WO2023046943A1

WO2023046943A1 - Mehrfachzylinder

Info

Publication number: WO2023046943A1
Application number: PCT/EP2022/076624
Authority: WO
Inventors: Kiara Aenne KOCHENDOERFER; Andrey Shustov; Eric Jenne
Original assignee: Basf Se; Linde Gmbh
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-03-30
Also published as: CA3233415A1; CN118020386A

Abstract

Es wird eine Einrichtung (110) umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren vorgeschlagen. Mindestens eines der Hohlzylinderrohre ist als Fluidzylinder (112) zur Aufnahme mindestens eines Einsatzstoffes eingerichtet. Mindestens ein weiteres der Hohlzylinderrohre ist als stromleitendender Heizzylinder (129) ausgestaltet. Die Einrichtung (110) weist mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle (126) auf, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder (129) zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder (112) durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder (129) entsteht, erwärmt.

Description

Mehrfachzylinder

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren und ein Verfahren zum Erhitzen eines Einsatzstoffes in einem Fluidzylinder. Die Einrichtung kann Teil einer Anlage sein, beispielsweise einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren. Die Einrichtung kann insbesondere zum Erhitzen von Einsatzstoff auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 1700 °C, bevorzugt von 300 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt von 400 °C bis 875 °C, verwendet werden. Auch andere Einsatzgebiete sind jedoch denkbar.

Derartige Einrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise beschreibt

WO 2015/197181 A1 eine Einrichtung zum Heizen eines Fluides mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung zur Aufnahme des Fluides, und zumindest eine mit der mindestens einen Rohrleitung verbundene Spannungsquelle. Die mindestens eine Spannungsquelle ist dazu ausgebildet, einen elektrischen Wechselstrom in der mindestens einer Rohrleitung zu erzeugen, der die mindestens eine Rohrleitung zum Heizen des Fluides erwärmt.

WO 2020/035575 beschreibt eine Einrichtung zum Erhitzen eines Fluides. Die Einrichtung umfasst -mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment zur Aufnahme des Fluides, und -mindestens eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine Gleichstrom-und/oder Gleichspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist, wobei die jeweilige Gleichstrom-und/oder Gleichspannungsquelle dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt.

WO 2021/160777 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Erhitzen eines Fluides. Die Einrichtung umfasst - mindestens eine elektrisch leitfähige Rohrleitung und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Rohrleitungssegment zur Aufnahme des Fluides, und - mindestens eine einphasige Wechselstrom- und/oder mindestens eine einphasige Wechselspannungsquelle, wobei jeder Rohrleitung und/oder jedem Rohrleitungssegment je eine einphasige Wechselstrom- und/oder eine einphasige Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche mit der jeweiligen Rohrleitung und/oder mit dem jeweiligen Rohrleitungssegment verbunden ist, wobei die jeweilige einphasige Wechselstrom- und/oder einphasige Wechselspannungsquelle dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom in der jeweiligen Rohrleitung und/oder in dem jeweiligen Rohrleitungssegment zu erzeugen, welcher die jeweilige Rohrleitung und/oder das jeweilige Rohrleitungssegment durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch leitendes Rohrmaterial entsteht, zum Erhitzen des Fluides erwärmt, wobei die einphasige Wechselstrom- und/oder die einphasige Wechselspannungsquelle derart mit der Rohrleitung und/oder dem Rohrleitungssegment elektrisch leitend verbunden ist, dass der erzeugte Wechselstrom über einen Hinleiter in die Rohrleitung und/oder das Rohrleitungssegment herein fließt und über einen Rückleiter zur Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle zurückfließt.

Weitere Einrichtungen zum Erhitzen von Fluiden werden insbesondere auch in anderen technischen Gebieten beschrieben, wie beispielsweise in US 3,492,463 A, DE 1 690 665 C2, DE 3 118 030 C2, CN 2768367 U, CN202385316U, CN 205546000 U, GB 2 084 284 A, US 2002/028070 A1 , US 2013/108251 A. Beispielsweise wird ein Erwärmen von Pipelines in GB 2 341 442, US 8,763,692 oder WO 2011/138596 beschrieben. Weitere Einrichtungen sind aus FR 2 722 359 A1 , CN 106 288 346 B, CN 201 135 883 Y bekannt.

Bekannte Einrichtungen zum Erhitzen eines Fluides in einer Rohrleitung sind jedoch oft technisch kompliziert oder nur mit hohen technischen Aufwand zu realisieren. Weiter sind hohe Erfordernisse an eine elektrische Sicherheit auch im Fehlerfall zu stellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren und ein Verfahren zum Erhitzen eines Einsatzstoffes bereitzustellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll die Einrichtung und das Verfahren technisch einfach zu realisieren und durchzuführen sein und eine hohe elektrische Sicherheit gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung, ein Verfahren und eine Anlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind u. a. in den zugehörigen Unteransprüchen und Unteranspruchsverknüpfungen angegeben.

Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element e, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere' sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.

Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren vorgeschlagen.

Insbesondere soll die Einrichtung einsetzbar sein und das weiter unten beschriebene Verfahren anwendbar sein in einer Anlage, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren.

Mindestens eines der Hohlzylinderrohre ist als Fluidzylinder zur Aufnahme mindestens eines Einsatzstoffes eingerichtet. Mindestens ein weiteres der Hohlzylinderrohre ist als stromleiten- dender Heizzylinder ausgestaltet. Die Einrichtung weist mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle auf, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, erwärmt.

Ein weiterer Hohlzylinder kann erforderlich sein, welcher die Joulesche Wärme von dem Heizzylinder zu dem Fluidzylinder überträgt. Weiter kann ein galvanischer Isolator mit Isolationseigen- schäften vorgesehen sein, welcher den Fluidzylinder von der elektrischen Spannung (Vermeidung elektrischer Schlag), die am stromleitenden Heizzylinder anliegt, isoliert.

Unter einem „Hohlzylinderrohr“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Rohrleitung oder ein Rohrleitungssegment verstanden werden, welche oder welches einen zumindest teilweise zylindrischen Abschnitt aufweist. Unter einer „Rohrleitung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine beliebige geformte Vorrichtung verstanden werden, welche einen Innenraum aufweist, welcher von einer äußeren Umgebung durch eine Mantelfläche abgegrenzt ist. Die Rohrleitung kann mindestens ein Rohr und/oder mindestens ein Rohrleitungssegment und/oder mindestens eine Rohrleitungsschlange umfassen. Ein Rohrleitungssegment kann ein Teilbereich einer Rohrleitung sein. Die Ausdrücke „Rohrleitung“ und „Rohrleitungssegment“ und „Rohrleitungsschlange“ werden im Folgenden als Synonyme verwendet. Das Hohlzylinderrohr kann beispielsweise ein Kreiszylinder mit Radius r und einer Länge h, auch als Höhe bezeichnet, sein. Der Kreiszylinder kann eine Bohrung entlang einer Achse aufweisen. Auch Abweichungen von einer Kreiszylindergeometrie sind denkbar. Beispielsweise kann das Hohlzylinderrohr ein elliptischer Zylinder sein. Beispielsweise kann das Hohlzylinderrohr ein prismatischer Zylinder sein.

Jeder der Hohlzylinder kann eine Wanddicke aufweisen. Jeder der Hohlzylinder kann eine Mantelfläche aufweisen, welche den jeweiligen Hohlzylinder von einem weiteren Hohlzylinder abgrenzt, beispielsweise einen den Hohlzylinder umgebenen Hohlzylinder oder einen Hohlzylinder, welcher von diesem umgeben ist. Die Hohlzylinderrohre können als zueinander nicht stoffschlüssige Rohre ausgestaltet sein, insbesondere in einer Ausführungsform, in welcher der Heizzylinder den Fluidzylinder direkt umgibt. Beispielsweise kann ein elektrisch nichtleitender Fluidzylinder, bspw. ein keramischer Fluidzylinder, von einem elektrisch leitenden Heizzylinder, bspw. ein metallischer Heizzylinder, umgeben sein, wobei das Rohr des Fluidzylinders und das Rohr des Heizzylinders nicht stoffschlüssig verbunden sind.

Die Einrichtung kann mindestens zwei Hohlzylinderrohre aufweisen, insbesondere mindestens einen Fluidzylinder und den mindestens einen Heizzylinder. Auch weitere Hohlzylinder können vorgesehen sein, wie weiter unten beschrieben. Die Hohlzylinderrohre können sich zumindest teilweise umgeben. Unter „zumindest teilweise umgeben“ kann verstanden werden, dass zumindest ein Teilbereich eines ersten Hohlzylinders mindestens einen Teilbereich eines zweiten Hohlzylinders umgibt. Beispielsweise können die Hohlzylinderrohre konzentrisch zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sein. Die Hohlzylinderrohre können symmetrisch um eine gemeinsame Mitte angeordnet sein. In einem Querschnitt betrachtet können die Hohlzylinderrohre als konzentrische Kreise angeordnet sein. Beispielsweise kann eines der Hohlzylinderrohre als zentrales Rohr angeordnet sein, um welches die weiteren Hohlzylinderrohre konzentrisch angeordnet sind. Die Hohlzylinderrohre können in dieser Anordnung, von innen nach außen betrachtet, einen größer werdenden Radius und/oder Durchmesser aufweisen.

