WO2014053217A1 - Anlage und verfahren zur herstellung von synthesegas - Google Patents

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reformer
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Klemens Wawrzinek
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of synthesis gas from a
  • Devices of the aforementioned kind can e.g. for generating synthesis gas, have a steam reformer which has a combustion chamber through which at least one reformer tube runs. In the combustion chamber is the for the
  • Synthesis gas generation generates heat by burning a fuel at an upper end of the combustion chamber.
  • Reformerrohr a feed stream (feed) comprising hydrocarbons and water vapor is introduced and with the help of a in the at least one
  • the feed stream Depending on the composition of the feed stream, the feed stream must have a certain temperature in order to obtain as complete a conversion of the feedstock stream as possible to synthesis gas.
  • the feed stream is adjusted to an appropriate inlet temperature before entering the at least one reformer tube.
  • To set the desired inlet temperature of the feed stream is divided into a to be cooled and a non-cooling partial flow.
  • the partial flow to be cooled Feed stream is passed through one or more heat exchangers ("trim coolers") in which the partial stream of the feed stream to be cooled transfers its heat indirectly to a cooling medium and then with the non-cooled partial stream of the feed stream, not by the at least a matching cooler was passed, merged again.
  • the combined feed stream is then passed through a heat exchanger ("Superheater” to German: superheater), which is arranged in the combustion chamber of the furnace of the steam reformer.
  • a control eg feedback loop
  • the temperature sensor at the inlet of the reformer tube can be variably adjusted by means of controllable valves to be cooled and not to be cooled partial flow of the feed stream, so that adjusts the desired inlet temperature of the feed stream at the inlet of the at least one reformer tube.
  • the present invention seeks to provide a relatively inexpensive method of the generic type and a relatively inexpensive means for performing the method.
  • the stated object is procedurally achieved according to the invention that the feed stream for cooling the feed stream before being introduced into the reformer tube with H 2 0 is mixed.
  • a pressurization of the feed stream with liquid H 2 0 is provided for cooling the feed stream before its introduction into the reformer tube.
  • said water can be introduced in particular via at least one nozzle in the feedstream.
  • the injected for cooling H 2 0 has a good quality
  • Cation exchanger is present, which is smaller than 1 ⁇ / ⁇ , O ⁇ S / cm or 0.2 pS / cm. It is preferably provided that the feed stream is introduced via at least one arranged in the combustion chamber of the furnace heat exchanger for preheating the feed stream into the at least one reformer tube, wherein the feed stream is preferably mixed for cooling the feed stream upstream of the heat exchanger with said water, in particular outside the combustion chamber or outside the furnace.
  • an actual temperature of the feed stream is measured prior to its entry into the reformer tube and compared with a predefinable setpoint temperature, wherein when the actual temperature exceeds the setpoint temperature, the feed stream H 2 0 is mixed to equalize the actual temperature to the set temperature.
  • liquid introduced H 2 0 is preferably included in the balance, so that the reformer with the minimum possible
  • Hydrocarbon can be operated.
  • the injected amount of water is preferably measured and / or calculated and during mixing of the feed gas from water vapor and
  • the temperature-controlled plant according to the method mentioned here in an optimal ratio of steam (liquid H 2 0 plus H 2 0 in the feed stream) are operated to gas.
  • the invention relates to a device for the production of synthesis gas with:
  • an oven having a combustion chamber, a reformer tube arranged in the combustion chamber for receiving a feedstock stream comprising hydrocarbon and water vapor,
  • the object is the device side inventively achieved in that the device comprises a means which is adapted to H 2 0 for cooling the feed stream into the pipeline for feeding the
  • a means is provided which is adapted to initiate water for cooling the feed stream in the pipeline or with the
  • the pipeline has a first and an associated second section, wherein the first section of the pipeline extends at least partially outside the combustion chamber or the furnace and is connected to at least one heat exchanger arranged in the combustion chamber, so that an in can be performed by the at least one heat exchanger and thereby can be heated by indirect heat transfer (eg against a cooled other stream), and wherein the second section of the pipe also at least partially outside the combustion chamber or the furnace and the heat exchanger connects with the at least one reformer tube, so that the correspondingly heated feed stream can be fed into the at least one reformer tube.
