NO170969B

NO170969B - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A HOT GAS CURRENT UNDER PRESSURE BY CATALYTIC PARTIAL COMBUSTION, AND APPARATUS FOR THIS

Info

Publication number: NO170969B
Application number: NO881572A
Authority: NO
Inventors: Kim Philip Alan Noakes; Peter John Davidson
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1992-09-28
Also published as: DE3864721D1; NO881572D0; NO881572L; NZ224141A; CA1299088C; NO170969C; GB8708776D0; ATE67153T1; ZA882425B

Description

Denne oppfinnelse angår katalytisk forbrenning, og spesielt en fremgangsmåte og et apparat egnet for denne, for fremstilling av en varm gasstrøm under trykk. Ved én form av oppfinnelsen omdannes et hydrokarbon-utgangsmateriale til en varm hydrogenholdig gasstrøm under trykk, ved omsetning av utgangsmaterialet med en oksyderende gass som inneholder fritt oksygen, i nærvær av en katalysator. This invention relates to catalytic combustion, and in particular a method and an apparatus suitable for this, for the production of a hot gas stream under pressure. In one form of the invention, a hydrocarbon starting material is converted into a hot hydrogen-containing gas stream under pressure, by reacting the starting material with an oxidizing gas containing free oxygen, in the presence of a catalyst.

Slike fremgangsmåter er velkjent og innbefatter de såkalte katalytiske partialoksydasjons- og sekundæromformings-fremgangsmåter. Such methods are well known and include the so-called catalytic partial oxidation and secondary conversion methods.

Ved disse fremgangsmåter, som drives kontinuerlig og vanligvis utføres ved forhøyet trykk, forbrennes strømmen av utgangsmateriale delvis, og deretter ledes forbrenningspro-duktene over en omdannelseskatalysator, idet forbrennings-produktene bringes mot likevekt. Hvor det anvendes, innbefattes vanndamp og/eller karbondioksyd i én av eller begge reaktant-strømmene eller kan tilføres som en atskilt strøm. In these processes, which are operated continuously and usually carried out at elevated pressure, the stream of starting material is partially combusted, and then the combustion products are passed over a conversion catalyst, the combustion products being brought to equilibrium. Where used, water vapor and/or carbon dioxide are included in one or both of the reactant streams or can be supplied as a separate stream.

Skjønt det har vært forslag, for eksempel i "Chemical Engineering" fra 3. januar 1966, sider 24-26, britisk patent nr. A 1 137 930 og US-patent nr. A 4 522 894, til autotermisk omforming hvor forbrenningen utføres katalytisk, for eksempel ved tilveiebringelse av et sjikt av en forbrenningskatalysator oppstrøms for omdannelseskatalysatoren, har slike fremgangsmåter den ulempe at det er en risiko for at forbrenningskatalysatoren vil bli deaktivert ved stadig utsettelse for høye temperaturer og/eller ved avsetning av karbon. Det er også en risiko for at utgangsmaterialet kan selvantennes, og den resulterende flamme vil ødelegge forbrenningskatalysatoren og/eller karet. Although there have been proposals, for example in "Chemical Engineering" of January 3, 1966, pages 24-26, British Patent No. A 1,137,930 and US Patent No. A 4,522,894, for autothermal reforming where the combustion is carried out catalytically , for example by providing a layer of a combustion catalyst upstream of the conversion catalyst, such methods have the disadvantage that there is a risk that the combustion catalyst will be deactivated by constant exposure to high temperatures and/or by carbon deposition. There is also a risk that the starting material may self-ignite and the resulting flame will destroy the combustion catalyst and/or vessel.

Det er derfor mer vanlig å anvende ikke-katalytisk forbrenning ved at reaktantene ledes til en brenner ved hvilken det dannes en flamme. It is therefore more common to use non-catalytic combustion in that the reactants are led to a burner where a flame is formed.

Europeisk patent nr. A 254 395 (som ikke ble publisert før etter den krevde prioritetsdato for den foreliggende patentsøk-nad og som svarer til US-patentsøknad nr. 52 004) beskriver anvendelse av katalytisk forbrenning av en gasstrøm som inneholder et hydrokarbon-utgangsmateriale under tilveiebringelse av en varm gasstrøm for anvendelse ved oppstartingen av en fremgangsmåte hvor det anvendes en brenner for bevirkning av ikke-katalytisk forbrenning, hvor en utgangsmaterialestrøm omsettes med en oksydasjons-gasstrøm som inneholder fritt oksygen. Ved foretrukkede former av denne fremgangsmåte ble den katalytiske forbrenning drevet under betingelser som ga en varm gasstrøm under trykk inneholdende en del hydrogen. European Patent No. A 254,395 (which was not published until after the claimed priority date of the present patent application and which corresponds to US Patent Application No. 52,004) describes the use of catalytic combustion of a gas stream containing a hydrocarbon feedstock under providing a hot gas stream for use in the start-up of a process where a burner is used to effect non-catalytic combustion, where a feedstock stream is reacted with an oxidation gas stream containing free oxygen. In preferred forms of this method, the catalytic combustion is operated under conditions which produce a hot gas stream under pressure containing some hydrogen.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en apparatur med spesiell anvendelighet ved slike fremgangsmåter hvor det er ønskelig at den varme gasstrøm under trykk inneholder hydrogen og/eller det er ønskelig med lav konsentrasjon av fritt oksygen, f.eks. for anvendelse ved nedstrøms-drift hvor tilstedeværelsen av fritt oksygen ikke kan tillates. The present invention relates to a method and an apparatus with particular applicability in such methods where it is desirable that the hot gas stream under pressure contains hydrogen and/or a low concentration of free oxygen is desirable, e.g. for use in downstream operation where the presence of free oxygen cannot be allowed.

Som det imidlertid vil bli beskrevet i det følgende, har oppfinnelsen også anvendelighet ved andre fremgangsmåter. However, as will be described in the following, the invention also has applicability in other methods.