Unter einem „Einsatzstoff“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein grundsätzlich beliebiges Material, auch als Feed oder Feedstock bezeichnet, verstanden werden. Der Einsatzstoff kann mindestens ein Material aufweisen, aus welchem Reaktionsprodukte erzeugt und/oder hergestellt werden können, insbesondere durch mindestens eine chemische Reaktion. Die Reaktion kann in dem Fluidzylinder erfolgen und/oder außerhalb des Fluidzylinders. Die Reaktion kann eine endotherme Reaktion sein. Die Reaktion kann eine nicht endotherme Reaktion sein, beispielsweise eine Vorwärmung oder eine Aufwärmung. Der Einsatzstoff kann insbesondere ein Edukt sein, mit welchem eine chemische Reaktion durchgeführt werden soll. Der Einsatzstoff kann flüssig oder gasförmig sein. Der Einsatzstoff kann ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff und/oder ein Gemisch sein. Der Einsatzstoff kann mindestens ein Element aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Methan, Ethan, Propan, Butan, Naphtha, Ethylbenzol, Gasöl, Kondensate, Bioflüssigkeiten, Biogase, Pyrolyseöle, Abfallöle und Flüssigkeiten aus nachwachsenden Rohstoffen. Bioflüssigkeiten können beispielsweise Fette oder Öle oder deren Derivate aus nachwachsenden Rohstoffen sein, beispielsweise Bioöl oder Biodiesel. Auch andere Einsatzstoffe sind denkbar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird exemplarisch Bezug genommen auf Fluide, stellvertretend für jedes der anderen aufgeführten Einsatzstoffe.

Unter einem „Fluidzylinder“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Hohlzylinder verstanden werden, welcher eingerichtet ist, den Einsatzstoff aufzunehmen und/oder zu transportieren. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinders können abhängig von einem zu transportierenden Einsatzstoff sein. Der Fluidzylinder kann beispielsweise eine Rohrleitung und/oder ein Rohrsegment und/oder ein Rohrsystem sein. Der Fluidzylinder kann beispielsweise zur Durchführung mindestens einer Reaktion und/oder Erwärmung des Einsatzstoffes eingerichtet sein. Die Einrichtung, insbesondere der Fluidzylinder können deshalb auch als Reaktor oder Ofen, insbesondere elektrischer Ofen, bezeichnet werden. Beispielsweise kann der Fluidzylinder mindestens ein Reaktionsrohr sein und/oder aufweisen, in welchem mindestens eine chemische Reaktion ablaufen kann. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinders können auch abhängig von einer gewünschten Reaktion und/oder Vermeidung einer bestimmten Reaktion gewählt werden. Beispielsweise können keramische Rohre gewählt werden, um eine Verkokung zu reduzieren. Der Fluidzylinder kann als ein elektrisch leitender Hohlzylinder oder als ein elektrisch nichtleitender Hohlzylinder ausgestaltet sein. Der Fluidzylinder kann ein metallischer Hohlzylinder sein, beispielsweise aus Schleuderguss, CrNi Legierung, oder anderen. Alternativ kann der Fluidzylinder nichtleitend sein, beispielsweise aus einer Keramik oder Materialien mit ähnlichem spezifischen Widerstand. Der Fluidzylinder kann als ein nicht direkt elektrisch durch Joulsche Wärme beheiztes Hohlzylinderrohr ausgestaltet sein. Die Einrichtung kann eingerichtet sein einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder erwärmt ohne, dass der Fluidzylinder von elektrischem Strom durchflossen wird.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl an Fluidzylindern aufweisen. Die Einrichtung kann I Fluidzylinder aufweisen, wobei I eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist. Beispielsweise kann die Einrichtung mindestens zwei, drei, vier, fünf oder auch mehr Fluidzylinder aufweisen. Die Einrichtung kann beispielsweise bis zu hundert Fluidzylinder aufweisen. Die Fluidzylinder können identisch oder verschieden ausgestaltet sein. Die Fluidzylinder können unterschiedlich hinsichtlich Durchmesser, und/oder Länge, und/oder Geometrie ausgestaltet sein.

Die Fluidzylinder können symmetrische und/oder unsymmetrische Rohre und/oder Kombinationen davon aufweisen. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinders kann abhängig von einem zu transportierenden Einsatzstoff oder auch abhängig von einer Optimierung der Reaktion oder anderen Faktoren sein. Bei einer rein symmetrischen Ausgestaltung kann die Einrichtung Fluidzylinder von einem identischen Rohrtyp aufweisen. Unter „unsymmetrische Rohre“ und „Kombinationen von symmetrischen und unsymmetrischen Rohren“ kann verstanden werden, dass die Einrichtung eine beliebige Kombination von Rohrtypen aufweisen kann, welche beispielsweise zudem beliebig parallel oder in Reihe verschaltet sein können. Unter einem „Rohrtyp“ kann eine durch bestimmte Merkmale gekennzeichnete Kategorie oder Art von Rohrleitung verstanden werden. Der Rohrtyp kann mindestens durch ein Merkmal charakterisiert werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer horizontalen Ausgestaltung der Rohrleitung; einer vertikalen Ausgestaltung der Rohrleitung; einer Länge im Eintritt (11 ) und/oder Austritt (I2) und/oder Übergang (I3); einem Durchmesser im Eintritt (d1 ) und Austritt (d2) und/oder Übergang (d3); Anzahl n von Pässen; Länge pro Pass; Durchmesser pro Pass; Geometrie; Oberfläche; und Material. Die Einrichtung kann eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Rohrtypen aufweisen, welche parallel und/oder in Reihe verschaltet sind. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen von unterschiedlichen Längen im Eintritt (11) und/oder Austritt (I2) und/oder Übergang (I3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen mit einer Asymmetrie der Durchmesser im Eintritt (d1 ) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pässen aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung Rohrleitungen mit Pässen mit unterschiedlichen Längen pro Pass und/oder unterschiedlichem Durchmesser pro Pass aufweisen. Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen parallel und/oder in Reihe von allen Rohrtypen denkbar.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Einlässen und/oder Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Fluidzylinder von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Einlässen und/oder Auslässen angeordnet sein. Mögliche Rohrleitungen für Fluidzylinder können in verschiedenen Rohrtypen in Form eines Baukastens vorliegen und abhängig von einem Verwendungszweck ausgewählt und beliebig kombiniert werden. Durch eine Verwendung von Rohrleitungen von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden. Die Rohrleitungen können identische oder verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen.

Die Rohrleitungen der Fluidzylinder können durchverbunden sein und somit ein Rohrsystem zur Aufnahme des Einsatzstoffes bilden. Unter einem „Rohrsystem“ kann eine Vorrichtung aus mindestens zwei, insbesondere miteinander verbundenen, Rohrleitungen verstanden werden. Das Rohrsystem kann zu- und abführende Rohrleitungen aufweisen. Das Rohrsystem kann mindestens einen Einlass zur Aufnahme des Einsatzstoffes aufweisen. Das Rohrsystem kann mindestens einen Auslass zur Ausgabe des Einsatzstoffes aufweisen. Unter „durchverbunden“ kann verstanden werden, dass die Rohrleitungen miteinander in einer Fluidverbindung stehen. So können die Rohrleitungen derart angeordnet und verbunden sein, dass der Einsatzstoff die Rohrleitungen nacheinander durchströmt. Mehrere oder sämtliche der Rohrleitungen können seriell und/oder parallel konfiguriert sein. Die Rohrleitungen können parallel zu einander verschaltet sein, derart, dass der Einsatzstoff mindestens zwei Rohrleitungen parallel durchströmen kann. Die Rohrleitungen, insbesondere die parallel geschalteten Rohrleitungen, können derart eingerichtet sein, unterschiedliche Einsatzstoffe parallel zu transportieren. Insbesondere können für einen Transport von verschiedenen Einsatzstoffen die parallel geschalteten Rohrleitungen, zueinander verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen. Insbesondere für den Transport eines Einsatzstoffes, können mehrere oder sämtliche der Rohrleitungen parallel konfiguriert sein, so dass der Einsatzstoff auf jene parallel konfigurierten Rohrleitungen aufteilbar ist. Auch Kombinationen von einer seriellen und parallelen Schaltung sind denkbar.

Der Fluidzylinder kann ein metallischer Hohlzylinder oder ein elektrisch nichtleitender Hohlzylinder sein.