  • the combustion chamber of the furnace - with respect to a
  • the at least one reformer tube extends along the vertical from the upper region of the combustion chamber into the lower one Down the region of the combustion chamber and has at the top of an inlet for feeding the feed stream in the reformer tube.
  • the means for cooling the feed stream is preferably at least partially disposed in the first section of the pipeline, preferably in an area of the first section of the furnace outside of the furnace
  • This first section preferably has a length which, under the given conditions, allows the H 2 O introduced into the pipeline to be completely vaporized before entering the heat exchanger (and before entering the reformer).
  • the first section of the pipeline can be kept as short as possible, and e.g. a length of 0.2x steam velocity (the
  • Feedstock stream in meters.
  • the means for cooling the feed stream is preferably connected to a feed line through which water used for cooling can be supplied to said means.
  • the supply line further comprises a valve, which is designed to set an amount of water to be supplied to the agent per unit of time.
  • the system further comprises a control unit for opening or
  • Fuel flow cooperates, and is adapted to the valve so control (ie to open or close) that the actual temperature to the predefinable setpoint temperature cools or possibly heated.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for the production of synthesis gas.
  • FIG. 1 shows a device 5 for producing a synthesis gas, by means of a steam reformer 2, which has at least one reformer tube 1 arranged in a combustion chamber I of a furnace 3, into which a feed stream E, consisting of at least one hydrocarbon, by means of a pipeline 6 and
  • the combustion chamber I has an upper region I ', at the upper end thereof e.g. Heat is generated by means of at least one burner by burning a fuel, wherein that upper portion I 'extends longitudinally along the vertical Z, and a lower portion connected thereto I ", which transversely to the vertical Z from the upper region ⁇ , so that the combustion chamber in particular has an L-shaped profile.
  • the at least one reformer tube 1 extends - in relation to an intended (ready) state of the device 5 along the vertical Z from the upper region ⁇ of the combustion chamber I down to the lower region I "of the combustion chamber I.
  • the feed stream E is now fed from an upper side of the furnace 3 forth through an inlet 8 in the at least one reformer tube 1 and passed through it and thereby arranged with the aid of a in the at least one reformer tube 1
  • Catalyst converted into synthesis gas Before it is fed into the at least one reformer tube 1, the feedstock stream E is regulated to a specific temperature.
  • a means 7 for cooling the feed stream E and at least one heat exchanger 4 for heating the feed stream E provided, which is arranged in the lower region I "of the combustion chamber I, which comes from the upper region ⁇ of the combustion chamber I.
  • the means 7 for cooling is preferably in a first portion 6a of
  • Piping 6 is arranged, which is partially outside the furnace 3 and the combustion chamber I is located.
  • the means 7 for cooling the feed stream E is arranged on a first section of the pipeline 6a which lies outside the furnace 3 or the combustion chamber I.
  • the water for cooling is introduced via a supply line 9 in the means 7.
  • the amount of water added to the feed stream E per unit time by the means for cooling 7 is preferably regulated via a controllable valve 10 of the feed line 9 which is upstream of the means 7 for cooling. Downstream of the means 7 for cooling the feed stream E, the first section 6a of the pipe 6 opens into the lower section I "
  • Combustion chamber I of the furnace 3 provided heat exchanger 4, in which the feed stream E is heated.
  • a second section 6b of the pipeline 6 connects the heat exchanger 4 to the inlet 8 for feeding the heated feed stream E into the reformer tube 1.
  • the second section 6b of the pipeline 6 extends in sections outside the furnace 3 or the combustion chamber I.
  • a control unit 1 1 is provided, which cooperates with a temperature sensor 12, which is located on an outside of the furnace 3 and the combustion chamber I lying region of the second
  • Section 6b of the pipe 6 is arranged, and to form the current temperature of the feed stream E (at this point) to detect (actual temperature) and pass it on to the control unit 1 1, which is adapted and intended to open the valve 10 or close, so that the actual temperature can be equalized to a predefinable setpoint temperature of the feed stream E.
  • the instantaneous mass flow of the liquid H 2 0 is measured prior to injection into the first section 6 a of the pipeline 6 to the injected H 2 0 during mixing of the feed stream E. to take into account.