Følgelig tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av en varm gass-strøm under trykk ved katalytisk delvis forbrenning, hvori en første gass-strøm inneholdende minst én hydrokarbongass og en andre gass-strøm inneholdende fritt oksygen i en utilstrekkelig mengde til å bevirke fullstendig forbrenning av den første gass-strøm, og minst én av den første og andre gass-strøm også inneholder damp, føres ved trykk over atmosfæretrykk til en forbrenningssone inneholdende en forbrenningskatalysator som også har damprefor-meringsaktivitet, og deri delvis forbrennes, og gir derved en varm, delvis forbrent gass-strøm inneholdende hydrogen, karakterisert ved at en del av den varme produktgass-strøm resirkuleres og blandes med den første gass-strøm oppstrøms for forbrenningssonen, og den resulterende blanding av varm, resirkulert produktgass og første gass-strøm føres til forbrenningssonen atskilt fra den andre gass-strøm, idet resirkuleringen av en del av den varme produktgass-strøm utføres ved å føre den første gass-strøm gjennom en innsnevring som derved gir et område i forbindelse med den varme produktgass-strøm, som har et trykk under trykket for den varme produktgass-strøm. Accordingly, the present invention provides a process for producing a hot gas stream under pressure by catalytic partial combustion, wherein a first gas stream containing at least one hydrocarbon gas and a second gas stream containing free oxygen in an amount insufficient to effect complete combustion of the first gas stream, and at least one of the first and second gas streams also containing steam, is led at pressure above atmospheric pressure to a combustion zone containing a combustion catalyst which also has steam reforming activity, and is partially combusted therein, thereby giving a hot , partially burned gas stream containing hydrogen, characterized in that part of the hot product gas stream is recycled and mixed with the first gas stream upstream of the combustion zone, and the resulting mixture of hot, recycled product gas and first gas stream is fed to the combustion zone separated from the other gas flow, the recirculation of part of the hot e product gas flow is carried out by passing the first gas flow through a constriction which thereby provides an area in connection with the hot product gas flow, which has a pressure below the pressure for the hot product gas flow.

Tilveiebringelse av resirkulering av en del av den varme produktgass-strømmen har således den virkning at gasstilførslen til forbrenningskatalysatoren forvarmes, og derved blir den katalytiske forbrenning lettere. Provision of recirculation of part of the hot product gas stream thus has the effect that the gas supply to the combustion catalyst is preheated, and thereby the catalytic combustion becomes easier.

Den første og annen gasstrøm tilføres fortrinnsvis ved et trykk i området 2-70 bar abs, spesielt 5-60 bar abs. The first and second gas streams are preferably supplied at a pressure in the range 2-70 bar abs, especially 5-60 bar abs.

Forbrenningskatalysatorer kan også aktivere andre reaksjo-ner såsom en skiftomdannelse og vanndampomforming. Tilveiebringelse av vanndamp i minst én av den første og annen strøm, sammen med en forbrenningskatalysator som viser en viss vanndampomformings-aktivitet, muliggjør at en del hydrogen dannes i den varme produktgasstrøm. I dette tilfelle har resirkulering av en del av den varme produktgasstrøm således også den virkning at hydrogen innføres i gassblandingen som underkastes den delvise forbrenning: siden hydrogen lettere forbrennes katalytisk enn hydrokarbonkomponenter såsom metan i utgangsmaterialet, gjør dette også den katalytiske forbrenning mer effektiv. Siden hydrogen har en lavere selvantennelsestem-peratur enn slike hydrokarbonkomponenter, kan dessuten selvantennelsestemperaturen lettere nås (hvor, som beskrevet nedenfor, selvantennelse ønskes). Combustion catalysts can also activate other reactions such as a shift conversion and water vapor conversion. Providing water vapor in at least one of the first and second streams, together with a combustion catalyst exhibiting some water vapor reforming activity, enables some hydrogen to be formed in the hot product gas stream. In this case, recycling a part of the hot product gas stream thus also has the effect of introducing hydrogen into the gas mixture which is subjected to the partial combustion: since hydrogen is more easily combusted catalytically than hydrocarbon components such as methane in the starting material, this also makes the catalytic combustion more efficient. Furthermore, since hydrogen has a lower auto-ignition temperature than such hydrocarbon components, the auto-ignition temperature can be more easily reached (where, as described below, auto-ignition is desired).

Den ønskede resirkulering av varm produktgass bevirkes ved at det dannes et egnet trykkdifferensial mellom den varme produktgass og den første strøm. Et egnet trykkdifferensial oppnås ved anvendelse av en anordning som tilveiebringer en innsnevring, med virkning som en ejektor, hvor strømmen av den første gasstrøm gjennom innsnevringen danner et lavtrykksområde. Trykkforskjellen mellom lavtrykksområdet og trykket av den varme produktstrøm resulterer i den ønskede resirkuleringsstrømning av varm produktgass til lavtrykksområdet, hvor det bevirkes intim The desired recirculation of hot product gas is effected by creating a suitable pressure differential between the hot product gas and the first stream. A suitable pressure differential is obtained by using a device which provides a constriction, acting as an ejector, where the flow of the first gas stream through the constriction forms a low pressure area. The pressure difference between the low pressure region and the pressure of the hot product stream results in the desired recirculation flow of hot product gas to the low pressure region, where intimate

blanding av de to strømmer. mixture of the two streams.

Som det vil bli beskrevet nedenfor, har andelen av den varme produktgass som resirkuleres, for hvilket som helst gitt apparat, når man opererer under spesifiserte utformningsbetin-gelser, tendens til å minke når systemet startes opp. Det er foretrukket at andelen av den varme produktgasstrøm som resirkuleres, etter slik oppstarting og etter at det er oppnådd likevekts-driftsbetingelser, er 20-95%, spesielt minst 40% og fortrinnsvis 50-8 0%, basert på den varme produktgass som kommer As will be described below, for any given apparatus, when operating under specified design conditions, the proportion of the hot product gas that is recycled tends to decrease as the system is started up. It is preferred that the proportion of the hot product gas stream that is recycled, after such start-up and after equilibrium operating conditions have been achieved, is 20-95%, especially at least 40% and preferably 50-80%, based on the hot product gas that comes

ut fra forbrenningssonen. from the combustion zone.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et apparat omfattende en ytre sylinderisk hylse forsynt med innløps- og utløpsåpninger, og med et sjikt av forbrenningskatalysator plassert i hylsen, karakterisert ved at a) den ytre, sylinderiske hylse er forsynt med første og andre innløpsåpninger og en utløpsåpning; b) et hult element med innløps- og utløpsender er plassert inne i hylsen, og strekker seg gjennom hoveddelen av dens lengde, og avgrenser derved et ringformet rom mellom hylsen og det hule element, idet innsiden av det hule element har forbindelse med det ringformede rom ved hver ende derav, og med utløpsåpningen ved utløpsenden av The present invention also provides an apparatus comprising an outer cylindrical sleeve provided with inlet and outlet openings, and with a layer of combustion catalyst placed in the sleeve, characterized in that a) the outer cylindrical sleeve is provided with first and second inlet openings and an outlet opening; b) a hollow element with inlet and outlet ends is placed inside the sleeve, and extends through the main part of its length, thereby delimiting an annular space between the sleeve and the hollow element, the inside of the hollow element having a connection with the annular space at each end thereof, and with the outlet opening at the outlet end of