Der Fluidzylinder kann elektrisch leitfähig sein. Unter einer „elektrisch leitfähig“ kann verstanden werden, dass der Fluidzylinder, insbesondere das Material des Fluidzylinders, eingerichtet ist, elektrischen Strom zu leiten. Der Fluidzylinder kann einen spezifischen elektrischen Widerstand von kleiner 10 ¹ Q m aufweisen. Der spezifische elektrische Widerstand bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den spezifischen elektrischen Widerstand bei Raumtemperatur. Der Fluidzylinder kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1 *10^-8 Q m < p < 10^-1 Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus einem oder mehreren von Metallen und Legierungen wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Stahl- oder Cr-, Ni-Legierungen, Graphit, Carbon, Carbide, Silizide hergestellt sein und/oder diese aufweisen. Der Fluidzylinder kann mindestens ein Material aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ferritischen oder aus- tenitischen Werkstoffen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus einer CrNi Legierung hergestellt sein und/oder diese aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus mindestens einem Metall hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1 *10⁸ bis 100»10’⁸ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus Metall-Silizid hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1 *10⁸ - 200*10⁸ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus Metall-Carbid hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 20*10⁸ - 5.000 *10’⁸ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus Kohlenstoff hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 50.000 *10’⁸ -100.000*10⁸ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus Graphit hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 5.000*10⁸ - 100.000*1 O’⁸ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder aus B-Carbid sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10 ¹ - 10² aufweisen. Die Fluidzylinder und entsprechend zu- und abführenden Rohrleitungen können miteinander fluidleitend verbunden sein. Bei einer Verwendung von elektrisch leitfähigen Rohrleitungen als Fluidzylinder können die zu- und abführenden Rohrleitungen galvanisch voneinander getrennt sein. Unter „galvanisch voneinander getrennt“ kann verstanden werden, dass die Rohrleitungen und die zu- und abführenden Rohrleitungen derart voneinander getrennt sind, dass keine elektrische Leitung und/oder eine tolerierbare elektrische Leitung zwischen den Rohrleitungen und den zu- und abführenden Rohrleitungen erfolgt. Die Einrichtung kann mindestens einen Isolator, insbesondere eine Mehrzahl von Isolatoren, aufweisen. Die galvanische Trennung zwischen den jeweiligen Rohrleitungen und den zu- und abführenden Rohrleitungen kann durch die Isolatoren gewährleistet sein. Die Isolatoren können einen freien Durchfluss des Einsatzstoffes sicherstellen.

Auch Ausgestaltungen als elektrisch nichtleitende Hohlzylinder oder schlechtleitende Hohlzylinder sind jedoch denkbar. Der Fluidzylinder kann als galvanischer Isolator ausgestaltet sein. Der Fluidzylinder kann einen spezifischen elektrischen Widerstand von über 10⁶ Q-m aufweisen. Der Fluidzylinder kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁵ Q m < p < 1x10²⁰ Q m, bevorzugt von 1x10⁵ Q m < p < 1x10¹⁴ Q m, aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder ais keramische Rohrleitung ausgestaltet sein. Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen verwendet werden.

Unter einem „Heizzylinder“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Hohlzylinder sein, welcher eingerichtet ist, um ihm zugeführte Energie in Form von Wärme an den Fluidzylinder zu übertragen. Geometrie und/oder Material des Heizzylinders kann auf den zu erwärmenden Fluidzylinder angepasst sein. So kann ein energieeffizientes Erwärmen des Fluidzylinders möglich sein. Unter „stromleitender Heizzylinder“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass der Heizzylinder, insbesondere mindestens ein Material des Heizzylinders, eingerichtet ist, einen elektrischen Strom zu leiten. Der Heizzylinder, insbesondere mit angeschlossener Strom- oder Spannungsquelle, kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁸ Q m < p < 10⁵ Q m aufweisen. Halbleiter haben eine sehr große Bandbreite für den spezifischen elektrischen Widerstand, da dieser stark von der Temperatur und der Dotierung abhängig ist. Der Heizzylinder kann eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < A < 6000 W/(mK) aufweisen, bevorzugt von 20 W/(mK) < A < 5000 W/(mK). Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen und Wärmeleitfähig- keit (Die Wärmeleitfähigkeit bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur.) verwendet werden:

Der Heizzylinder kann temperaturbeständig sein in einem Bereich bis zu 2000°C, bevorzugt bis zu 1300°C, besonders bevorzugt bis zu 1000°C. Unter „temperaturbeständig“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Widerstandsfähigkeit des Heizzylinders, insbesondere eines Materials des Heizzylinders gegen, insbesondere hohe, Temperaturen verstanden werden.

Der Heizzylinder kann mindestens ein Material aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ferritischen oder austenitischen Werkstoffen z.B. CrNi Legierung, CrMo oder Keramik. Beispielsweise kann der Heizzylinder aus mindestens einem Metall und/oder mindestens einer Legierung hergestellt sein wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Stahl- oder Cr-, Ni-Legierungen, Graphit, Carbon, Carbide, Silizide. Auch Halbleiter als Material für Heizzylinder sind denkbar beispielsweise Ge, Si, Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonid.

Der Heizzylinder kann eine Wandstärke aufweisen. Beispielsweise kann die Wandstärke bnz des Heizzylinders 0,05 mm > bnz 3 mm, beispielsweise 0,1 mm > bnz 2 mm, sein. Die Wandstärke des Heizzylinders kann dünner ausgestaltet werden als eine Wandstärke des Fluidzylinders. Beispielsweise kann die Wandstärke bpz des Fluidzylinders 5 mm > bpz 8 mm sein. Dieses kann möglich sein, da kein Fluid durchströmt und so bei gleichem Stromfluss höhere Temperaturen ermöglicht werden können.

Die Einrichtung weist die mindestens eine Strom- oder die mindestens eine Spannungsquelle auf, welche eingerichtet ist, einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, erwärmt.

Die Strom- und/oder die Spannungsquelle kann eine einphasige oder mehrphasige Wechselstrom- und/oder einphasige oder mehrphasige Wechselspannungsquelle oder eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle umfassen. Die Einrichtung kann mindestens eine Zu- und Ableitung aufweisen, welcher die Strom- und/oder Spannungsquelle mit dem Heizzylinder elektrisch verbindet.

Die Einrichtung kann beispielsweise mindestens eine Wechselstrom- und/oder mindestens eine Wechselspannungsquelle aufweisen. Die Wechselstrom- und/oder eine Wechselspannungsquelle kann einphasig oder mehrphasig sein. Unter einer „Wechselstromquelle“ kann eine Stromquelle verstanden werden, welche eingerichtet ist, einen Wechselstrom bereitzustellen. Unter einer „Wechselstrom“ kann ein elektrischer Strom verstanden werden, dessen Polung sich in zeitlich regelmäßiger Wiederholung ändert. Beispielsweise kann der Wechselstrom ein sinusförmiger Wechselstrom sein. Unter einer „einphasigen“ Wechselstromquelle kann eine Wechselstromquelle verstanden werden, welche einen elektrischen Strom mit einer einzigen Phase bereitstellt. Unter einer „mehrphasigen“ Wechselstromquelle kann eine Wechselstromquelle verstanden werden, welche einen elektrischen Strom mit mehr als einer Phase bereitstellt. Unter einer „Wechselspannungsquelle“ kann eine Spannungsquelle verstanden werden, welche eingerichtet ist, eine Wechselspannung bereitzustellen. Unter einer „Wechselspannung“ kann eine Spannung verstanden werden, deren Höhe und Polarität sich zeitlich regelmäßig wiederholt. Beispielsweise kann die Wechselspannung eine sinusförmige Wechselspannung sein. Die von der Wechselspannungsquelle erzeugte Spannung bewirkt einen Stromfluss, insbesondere ein Fließen eines Wechselstroms. Unter einer „einphasigen“ Wechselspannungsquelle kann eine Wechselspannungsquelle verstanden werden, welche den Wechselstrom mit einer einzigen Phase bereitstellt. Unter einer „mehrphasigen“ Wechselspannungsquelle kann eine Wechselspannungsquelle verstanden werden, welche den Wechselstrom mit mehr als einer Phase bereitstellt.