  • Feed stream E can be set exactly to the respectively desired, opimal hydrocarbon / steam ratio (in accordance with the stoichiometry of the respective reaction equation), preference being given to using water in excess
  • this ratio is therefore preferably greater than 1, in particular greater than 1.8, in particular 2.0, in particular 2.3, in particular 2.8.
  • I combustion chamber (interior furnace)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus einem Einsatzstoffstrom, wobei der Kohlenwasserstoff und Wasserdampf aufweisende Einsatzstoffstrom (E) in ein Reformerrohr (1) eines Dampfreformers (2) zur Erzeugung von Synthesegas eingeleitet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einsatzstoffstrom (E) zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) vor dem Einleiten in das Reformerrohr (1) mit H2O vermischt wird.

Description

Beschreibung
Anlage und Verfahren zur Herstellung von Svnthesegas Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus einem
Einsatzstoffstrom, bei dem der Kohlenwasserstoff und Wasserdampf aufweisende Einsatzstoffstrom in ein Reformerrohr eines Dampfreformers zur Erzeugung von Synthesegas eingeleitet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Einrichtungen der vorgenannten Art können z.B. zur Synthesegaserzeugung einen Dampfreformer aufweisen, der eine Brennkammer aufweist, durch die zumindest ein Reformerrohr verläuft. In der Brennkammer wird die für die
Synthesegaserzeugung benötigte Wärme erzeugt, indem an einem oberen Ende der Brennkammer ein Brennstoff verfeuert wird. In das mindestens eine
Reformerrohr wird ein Einsatzstoffstrom (Feed) aufweisend Kohlenwasserstoff und Wasserdampf eingeleitet und mit Hilfe eines in dem mindestens einen
Reformerrohr angeordneten Katalysator Synthesegas umgewandelt, z.B. im Falle von Methan (Einsatz) gemäß:
CH4 + H20 <-» CO + 3H2 Hierbei wird H20 vorzugsweise im Überschuss zugegeben, um zum Einen die
Koksbildung zu verhindern und zum Anderen, um die Anlage bei möglichst optimaler Produktzusammensetzung und energetischer Effizienz zu betreiben.
Je nach Zusammensetzung des Einsatzstoffstromes muss der Einsatzstoffstrom eine bestimmte Temperatur aufweisen, um eine möglichst vollständige Umsetzung des Einsatzstoffstromes zu Synthesegas zu erlangen. Bevorzugt wird daher der Einsatzstoffstrom vor Eintritt in das mindestens eine Reformerrohr auf eine entsprechende Einlasstemperatur eingestellt. Zum Einstellen der gewünschten Einlasstemperatur wird der Einsatzstoffstrom in einen zu kühlenden und einen nicht zu kühlenden Teilstrom aufgeteilt. Der zu kühlende Teilstrom des Einsatzstoffstromes wird durch einen oder mehrere Wärmeübertrager ("Trim Cooler" zu Deutsch: Abgleichskühler) geleitet, in denen der zu kühlende Teilstrom des Einsatzstoffstromes indirekt seine Wärme an ein Kühlmedium überträgt und anschließend mit dem nicht zu kühlenden Teilstrom des Einsatzstoffstromes, der nicht durch den mindestens einen Abgleichskühler geleitet wurde, wieder zusammengeführt. Zur Erhitzung wird der zusammengeführte Einsatzstoffstrom sodann durch einen Wärmeübertrager ("Superheater" zu Deutsch: Überhitzer) geleitet, der in der Brennkammer des Ofens des Dampfreformers angeordnet ist. Durch eine Regelung (z.B. Feedback Loop) mit dem Temperatursensor am Eingang des Reformerrohres kann mittels steuerbarer Ventile der zu kühlende und der nicht zu kühlende Teilstrom des Einsatzstoffstromes variabel eingestellt werden, so dass sich am Einlass des mindestens einen Reformerrohres die gewünschte Einlasstemperatur des Einsatzstoffstromes einstellt. Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vergleichsweise kostengünstiges Verfahren der gattungsgemäßen Art sowie eine vergleichsweise kostengünstige Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einsatzstoffstrom zum Kühlen des Einsatzstoffstromes vor dem Einleiten in das Reformerrohr mit H20 vermischt wird.