det hule element; the hollow element;

c) et første tilførselsrør er forbundet med den første innløpsåpning for å tilføre en første gass-strøm fra den c) a first supply pipe is connected to the first inlet opening to supply a first gas flow from the

første innløpsåpning til innsiden av det hule element, hvilket første tilførselsrør har en tømmingsende som slutter inntil innløpsenden av det hule element, og har en innsnevring ved utløpsenden som danner en ejektor for innføring av resirkulert gass fra innsiden av det hule element gjennom det ringformede rom til innløpsenden av det first inlet opening to the inside of the hollow member, which first supply pipe has a discharge end which terminates at the inlet end of the hollow member, and has a constriction at the outlet end which forms an ejector for introducing recycled gas from the inside of the hollow member through the annular space to inlet end of it

hule element; hollow element;

d) et andre tilførselsrør er forbundet med den andre innløpsåpning for tilførsel av en sekundær gass-strøm fra d) a second supply pipe is connected to the second inlet opening for the supply of a secondary gas stream from

den andre innløpsport til innsiden av det hule element, hvilket andre tilførselsrør strekker seg inn i det hule element og har en tømmingsende som slutter mellom tømmingsenden til det første tilførselsrør og utløpsenden the second inlet port to the interior of the hollow member, which second supply pipe extends into the hollow member and has a discharge end terminating between the discharge end of the first supply pipe and the outlet end

av det hule element; og of the hollow element; and

e) forbrenningskatalysatorsjiktet er plassert i det hule element mellom tømmingsenden til det andre tilførselsrør og e) the combustion catalyst layer is placed in the hollow element between the discharge end of the second supply pipe and

utløpsenden av det hule element. outlet end of the hollow element.

Forbrenningskatalysatoren er fortrinnsvis av et edelt metall, f.eks. platina, på en egnet bærer såsom et ildfast materiale, f.eks. alfa-aluminiumoksyd. Bæreren har fortrinnsvis en monolittisk bikakestruktur, siden slike strukturer gir opphav til et lavt trykkfall og følgelig muliggjør en betydelig resirkulasjon av produktgassen. The combustion catalyst is preferably of a noble metal, e.g. platinum, on a suitable support such as a refractory material, e.g. alpha aluminum oxide. The carrier preferably has a monolithic honeycomb structure, since such structures give rise to a low pressure drop and consequently enable a significant recirculation of the product gas.

En spesiell utførelsesform av apparatet vil nå bli beskrevet hvor det dannes en varm gasstrøm under trykk ved katalytisk forbrenning. A special embodiment of the apparatus will now be described where a hot gas stream is formed under pressure during catalytic combustion.

For å lette beskrivelsen vil apparatet bli beskrevet som om kappen er montert vertikalt med inntaksenden hos det hule element øverst. Man vil imidlertid skjønne at en slik anbrin-gelse av apparatet i rommet ikke er av vesentlig betydning. For ease of description, the apparatus will be described as if the casing is mounted vertically with the intake end of the hollow element at the top. However, it will be understood that such an arrangement of the device in the room is not of significant importance.

Det hule element har fortrinnsvis sirkulært tverrsnitt med et sylindrisk inntaksområde med mindre diameter enn det område av det som inneholder forbrenningskatalysatoren, med en konisk overgangs-seksjon mellom disse to områder. Det sylindriske inntaksområde og den koniske overgangsseksjon kan således fungere som en spreder. Den første tilførselsanordning kan strekke seg inn i inntaksområdet hos det hule element, eller der hvor det hule element ikke i sin øvre, inntaks-, ende strekker seg til kappens ende, kan den første tilførselsanordning slutte over det hule element. Den annen tilførselsanordning for den annen strøm strekker seg inn i det hule element til et sted under enden av den første tilførselsanordning og strekker seg fortrinnsvis i det minste hovedsakelig i inntaksområdets lengde. Den første tilførselsanordning er fortrinnsvis i sin uttaksende forsynt med en innsnevring for å fungere som en ejektor. Den andre tilførselsanordning kan være utstyrt på liknende måte. Hvor den øvre ende av det hule element er åpen slik at den ikke strekker seg til kappens ende, kan som beskrevet ovenfor, inntaksområdets åpne ende være utvidet i nærheten av ejektoren på den første tilførselsanordning. The hollow element preferably has a circular cross-section with a cylindrical intake area of smaller diameter than the area of it containing the combustion catalyst, with a conical transition section between these two areas. The cylindrical intake area and the conical transition section can thus function as a spreader. The first supply device can extend into the intake area of the hollow element, or where the hollow element does not extend at its upper intake end to the end of the jacket, the first supply device can end above the hollow element. The second supply means for the second stream extends into the hollow member to a location below the end of the first supply means and preferably extends at least substantially the length of the intake area. The first supply device is preferably provided in its outlet with a constriction to function as an ejector. The second supply device can be equipped in a similar way. Where the upper end of the hollow member is open so that it does not extend to the end of the jacket, as described above, the open end of the intake area may be extended near the ejector of the first supply device.

Det indre av det hule element står i hver ende i forbindelse med det ringformede rom mellom det hule element og kappen. Der hvor én eller begge ender hos det hule element strekker seg til kappens ende, kan den passende forbindelse tilveiebringes ved huller i veggen hos det hule element som ligger inntil den aktuelle ende av dette. Når forbrenningskatalysatoren er tilveiebrakt i form av et stort antall katalysator-seksjoner anbrakt med mellomrom i lengderetningen, kan det i noen tilfeller være ønskelig å tilveiebringe åpninger i veggen hos det hule element som er i forbindelse med området, eller områdene, mellom nabo-katalysatorseksjoner for, som beskrevet nedenfor, tilveiebringelse av en viss resirkulering av gassstrømmen for passasje av denne gjennom hele forbrenningskatalysatoren . The interior of the hollow element is at each end in communication with the annular space between the hollow element and the jacket. Where one or both ends of the hollow element extend to the end of the sheath, the appropriate connection can be provided by holes in the wall of the hollow element adjacent to the relevant end thereof. When the combustion catalyst is provided in the form of a large number of catalyst sections placed at intervals in the longitudinal direction, it may in some cases be desirable to provide openings in the wall of the hollow element which is in connection with the area, or areas, between neighboring catalyst sections for , as described below, providing some recirculation of the gas stream for its passage through the entire combustion catalyst.

Oppfinnelsen er illustrert ved henvisning til de med-følgende tegninger, hvor Fig. 1 er et skjematisk lengdesnitt gjennom én utførelses-form av apparatet, og Fig. 2 er en forstørrelse av den delen av Fig. 1 som er innenfor den prikkede linje. The invention is illustrated by reference to the accompanying drawings, where Fig. 1 is a schematic longitudinal section through one embodiment of the apparatus, and Fig. 2 is an enlargement of the part of Fig. 1 which is within the dotted line.