Die Einrichtung kann mindestens eine Gleichstrom- und/oder mindestens eine Gleichspannungsquelle aufweisen. Unter einer „Gleichstromquelle“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, einen Gleichstrom bereitzustellen. Unter einer „Gleichspannungsquelle“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, eine Gleichspannung bereitzustellen. Die Gleichstromquelle und/oder die Gleichspannungsquelle können eingerichtet sein, einen Gleichstrom in dem Heizzylinder zu erzeugen. Unter „Gleichstrom“ kann ein in Stärke und Richtung im Wesentlichen konstanter elektrischer Strom verstanden werden. Unter einer „Gleichspannung“ kann eine im Wesentlichen konstante elektrische Spannung verstanden werden. Unter „im Wesentlichen konstant“ kann ein Strom oder eine Spannung verstanden werden, welcher dessen Schwankungen für die beabsichtigte Wirkung unwesentlich ist.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Strom- und/oder Spannungsquellen aufweisen, wobei die Strom- und/oder Spannungsquellen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom- und/oder einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannungsquellen oder Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen, und einer Kombination davon. Die Einrichtung kann 2 bis M verschiedene Strom- und/oder Spannungsquellen aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Strom- und/oder Spannungsquellen können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Die Strom- und/oder Spannungsquellen können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. Die Strom- und/oder Spannungsquellen können identisch oder verschieden ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Einrichtung derart eingerichtet sein, dass Strom und/oder Spannung für verschiedene Zonen, insbesondere Heizzonen der Einrichtung, insbesondere des Heizzylinders oder der Heizzylinder, einstellbar sind. Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Fluidzylindern aufweisen. Fluidzylinder können sich dabei einen gemeinsamen Heizzylinder teilen oder jeweils einen zugeordneten Heizzylinder aufweisen. Die Fluidzylinder können zu verschiedenen Temperaturbereichen oder Zonen gehören. Die Fluidzylinder selbst können ebenfalls Temperaturzonen aufweisen. Den einzelnen Fluidzylindern kön- nen eine oder mehrere Strom- bzw. Spannungsquellen zugeordnet sein. Die Strom- und/oder Spannungszufuhr kann beispielsweise durch Verwendung mindestens eines Reglers jeweils abhängig von der Reaktion und Verfahrenstechnik angepasst werden. Durch Verwenden einer Mehrzahl von Strom- und/oder Spannungsquellen kann für verschiedene Zonen insbesondere die Spannung variiert werden. So kann erreicht werden, dass der Strom nicht zu hoch wird, was in zu heißen Fluidzylindern resultieren würde oder umgekehrt zu kalten Fluidzylindern.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom- oder Wechselspannungsquellen aufweisen. Den Fluidzylindern kann jeweils mindestens ein Heizzylinder mit mindestens einer Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle zugeordnet sein, welche mit dem Heizzylinder verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen sich mindestens zwei Fluidzylinder einen Heizzylinder und eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle teilen. Zur Verbindung der Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle und den Heizzylindern kann der elektrisch beheizbare Reaktor 2 bis N Zu- und Ableitungen aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle kann dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Strom in dem jeweiligen Heizzylinder zu erzeugen. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können entweder geregelt oder ungeregelt sein. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Unter einer „Ausgangsgröße“ kann ein Strom- und/oder ein Spannungswert und/oder ein Strom- und/oder ein Spannungssignal verstanden werden. Die Einrichtung kann 2 bis M verschiedene Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. So kann beispielsweise ein verschiedener Strom in dem jeweiligen Heizzylinder erzeugt und verschiedene Temperaturen in den Fluidzylindern erreicht werden.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen aufweisen. Jedem Fluidzylinder kann mindestens ein Heizzylinder und mindestens eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle zugeordnet sein, welche mit dem Heizzylinder verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen sich mindestens zwei Fluidzylinder einen Heizzylinder und eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle teilen. Zur Verbindung der Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen und dem Heizzylinder kann die Einrichtung 2 bis N positive Pole und/oder Leiter und 2 bis N negative Pole und/oder Leiter aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen kann dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Strom in dem jeweiligen Heizzylinder zu erzeugen. Der erzeugte Strom kann den jeweiligen Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmen. Der erzeugte Strom in dem Heizzylinder kann den jeweiligen Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmen. Unter „Erwärmen des Fluidzylinders“ kann ein Vorgang verstanden werden, welcher zu einer Änderung einer Temperatur des Fluidzylinders führt, insbesondere einen Anstieg der Temperatur des Fluidzylinders. Die Temperatur des Fluidzylinders kann konstant bleiben, beispielsweise, wenn die in dem Fluidzylinder stattfindende Reaktion gleich viel Wärme aufnimmt wie sie bekommt.

Die Einrichtung kann eingerichtet sein den Einsatzstoff auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 1700 °C, bevorzugt 300 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt 400 °C bis 875 °C, zu erwärmen.

Der Fluidzylinder kann eingerichtet sein, die von dem Heizzylinder erzeugte Joulesche Wärme zumindest teilweise aufzunehmen und an den Einsatzstoff zumindest teilweise abzugeben. In dem Fluidzylinder kann mindestens eine endotherme Reaktion erfolgen. Unter einer „endothermen Reaktion“ kann eine Reaktion verstanden werden, bei welcher Energie, insbesondere in Form von Wärme, aus der Umgebung aufgenommen wird. Die endotherme Reaktion kann ein Aufwärmen und/oder ein Vorwärmen des Einsatzstoffes umfassen. Insbesondere kann der Einsatzstoff in dem Fluidzylinder erhitzt werden. Unter „Erhitzen“ des Einsatzstoffes kann ein Vorgang verstanden werden, welcher zu einer Änderung einer Temperatur des Einsatzstoffes führt, insbesondere zu einem Anstieg der Temperatur des Einsatzstoffes, beispielsweise zu einem Erwärmen des Einsatzstoffes. Der Einsatzstoff kann beispielsweise durch das Erhitzen bis zu einem vorgegebenen oder vorbestimmten Temperaturwert erwärmt werden.

Die Einrichtung kann Teil einer Anlage sein. Beispielsweise kann die Anlage ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren.

Die Einrichtung kann beispielsweise Teil eines Steamcrackers sein. Unter „Steamcracking“ kann ein Verfahren verstanden werden, bei welchem durch thermisches Cracken längerkettige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Naphtha, Propan, Butan und Ethan sowie Gasöl und Hydrowax, in Gegenwart von Wasserdampf in kurzkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Bei dem Steamcracking kann Wasserstoff, Methan, Ethen und Propen als Hauptprodukt, sowie u.a. Butene und Pyrolysebenzin erzeugt werden. Der Steamcracker kann eingerichtet sein, das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 550°C bis 1100°C zu erwärmen.

Beispielsweise kann die Einrichtung Teil eines Reformerofens sein. Unter „Steamreforming“ kann ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxiden aus Wasser und kohlen- stoffhaltigen Energieträgern, insbesondere Kohlenwasserstoffen wie Erdgas, Leichtbenzin, Methanol, Biogas oder Biomasse verstanden werden. Beispielsweise kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 875 °C, bevorzugt von 400 °C bis 700 °C, erwärmt werden.

Beispielsweise kann die Einrichtung Teil einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung sein. Unter einer „Alkandehydrierung“ kann ein Verfahren zur Herstellung von Alkenen durch Dehydrierung von Alkanen, beispielsweise Dehydrierung von Butan zu Butenen (BDH) oder Dehydrierung von Propan zu Propen (PDH), verstanden werden. Die Vorrichtung zur Alkandehydrierung kann eingerichtet sein, das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 400°C bis 700°C zu erwärmen.

Auch andere Temperaturen und Temperaturbereiche sind jedoch denkbar.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Heizzonen aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung zwei oder mehr Heizzonen aufweisen. Jede Heizzone kann mindestens einen Heizzylinder umfassen. Die Einrichtung kann auch Bereiche aufweisen, in welchen keine Erwärmung des Einsatzstoffes erfolgt, beispielsweise reine Transportzonen.

Die Einrichtung kann mindestens einen Temperatursensor aufweisen, welche eingerichtet ist eine Temperatur des Fluidzylinders zu messen. Der Temperatursensor kann ein elektrisches oder elektronisches Element umfassen, welches eingerichtet ist ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Temperatur zu erzeugen. Beispielsweise kann der Temperatursensor mindestens ein Element aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Heißleiter, einem Kaltleiter, einem Halbleiter-Temperatursensor, einem Temperaturfühler mit Schwingquarz, einem Thermoelement, einem pyroelektrischen Material, einem Pyrometer, einer Wärmebildkamera, einem ferromagnetischen Temperatursensor, einem faseroptischen Temperatursensor. Die Temperatur kann am Eingang und Ausgang des Einsatzstoffes im und/oder am Fluidzylinder gemessen werden. Beispielsweise kann an mehreren Stellen im Fluidzylinder gemessen werden, um die Temperatur über die Länge des Reaktors zu bestimmen und anzupassen für eine optimale Prozessführung. Regelung für die Temperatur kann über mindestens ein Reglungsglied erfolgen. Dieses kann beispielswiese bei einem sogenannten Hotspot die Stromoder Spannungszufuhr ausschalten. Bei zu geringer Temperatur kann die Regelung die Stromoder Spannungszufuhr erhöhen. Der Temperatursensor kann mit einer Funkverbindung oder einer festen Verbindung mit der Regelung verbunden sein. Die Regelung kann mit einer Funkverbindung oder einer festen Verbindung mit der Strom- oder Spannungsquelle verbunden sein.

