftoevoerbuis 36 aan die tezamen daarmee een brandstoftoevoerorgaan 34 vormt. De toevoerbuis 36 steekt buiten het vat van de reactor uit en heeft daar een opening 35.

De brandstofinlaatkamer 39, de brandstoftoevoerbuis 35 36, het brandstofinjectieorgaan 38 en het katalysatorbed 30 vormen tezamen een warmteopwekkingsmiddel 300. Zij bevinden zich gewoonlijk in het lichaam van de inrichting dat een al .8802129 - 24 - dan niet tegen druk bestand zijnde vatwand 40 heeft. Het boveneinde van de buisreactor 12 steekt boven de vatwand 40 uit.

De diverse katalysatorbedden 30 zijn doorgaans zo 5 aangebracht dat daartussen een ruimte overblijft, waarbij deze tussenliggende ruimtes en ook de ruimte aan de onderzij de van het onderste katalysatorbed als brandstofinlaat-kamer 39 dienen. In het geval dat de brandstoftoevoerbuis geheel of gedeeltelijk in een katalysatorbed van deeltjesvormig 10 of wattenvormig materiaal is ingebed behoeft de inlaatkamer echter niet altijd als een afzonderlijke ruimte aanwezig te zijn. Dit geldt voor alle uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding.

Het brandstoftoevoerorgaan 34 bestaat uit een toe-15 voerbuis 36 en een ringvormige straalbuis 38. Aan de onderzijde van deze straalbuis 38 bevindt zich een groot aantal straalopeningen.

Aan de onderzijde van de vatwand 40 bevindt zich een inlaatstomp 41 met opening 42 voor een zuurstofhoudend 20 gas. Het ondereinde van het vat beneden de isolerende wand 32 en de buis 14 is opgevuld met een tegen warmte bestand zijnd gasverdelingsmateriaal 46 zoals kogeltjes van aluminium-oxide. Deze rusten op een poreuse verdeelplaat 44. Het materiaal 46 kan in alle uitvoeringsvormen van de uitvinding 25 worden gebruikt en kan bestaan uit een inert, niet brandbaar, voor gas doorlaatbaar materiaal. Geschikte voorbeelden zijn een korrelvormig anorganisch materiaal, een vezelmateriaal, een netmateriaal, een poreus materiaal en dergelijke. Als het katalysatorbed 30 niet bestaat uit een gevormd lichaam met de 30 vorm van de ringvormige ruimte tussen de buiswand 14 en de isolerende wand 32, kan dit bed bestaan uit een deeltjesvormige, vezelvormige of netvormige drager die al dan niet een katalysator draagt.

Het zuurstofhoudende gas zoals lucht, met zuurstof 35 verrijkte lucht of dergelijke wordt via de inlaatopening 42 ingevoerd. Nadat het door de verdeelplaat 44 en het verdeel-materiaal 46 gelijkmatig is verdeeld, stijgt het op in de ,8802129 - 25 - ringvormige ruimte tussen de buitenste buiswand 14 en de isolerende wand 32. intussen wordt het vermengd met een brand-stofgas dat via de straalopeningen van de onderste ringvormige buis 38 is ingevoerd. Het gasmengsel stroomt dan in 5 het onderste katalysatorbed, waar de brandstof practisch volledig wordt verbrand. Dit proces herhaald zich in de daarop volgende katalysatorbedden. Vervolgens stroomt het gasmengsel door de bovenruimte 47 van het vat 40 en wordt het als afgewerkt verbrandingsgas afgevoerd via de uitlaatopening 10 48 van een uitlaatstomp 49.

De verbrandingswarmte die in elk katalysatorbed wordt opgewekt, gaat over naar de buisreactor en bevordert daar de reformeringsreactie. Dankzij de meervoudige opstelling van de katalysatorbedden, die niet altijd dezelfde 15 lengte of dezelfde verdeling van de verbrandingskatalysator behoeven te hebben, kan de warmte in een geschikte hoeveelheid, afhankelijk van de voortgang van de reformeringsreactie binnen de buisreactor worden afgegeven, zonder dat de temperatuur op sommige plaatsen uitzonderlijk hoog wordt.

20 De ringvormige ruimte tussen de buitenste buiswand 14 en de isolerende wand 32, waarin zich de katalysatorbedden en de brandstofinlaatkamers bevinden, heeft bij voorkeur ter wille van een goede warmteoverdracht een geringe dikte in radiale richting. Deze dikte is echter ten minste 20 mm ten 25 einde de brandstofinspuitorganen goed te kunnen aanbrengen.