Ved utførelsesformene ifølge Fig. 1 og 2 består apparatet av en ytre sylindrisk kappe 10 utformet for å motstå prosess-trykket, som typisk er i området 5-60 bar abs. Ved én ende av kappen 10 er en inntaksåpning 12 for en første gasstrøm som består av en vanndamp/naturgass-blanding, og en uttaksåpning 14 for produktgasstrømmen. Ved den andre ende 16 av kappen 10 er en inntaksåpning 18 for den annen gasstrøm, luft. Anbrakt inne i kappen 10 og forseglet til denne ved den ende som støter opp til inntaksåpning 12, er en foring 20. Foring 20 strekker seg nesten til den andre ende 16 av.kappen 10 og avgrenser således et ringformet ledningsrør 22 mellom den indre overflate hos kappen 10 og den ytre overflate hos foringen 20. Inntaksåpning 12 står i forbindelse med dette ringformede ledningsrør 22. Ved enden 16 av kappen 10 strekker foring 20 seg gjennom enden av kappen 10 og ender i en sylindrisk del 24 som omgir, men som er i en avstand fra, et lufttilførselsrør 26 som danner lufttilfør-selsanordningen fra luftinntaksåpning 18. Enden av den sylindriske del 24 som er lengst fra enden 16 av kappen 10, er forsynt med en innvendig utvidelse 28, se Fig. 2, idet det således tilveiebringes en innsnevring mellom enden av den sylindriske del 24 og lufttilførselsrøret 26 som virker som en ejektor. In the embodiments according to Fig. 1 and 2, the apparatus consists of an outer cylindrical jacket 10 designed to withstand the process pressure, which is typically in the range 5-60 bar abs. At one end of the jacket 10 is an intake opening 12 for a first gas stream consisting of a water vapor/natural gas mixture, and an outlet opening 14 for the product gas stream. At the other end 16 of the jacket 10 is an intake opening 18 for the second gas stream, air. Placed inside the jacket 10 and sealed to it at the end that abuts the intake opening 12, is a liner 20. The liner 20 extends almost to the other end 16 of the jacket 10 and thus delimits an annular conduit 22 between the inner surface of the jacket 10 and the outer surface of the liner 20. Intake opening 12 is connected to this annular conduit 22. At the end 16 of the jacket 10, the liner 20 extends through the end of the jacket 10 and ends in a cylindrical part 24 which surrounds, but which is in a distance from, an air supply pipe 26 which forms the air supply device from air intake opening 18. The end of the cylindrical part 24 which is furthest from the end 16 of the jacket 10 is provided with an internal extension 28, see Fig. 2, thus providing a constriction between the end of the cylindrical part 24 and the air supply pipe 26 which acts as an ejector.

Ledningsrøret som avgrenses av foring 20, kappens 10 vegg, den sylindriske del 24 og den eksterne overflate hos lufttil-førselsrør 26, danner således tilførselsanordningen for levering av den første gasstrøm fra inntaksåpning 12. Siden konstruk-sjonen således er av varmveggs-typen slik at gassen som strømmer gjennom ledningsrør 22, fungerer som kjølemiddel, kan mengden av ildfast isolasjon, hvis noen, som fordres på kappen 10, holdes forholdsvis liten. The conduit which is delimited by the lining 20, the wall of the jacket 10, the cylindrical part 24 and the external surface of the air supply pipe 26, thus forms the supply device for delivering the first gas flow from the intake opening 12. Since the construction is thus of the warm wall type so that the gas flowing through conduit 22 acts as a refrigerant, the amount of refractory insulation, if any, required on jacket 10 can be kept relatively small.

Innenfor foring 2 0 er et langstrakt hult element 3 0 med sirkulært tverrsnitt. Dette hule element har et inntaksområde 3 2 med en åpen, utvidet ende 34 som støter opptil ejektoren som avslutter den første gasstrøm-tilførselsanordning, et forbrenningsområde 36 med større tverrsnitt enn inntaksområdet 32 og som i sin ende inneholder, lengst borte fra inntaksområdet 32, forbrenningskatalysatoren 38, og en konisk overgangsseksjon 4 0 som binder sammen inntaksområdet 32 med forbrenningsområdet 36. Under forbrenningskatalysatoren er den nedre ende 4 2 hos det hule element 3 0 understøttet på enden av kappen 10. Det er gjort mulig, f.eks. ved tilveiebringelse av huller 4 4 gjennom veggen i det hule element 30 like ved enden 42, at gass som kommer ut av forbrenningskatalysatoren 38, kan komme inn i rommet 46 mellom den ytre overflate hos det hule element 30 og den indre overflate hos foring 20. En del av gassen som kommer ut av katalysatoren, kan således komme inn i rommet 46 mens resten kommer ut fra kappen 10 via uttaksåpning 14. Forbrenningskatalysatoren 38 omfatter en rekke bikake-seksjoner 48, på overfla-ten av hvilke det er avsatt et egnet metall som har forbrenn-ingsaktivitet. Åpninger 50 er også tilveiebrakt i veggen hos det hule element 3 0 mellom naboseksjoner av bikaken slik at en del av gasstrømmen kan komme inn i rommet 4 6 uten passasje gjennom hele forbrenningskatalysatoren 38. Within the lining 20 is an elongated hollow element 30 with a circular cross-section. This hollow element has an intake area 32 with an open, widened end 34 abutting the ejector which terminates the first gas flow supply device, a combustion area 36 of larger cross-section than the intake area 32 and which at its end contains, farthest from the intake area 32, the combustion catalyst 38, and a conical transition section 40 which connects the intake area 32 with the combustion area 36. Below the combustion catalyst, the lower end 42 of the hollow element 30 is supported on the end of the jacket 10. It is made possible, e.g. by providing holes 44 through the wall of the hollow element 30 close to the end 42, that gas coming out of the combustion catalyst 38 can enter the space 46 between the outer surface of the hollow element 30 and the inner surface of the lining 20. Part of the gas that comes out of the catalyst can thus enter the space 46, while the rest comes out of the casing 10 via outlet opening 14. The combustion catalyst 38 comprises a number of honeycomb sections 48, on the surface of which a suitable metal is deposited which has combustion activity. Openings 50 are also provided in the wall of the hollow element 30 between neighboring sections of the honeycomb so that part of the gas flow can enter the space 46 without passage through the entire combustion catalyst 38.