Die Einrichtung kann mindestens eine Steuerungseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, die Strom- oder Spannungsquelle abhängig von einer mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln. Unter einer „Steuerungseinheit“ kann dabei allgemein eine elektronische Vorrichtung verstanden sein, welche eingerichtet ist, um mindestens ein Element der Einrichtung zusteuern und/oder zu regeln. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit eingerichtet sein, um von dem Temperatursensor erzeugte Signale auszuwerten und die Strom- oder Spannungsquelle in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur zu regeln. Beispielsweise kön- nen zu diesem Zweck eine oder mehrere elektronische Verbindungen zwischen dem Temperatursensor und der Steuereinheit vorgesehen sein. Die Steuereinheit kann beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens einen Computer oder Mikrocontroller. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht flüchtige Datenspeicher aufweisen, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein kann, um den Temperatursensor anzusteuern. Die Steuereinheit kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/ Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur. Die Steuereinheit kann beispielsweise zentral oder auch dezentral aufgebaut sein. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar. Die Steuereinheit kann mindestens einen A/D-Wandler aufweisen. Die Einrichtung kann eine online-Temperaturmessung umfassen. Unter einer „online- Temperaturmessung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Messung der Temperatur mit dem mindestens einem Temperatursensor verstanden werden, welche während des Transports und/oder der Reaktion des Einsatzstoffes in dem Fluidzylinder erfolgt. So kann eine Regelung der Temperatur während des Betriebs erfolgen. Insbesondere kann eine Temperaturmessung und Regelung über eine Reaktorlänge erfolgen.

Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Hohlzylindern aufweisen. Der Fluidzylinder kann von weiteren Hohlzylindern umgeben sein. Die Hohlzylinder können konzentrisch angeordnet sein. Der Fluidzylinder kann als zentraler Hohlzylinder angeordnet sein, welcher von den weiteren Hohlzylindern umgeben ist. Die Einrichtung kann mehrteilig ausgestaltet sein, beispielsweise mit einem M-, U-, oder W-förmigen Coil als Fluidzylinder und Anbringung der weiteren Hohlzylinder an geraden Abschnitten gleicher Länge.

Der Heizzylinder kann derart angeordnet sein, dass der Heizzylinder den Fluidzylinder umgibt. Unter „zumindest teilweise umgeben“ können Ausführungsformen verstanden werden, in welchen der Heizzylinder den Fluidzylinder umgibt und Ausführungsformen, in welchen nur Teilbereiche des Fluidzylinders von dem Heizzylinder umgeben werden. Beispielsweise kann der Fluidzylinder als Innenzlinder in dem Hohlzylinder des Heizzylinders angeordnet sein. Beispielsweise können eine Vielzahl von Fluidzylindern innerhalb des Heizzylinders angeordnet sein. Beispielsweise können mehrere Heizzylinder schellenförmig um die Fluidzylinder angeordnet sein. Beispielsweise kann der Fluidzylinder spiralförmig sein und um den Fluidzylinder herum kann der Heizzylinder angeordnet sein. Auch sind Ausführungsformen denkbar, in welcher verschiedene oder gleichartige Heizzylinder um verschiedene Bereiche eines Fluidzylinders oder mehrerer Fluidzylinder angeordnet sind und eine individuelle Beheizung der Bereiche der Fluidzylinder ermöglicht werden kann.

Der Heizzylinder kann derart angeordnet sein, dass der Heizzylinder entweder direkt den Fluidzylinder, insbesondere einen elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder, oder indirekt über einen elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder, insbesondere im Fall eines Fluidzylinders ausgestaltet als ein metallischer Hohlzylinder, umgibt. Der Heizzylinder kann derart angeordnet sein, dass der Heizzylinder den Fluidzylinder, insbesondere einen nichtmetallischen Fluidzylinder, direkt umgibt und eingerichtet ist, um an den Fluidzylinder seine durch Strom erzeugte Wärme abzugeben. Unter „direkt“ umgeben kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass der Fluidzylinder und der Heizzylinder in der Einrichtung als benachbarte Hohlzylinder angeordnet sind. Insbesondere kann kein weiterer Hohlzylinder zwischen dem Fluidzylinder und dem Heizzylinder angeordnet sein. Beispielsweise kann der Heizzylinder als ein innenbeschichtetes Metallrohr ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer keramischen Innenschicht und/oder einem keramischen Innenrohr umgeben von einem Metallrohr.

Auch andere Anordnungen von Fluidzylinder und der Heizzylinder in der Einrichtung sind jedoch denkbar. Beispielsweise kann der Heizzylinder den Fluidzylinder auch indirekt umgeben. Unter „indirekt“ umgeben kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass mindestens ein weiteres Element der Einrichtung, insbesondere ein weiterer Hohlzylinder, zwischen dem Fluidzylinder und dem Heizzylinder angeordnet ist. Der Fluidzylinder kann ein metallischer Hohlzylinder sein. Die Einrichtung kann mindestens einen, insbesondere wärmeleitenden, galvanischen Isolator aufweisen. Der galvanische Isolator kann zwischen dem Fluidzylinder und dem Heizzylinder angeordnet sein. Der galvanische Isolator kann eingerichtet sein, um den Fluidzylinder galvanisch von dem Heizzylinder zu isolieren und Wärme von dem Heizzylinder zu dem Fluidzylinder zu übertragen. Unter einem „galvanischen Isolator“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Nichtleiter oder Schlechtleiter verstanden werden. Der galvanische Isolator kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁵ Q m < p < 1x10¹⁴ Q m aufweisen. Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen verwendet werden.

Ein Wärmeübergangskoeffizient kann hoch sein. Der galvanische Isolator kann eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < X < 6000 W/(mK) aufweisen, bevorzugt von 20 W/(mK) < X < 5000 W/(mK).

Der galvanische Isolator kann mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus keramischen, glasartigen, glasfaserverstärkten, kunststoffartigen oder harzartigen Werkstoffen, wie beispielsweise Keramik, Steatit, Porzellan, Glas, glasfaserverstärkter Kunststoff, Epoxidharz, Duroplast, Elastomeren, als auch elektrisch ausreichend isolierenden Flüssigkeiten, einer isolierenden Farbe. Der galvanische Isolator kann als ein oder mehreres von einem Rohr, einer dünnen Folie, einem Belag, oder einer Schicht ausgestaltet sein. Der galvanische Isolator kann zur Wärmeübertragung von dem unter Spannung stehenden Heizzylinder zum Fluidzylinder eingerichtet sein. Der galvanische Isolator kann dabei den Fluidzylinder von dem Heizzylinder galvanisch isolieren.

Die Einrichtung kann mindestens einen Außenzylinder aufweisen. Unter einem „Außenzylinder“ kann ein Hohlzylinder verstanden werden, welcher, insbesondere in einer konzentrischen Anordnung, weiter außerhalb angeordnet ist als der Heizzylinder. Der Außenzylinder kann der äußerste Hohlzylinder sein und sämtlich Hohlzylinder der Einrichtung aufnehmen. Der Außenzylinder kann als Gehäuse eingerichtet sein. Der Außenzylinder kann eingerichtet sein, den Heizzylinder zumindest teilweise zu umgeben. Der Außenzylinder kann eingerichtet sein, den Heizzylinder sowohl galvanisch als auch die Wärme zu isolieren und einen Wärmeverlust nach außen zumindest teilweise zu reduzieren. Unter „einen Wärmeverlust nach außen zumindest teilweise zu reduzieren“ können im Rahmen der vorliegenden Erfindung Ausführungsformen mit einer vollständigen Wärmeisolation verstanden werden und auch Ausführungsformen, in welchen eine unvollständige Wärmereduzierung der Wärme des Heizzylinders erfolgt, beispielsweise bis zu einer vorbestimmten Temperatur. Beispielsweise kann der Außenzylinder mindestens einen Teilbereich entlang des Heizzylinders umgeben, beispielsweise an mindestens einem besonders hitzeempfindlichen und/oder hitzesensitiven äußeren Umgebungsbereich. Der Außenzylinder kann hinsichtlich der verwendeten Materialien mit einem spezifischen elektrischen Widerstand und Wärmeleitfähigkeit eingerichtet sein wie der beschriebene galvanische Isolator.

Die Einrichtung weist gegenüber bekannten Vorrichtungen eine Vielzahl von Vorteilen auf.

Die Einrichtung kann ermöglichen, dass Einrichtungsbereiche, insbesondere der Fluidzylinder und der Außenzylinder, auch im Fehlerfall nicht unter Spannung steht, so dass Stromschläge für Menschen, die Einrichtungsteile berühren, vermieden werden können. Deutlich höhere Strom- und Spannungsstärken können möglich sein. Sämtliche Strom- und/oder Spannungsarten können nutzbar sein.

Eine Temperaturmessung und -regelung kann im sogenannten „closed-loop-mode“ mittels eingebauten Temperatursensoren und Strom- und/oder Spannungsregelung möglich sein. Die Einrichtung kann mehrteilig ausgestaltet sein, beispielsweise mit einem M-, U-, W-förmigen Coil als Fluidzylinder und Anbringung der weiteren Hohlzylinder an geraden Abschnitten gleicher Länge. Konventionelle Coil-Konzepte können weitgehend beibehalten werden.