Danach ist zur Kühlung des Einsatzstoffstromes vor dessen Einleitung in das Reformerrohr ein Beaufschlagen des Einsatzstoffstromes mit flüssigem H20 vorgesehen. Hierbei kann besagtes Wasser insbesondere über zumindest eine Düse in den Einsatzstoffstrom eingebracht werden. Beim Einbringen wird das Kühlwasser insbesondere verdampft, wodurch die erforderliche Kühlung erreicht wird.
Bevorzugt weist das zum Kühlen eingedüste H20 eine gute Qualität
(Kesselspeisewasserqualität) mit einer besonders geringen Chloridbelastung auf, so dass beispielsweise eine Leitfähigkeit nach einem starksauren
Kationentauscher vorliegt, die kleiner ist als 1 με/αη, O^S/cm oder 0,2 pS/cm. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Einsatzstoffstrom über zumindest einen in der Brennkammer des Ofens angeordneten Wärmeübertrager zum Vorwärmen des Einsatzstoffstromes in das mindestens ein Reformerrohr eingeleitet wird, wobei der Einsatzstoffstrom vorzugsweise zum Kühlen des Einsatzstoffstromes stromauf des Wärmeübertragers mit dem besagten Wasser vermischt wird, und zwar insbesondere außerhalb der Brennkammer bzw. außerhalb des Ofens.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird schließlich eine Ist- Temperatur des Einsatzstoffstromes vor dessen Eintritt in das Reformerrohr gemessen und mit einer vordefinierbaren Soll-Temperatur verglichen, wobei, wenn die Ist-Temperatur die Soll-Temperatur übersteigt, dem Einsatzstoffstrom H20 beigemischt wird, um die Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur anzugleichen.
Weiterhin wird bevorzugt das flüssig eingebrachte H20 mit in die Bilanz einbezogen, so dass der Reformer mit dem minimal möglichen
Wasseranteil/Überschuss gemäß der Eingangs dargelegten Reaktionsgleichung (oder einer entsprechenden Reaktionsgleichung bei einem anderen
Kohlenwasserstoff) betrieben werden kann. Hierzu wird bevorzugt die eingedüste Wassermenge gemessen und/oder berechnet und beim Mischen des Einsatzgases aus Wasserdampf und
Kohlenwasserstoff berücksichtigt, so dass das eingedüste (anfangs flüssige) Wasser zusammen mit dem im Einsatzgas enthaltenen Wasserdampf einen Gesamtwassergehalt des Einsatzstoffstromes ergibt, der zumindest die
Stöchiometrie der besagte Reaktionsgleichung erfüllt, wobei bevorzugt ein
Wasserüberschuss vorliegt (siehe oben).
Hierdurch kann die nach dem hier angeführten Verfahren temperaturgeregelte Anlage in einem optimalen Verhältnis von Dampf (flüssiges H20 plus H20 im Einsatzstrom) zu Gas betrieben werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Herstellung von Synthesegas mit:
- einem Ofen, der eine Brennkammer aufweist, - einem in der Brennkammer angeordneten Reformerrohr zur Aufnahme eines Einsatzstoffstromes aufweisend Kohlenwasserstoff und Wasserdampf,
- einer mit dem Reformerrohr verbundenen Rohrleitung zum Einspeisen des Einsatzstoffstromes in das Reformerrohr.
Die gestellte Aufgabe wird einrichtungsseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einrichtung ein Mittel aufweist, das dazu ausgebildet ist, H20 zum Kühlen des Einsatzstoffstromes in die Rohrleitung zum Einspeisen des
Einsatzstoffstromes in das Reformerrohr einzuleiten.