Lufttilførselsrøret 26 som strekker seg fra inntaksåpning 18, strekker seg langs lengden av inntaksområdet 32 for det hule element 3 0 og ender ved begynnelsen av forbrenningsområdet 36 i dette. Ved uttaket for lufttilførselsrør 26 er det tilveiebrakt en dyse 52. The air supply pipe 26 which extends from the intake opening 18 extends along the length of the intake area 32 of the hollow element 30 and ends at the beginning of the combustion area 36 therein. A nozzle 52 is provided at the outlet for air supply pipe 26.

Under drift tilføres naturgass og vanndamp under trykk til inntaksåpning 12, og luft tilføres under trykk til inntaksåpning 18. Naturgass/vanndamp-blandingen strømmer opp mellomrommet 22 mellom kappe 10 og foring 20 og kommer ut gjennom ejektoren som er dannet ved innover-utvidelsen 28, under dannelse av et område med lavere trykk like nedstrøms for denne. Blandingen strømmer så nedover gjennom inntaksområdet 3 2 og den koniske overgangs-seksjon 4 0 hos det hule element 30, hvor den blandes med luft som kommer ut fra dyse 52. Den resulterende blanding strømmer så gjennom forbrenningsområdet 3 6 og forbrenningskatalysatoren 38 i dette. En del av gasstrømmen som kommer ut av forbrenningskatalysatoren 38, strømmer ut gjennom uttaksåpning 14. På grunn av at trykket i lavtrykksområdet er under produktgassens trykk, strømmer resten av produktgassen gjennom huller 44 inn i rommet 46 mellom det hule element 30 og foring 20 og deretter opp mot enden 16 av kappen 10 og trekkes inn i inntaksområdet 32 for det hule element 3 0 ved virkningen av naturgass/vanndamp-blandingen som kommer ut fra ejektoren dannet ved innover-utvidelsen 28. Den resirkulerte gass blandes således med naturgass/vanndamp-blandingen og strømmer ned gjennom det hule element 30. During operation, natural gas and water vapor are supplied under pressure to intake opening 12, and air is supplied under pressure to intake opening 18. The natural gas/water vapor mixture flows up the space 22 between jacket 10 and liner 20 and exits through the ejector formed by the inward expansion 28, during the formation of an area of lower pressure immediately downstream of this. The mixture then flows downward through the intake area 32 and the conical transition section 40 of the hollow member 30, where it mixes with air emerging from the nozzle 52. The resulting mixture then flows through the combustion area 36 and the combustion catalyst 38 therein. A part of the gas stream coming out of the combustion catalyst 38 flows out through outlet opening 14. Because the pressure in the low-pressure area is below the pressure of the product gas, the rest of the product gas flows through holes 44 into the space 46 between the hollow element 30 and liner 20 and then up towards the end 16 of the jacket 10 and is drawn into the intake area 32 of the hollow element 30 by the action of the natural gas/water vapor mixture coming out of the ejector formed by the inward expansion 28. The recycled gas is thus mixed with the natural gas/water vapor mixture and flows down through the hollow element 30.

I begynnelsen finner en viss reaksjon sted etter hvert som gasstrømmen passerer over forbrenningskatalysatoren 38, hvorved det dannes en varm gasstrøm. Den del av den varme gasstrøm som kommer inn i rommet 46 via huller 44 og resirkuleres tilbake til inntaksområdet 32 hos det hule element 30, varmer opp naturgass/vanndamp-blandingen som strømmer gjennom det ringformede ledningsrør 22 hvorved temperaturen i dette øker slik at den gass som kommer inn i forbrenningskatalysatoren, foroppvarmes. Den resirkulerte varme gasstrøm varmer også opp luften etter hvert som sistnevnte strømmer gjennom luftinntaks-tilførselsrør 2 6 som strekker seg gjennom inntaksområdet 32, og den koniske overgangsseksjon 40 hos det hule element 30. Under kontinuerlig drift øker temperaturen i den gass som kommer inn i forbrenningsområdet 3 6 inntil selvantennelsestemperaturen er nådd, hvoretter det dannes en flamme ved dysen 52. Som nevnt ovenfor vil den varme gasstrøm som kommer ut fra forbrenningsområdet 3 6 hos det hule element 30, og følgelig den varme gassblanding som resirkuleres, på grunn av forbrenningskatalysatorens 38 omfor-mengde aktivitet, inneholde en del hydrogen slik at gassblandingen som blandes med luften ved dyse 52, inneholder hydrogen, hvorved det blir mulig at en flamme kan dannes hurtigere ved dyse 52. Initially, a certain reaction takes place as the gas stream passes over the combustion catalyst 38, whereby a hot gas stream is formed. The part of the hot gas flow that enters the space 46 via holes 44 and is recycled back to the intake area 32 of the hollow element 30, heats up the natural gas/water vapor mixture that flows through the annular conduit 22 whereby the temperature therein increases so that the gas which enters the combustion catalyst is preheated. The recirculated hot gas stream also heats the air as the latter flows through the air intake supply pipe 26 which extends through the intake area 32, and the conical transition section 40 of the hollow member 30. During continuous operation, the temperature of the gas entering the combustion area increases 3 6 until the self-ignition temperature is reached, after which a flame is formed at the nozzle 52. As mentioned above, the hot gas flow coming out of the combustion area 3 6 of the hollow element 30, and consequently the hot gas mixture that is recycled, due to the combustion catalyst 38 will -amount of activity, contain some hydrogen so that the gas mixture that mixes with the air at nozzle 52 contains hydrogen, which makes it possible for a flame to form more quickly at nozzle 52.

Man vil forstå at når en flamme er dannet, vil den resirkulerte varme gass som strømmer opp delen av rommet 46 mellom forbrenningsområdet 3 6 hos det hule element 3 0 og den indre overflate"på foring 20, varmes opp ved varmevekseling tvers igjennom veggen i forbrenningsområdet 3 6 og vil på samme tid varme opp naturgass/vanndamp-blandingen som strømmer gjennom den tilsvarende del av det ringformede ledningsrør 22 mellom den indre overflate hos kappen 10 og den ytre overflate hos foring 20. Etter hvert som den resirkulerte varme gass strømmer gjennom delen av rommet 46 mellom den ytre overflate hos den koniske overgangsseksjon 40 og inntaksområdet 32 hos det hule element 3 0 og den indre overflate på foring 20, vil den ikke bare varme opp naturgass/vanndamp-blandingen som strømmer gjennom det ringformede ledningsrør 22 mellom kappen 10 og foring 20, men også den gass som strømmer gjennom inntaksområdet 3 2 og den koniske overgangsdel 4 0 hos det hule element 30. It will be understood that when a flame is formed, the recycled hot gas flowing up the part of the space 46 between the combustion area 36 of the hollow element 30 and the inner surface of the lining 20 will be heated by heat exchange across the wall of the combustion area 3 6 and will at the same time heat up the natural gas/water vapor mixture flowing through the corresponding portion of the annular conduit 22 between the inner surface of the jacket 10 and the outer surface of the liner 20. As the recycled hot gas flows through the portion of the space 46 between the outer surface of the conical transition section 40 and the intake area 32 of the hollow member 30 and the inner surface of the liner 20, it will not only heat the natural gas/water vapor mixture flowing through the annular conduit 22 between the jacket 10 and liner 20, but also the gas that flows through the intake area 3 2 and the conical transition part 4 0 of the hollow element 30.