Fig. 2 toont een andere uitvoeringsvorm, waarbij de uitvoeringsvorm van fig. 1 is aangebracht binnen de wand 50 van een extra drukvat, zodat de reformeringsreactie bij een hogere druk kan worden uitgevoerd en de warmte meer doelmatig 30 kan worden teruggewonnen. Het drukvat heeft aan de bovenzijde een kopplaat 590.

De vatwand 40 wordt binnen het vat 50 door poten 52 en armen 54 ondersteund. Heeft de vatwand 40 eenzelfde bovenzijde als in fig. 1, dan kan het vat 40 met zijdelingse armen 35 in het vat 50 worden opgehangen zonder dat poten ter ondersteuning nodig zijn.

.8802129 - 26 -

In het bovendeel van de buitenste vatwand 50 bevindt zich een inlaatstomp 542 voor zuurstofhoudend gas. Dit zuurstofhoudende gas komt binnen in een voorverwarmingsruimte tussen de buitenste vatwand 50 en de vatwand 40 en stroomt 5 daarin omlaag terwijl het wordt voorverwarmd door verbran-dingswarmte van een brandbaar gas die door de wand 40 wordt afgegeven. Daarna stroomt het zuurstofhoudende gas via de inlaatstomp 42 in het vat 40.

De binnenzijde van de ruimte 47 boven in het vat 40 10 is gevoerd met een warmteisolerend materiaal 472.

Zoals getekend, zijn de isolerende materialen 32 en 472 tegen de cilinderwand en de bovenwand van het vat 40 aangebracht ten einde te zorgen dat de meeste warmte die in de warmtetoevoerruimte is opgewekt naar de reactieruimte gaat en 15 ten einde de hoeveelheid warmte die van de warmtetoevoerruimte via de vatwand 40 naar de voorverwarmingsruimte stroomt, minimaal te houden. Wil men de warmtetoevoer naar de voorverwarmingsruimte echter vergroten, dan kunnen de isolerende materialen dunner worden gemaakt of worden weggelaten. 20 Worden de isolerende materialen weggelaten, dat wordt de buitenste vatwand bij voorkeur isolerend gemaakt.

Het afgewerkte verbrandingsgas dat de ruimte 47 bovenin het vat 40 bereikt, stroomt via een leiding 474 langs de buizen van een warmtewisselaar 480 waardoor het binnen-25 komende gasmengsel van uitgangsmateriaal en stoom gaat en zorgt daar voor voorverhitting van dit gasmengsel. Vervolgens wordt het afgewerkte gas afgevoerd door een buis 490 en een uitlaatstomp 548.

In plaats van de warmtewisselaar met buizen kunnen 30 ook andere bekende typen van warmtewisselaars zoals met platen en koelribben worden gebruikt.

Laat men het binnenkomende gasmengsel niet door maar langs de buizen van de warmtewisselaar 480 stromen, dan kan dit worden voorverwarmd met het gereformeerde gas dat in 35 de ruimte 11 binnen de buiswand 16 opstijgt en door het centrum van de warmtewisselaar stroomt. De constructie wordt dan iets gecompliceerder.

.8802129 - 27 -

Het gasvormige uitgangsmengsel komt binnen door de inlaatstomp 510, stroomt via een leiding 514 naar de buizen van de warmtewisselaar 480, wordt daarin voorverwarmd, en treedt vervolgens de reactieruimte 11 binnen. Nadat de 5 reformeringsreactie heeft plaatsgevonden, wordt het gereformeerde gas via een leiding 516 en een uitlaat 522 uit de inrichting afgevoerd.

De leidingen 474, 490, 514 en 516 alsmede de brand-stoftoevoerbuizen 36 zijn elk aan beide vatwanden 40 en 50 10 bevestigd. Het is echter raadzaam om het deel van deze buizen tussen de vatwanden te laten bestaan uit een flexibele buis 600, die door flenzen of dergelijke aan de rest van de buizen is vastgemaakt, ten einde verplaatsingen van de vatwanden, veroorzaakt door een verschil in warmteuitzettings-15 coëfficiënt, op te vangen. In de getekende uitvoering bestaat de leiding 474 geheel uit een flexible buis. Ook is het mogelijk om gebruik te maken van een flexibele constructie in de vorm van een balg 77, zoals getekend bij de afvoerbuis 70 voor het materiaal 46 aan de onderzijde van het vat 40.

20 In de inrichting volgens de uitvinding kunnen zonodig mangaten, inspectie-openingen, openingen voor lossen en laden van de katalysator en dergelijke worden aangebracht. Dit kan geschieden in de uitstekende delen van de buitenste buiswand van de buisreactor vanuit de binnenste 25 vatwand 40 of in de binnenste of buitenste vatwand.

Fig. 3 en 4 tonen andere uitvoeringsvormen, gelijkend op de bij atmosferische of weinig verhoogde druk werkende uitvoeringsvorm van fig. 1, maar waarbij het kataly-satorbed van de verbrandingskatalysator niet deeltjesvormig 30 is maar uit een gevormd lichaam of dergelijke bestaat.