Danach ist ein Mittel vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, Wasser zum Kühlen des Einsatzstoffstromes in die Rohrleitung einzuleiten bzw. mit dem
Einsatzstoffstrom zu vermischen. In einer Ausführungsform der Einrichtung weist die Rohrleitung einen ersten und einen damit verbundenen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt der Rohrleitung zumindest abschnittsweise außerhalb der Brennkammer bzw. des Ofens verläuft und mit zumindest einem in der Brennkammer angeordneten Wärmeübertrager verbunden ist, so dass ein in der Rohrleitung befindlicher Einsatzstoffstrom durch den mindestens einen Wärmeübertrager geführt werden kann und dabei durch indirekte Wärmeübertragung erwärmt werden kann (z.B. gegen einen abzukühlenden anderen Stoffstrom), und wobei der zweite Abschnitt der Rohrleitung ebenfalls zumindest abschnittsweise außerhalb der Brennkammer bzw. des Ofens verläuft und den Wärmeübertrager mit dem mindestens einen Reformerrohr verbindet, so dass der entsprechend erwärmte Einsatzstoffstrom in das mindestens eine Reformerrohr eingespeist werden kann.
Bevorzugt weist die Brennkammer des Ofens - bezogen auf einen
bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Ofens - einen oberen und einen damit verbundenen unteren Bereich auf, wobei im oberen Bereich Wärme durch Verfeuern eines Brennstoffes erzeugt wird, und wobei der untere Bereich den mindestens einen Wärmeübertrager aufnimmt.
In einer Variante der Erfindung erstreckt sich das mindestens eine Reformerrohr entlang der Vertikalen vom oberen Bereich der Brennkammer in den unteren Bereich der Brennkammer hinunter und weist am oberen Bereich einen Einlass zum Einspeisen des Einsatzstoffstromes in das Reformerrohr auf.
Das Mittel zur Kühlung des Einsatzstoffstromes ist vorzugsweise zumindest teilweise im ersten Abschnitt der Rohrleitung angeordnet, und zwar bevorzugt in einem außerhalb des Ofens liegenden Bereich des ersten Abschnittes der
Rohrleitung. Dieser erste Abschnitt weist vorzugsweise eine Länge auf, die bei den gegebenen Bedingungen ermöglicht, dass das in die Rohrleitung eingeleitete H20 vor dem Eintritt in den Wärmeübertrager (und vor dem Eintritt in den Reformer) vollständig verdampft ist.
Bei einem Einsatz von Düsen zum Eindüsen des Wassers mit besonders gutem Sprayverhalten kann der erste Abschnitt der Rohrleitung möglichst kurz gehalten werden und z.B. eine Länge von 0,2xDampfgeschwindigkeit (des
Einsatzstoffstroms) in Metern oder 0,15xDampfgeschwindigkeit (des
Einsatzstoffstroms) in Metern auf weisen.
Wenn dieser erste Abschnitt der Rohrleitung kürzer ist als die notwendigen
Leitungen für das üblicherweise verwendete Verfahren mit Trim Cooler, sind die Wärmeverluste geringer, so dass die Gesamtanlage im Ergebnis energetisch günstiger betrieben werden kann.
Weiterhin ist das Mittel zum Kühlen des Einsatzstoffstromes bevorzugt mit einer Zuleitung verbunden, über die zum Kühlen verwendetes Wasser dem besagten Mittel zuleitbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zuleitung des Weiteren ein Ventil auf, das zum Einstellen einer pro Zeiteinheit dem Mittel zuzuleitenden Menge an Wasser ausgebildet ist.
Bevorzugt weist die Anlage weiterhin eine Steuereinheit zum Öffnen bzw.
Schließen des Ventils auf, die mit einem am zweiten Abschnitt der Rohrleitung vorgesehenen Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur des
Einsatzstoffstromes zusammenwirkt, und dazu ausgebildet ist, das Ventil derart zu steuern (also zu öffnen oder zu schließen), dass sich die Ist-Temperatur auf die vordefinierbare Soll-Temperatur abkühlt bzw. ggf. erwärmt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung von Synthesegas.
Die Figur 1 zeigt eine Einrichtung (Anlage) 5 zur Herstellung eines Synthesegases, mittels eines Dampfreformers 2, der zumindest ein in einer Brennkammer I eines Ofens 3 angeordnetes Reformerrohr 1 aufweist, in das mittels einer Rohrleitung 6 ein Einsatzstoffstrom E, bestehend aus zumindest einem Kohlenwasserstoff und
Wasserdampf, eingespeist wird. Die Brennkammer I weist einen oberen Bereich I' auf, an dessen oberen Ende z.B. mittels zumindest eines Brenners Wärme durch Verfeuern eines Brennstoffes erzeugt wird, wobei jener obere Bereich I' längserstreckt entlang der Vertikalen Z verläuft, sowie einen damit verbundenen unteren Bereich I", der quer zur Vertikalen Z vom oberen Bereich Γ abgeht, so dass die Brennkammer I insbesondere einen L-förmigen Verlauf aufweist.