Ved en alternativ utførelsesform er foringen 20 utelatt og kappen 10 er forsynt med et ildfast isolerende lag på sin indre overflate. Ved denne utførelsesform omfatter den første gass-tilførselsanordning et rør som er koaksialt med lufttilfør-sel srør 26, i sin ende forsynt med en dnnvendig.utvidel.se som svarer til den innvendige utvidelse 28 på Fig. 2, under dannelse av den innsnevring som tilveiebringer ejektoren. Ved denne utførelsesform er det derfor ingen for-oppvarming av den første gasstrøm ved den resirkulerte varme gass før den første gass-strøm kommer ut av tilførselsrøret, men en oppvarmet blanding av den første gasstrøm og den resirkulerte varme gass dannes ved enkel blanding av de to gasstrømmer før blandingen med den annen gasstrøm som kommer ut av lufttilførselsrør 26. In an alternative embodiment, the liner 20 is omitted and the jacket 10 is provided with a refractory insulating layer on its inner surface. In this embodiment, the first gas supply device comprises a pipe which is coaxial with the air supply pipe 26, provided at its end with an internal expansion which corresponds to the internal expansion 28 in Fig. 2, forming the constriction which provides the ejector. In this embodiment, there is therefore no pre-heating of the first gas stream by the recycled hot gas before the first gas stream comes out of the supply pipe, but a heated mixture of the first gas stream and the recycled hot gas is formed by simple mixing of the two gas streams before the mixture with the other gas stream coming out of the air supply pipe 26.

Ved begge utførelsesformer kan det tilveiebringes egnede fremspring på den ytre overflate hos det hule element 3 0 slik at det anbringes i den ønskede avstand fra foring 2 0 ved utførel-sesformen ifølge Fig. 1 eller fra den ildfaste foring ved den alternative utførelsesform. På liknende måte kan egnede avstandsstykker tilveiebringes mellom den indre overflate hos det hule element 3 0 i inntaksområdet 3 2 hos dette og lufttil-førselsrør 26 slik at disse bestanddeler holdes med den ønskede avstand. In both embodiments, suitable protrusions can be provided on the outer surface of the hollow element 30 so that it is placed at the desired distance from the lining 20 in the embodiment according to Fig. 1 or from the refractory lining in the alternative embodiment. In a similar way, suitable spacers can be provided between the inner surface of the hollow element 30 in the intake area 32 of this and the air supply pipe 26 so that these components are kept at the desired distance.

Én fordel ved resirkuleringen er at produktgassen som kommer ut fra forbrenningskatalysatoren, etter at selvantennelse er oppnådd, vil ha en temperatur som er noe under maksimums-temperaturen i forbrenningssonen oppstrøms for katalysatoren på grunn av at siden forbrenningskatalysatoren oppviser en viss vanndampomformingsaktivitet, vil slik omforming, som er endoterm, finne sted etter hvert som gassen passerer gjennom katalysatoren. Den resirkulerte produktgass, som er kaldere enn gassen inne i forbrenningssonen, tjener således til å opprett-holde det hule element 3 0 ved en tilfredsstillende temperatur, og det er således ikke nødvendig at det hule element 3 0 må være oppbygd av et materiale som må kunne motstå meget høye temperaturer . One advantage of recycling is that the product gas exiting the combustion catalyst, after autoignition has been achieved, will have a temperature somewhat below the maximum temperature in the combustion zone upstream of the catalyst because, since the combustion catalyst exhibits some water vapor reforming activity, such reforming, which is endothermic, take place as the gas passes through the catalyst. The recycled product gas, which is colder than the gas inside the combustion zone, thus serves to maintain the hollow element 30 at a satisfactory temperature, and it is thus not necessary that the hollow element 30 must be made up of a material which must could withstand very high temperatures.

Systemet kan passende startes opp med den første gasstrøm tilført ved eller nær den planlagte hastighet, og deretter startes strømmen av den annen gasstrøm ved langsom hastighet, og deretter økes strømningshastigheten for den annen strøm gradvis. Ved langsomme strømningshastigheter for den annen gass-strøm finner hovedsakelig all forbrenningen sted i begynnelsesdelene hos forbrenningskatalysatoren 38. Følgelig er gass som resirkuleres gjennom hullene 50 (hvis det er tilveiebrakt slike huller), varmere enn produktgass som passerer hele veien gjennom forbrenningskatalysatoren 38 (siden sistnevnte vil avkjøles som et resultat av varmeoverføring idet kaldere forbrenningskatalysator og/eller endoterm omforming finner sted), og således er den resirkulerte gass varmere enn hvis det ikke hadde vært noen huller 50. På grunn av at den resirkulerte gass blandes med den innkommende første strøm og, hvor det er en foring 20 som ved utførelsesformen ifølge Fig. 1 og 2, varmeveksling tvers igjennom en slik foring, blir den første strøm for-oppvarmet før den møter den innkommende annen gasstrøm. Denne for-oppvarming gjør det mulig at den katalytiske forbrenning kan skje tidligere i den katalysatorholdige sone og gjør det således mulig at strømningshastigheten for den annen strøm kan økes hurtigere. Innen kort tid kan strømningshastigheten for den annen gass økes til det nivå ved hvilket produktgassen har den ønskede strøm-ningshastighet og temperatur. For hvilket som helst gitt apparat og strømningshastighet for den første gass med en gitt sammensetning, vil det vanligvis bli funnet at produktgass-uttakstemperaturen avhenger av tilførselshastigheten for oksygen, f.eks. som luft, til forbrenningssonen. Følgelig kan prosessen lett reguleres ved at strømningshastigheten for den annen gasstrøm reguleres. The system can conveniently be started up with the first gas stream supplied at or near the designed rate, and then the flow of the second gas stream is started at a slow rate, and then the flow rate of the second stream is gradually increased. At slow flow rates of the second gas stream, substantially all of the combustion takes place in the initial portions of the combustion catalyst 38. Accordingly, gas recycled through the holes 50 (if such holes are provided) is hotter than product gas passing all the way through the combustion catalyst 38 (since the latter will cool as a result of heat transfer as colder combustion catalyst and/or endothermic reforming takes place), and thus the recycled gas is hotter than if there were no holes 50. Due to the recycled gas being mixed with the incoming first stream and , where there is a liner 20 which, in the embodiment according to Figs. 1 and 2, heat exchange across such a liner, the first stream is pre-heated before it meets the incoming second gas stream. This pre-heating makes it possible for the catalytic combustion to take place earlier in the catalyst-containing zone and thus makes it possible for the flow rate of the second stream to be increased more quickly. Within a short time, the flow rate for the second gas can be increased to the level at which the product gas has the desired flow rate and temperature. For any given apparatus and flow rate of the first gas of a given composition, it will usually be found that the product gas outlet temperature depends on the oxygen feed rate, e.g. as air, to the combustion zone. Consequently, the process can be easily regulated by regulating the flow rate of the second gas stream.