In de uitvoeringsvorm van fig. 3 is de vatwand 40 voorzien van flenzen 55 in een aantal dat overeenkomt met het aantal katalysatorbedden 30. Deze katalysatorbedden bestaan elk uit een voorgevormd blok of een combinatie van dergelijke 35 blokken.

Bij het monteren van de inrichting wordt eerst een samenstel van een'katalysatorbed 30 met een isolerend wand- <8802129 - 28 - deel 32 en een brandstoftoevoerorgaan 34 op het onderste deel van de vatwand bevestigd. Vervolgens wordt nog een aantal van dergelijke samenstellen op het eerste samenstel gemonteerd, waarna het bovenste deel van de vatwand met de dubbele buis-5 reactor 12 en dergelijke wordt geplaatst.

In de uitvoeringsvorm van fig. 4 heeft men slechts een stel flenzen 55 aan de bovenzijde van de vatwand 40. Als de bovenkant van het vat is afgenomen, wordt eerst het isolerende materiaal 32, het extra isolerende materiaal 31 10 (tegen warmte bestand), de brandstoftoevoermiddelen 34 en dergelijke in het vat aangebracht. Vervolgens wordt de dubbele buisreactor 12 met daaraan vastgemaakt het gevormde lichaam van het katalysatorbed 30 ingebracht, waarna het bovendeel van het vat wordt opgezet.

15 In deze uitvoeringsvormen, waarin de verbrandings- katalysator niet deeltjesvormig is maar een honingraat-materiaal of een andere voor gas doorlaatbare vaste stof vormt, is het drukverlies bij doorgang van het verbrandingsgas gering. Daarom kan de energie in het totale toestel doel-20 treffend worden gebruikt en kunnen de afmetingen en het gewicht van het toestel worden teruggebracht.

Fig. 5 is een langsdoorsnede door een andere uitvoeringsvorm, waarin nog een extra warmteoverdrachtorgaan wordt gebruikt. De stroming van het uitgangsmengsel en van 25 het gereformeerde gas is gelijk aan die in de inrichting van fig. 1. Het gas dat in de binnenste buis opstijgt geeft zijn restwarmte af aan het gas dat in de ringvormige ruimte omlaag gaat, op dezelfde wijze als in fig. 1.

De wijze van opstelling van de inlaatstomp 9 en de 30 uitlaatstomp 21 kan verschillen van die in de tekening, evenals bij de uitvoeringsvorm van fig. 1.

Ook in deze uitvoeringsvorm bestaat elke warmte-toevoerinrichting uit een brandstofinlaatkamer 39 met daarin een brandstofinjectieorgaan 38 (een ringvormige buis met niet 35 getekende openingen) en daarboven een katalysatorbed 30 van verbrandingskatalysator. Boven dit katalysatorbed 30 bevindt zich echter nog een speciaal warmteoverdrachtorgaan 28 be- » .8802129 - 29 - staande uit een gegolfde koelribbe die aan de buitenste buis-wand is gelast of gesoldeerd, in de langsrichting van de dubbele buisreactor vindt men een aantal van dergelijke warmtetoevoermiddelen boven elkaar. Elke brandstofinjectie-5 buis 38 is verbonden met een brandstoftoevoerbuis 36 en vormt samen daarmee een brandstoftoevoerorgaan 34.

De isolerende wand 32 is zodanig aangebracht dat zij alle warmtetoevoermiddelen en de daarboven gelegen ruimte omvat. Het geheel bevindt zich in een drukvat met een wand 10 40. Het bovenste deel van de buisreactor 12 steekt uit boven een plaat 43 die het boveneinde van het vat 40 afdekt. Het isolerende materiaal 32 is ook aan de onderzijde van deze plaat 43 bevestigd. Dit verschilt van de uitvoeringsvorm van fig. 1. De constructie aan het ondereinde van de vatwand 40 15 is nagenoeg gelijk aan die van fig. 1.

De stroomrichtingen van het zuurstofhoudende gas, het brandstofgas en het afgewerkte gas zijn gelijk aan die van fig. 1, maar in fig. 5 is de vorm van elke brandstof-inlaatkamer (met uitzondering van de onderste kamer) ietwat 20 anders. Het verwijzingscijfer 33 geeft een voor gas ondoor-laatbaar ondersteuningsorgaan voor het katalysatorbed aan.