Das mindestens eine Reformerrohr 1 erstreckt sich dabei - bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten (betriebsbereiten) Zustand der Einrichtung 5 entlang der Vertikalen Z vom oberen Bereich Γ der Brennkammer I nach unten in den unteren Bereich I" der Brennkammer I.
Der Einsatzstoffstrom E wird nun von einer Oberseite des Ofens 3 her durch einen Einlass 8 in das mindestens eine Reformerrohr 1 eingespeist und hindurchgeführt und dabei mit Hilfe eines in dem mindestens einen Reformerrohr 1 angeordneten
Katalysators in Synthesegas umgesetzt. Vor seiner Einspeisung in das mindestens eine Reformerrohr 1 wird der Einsatzstoff ström E auf eine bestimmte Temperatur geregelt. Hierzu ist ein Mittel 7 zum Kühlen des Einsatzstoffstromes E und zumindest ein Wärmeübertrager 4 zum Erhitzen des Einsatzstoffstromes E vorgesehen, der in dem unteren Bereich I" der Brennkammer I angeordnet ist, der vom oberen Bereich Γ der Brennkammer I abgeht.
Das Mittel 7 zum Kühlen ist bevorzugt in einem ersten Abschnitt 6a der
Rohrleitung 6 angeordnet, der sich abschnittsweise außerhalb des Ofens 3 bzw. der Brennkammer I befindet. Insbesondere ist das Mittel 7 zum Kühlen des Einsatzstoffstromes E an einem ersten Abschnitt der Rohrleitung 6a angeordnet, der außerhalb des Ofens 3 bzw. der Brennkammer I liegt. Das Wasser zum Kühlen wird dabei über eine Zuleitung 9 in das Mittel 7 eingeleitet. Die Menge an Wasser, die dem Einsatzstoffstrom E pro Zeiteinheit durch das Mittel zum Kühlen 7 beigemischt wird, wird vorzugsweise über ein steuerbares Ventil 10 der Zuleitung 9 reguliert, das sich stromauf des Mittels 7 zum Kühlen befindet. Stromab des Mittels 7 zum Kühlen des Einsatzstoffstromes E mündet der erste Abschnitt 6a der Rohrleitung 6 in den im unteren Bereich I" der
Brennkammer I des Ofens 3 vorgesehenen Wärmeübertrager 4 ein, in dem der Einsatzstoffstrom E erhitzt wird. Ein zweiter Abschnitt 6b der Rohrleitung 6 verbindet den Wärmeübertrager 4 mit dem Einlass 8 zum Einspeisen des erhitzten Einsatzstoffstromes E in das Reformerrohr 1. Insbesondere erstreckt sich der zweite Abschnitt 6b der Rohrleitung 6 abschnittsweise außerhalb des Ofens 3 bzw. der Brennkammer I.
Zum Regeln der Temperatur des Einsatzstoffstromes E ist eine Steuereinheit 1 1 vorgesehen, die mit einem Temperatursensor 12 zusammenwirkt, der an einem außerhalb des Ofens 3 bzw. der Brennkammer I liegenden Bereich des zweiten
Abschnitts 6b der Rohrleitung 6 angeordnet ist, und dazu ausgenbildet ist die momentane Temperatur des Einsatzstromes E (an dieser Stelle) zu erfassen (Ist- Temperatur) und an die Steuereinheit 1 1 weiterzugeben, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Ventil 10 zu öffnen oder zu schließen, so dass die Ist- Temperatur an eine vordefinierbare Soll-Temperatur des Einsatzstoffstromes E angleichbar ist.