Die Einrichtung kann als elektrischer Ofen verwendet werden. Auch eine Nutzung als Hybrid- Ofen kann möglich sein, beispielsweise betrieben mit Gas, Strom, oder Gas und Strom. Auch kann es möglich sein, dass mehrere Öfen unabhängig voneinander mit Strom oder Gas beheizt werden. Konzepte zur Wärmeintegration, wie beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung 20 199 922.4, eingereicht am 2.10.2020, beschrieben, deren Inhalt durch Verweis hiermit aufgenommen wird, können verwendet werden. Beispielsweise kann die Einrichtung in einer Anlage zur Herstellung von Reaktionsprodukten verwendet werden. Die Anlage kann mindes- tens einen Vorwärmer aufweisen. Die Anlage kann mindestens eine Rohmaterial-Zuführung aufweisen, welche eingerichtet ist, mindestens ein Rohmaterial, also den Einsatzstoff, dem Vorwärmer zuzuführen. Der Vorwärmer kann eingerichtet, das Rohmaterial auf eine vorbestimmte Temperatur vorzuwärmen. Die Anlage kann als elektrisch beheizbaren Reaktor die mindestens eine Einrichtung aufweisen. Der elektrisch beheizbare Reaktor kann eingerichtet sein, um das vorgewärmte Rohmaterial zumindest teilweise in Reaktionsprodukte und Nebenprodukte umzusetzen. Die Anlage kann mindestens eine Wärmeintegrationsvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, die Nebenprodukte dem Vorwärmer zumindest teilweise zuzuführen. Der Vorwärmer kann eingerichtet sein, um zum Vorwärmen des Rohmaterials benötigte Energie zumindest teilweise aus den Nebenprodukten zu nutzen. Abwärme aus dem Reaktor (Kondensator, Temperaturerhöhung des Kühlmediums) kann somit zur Erwärmung der Ausgangsstoffe (z.B. Naphtha, Dampf, Luft usw.) eingesetzt werden.

In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Anlage umfassend eine erfindungsgemäße Einrichtung vorgeschlagen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Anlage wird auf die Beschreibung der Einrichtungen weiter oben oder unten verwiesen.

Die Anlage kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren.

In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erhitzen eines Einsatzstoffes vorgeschlagen. In dem Verfahren wird eine erfindungsgemäße Einrichtung verwendet.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Bereitstellen mindestens eines Fluidzylinders zur Aufnahme des Einsatzstoffes und Aufnahme des Einsatzstoffes in den Fluidzylinder;

- Bereitstellen mindestens einer Strom- und/oder mindestens einer Spannungsquelle;

- Erzeugen eines elektrischen Stroms in mindestens einem stromleitenden Heizzylinder, welcher den Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmt.

Hinschlich Ausführungsformen und Definitionen kann auf obige Beschreibung der Einrichtung verwiesen werden. Die Verfahrensschritte können in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei einer oder mehrere der Schritte zumindest teilweise auch gleichzeitig durchgeführt werden können und wobei einer oder mehrere der Schritte mehrfach wiederholt werden können. Darüber hinaus können weitere Schritte unabhängig davon, ob sie in der vorliegenden Beschreibung erwähnt werden oder nicht, zusätzlich ausgeführt werden. Zusammenfassend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Ausführungsformen besonders bevorzugt:

Ausführungsform 1 Einrichtung umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren, wobei mindestens eines der Hohlzylinderrohre als Fluidzylinder zur Aufnahme mindestens eines Einsatzstoffes eingerichtet ist, wobei mindestens ein weiteres der Hohlzylinderrohre als stromleitendender Heizzylinder ausgestaltet ist, wobei die Einrichtung mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle aufweist, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder entsteht, erwärmt.

Ausführungsform 2 Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eingerichtet ist den Einsatzstoff auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 1700 °C, bevorzugt 300 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt 400 °C bis 875 °C, zu erwärmen.

Ausführungsform 3 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mindestens einen Temperatursensor aufweist, welche eingerichtet ist eine Temperatur des Fluidzylinders zu bestimmen, wobei die Einrichtung mindestens eine Steuerungseinheit aufweist, welche eingerichtet ist die Stromoder Spannungsquelle abhängig von einer mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln.

Ausführungsform 4 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidzylinder ein metallischer Hohlzylinder oder ein elektrisch nichtleitender Hohlzylinder ist.

Ausführungsform 5 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder derart angeordnet ist, dass der Heizzylinder den Fluidzylinder umgibt.

Ausführungsform 6 Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder derart angeordnet ist, dass der Heizzylinder den Fluidzylinder direkt umgibt und eingerichtet ist, um an den Fluidzylinder seine durch Strom erzeugte Wärme abzugeben.

Ausführungsform 7 Einrichtung nach Ausführungsform 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidzylinder ein metallischer Hohlzylinder ist, wobei die Einrichtung mindestens einen galvanischen Isolator aufweist, wobei der galvanische Isolator zwischen dem Fluidzylinder und dem Heizzylinder angeordnet ist, wobei der galvanische Isolator eingerichtet ist, um den Fluidzylinder galvanisch von dem Heizzylinder zu isolieren und Wärme von dem Heizzylinder zu dem Fluidzylinder zu übertragen.

Ausführungsform 8 Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Isolator mindestens ein Material aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus keramischen, glasartigen, glasfaserverstärkten, kunststoffartigen oder harzartigen Werkstoffen, einer isolierenden Farbe, wobei der galvanische Isolator als ein oder mehreres von einem Rohr, einer dünnen Folie, einem Belag, oder einer Schicht ausgestaltet ist.

Ausführungsform 9 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mindestens einen Außenzylinder aufweist, wobei der Außenzylinder eingerichtet ist den Heizzylinder zumindest teilweise zu umgeben, wobei der Außenzylinder eingerichtet ist den Heizzylinder galvanisch zu isolieren und einen Wärmeverlust nach außen zumindest teilweise zu reduzieren.

Ausführungsform 10 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10-⁸ m < p < 10⁵ m aufweist.

Ausführungsform 11 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder und der galvanische Isolator eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < X < 6000 W/(mK) aufweist, bevorzugt von 20 W/(mK) < X < 5000 W/(mK).

Ausführungsform 12 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder temperaturbeständig ist in einem Bereich bis zu 2000°C, bevorzugt bis zu 1300°C, besonders bevorzugt bis zu 1000°C.

Ausführungsform 13 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder mindestens ein Material aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ferritischen oder austenitischen Werkstoffen.

Ausführungsform 14 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- und/oder Spannungsquelle eine einphasige oder mehrphasige Wechselstrom- und/oder einphasige oder mehrphasige Wechselspannungsquelle oder eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle umfasst.

Ausführungsform 15 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Mehrzahl von Fluidzylindern aufweist, wobei die Einrichtung I Fluidzylinder aufweist, wobei I eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei die Fluidzylinder symmetrische oder unsymmetrische Rohre und/oder eine Kombination davon aufweisen.

Ausführungsform 16 Einrichtung nach der vorhergehenden Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzylinder unterschiedlich hinsichtlich Durchmesser, und/oder Länge, und/oder Geometrie ausgestaltet sind.

Ausführungsform 17 Einrichtung nach einer der zwei vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche der Fluidzylinder seriell und/oder parallel konfiguriert sind.

Ausführungsform 18 Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzstoff ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff und/oder ein Gemisch ist.

Ausführungsform 19 Anlage umfassend mindestens eine Einrichtung nach einer der vorhergehenden, eine Einrichtung betreffenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steamreformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren.

Ausführungsform 20 Verfahren zum Erhitzen mindestens eines Einsatzstoffes unter Verwendung einer Einrichtung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Kurze Beschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Be- zugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.

Im Einzelnen zeigen:

Figuren 1 a bis 1d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung mit zwei bis 4 Zylindern;

Figuren 2a bis 2d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Mehrzahl von Fluidrohren;

Figuren 3a bis 3b Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassend zwei Heizzonen mit einem Galvanisch-leitenden Fluidzylinder mit einer Strom-/Spannungsquelle;

Figuren 3c bis 3d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassend zwei Heizzonen mit einem Galvanisch-isolierenden Fluidzylinder mit einer Strom-/Spannungsquelle;

Figuren 4a bis 4b Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassend zwei Heizzonen mit einem Galvanisch-leitenden Fluidzylinder mit zwei Strom-/Spannungsquellen;

Figuren 4c bis 4d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassend zwei Heizzonen mit einem Galvanisch-isolierenden Fluidzylinder mit zwei Strom-/Spannungsquellen;

Figuren 5a bis 5d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 1a bis 1 d unter Verwendung von 3-phasigem Wechselstrom;

Figuren 6a bis 6d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 2a bis 2d unter Verwendung von 3-phasigem Wechselstrom;

Figuren 7a bis 7d Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 3a bis 3d unter Verwendung von 3-phasigem Wechselstrom;

Figuren 8a bis 8y Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Baukasten mit Rohrtypen für mögliche Fluidzylindern oder -rohre und erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Kombinationen von Fluidzylindern und Fluidrohren;

Figuren 9a1 bis 9a2 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Verwendung eines Galvanisch-leitenden Fluidzylinders, wobei 9a1 ohne und 9a2 mit Temperatursensoren und Reglern ausgestattet ist

Figuren 9b bis 9g Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 9a1 bis 9a2 unter Verwendung von verschiedenen Strom- /Spannungsquellen

Figuren 10a1 bis 10a2 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 9a1 bis 9a2 unter Verwendung eines Galvanisch-isolierenden Fluidzylinders, wobei 10a1 ohne und 10a2 mit Temperatursensoren und Reglern ausgestattet ist Figuren 10b bis 10g Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung der Figuren 10a1 bis 10a2 unter Verwendung von verschiedenen Strom- /Spannungsquellen

Ausführungsbeispiele

Figuren 1a bis 1d zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 110 mit drei Hohlzylinderrohren. Die Einrichtung 110 kann mindestens einen Reaktivraum 111 aufweisen.