In deze uitvoeringsvorm zijn de brandstofinlaat-kamers 39 (met uitzondering van de onderste kamer) zodanig opgesteld dat zij in de isolerende wand 32 doordringen, en 25 zijn de brandstofinjectie-organen 38 en dergelijke zodanig opgesteld dat zij niet voorbij de binnenzijde van de isolerende wand in de richting van de warmtetoevoerruimte uitsteken. Deze inrichting kan dan ook worden opgebouwd door de buisreactor 12, waaraan de katalysatorbedden 30, het warmte-30 overdrachtorgaan 28 en het deksel 43 reeds zijn bevestigd, in de ruimte omvat door de vatwand 40 (waaraan de isolerende wand 32 reeds is vastgemaakt) neer te laten. Pig. 7 toont een uitvoeringsvorm van de inrichting met verhitting van binnenuit. Het gasmengsel uit uitgangsmateriaal en stoom wordt in-35 gelaten door de opening 10 van de inlaatstomp 9 en stroomt dan omlaag door de ringvormige ruimte 18 tussen de coaxiale buiswanden 64 en 66 van de reactor. Deze ruimte 18 is voor < 8802129 - 30 - een deel gevuld met een katalysatorbed 20 van reformerings-katalysator en vormt daardoor de reactieruimte. Nadat het gasmengsel door de katalysator onder invloed van de toegevoerde warmte is omgezet, keert het aan de onderzijde van de 5 reactieruimte 18 (het omkeereinde 19) in stromingsrichting om en stijgt het verder binnen de warmteterugwinningsruimte 61 tussen de cilindrische buitenwand 66 van de reactieruimte en de cilindrische wand 40 van het reactorvat omhoog.

Het gas dat in de ruimte 61 opstijgt geeft zijn 10 restwarmte af aan het gas dat in de reactieruimte 18 omlaag stroomt. Zodoende wordt reactiewarmte geleverd aan het katalysatorbed 20 en warmte voor voorverhitting van het te reformeren gas aan de ruimte 18 boven het katalysatorbed. Het gereformeerde gas wordt ten slotte afgevoerd via de uitlaat-15 opening 22 van de uitlaatstomp 21.

Opgemerkt wordt dat de inlaatstomp 9 en de uitlaatstomp 21 ook omhoog kunnen uitsteken in plaats van naar opzij , zoals getekend.

De centrale kolomvormige ruimte 90, begrensd door 20 de binnenste buiswand 64 vormt hier de warmtetoevoerruimte.

In deze ruimte zijn een aantal warmtetoevoermiddelen 300 in contact met de binnenzijde van de buiswand 64 opgesteld en over de axiale richting van de ruimte 90 verdeeld. Elk van deze warmtetoevoermiddelen 300 bestaat uit een brandstof-25 inlaatkamer 39, een brandstofinjectieorgaan 38, een brand-stoftoevoerbuis 36 en een katalysatorbed 30.

Ofschoon in de tekening drie stellen warmtetoevoermiddelen zijn weergegeven, kunnen het er ook twee of vier of meer zijn.

30 De toevoerbuis 36 van het bovenste stel warmte toevoermiddelen steekt vanuit een centrale verdeelkamer 37T radiaal (in spaakvorm) uit in de brandstofinlaatkamer 39 en vormt daar een verbinding tussen de verdeelkamer 37T en het brandstofinjectieorgaan 38 dat uit een poreuse ringvormige 35 buis bestaat. De verdeelkamer 37T staat onderaan via een buis 36T in verbinding met een brandstofinlaat 35T (al deze onderdelen met uitzondering van de inlaatkamer 39 vormen een brandstoftoevoersysteem 34T).

8802129 - 31 -

De brandstoftoevoerbuis 36 van het middelste stel brandstoftoevoermiddelen steekt vanuit een verdeelkamer 37M uit in een brandstofinlaatkamer 39 en vormt de verbinding tussen de verdeelkamer 37M en een brandstofinjectieorgaan 38 5 in de vorm van een poreuse ringvormige buis. De verdeelkamer 37M staat aan de onderzijde via een buis 36M in verband met een brandstofinlaat 35M. Al deze onderdelen met uitzondering van de inlaatkamer 39, vormen een brandstoftoevoerorgaan 34M.

De brandstoftoevoerbuis 36 van het onderste stel 10 brandstoftoevoermiddelen steekt vanuit een verdeelkamer 37B uit in de inlaatkamer 39 en vormt de verbinding tussen deze kamer 37B en een brandstofinjectieorgaan 38 in de vorm van een poreuse ringvormige buis. De verdeelkamer 37B heeft een brandstofinlaat 35B aan het ondereinde van zijn cilinderwand 15 36B die ook de verbindingsbuis vormt. Al deze onderdelen met uitzondering van de inlaatkamer 39 vormen de brandstoftoevoermiddelen 34B.