Weiterhin wird mittels einer Messeinrichtung 90 der momentane Massenstrom des flüssigen H20 vor dem Eindüsen in den ersten Abschnitt 6a der Rohrleitung 6 gemessen, um das eingedüste H20 beim Mischen des Einsatzstoffstromes E berücksichtigen zu können. Dieser enthält einen entsprechend geringeren Massenstrom an Wasserdampf. Somit kann der Gesamtwassergehalt im
Einsatzstoffstrom E genau auf das jeweils gewünschte, opimale Verhältnis Kohlenwasserstoff/Dampf eingestellt werden (gemäß Stöchiometrie der jeweiligen Reaktionsgleichung), wobei bevorzugt Wasser im Überschuss gefahren wird
(siehe oben). Bei Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen oder Gasen als Einsatzstoff ist dieses Verhältnis daher bevorzugt größer als 1 , insbesondere größer als 1 ,8, insbesondere 2,0, insbesondere 2,3, insbesondere 2,8.
Bezugszeichenliste
1 Reformerrohr
2 Dampfreformer
3 Ofenraum
4 Wärmeübertrager
5 Anlage zur Herstellung von Synthesegas
6 Rohrleitung
6a Erster Abschnitt der Rohrleitung
6b Zweiter Abschnitt der Rohrleitung
7 Mittel zum Kühlen des Einsatzstoffstromes
8 Einlass zum Einspeisen des Einsatzstoffstromes
9 Zuleitung von H20
10 Ventil
11 Steuereinheit zum Steuern des Ventils
12 Temperatursensor
90 Mittel zum Messen eines Massenstromes
E Einsatzstoffstrom
I Brennkammer (Innenraum Ofen)
I' Oberer Abschnitt
I" Unterer Abschnitt
z Vertikale

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus einem Einsatzstoffstrom, bei dem der Kohlenwasserstoff und Wasserdampf aufweisende Einsatzstoffstrom (E) in ein Reformerrohr (1) eines Dampfreformers (2) zur Erzeugung von Synthesegas eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzstoffstrom (E) zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) vor dem Einleiten in das Reformerrohr (1) mit H20 vermischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reformerrohr (1) in einer Brennkammer (I) eines Ofen (3) des Dampfreformers (2) angeordnet ist, wobei der Einsatzstoffstrom (E) über einen in der Brennkammer (I) angeordneten Wärmeübertrager (4) zum Vorwärmen des Einsatzstoffstromes (E) in das
Reformerrohr (1) eingeleitet wird, und wobei der Einsatzstoffstrom (E) zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) stromauf des Wärmeübertragers (4) mit besagtem H20 vermischt wird, wobei insbesondere der Einsatzstoffstrom (E) zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) außerhalb der Brennkammer (I) mit besagtem H20 vermischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes flüssiges H20 zum Vermischen des H20 mit dem Einsatzstrom (E) in den
Einsatzstrom (E) eingedüst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Temperatur des Einsatzstoffstromes (E) vor einem Einspeisen des Einsatzstoffstromes (E) in das Reformerrohr (1) gemessen wird, wobei jene Ist- Temperatur insbesondere stromab des Wärmeübertragers (4) gemessen wird, und mit einer vordefinierbaren Soll-Temperatur verglichen wird, wobei, wenn die Ist- Temperatur die Soll-Temperatur übersteigt, dem Einsatzstoffstrom (E) besagtes H20 beigemischt wird, um die Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur
anzugleichen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Massenstrom des mit dem Einsatzstoffstrom (E) zu vermischenden flüssigen H20 vor dem Vermischen mit dem Einsatzstoffstrom (E) gemessen wird, wobei dem Einsatzstoffstrom (E) vor dem Vermischen mit dem flüssigen H20 so viel Wasserdampf dazugegeben wird, dass ein sich aus dem hinzu gemischten flüssigen H20 und dem dazugegebenen Wasserdampf ergebender momentaner Gesamtgehalt an H20 im Einsatzstoffstrom (E) größer oder gleich einem vordefinierbaren Schwellenwert ist.