Die Hohlzylinderrohre können jeweils eine Rohrleitung oder ein Rohrleitungssegment umfassen welche oder welches einen zumindest teilweise zylindrischen Abschnitt aufweisen. Das jeweilige Hohlzylinderrohr kann beispielsweise ein Kreiszylinder mit Radius r und einer Länge h, auch als Höhe bezeichnet, sein. Der Kreiszylinder kann eine Bohrung entlang einer Achse aufweisen. Auch Abweichungen von einer Kreiszylindergeometrie sind denkbar. Beispielsweise kann das Hohlzylinderrohr ein elliptischer Zylinder sein. Beispielsweise kann das Hohlzylinderrohr ein prismatischer Zylinder sein.

Mindestens eines der Hohlzylinderrohre ist als Fluidzylinder 112, bzw. Fluidzylindersegment 114, zur Aufnahme mindestens eines Einsatzstoffes eingerichtet.

Der Einsatzstoff kann ein grundsätzlich beliebiges Material, auch als Feed oder Feedstock bezeichnet, sein. Der Einsatzstoff kann mindestens ein Material aufweisen, aus welchem Reaktionsprodukte erzeugt und/oder hergestellt werden können, insbesondere durch mindestens eine chemische Reaktion. Die Reaktion kann in dem Fluidzylinder 112 erfolgen und/oder außerhalb des Fluidzylinders 112. Die Reaktion kann eine endotherme Reaktion sein. Die Reaktion kann eine nicht endotherme Reaktion sein, beispielsweise eine Vorwärmung oder eine Aufwärmung. Der Einsatzstoff kann insbesondere ein Edukt sein, mit welchem eine chemische Reaktion durchgeführt werden soll. Der Einsatzstoff kann flüssig oder gasförmig sein. Der Einsatzstoff kann ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff und/oder ein Gemisch sein. Der Einsatzstoff kann mindestens ein Element aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Methan, Ethan, Propan, Butan, Naphtha, Ethylbenzol, Gasöl, Kondensate, Bioflüssigkeiten, Biogase, Pyrolyseöle, Abfallöle und Flüssigkeiten aus nachwachsenden Rohstoffen. Bioflüssigkeiten können beispielsweise Fette oder Öle oder deren Derivate aus nachwachsenden Rohstoffen sein, beispielsweise Bioöl oder Biodiesel. Auch andere Einsatzstoffe sind denkbar.

Der Fluidzylinder 112 kann ein Hohlzylinder sein, welcher eingerichtet ist, den Einsatzstoff aufzunehmen und/oder zu transportieren. Der Fluidzylinder 112 kann mindestens einen Einlass 120 zur Aufnahme des Einsatzstoffes aufweisen. Der Fluidzylinder 112 kann mindestens einen Auslass 122 zur Ausgabe des Einsatzstoffes aufweisen. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinders können anhängig von einem zu transportierenden Einsatzstoff sein. Der Fluidzylinder 112 kann beispielsweise eine Rohrleitung und/oder ein Rohrsegment (Bezugsziffer 114) und/oder ein Rohrsystem 118 sein. Die Begriffe Rohrleitung, Rohrsegment, Rohrsystem werden im Folgenden als Synonyme verwendet, wobei nur auf eine Rohrleitung als Fluidzylinder 112 bezuggenommen wird. Der Fluidzylinder 112 kann beispielsweise zur Durchführung mindestens einer Reaktion und/oder Erwärmung des Einsatzstoffes eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 ein mindestens ein Reaktionsrohr sein und/oder aufweisen, in welchem mindestens eine chemische Reaktion ablaufen kann. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinders 112 können auch abhängig von einer gewünschten Reaktion und/oder Vermeidung einer bestimmten Reaktion gewählt werden. Beispielsweise können keramische Rohre gewählt werden, um eine Verkokung zu reduzieren. Der Fluidzylinder 112 kann als ein elektrisch leitender Hohlzylinder oder als ein elektrisch nichtleitender Hohlzylinder ausgestaltet sein. Der Fluidzylinder 112 kann ein metallischer Hohlzylinder sein, beispielsweise aus Schleuderguss, CrNi Legierung, oder anderen. Alternativ kann der Fluidzylinder 112 nichtleitend sein, beispielsweise aus einer Keramik oder Materialien mit ähnlichem spezifischen Widerstand.

Mindestens ein weiteres der Hohlzylinderrohre ist als stromleitendender Heizzylinder 129 ausgestaltet. Die Einrichtung 110 weist mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle 126 auf, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder 129 zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder 112 durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder 112 entsteht, erwärmt.

Die Einrichtung 110 kann mindestens zwei Hohlzylinderrohre aufweisen, insbesondere mindestens den mindestens einen Fluidzylinder 114 und den mindestens einen Heizzylinder 129. Auch weitere Hohlzylinder können vorgesehen sein, wie in Figuren 1 gezeigt. Die Hohlzylinderrohre können sich zumindest teilweise umgeben. Beispielsweise können die Hohlzylinderrohre konzentrisch zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sein. Die Hohlzylinderrohre können symmetrisch um eine gemeinsame Mitte angeordnet sein. In einem Querschnitt betrachtet können die Hohlzylinderrohre als konzentrische Kreise angeordnet sein. Beispielsweise kann eines der Hohlzylinderrohre, beispielsweise der Fluidzylinder 112, als zentrales Rohr angeordnet sein, um welches die weiteren Hohlzylinderrohre konzentrisch angeordnet sind. Die Hohlzylinderrohre können in dieser Anordnung, von innen nach außen betrachtet, einen größer werdenden Radius und/oder Durchmesser aufweisen.

Der Fluidzylinder 112 kann, wie in den Figuren 1a bis 1b dargestellt ein galvanisch leitend Hohlzylinder sein und in den Figuren 1c bis 1d dargestellt ein galvanisch nicht-leitend Hohlzylinder sein. Der Fluidzylinder 112 kann elektrisch leitfähig oder galvanisch nicht leitend sein. Der Fluidzylinder 112 kann einen spezifischen elektrischen Widerstand von kleiner 10¹ Q m aufweisen. Der Fluidzylinder 112 kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10^-8 Q m < p < 10¹ m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus einem oder mehreren von Metallen und Legierungen wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Stahl- oder Cr-, Ni-Legierungen, Graphit, Carbon, Carbide, Silizide hergestellt sein und/oder diese aufweisen. Der Fluidzylinder 112 kann mindestens ein Material aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ferriti- schen oder austenitischen Werkstoffen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus einer CrNi Legierung hergestellt sein und/oder diese aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus mindestens einem Metall hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1*10⁸ Q -100*10⁸ Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus Metall-Silizid hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1*10⁸ Q -200 *10’⁸ Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus Metall-Carbid hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 20*10⁸ Q - 5.000*10⁸ Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus Kohlenstoff hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 50.000*10⁸ Q -100.000*10⁸ Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus Graphit hergestellt sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 5.000*1 O’⁸ Q -100.000*1 O’⁸ Q m aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 aus B-Carbid sein und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10 ¹ - 10² aufweisen. Auch andere Ausführungsformen als elektrisch nichtleitender Hohlzylinder sind jedoch denkbar.

Der Fluidzylinder 112 kann als galvanischer Isolator ausgestaltet sein. Der Fluidzylinder 112 kann einen spezifischen elektrischen Widerstand von über 10⁶ Q-m aufweisen. Der Fluidzylinder 112 kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁵ Q m < p < 1x10²⁰ Q m, bevorzugt von 1x10⁵ Q m < p < 1x10¹⁴ Q m, aufweisen. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112 als keramische Rohrleitung ausgestaltet sein. Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen verwendet werden.