De buizen 36T, 36M en 36B vormen een driedubbele buis, zoals getekend. Het brandstofgas dat door de inlaten 20 35T, 35M, 35B wordt ingelaten, gaat door de verdeelkamers 37T, 37M, 37B naar de overeenkomstige toevoerbuis 36 en wordt dan via een groot aantal poriën of straalopeningen aan de onderzijde van elke ringvormige buis 38 in de bijbehorende inlaatkamer geïnj ecteerd.

25 In de inlaatkamer wordt het brandstofgas vermengd met het van onderen toegevoerde zuurstofhoudende gas, waarna het mengsel door het bed 30 van de verbrandingskatalysator stroomt. Het brandstofgas wordt daar verbrand onder opwekking van verbrandingswarmte. Deze warmte wordt gebruikt voor de 30 reformeringsreactie van het uitgangsmateriaal op dezelfde wijze als bij het toestel met verhitting van buitenaf.

Het ondereinde van de wand die de kolomvormige ruimte 90 omsluit, strekt zich beneden de vatwand 90 nog een eind omlaag uit. Het gaat hier om een verlengstuk van de 35 binnenste buiswand 64, die een gekromde bodem 90B vormt.

Binnen het bodemgedeelte 90B bevindt zich een zuurstofinlaatkamer 41R, die door een poreuse verdeelplaat 44 wordt afgedekt. In de bodemwand bevindt zich een zuurstofinlaat 42.

I8802129 - 32 -

De buis 36B die deel uitmaakt van de driedubbele buis steekt buiten de bodemwand van de zuurstofinlaatkamer 41R uit. Verder steekt de buis 36M uit buiten het gesloten einde van de buis 36B, terwijl de buis 36T (de binnenste 5 buis) uitsteekt buiten het gesloten einde van de buis 36M.

De onderste van de brandstofinlaatkamers 39 is een ringvormige kamer waar de cilindrische buis 36B doorheen gaat. Onderin deze kamer bevindt zich het gasverdeelmateriaal 46.

10 Tussen de cilinderwand van de bovenste brandstof- verdeelkamer 37T en het middelste katalysatorbed 30, alsook tussen de middelste verdeelkamer 37M en het onderste katalysatorbed 30 is een isolerend materiaal 321 aangebracht ten einde warmte-overdracht van elk katalysatorbed naar de bijbe-15 horende verdeelkamer af te snijden.

Het middelste katalysatorbed 30 is dikker dan het onderste katalysatorbed 30, terwijl het middelste isolatiemateriaal 321 dunner is dan het onderste isolatiemateriaal ' 321.

20 Ook in de kolomvormige ruimte, begrensd door het bovenste katalysatorbed 30 is een isolerend materiaal 321 aangebracht. Zij worden van elkaar gescheiden door het verlengde van de cilinderwand van de kamer 37T. Bovendien wordt het bovengedeelte 47 van de kolomvormige ruimte 90 door dit 25 isolerende materiaal gescheiden van de bovenste verdeelkamer 37T.

Door het plafond van de kamer 37T wordt deze op gasdichte wijze afgeschermd van het isolerende materiaal. Daarom is het verlengde van de cilinderwand niet altijd 30 nodig.

In de beschreven constructie neemt de dikte van de katalysatorbedden van de verbrandingskatalysator, gaande van onder naar boven, geleidelijk toe. Daardoor wordt gezorgd voor een vlotte doorgang van het verbrandingsgas uit brand-35 stof en zuurstofhoudend gas, waarvan het volume ten gevolge van de meertrapsverbranding geleidelijk toeneemt. Dit gebeurt °8802129 - 33 - zelfs indien de fysische of mechanische structuur van de katalysatorbedden dezelfde is.

De cilinderwanden van de kamers 37T,37M en van de buis 36B bestaan uit één enkele cilinder, tezamen met het 5 bovenste verlengstuk van de cilinderwand van de kamer 37T.

Indien een katalysatorbed 30 niet uit een gevormd lichaam met de gewenste vorm bestaat, kan de ringvormige ruimte voor dat bed, in contact met de binnenzijde van de binnenste buiswand 64, worden opgevuld met een deeltjes-10 vormige, koordvormige of netvormige drager die al dan niet de katalysator draagt.

Het zuurstofhoudende gas wordt ingevoerd via de in-laatstomp 42 en na passage van de inlaatkamer 41R gelijkmatig verdeeld door de verdeelplaat 44 en het verdeelmateriaal 46. 15 Daarna stijgt het op door de ringvormige ruimte tussen de buisvormige binnenwand 64 en het isolerende materiaal 321,

Bij het passeren van een brandstofinlaatkamer wordt het gas vermengd met gasvormige brandstof die door de injectieorganen 38 wordt ingespoten. Het mengsel stroomt dan naar het bijbe-20 horende katalysatorbed, waar de brandstof vrijwel geheel met behulp van de katalysator wordt verbrand. Nadat alle katalysatorbedden zijn gepasseerd gaat het afgewerkte verbrandingsgas door de bovenste ruimte 47 binnen de buiswand 64 en wordt het afgevoerd via de opening 48 van de uitlaatstomp 49.