Etter hvert som strømningshastigheten for den annen strøm økes, vil resirkulerings-andelen minske fordi tilsetningen av den annen gasstrøm øker massen av gass som passerer gjennom systemet, men den "drivende kraft" som bevirker resirkuleringen, d.v.s. produktet av massen av den første gasstrøm og forskjellen mellom produktgass-uttakstrykket og trykket i det forannevnte område med lavere trykk, forblir i det vesentlige konstant. Etter hvert som resirkulerings-gasstrømmen blir varmere, minsker videre ejektorens effektivitet. As the flow rate of the second stream is increased, the recycle fraction will decrease because the addition of the second gas stream increases the mass of gas passing through the system, but the "driving force" which causes the recirculation, i.e. the product of the mass of the first gas stream and the difference between the product gas outlet pressure and the pressure in the aforesaid lower pressure region remains substantially constant. As the recycle gas stream becomes hotter, the ejector's efficiency further decreases.

Man vil forstå at hvis temperaturen i den resirkulerte varme gass og graden av resirkulering er tilstrekkelig til at blandingen av resirkulert varm gass, den første gasstrøm og den annen gasstrøm oppnår selvantennelsestemperaturen, vil det skje selvantennelse under dannelse av en flamme ved den dyse som tilfører den annen gasstrøm. For å unngå ødeleggelse av forbrenningskatalysatoren ved en slik flamme, er det foretrukket at tilførselsanordningen for den annen gasstrøm slutter godt oppstrøms for katalysatoren slik at flammen kan eksistere i et katalysatorfritt rom oppstrøms for katalysatoren. It will be understood that if the temperature of the recycled hot gas and the degree of recycling is sufficient for the mixture of recycled hot gas, the first gas stream and the second gas stream to reach the auto-ignition temperature, auto-ignition will occur with the formation of a flame at the nozzle that supplies it other gas flow. To avoid destruction of the combustion catalyst by such a flame, it is preferred that the supply device for the second gas flow ends well upstream of the catalyst so that the flame can exist in a catalyst-free space upstream of the catalyst.

Man vil videre forstå at siden produktgasstemperaturen kan reguleres ved at man regulerer tilførselshastigheten for den annen gasstrøm, er det mulig å regulere prosessen, hvis ønskelig, slik at selvantennelsestemperaturen ikke oppnås og at forbrenningen er fullstendig katalytisk. Hvis det er påtenkt at prosessen vil drives uten oppnåelse av selvantennelse, er det ikke noe behov for en katalysatorfri forbrenningssone oppstrøms for forbrenningskatalysatoren; imidlertid bør det tilveiebringes tilstrekkelig rom til at man sikrer god blanding av den første og annen gasstrøm og jevn fordeling av blandingen før den møter forbrenningskatalysatoren. It will further be understood that since the product gas temperature can be regulated by regulating the supply rate of the second gas stream, it is possible to regulate the process, if desired, so that the auto-ignition temperature is not reached and the combustion is completely catalytic. If it is intended that the process will be operated without achieving autoignition, there is no need for a catalyst-free combustion zone upstream of the combustion catalyst; however, sufficient space should be provided to ensure good mixing of the first and second gas streams and uniform distribution of the mixture before it meets the combustion catalyst.

I den foregående beskrivelse er oppstartingen beskrevet under den antakelse at strømningshastigheten for den første gasstrøm i det vesentlige holdes konstant. Man vil forstå at dette ikke nødvendigvis er tilfellet. Hvor selvantennelse er opprettet, kan faktisk tilførselshastigheten for den første og/eller annen gasstrøm økes betraktelig, etter selvantennelse, siden hastighetene ikke lenger er begrenset ved behovet for å oppnå forbrenning i katalysatoren. In the preceding description, the start-up is described under the assumption that the flow rate of the first gas stream is essentially kept constant. One will understand that this is not necessarily the case. Where auto-ignition is established, the delivery rate of the first and/or second gas stream can actually be increased considerably, after auto-ignition, since the rates are no longer limited by the need to achieve combustion in the catalyst.

Den foreliggende oppfinnelse har spesiell anvendelse hvor det er ønskelig å oppnå en varm, brennstoffrik gasstrøm fra forholdsvis avkjølte reaktanter. Ved tilveiebringelse av en liten oppvarmingsanordning, for eksempel elektrisk drevet, for oppvarming av inntaksgassen til ca. 150-200°C under begynnelses-trinnene for oppstartings-prosessen, vil man forstå at det vil være mulig å drive prosessen med tilførsel av kalde reaktanter, f.eks. ved omgivelsestemperatur. Imidlertid kan normalt tilstrekkelig oppvarming oppnås fra vanndampen og/eller en ytre kilde, f.eks. som et resultat av at oppvarmingen skjer ved kom-primering av reaktantene til det ønskede driftstrykk, alik at oppstarting kan oppnås uten behov for en slik oppvarmingsanordning. Som nevnt ovenfor, lettes katalytisk /forbrenning ved tilstedeværelse av hydrogen i den første gasstrøm. Hvor det følgelig er tilgjengelig en hydrogenkilde, f.eks. rensegass fra et ammoniakksynteseanlegg, er tilsetning av slik hydrogenholdig gass til den første gasstrøm, i det minste ved oppstarting, fordelaktig. The present invention has particular application where it is desirable to obtain a hot, fuel-rich gas stream from relatively cooled reactants. By providing a small heating device, for example electrically driven, for heating the intake gas to approx. 150-200°C during the initial stages of the start-up process, it will be understood that it will be possible to drive the process with the supply of cold reactants, e.g. at ambient temperature. However, sufficient heating can normally be obtained from the water vapor and/or an external source, e.g. as a result of the heating taking place by compressing the reactants to the desired operating pressure, as well as starting up can be achieved without the need for such a heating device. As mentioned above, catalytic combustion is facilitated by the presence of hydrogen in the first gas stream. Accordingly, where a hydrogen source is available, e.g. purge gas from an ammonia synthesis plant, the addition of such hydrogen-containing gas to the first gas stream, at least at start-up, is advantageous.