Einrichtung zur Herstellung von Synthesegas, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
- einem Ofen (3), der eine Brennkammer (I) aufweist,
- einem in der Brennkammer (I) angeordneten Reformerrohr (1) zur Aufnahme eines Einsatzstoffstromes (E) aufweisend Kohlenwasserstoff und
Wasserdampf,
- einer mit dem Reformerrohr (E) verbundenen Rohrleitung (6) zum Einspeisen des Einsatzstoffstromes (E) in das Reformerrohr (1),
gekennzeichnet durch ein Mittel (7), das dazu ausgebildet ist, H20 zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) in die Rohrleitung (6) einzuleiten.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jenes Mittel zumindest eine Düse zum Einspritzen des besagten H20 in die Rohrleitung aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rohrleitung (6) einen ersten und zweiten Abschnitt (6a, 6b) aufweist, wobei der erste Abschnitt (6a) der Rohrleitung (6) abschnittsweise außerhalb der
Brennkammer (I) verläuft und mit einem in der Brennkammer (I) angeordneten Wärmeübertrager (4) verbunden ist, und wobei insbesondere der zweite Abschnitt (6b) der Rohrleitung (6) abschnittsweise außerhalb der Brennkammer (I) verläuft und den Wärmeübertrager (4) mit dem Reformerrohr (1) verbindet, und wobei insbesondere der erste Abschnitt (6a) eine Länge aufweist, derart, dass das in die Rohrleitung (6) eingeleitete H20 vor dem Eintritt in den Wärmeübertrager (4) verdampft ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (I) einen oberen und einen unteren Bereich (Γ, I") aufweist, wobei der Wärmeübertrager (4) in dem unteren Bereich (I") angeordnet ist. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das
Reformerrohr (1 ) vom oberen Bereich (Γ) der Brennkammer (I) in den unteren Bereich (I") der Brennkammer (I) erstreckt, und wobei das Reformerrohr (1 ) am oberen Bereich (Γ) einen Einlass (8) zum Einspeisen des Einsatzstoffstromes (E) in das Reformerrohr (1 ) aufweist.
1 1. Einrichtung nach Anspruch 8 oder einem der Ansprüche 9 bis 10 soweit
rückbezogen auf Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7) zum Kühlen des Einsatzstoffstromes (E) im ersten Abschnitt (6a) der Rohrleitung (6) angeordnet ist, wobei insbesondere jenes Mittel (7) an einem außerhalb der Brennkammer (I) liegenden Bereich des ersten Abschnittes (6a) der Rohrleitung
(6) angeordnet ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) eine Zuleitung (9) aufweist, über die zum Kühlen verwendetes H20 dem besagten Mittel (7) zuleitbar ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9) ein Ventil (10) aufweist. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) eine Steuereinheit (1 1 ) zum Steuern des Ventils (10) aufweist, mit einem insbesondere am zweiten Abschnitt (6b) der Rohrleitung (6) vorgesehenen Temperatursensor (12) zum Erfassen einer Ist-Temperatur des
Einsatzstoffstromes (E) vor einem Einleiten des Einsatzstoffstromes (E) in das Reformerrohr (1), wobei die Steuereinheit (1 1 ) dazu ausgebildet ist, dass Ventil
(10) so zu steuern, dass sich die Ist-Temperatur an eine vordefinierbare Soll- Temperatur angleicht.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) eine Messeinrichtung (90) zum Messen eines momentanen Massenstromes des in die Rohrleitung (6) einzuleitenden flüssigen H20 aufweist, wobei insbesondere jene Messeinrichtung (90) dazu ausgebildet ist, jenen momentanen Massenstrom stromauf oder stromab des Ventils (10) zu messen, wobei insbesondere die Einrichtung (5) ein Mittel zum Mischen des Einsatzstoffstromes (E) aus Kohlenwasserstoff und Wasserdampf aufweist, wobei insbesondere das Mittel zum Mischen des Einsatzstoffstromes (E) dazu ausgebildet ist, von der Messeinrichtung (90) jenen momentanen Massenstrom des in die Rohrleitung (6) einzuleitenden flüssigen H20 zu erhalten, und wobei insbesondere das Mittel zum Mischen des Einsatzstoffstromes (E) dazu ausgebildet ist, dem Einsatzstoffstrom (E) vor dem Vermischen mit dem flüssigen
H20 so viel Wasserdampf dazuzugeben, dass ein sich aus dem hinzugemischten flüssigen H20 und dem dazugegebenen Wasserdampf ergebender momentaner Gesamtgehalt an H20 im Einsatzstoffstrom (E) größer oder gleich einem vordefinierbaren Schwellenwert ist.
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