25 De isolerende wand 32 is aangebracht om de vatwand 40 te bedekken en afgifte van warmte naar de omgeving te verhinderen.

Fig. 8 toont een toestel met een zogenaamde "koude wand", die verkregen is door om het vat van fig. 7, met een 30 vatwand 59, nog een extra cilinderwand of vatwand 40 aan te brengen. De ringvormige ruimte 57 tussen de wanden 59 en 40 dient dan als ruimte voor het voorverwarmen van het zuurstofhoudende gas.

Op de buitenzijde van de buitenste cilinderwand 66, 35 dat wil zeggen de zijde die naar de warmteterugwinningsruimte 61 is gekeerd, is een groot aantal koelribben 66F aangebracht. Deze koelribben strekken zich in langsrichting van <8802129 • - 34 - het toestel uit. Zij zorgen ervoor dat de hoeveelheid warmte die van de warmteterugwinningsruimte naar de reactieruimte 18 gaat groter is dan de hoeveelheid warmte naar de voorverhit-tingsruimte voor het zuurstofhoudende gas.

5 Het te verwerken gasmengsel, bestaande uit de gas vormige grondstof en stoom, wordt via de inlaatopening 10 ingevoerd en binnen de apparatuur omgezet tot gereformeerd gas, en wordt via de uitlaatopening 22 afgevoerd, evenals in fig.

7. De restwarmte van het omgezette gas dat in de warmteterug-10 winningsruimte 61 stroomt wordt echter in hoofdzaak aan de reactieruimte overgedragen via de koelribben 66F en de buitenste cilinderwand 66, terwijl een klein gedeelte via de wand 59 wordt overgedragen aan het zuurstofhoudende gas dat door de ruimte 57 stroomt.

15 Het zuurstofhoudende gas komt binnen via de inlaat- stomp 56 aan de bovenzijde van het vat 40, wordt bij het om-laagstromen in de ruimte 57 voorverwarmd en treedt dan via de opening 42 van de inlaatpoort 41 binnen in de inlaatkamer 4IR. De daarop volgende stroming is dezelfde als in fig. 7.

20 Ook de stroming van de gasvormige brandstof is ge lijk aan die van fig* 7.

In tegenstelling tot fig. 7 is de dikte van elk katalysatorbed voor de verbrandingskatalysator in fig. 8 gelijk. Wel neemt het volume van het gas dat door elk katalysa-25 torbed gaat geleidelijk toe. Dit betekent dat, als de fysische structuur van alle katalysatorbedden gelijk is, een zeker drukverlies optreedt. Aangezien de stroomsnelheid van het gas echter groter wordt naar mate het katalysatorbed verder van het zuurstoftoevoereinde 45 is verwijderd, kan de 30 warmteoverdracht door convectie worden verbeterd.

De uitvoeringsvorm van fig. 9 is in principe gelijk aan die van fig. 8, maar een belangrijk verschil is, dat elk van de warmtetoevoermiddelen is voorzien van een speciaal warmteoverdrachtorgaan 28, zoals uiteengezet in verband met 35 fig. 5. Bovendien is in de bovenste verdeelkamer 37T een lei-schot 324 geplaatst om de snelheid van de gasvormige brandstof in deze kamer te vergroten. Verder heeft het vat 40 een *8802129 - 35 - vlakke bovenwand 43 en zijn steunarmen tussen de vatwand 40 en de wand 59 aangebracht.

De uitvoeringsvorm van fig. 10 is in principe gelijk aan die van fig. 7, met als verschil dat nu speciale 5 warmteoverdrachtorganen 28 zijn aangebracht. Bovendien is voor de brandstofpijpen niet de meervoudige buis uit de voorgaande uitvoeringsvormen gekozen. Er zijn nu onderling onafhankelijke brandstofbuizen 36B, 36M, 36T, die elk de verbinding vormen tussen een brandstofinlaat 35 en spaakvormig uit-10 gevoerde toevoerbuizen 36.

Wat de lagen isolerend materiaal 321 betreft, die in de uitvoeringsvorm van fig. 7 aan de binnenzijde van de katalysatorbedden voor de verbrandingskatalysator zijn aangebracht, wordt opgemerkt dat deze met uitzondering van de 15 bovenste laag in fig. 10 zijn weggelaten.