Under anvendelse av et apparat av den type som er angitt på When using a device of the type indicated on

Fig. 1 og 2, men som ikke er utstyrt med noen åpninger 50 og dimensjonert slik at den andel av produktgassen som resirkuleres, ved den planlagte strømningshastighet etter at oppstarting er utført, er ca. 50% av den gass som kommer ut fra forbrenningskatalysatoren, har som et eksempel den sylindriske kappe en lengde på ca. 3 m og en diameter på ca. 4 0 cm. Hvis en naturgass/vanndamp-blanding med et forhold mellom vanndamp og karbon på 2,5 ledes med 162 kg mol/time ved en temperatur på Fig. 1 and 2, but which are not equipped with any openings 50 and dimensioned so that the proportion of the product gas that is recycled, at the planned flow rate after start-up has been carried out, is approx. 50% of the gas coming out of the combustion catalyst, as an example, the cylindrical jacket has a length of approx. 3 m and a diameter of approx. 40 cm. If a natural gas/water vapor mixture with a water vapor to carbon ratio of 2.5 is conducted at 162 kg mol/hour at a temperature of

200°C og et trykk på 12 bar abs. som den første gasstrøm, og luft ledes med 146 kg mol/time ved en temperatur på 240°C og 12 bar abs. trykk som den annen gasstrøm, er det beregnet at produktgassen som kommer ut fra kappen gjennom uttaksåpning 14, er ved 750°C og har følgende sammensetning: 200°C and a pressure of 12 bar abs. as the first gas stream, and air is introduced at 146 kg mol/hour at a temperature of 240°C and 12 bar abs. pressure as the second gas stream, it is calculated that the product gas coming out of the jacket through outlet opening 14 is at 750°C and has the following composition:

Under disse betingelser er det beregnet at naturgass/vann-dampblandingen er oppvarmet til ca. 3 3 0°C på det tidspunkt den kommer ut av ejektoren dannet ved innsnevring 28, og naturgass/- vanndamp/resirkuleringsgass-blandingen som kommer inn i over-gangsområdet, har en temperatur på ca. 550°C. Det er beregnet at selvantennelse og likevektsbetingelser kan oppnås innen 5-10 minutter fra strømningen av reaktantene starter. Under these conditions, it is calculated that the natural gas/water-steam mixture is heated to approx. 3 3 0°C at the time it comes out of the ejector formed by constriction 28, and the natural gas/water vapor/recycling gas mixture entering the transition area has a temperature of approx. 550°C. It is calculated that self-ignition and equilibrium conditions can be achieved within 5-10 minutes from the start of the flow of reactants.

Ved forsøk med en liknende anordning men hvor det ikke var noen tilveiebringelse av resirkulering av produktgass slik at man stolte på overføring av varme tilbake gjennom katalysatoren til forbrenningssonen for å øke reaktantenes temperatur til selvantennelsestemperaturen, var som sammenlikning den tid det tok for å oppnå selvantennelse, over én time. In experiments with a similar device but where there was no provision for product gas recirculation so that the transfer of heat back through the catalyst to the combustion zone was relied upon to raise the temperature of the reactants to the auto-ignition temperature, by comparison the time taken to achieve auto-ignition was, over one hour.

Claims

1. Process for producing a hot gas stream under pressure by catalytic partial combustion, wherein a first gas stream containing at least one hydrocarbon gas and a second gas stream containing free oxygen in an insufficient amount to effect complete combustion of the first gas stream, and at least one of the first and second gas stream also contains steam, is fed at pressure above atmospheric pressure to a combustion zone

containing a combustion catalyst which also has steam reforming activity, and thereby partially combusts, and thereby produces a hot, partially combusted gas stream containing hydrogen, characterized in that part of the hot product gas stream is recycled and mixed with the first gas stream upstream for the combustion zone, and the resulting mixture of hot, recycled product gas and first gas stream is fed to the combustion zone separately from the second gas stream, the recycling of part of the hot product gas stream being carried out by passing the first gas stream through a narrowing which thereby provides an area in connection with the hot product gas stream, which has a pressure below the pressure of the hot product gas stream.

2. Method according to claim 1, characterized in that after achieving constant operating conditions, the proportion of the recycled, hot product gas flow is from 20 - 95% of the hot product gas flow that leaves the combustion zone.

3. Apparatus comprising an outer cylindrical sleeve provided with inlet and outlet openings, and with a layer of combustion catalyst placed in the sleeve, characterized in that a) the outer, cylindrical sleeve (10) is provided with first and second inlet openings (12, 18) and an outlet opening (14); b) a hollow element (30) with inlet and outlet ends (32, 42) is placed inside the sleeve, and extends through the main part of its length, thereby delimiting an annular space (46) between the sleeve and the hollow element, the inside of the hollow element communicates with the annular space at each end thereof, and with the outlet opening at the outlet end of the hollow element; c) a first supply pipe (22) is connected to the first inlet opening to supply a first gas flow from the first inlet opening to the inside of the hollow element, which first supply pipe has an emptying end (24) which terminates at the inlet end of the hollow element , and has a constriction (28) at the outlet end which forms an ejector for introducing recycled gas from the interior of the hollow element through the annular space to the inlet end of the hollow element; d) a second supply pipe (26) is connected to the second inlet opening for supplying a secondary gas flow from the second inlet port to the inside of the hollow element, which second supply pipe extends into the hollow element and has an emptying end (52) terminating between the discharge end of the first supply pipe and the discharge end of the hollow member; and e) the combustion catalyst layer (38) is placed in the hollow element between the discharge end of the second supply pipe and the outlet end of the hollow element.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the combustion catalyst layer (38) comprises a precious metal on a monolithic carrier (48).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that it has several longitudinally separated combustion catalyst bed sections (28) placed inside the hollow element (30) with a catalyst-free area between adjacent sections, and openings (50) are arranged through the wall of the hollow element (30) at the catalyst-free area.

6. Apparatus according to any one of claims 3-5, characterized in that the hollow element (30) has a circular cross-section and has a combustion area (36) containing the catalyst layer (38) up to its outlet end (42), an inlet area (32) ) of smaller diameter than the catalyst area until its inlet end, and a conical transition area (40) between the inlet area and the catalyst area, and the second supply pipe (26) extends into the inlet area for at least part of the length of the inlet area.