De ruimte 92 voor het opnemen van de brandstofbuizen wordt begrensd door de cilinderwand 94. Het isolerende materiaal 321 kan desgewenst op de binnenzijde van deze cilinderwand worden aangebracht, ter hoogte van elk katalysa-20 torbed 30, elk warmteoverdrachtorgaan 28 en dergelijke, in plaats daarvan is het ook mogelijk om de ruimte 92, inclusief de ruimte die door de bovenste laag isolatiemateriaal 321 wordt ingenomen, te vullen met een geschikt deeltjesvormig of vezelvormig isolatiemateriaal.

25 In alle beschreven uitvoeringsvormen wordt het te reformeren gasmengsel in de reactieruimte in tegenstroom gevoerd met het verbrandingsgas in het katalysatorbed voor de verbrandingskatalysator. Ofschoon deze opstelling de voorkeur geniet, kan desgewenst ook een opstelling met gelijkstroom 30 worden gekozen. De figuren geven het meest normale geval aan, waarbij de langsrichting of axiale richting van de reactor verticaal loopt, de grondstof aan de bovenzijde wordt toegevoerd en het gereformeerde gas ook aan de bovenzijde wordt afgevoerd. Het zal echter duidelijk zijn dat de uitvinding 35 ook kan worden toegepast zonder beperking tot deze richtingen en standen.

» .8802129 - 36 -

Bij de uitvinding vindt men een groot aantal coaxiaal gelegen cilinderwanden en een groot aantal coaxiale ruimten daartussen of daarbinnen. De meer binnenwaarts gelegen ruimten en wanden behoeven echter niet altijd in hun ge-5 heel binnen de meer buitenwaarts gelegen wanden te liggen, en een deel van de meer binnenwaarts gelegen wanden kan aan de boven- of onderzijde buiten de andere wanden uitsteken.

Zo steekt de dubbele buisreactor 12 in fig. 1 aan de bovenzijde uit buiten de vatwand 40, hoewel deze vatwand 10 aan de onderzijde de buisreactor geheel omringt. In fig. 7 steekt het gedeelte van de buisreactor met de grondstofinlaat 9 aan de bovenzijde, en het deel van de buisreactor met de zuurstofinlaatkamer 41R aan de onderzijde buiten het vat 40 uit. Bovendien heeft men daar nog de uitstekende driedubbele 15 brandstoftoevoerbuis 36T, 36M, 36B.

De inrichting volgens de uitvinding levert de volgende effecten: 1) aangezien de brandstof op diverse plaatsen, verdeeld over de langsrichting van de buisreactor wordt toege- 20 voerd en aan katalytische verbranding wordt onderworpen, is het mogelijk om een plaatselijke oververhitting te vermijden en de verbrandingstemperatuur te verlagen, althans beter dan in de gebruikelijke apparatuur. Daarom kan de verbranding nu geschieden met een geschikte verhouding van brandstof tot 25 lucht, terwijl men vroeger vaak een andere verhouding nodig had die tot hoge temperaturen en beschadiging van de kataly-satordrager leidde.

2) Dankzij het vermijden van plaatselijke oververhitting kan ook het gebruik van kostbare, tegen warmte be- 30 stand zijnde materialen voor de wand van de buisreactor en andere onderdelen worden vermeden.

3) Aangezien de brandstof over de langsrichting verdeeld aan de buisreactor wordt toegevoerd en verbrand kunnen de aan de buisreactor toe te voeren hoeveelheid warmte 35 en ook de temperatuurverdeling in de langsrichting op gewenste waarden worden vastgesteld.

.8802129 - 37 - 4) Aangezien de inrichting met een geringe overmaat lucht kan worden bedreven is het mogelijk om de hoeveelheid afgewerkt verbrandingsgas te verminderen en daarmee ook de hoeveelheid warmte die anders wordt afgevoerd. Daarmee wordt 5 tevens het warmterendement en het ovenrendement verbeterd.

5) Aangezien elk katalysatorbed van de verbran-dingskatalysator rondom de buisreactor is aangebracht en ook in direct contact daarmee, kan de verbrandingswarmte doeltreffend aan de reactor worden overgedragen door geleiding 10 en/of straling vanuit de dicht opeengepakte katalysator-drager. De warmteoverdracht door straling vanuit het gas is sterk verminderd. Ook kan de warmteoverdracht op doelmatige wijze geschieden door convectie vanuit het verbrandingsgas dat dankzij de katalysatordrager een turbulente stroming 15 heeft verkregen. Dit geldt vooral als de katalysatordrager deeltjesvormig, koordvormig, wattenvormig, netvormig, driedimensionaal netvormig enz. is. Daarbij wordt ook de verbrandingsruimte verkleind.

6) Als stroomopwaarts van elk katalysatorbed nog 20 een speciaal warmteoverdrachtorgaan in plaats van een deel van de katalysatordrager wordt gebruikt, is het soms mogelijk om een verbeterde warmteoverdracht door geleiding, een vermindering van de stroomweerstand, een vermindering van de apparatuurkosten e.d. te verkrijgen.

'8802129

Claims (10)

1. Stoomreformeringsinrichting, omvattende een reactor met een aantal coaxiale cilinderwanden, die coaxiale ruimten begrenzen, namelijk een komvormige centrale ruimte begrensd door de binnenste cilinderwand, met daaromheen een 5 aantal ringvormige ruimten, elk begrensd door een paar van de . coaxiale cilinderwanden, waarbij één van de coaxiale ruimten, begrensd door een paar van de cilinderwanden, een met een katalysator voor stoom-reformering gevulde reactieruimte vormt, 10 één van de coaxiale ruimten, begrensd door één der begren-zingswanden van de reactieruimte, een ruimte voor het terugwinnen van reactiewarmte vormt, en één der coaxiale ruimten, begrensd door de andere begren-zingswand van de reactieruimte, een warmtetoevoerruimte 15 vormt, waarbij de reactieruimte aan één einde in verbinding staat met een inlaatorgaan voor het te reformeren materiaal en stoom, en aan het andere einde (omkeereinde) in verbinding staat met de warmteterugwinningsruimte, 20 de warmteterugwinningsruimte aan het van het omkeereinde afgekeerde einde in verbinding staat met een uitlaatorgaan voor gereformeerd gas, en de warmtetoevoerruimte aan één einde in verbinding staat met een inlaatorgaan voor een zuurstofhoudend gas en aan het 25 andere einde met een uitlaat voor verbrandingsgas, en waarbij in de warmtetoevoerruimte, over de lengterichting daarvan verdeeld, middelen voor het opwekken van warmte zijn aangebracht, telkens bestaande uit een brandstofinlaatkamer, een deel van een brandstoftoevoerorgaan, en een bed van ver-30 brandingskatalysator, waarbij de brandstofinlaatkamer telkens het dichtst bij het zuurstoftoevoereinde van de warmtetoevoerruimte ligt, en verder omvattend een vatwand, die ten minste het deel van de reactieruimte waarin zich de reformeringskatalysator be-35 vindt, alsmede de daarmee overeenkomende delen van de warmteterugwinnings ruimte en van de warmtetoevoerruimte gescheiden houdt van de omgeving. ‘8802129 - 39 -

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste één van de warmteopwekkingsmiddelen aan de gasafvoerzijde een warmteoverdrachtmiddel heeft.

3. Inrichting volgens conclusie I of 2, met het 5 kenmerk, dat de brandstof ook in ten minste één van de brand-stofinlaatkamers wordt verbrand.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de vatwand een wand van een drukvat is.

5. Inrichting volgens conclusie 1-4, met het ken- 10 merk, dat verder een uitwendige vatwand aanwezig is die de eerstgenoemde vatwand omsluit.

6. Inrichting volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat verder een warmtewisselaar aanwezig is voor het afgeven van warmte uit het afgewerkte verbrandingsgas aan de te 15 reformeren grondstof.

7. Inrichting volgens conclusie 1-6, met het kenmerk , dat de buitenste wand van het paar cilinderwanden aan weerszijden van de reactieruimte grenst aan de warmtetoevoer-ruimte, terwijl de binnenste van het paar cilinderwanden 20 grenst aan de warmteterugwinningsruimte.

8. Inrichting volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de binnenste wand van het paar cilinderwanden aan weerszijden van de reactieruimte grenst aan de verbrandingsruimte, terwijl de buitenste van dat paar cilinderwanden 25 grenst aan de warmteterugwinningsruimte.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de genoemde warmteterugwinningsruimte aan de buitenzijde wordt begrensd door een cilinderwand, waarbuiten zich een voorverwarmingsruimte voor het zuurstofhoudende gas bevindt, 30 welke voorverwarmingsruimte aan één einde in verbinding staat met de zuurstofinlaat van de warmtetoevoerruimte, en aan het andere einde in verbinding staat met een zuurstofinlaat van de inrichting.

10. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk. 35 dat de warmtetoevoerruimte aan de buitenzijde wordt begrensd door een cilinderwand, waarbuiten zich een voorverwarmingsruimte voor het zuurstofhoudende gas bevindt, welke voorver- .880212:8 - 40- warmings ruimte aan één einde in verbinding staat met een inlaat aan het zuurstoftoevoereinde van de warmtetoevoerruimte en aan het andere einde in verbinding staat met een zuurstof-inlaat van de inrichting. 5 11. inrichting volgens conclusie 2-10, met het ken merk, dat de warmteoverdrachtmiddelen bestaan uit een orgaan van plaatmateriaal dat aan de wand voor doorvoer van verbran-dingswarmte is bevestigd, of uit een pakkingmateriaal. .8802129