Der Heizzylinder 129 kann ein Hohlzylinder sein, welcher eingerichtet ist, um ihm zugeführte Energie in Form von Wärme an den Fluidzylinder 112 zu übertragen. Geometrie und/oder Material des Heizzylinders 129 kann auf den zu erwärmenden Fluidzylinder 112 angepasst sein. So kann ein energieeffizientes Erwärmen des Fluidzylinders möglich sein. Der Heizzylinder 129, insbesondere mit angeschlossener Strom- oder Spannungsquelle, kann einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10^-8 Q m < p < 10⁵ Q m aufweisen. Der Heizzylinder 129 kann eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < X < 6000 W/(mK) aufweisen, bevorzugt von 20 W/(mK) < A < 5000 W/(mK). Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen und Wärmeleitfähigkeit verwendet werden:

Der Heizzylinder 129 kann temperaturbeständig sein in einem Bereich bis zu 2000°C, bevorzugt bis zu 1300°C, besonders bevorzugt bis zu 1000°C. Der Heizzylinder 129 kann mindestens ein Material aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ferritische oder austenitische Werkstoffe z.B. CrNi Legierung, CrMo oder Keramik. Beispielsweise kann der Heizzylinder 129 aus mindestens einem Metall und/oder mindestens einer Legierung hergestellt sein wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Stahl- oder Cr-, Ni-Legierungen, Graphit, Carbon, Carbide, Silizide. Auch Halbleiter als Material für Heizzylinder 129 sind denkbar beispielsweise Ge, Si, Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonid.

Die Einrichtung 110 weist die mindestens eine Strom- oder die mindestens eine Spannungsquelle 126 auf, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder 129 zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder 112 durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder 129 entsteht, erwärmt.

Die Strom- und/oder die Spannungsquelle 126 kann eine einphasige oder mehrphasige Wechselstrom- und/oder einphasige oder mehrphasige Wechselspannungsquelle oder eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle umfassen. Die Einrichtung 110 kann mindestens eine Zu- und Ableitung 127 aufweisen, welcher die Strom- und/oder Spannungsquelle 126 mit dem Heizzylinder 129 elektrisch verbindet, insbesondere über elektrische Anschlüsse 128.

Der Heizzylinder 129 kann derart angeordnet sein, dass der Heizzylinder 129 den Fluidzylinder 112 umgibt. Beispielsweise kann der Fluidzylinder 112, wie in den Figuren 1a bis 1d gezeigt, als Innenzlinder in dem Hohlzylinder des Heizzylinders 129 angeordnet sein. Beispielsweise können eine Vielzahl von Fluidzylindern 112 innerhalb des Heizzylinders 129 angeordnet sein, wie beispielsweise in den Figuren 2a bis 2d gezeigt ist.

Der erzeugte Strom in dem Heizzylinder 129 kann den jeweiligen Fluidzylinder 112 durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder 129 entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmen. Das Erwärmen des Fluidzylinders 112 kann einen Vorgang umfassen, welcher zu einer Änderung einer Temperatur des Fluidzylinders 112 führt, insbesondere einen Anstieg der Temperatur des Fluidzylinders 112. Die Temperatur des Fluidzylinders 112 kann konstant bleiben, beispielsweise, wenn die in dem Fluidzylinder 112 stattfindende Reaktion gleich viel Wärme aufnimmt wie sie bekommt. Die Einrichtung 110 kann eingerichtet sein den Einsatzstoff auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 1700 °C, bevorzugt 300 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt 400 °C bis 875 °C, zu erwärmen.

Der Heizzylinder 129 kann derart angeordnet sein, dass der Heizzylinder 129 entweder direkt den Fluidzylinder 112, insbesondere einen elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder, oder indirekt über einen elektrisch nichtleitenden Hohlzylinder, insbesondere im Fall eines Fluidzylinders 112 ausgestaltet als ein metallischer Hohlzylinder, umgibt.

Figur 1a zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Heizzylinder 129 den Fluidzylinder 112 indirekt umgibt. Der Fluidzylinder 112 kann ein metallischer Hohlzylinder sein. Die Einrichtung 110 weist in dieser Ausführungsform einen weiteren Hohlzylinder zwischen Heizzylinder 129 und Fluidzylinder 112 auf. Die Einrichtung 110 kann mindestens einen, insbesondere wärmeleitenden, galvanischen Isolator 124 aufweisen, weicher eine indirekte Wärmeübertragung von Heizzylinder 129 zu Fluidzylinder 112 ermöglicht. Der galvanische Isolator 124 kann zwischen dem Fluidzylinder 112 und dem Heizzylinder 129 angeordnet sein. Der galvanische Isolator 124 kann eingerichtet sein, um den Fluidzylinder 112 galvanisch von dem Heizzylinder 129 zu isolieren und Wärme von dem Heizzylinder 129 zu dem Fluidzylinder 112 zu übertragen. Der galvanische Isolator 124 kann weist einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁵ Q m < p < 1x10¹⁴ Q m aufweisen. Ein Wärmeübergangskoeffizient kann hoch sein Der galvanische Isolator 124 kann eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < X < 6000 W/(mK) aufweisen, bevorzugt von 20 W/(mK) < X < 5000 W/(mK).

Der galvanische Isolator 124 kann mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus keramischen, glasartigen, glasfaserverstärkten, kunststoffartigen oder harzartigen Werkstoffen, wie beispielsweise Keramik, Steatit, Porzellan, Glas, glasfaserverstärkter Kunststoff, Epoxidharz, Duroplast, Elastomeren, als auch elektrisch ausreichend isolierenden Flüssigkeiten, einer isolierenden Farbe. Der galvanische Isolator 124 kann als ein oder mehreres von einem Rohr, einer dünnen Folie, einem Belag, oder einer Schicht ausgestaltet sein. Beispielsweise können folgende Materialien mit folgenden spezifischen elektrischen Widerständen verwendet werden.

Der galvanische Isolator 124 kann zur Wärmeübertragung von dem unter Spannung stehenden Heizzylinder 129 zum Fluidzylinder 112 eingerichtet sein. Der galvanische Isolator 124 kann dabei den Fluidzylinder 112 von dem Heizzylinder 129 galvanisch isolieren.

Figur 1 b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher die Einrichtung 110 zusätzlich zu der in Figur 1a gezeigten Ausführungsform einen Außenzylinder 130 aufweist. Der Außenzylinder 130 kann ein Wärmeisolator 140 sein, insbesondere zur Isolation der Wärme nach draußen. Der Außenzylinder 130 kann ein Hohlzylinder sein, verstanden werden, welcher, insbesondere in einer konzentrischen Anordnung, weiter außerhalb angeordnet ist als der Heizzylinder 120. Der Außenzylinder 130 kann der äußerste Hohlzylinder sein und sämtlich Hohlzylinder der Einrichtung 110 aufnehmen. Der Außenzylinder 130 kann als Gehäuse eingerichtet sein. Der Außenzylinder 130 kann eingerichtet sein den Heizzylinder 129 zumindest teilweise zu umgeben. Der Außenzylinder 130 kann eingerichtet sein den Heizzylinder 129 galvanisch zu isolieren und einen Wärmeverlust nach außen zumindest teilweise zu reduzieren. Beispielsweise kann der Außenzylinder 130 mindestens einen Teilbereich entlang des Heizzylinders 129 umgeben, beispielsweise an mindestens einem besonders hitzeempfindlichen und/oder hitzesensitiven äußeren Umgebungsbereich. Der Außenzylinder 130 kann hinsichtlich der verwendeten Materialien. Spezifischen elektrischen Widerstand und Wärmeleitfähigkeit eingerichtet sein wie der beschriebene galvanische Isolator 124.

Figur 1c zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110. Im Vergleich zu der in Figur 1a gezeigten Ausführungsform fehlt in Figur 1c der galvanische Isolator 124. Der Heizzylinder 129 ist in dieser Ausführungsform derart angeordnet, dass der Heizzylinder 129 den Fluidzylinder 112, insbesondere einen nichtmetallischen Fluidzylinder, direkt umgibt und eingerichtet ist, um an den Fluidzylinder 112 seine durch Strom erzeugte Wärme abzugeben. Der Fluidzylinder 112 und der Heizzylinder 129 sind in der Einrichtung 110 als benachbarte Hohlzylinder angeordnet sind. Insbesondere kann kein weiterer Hohlzylinder zwischen dem Fluidzylinder 112 und dem Heizzylinder 129 angeordnet sein. Figur 1d zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher die Einrichtung 110 zusätzlich zu der in Figur 1c gezeigten Ausführungsform einen Außenzylinder 130 aufweist. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Außenzylinders 130 kann auf die Beschreibung von Figur 1b verwiesen werden.

Figuren 2a bis 2d zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 mit einer Mehrzahl von Fluidrohren 112.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl an Fluidzylindern 112 aufweisen. Die Einrichtung kann I Fluidzylinder aufweisen, wobei I eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 mindestens zwei, drei, vier, fünf oder auch mehr Fluidzylinder 112 aufweisen. Die Einrichtung 110 kann beispielsweise bis zu hundert Fluidzylinder 112 aufweisen. Die Fluidzylinder 112 können identisch oder verschieden ausgestaltet sein. Die Fluidzylinder 112 können unterschiedlich hinsichtlich Durchmesser, und/oder Länge, und/oder Geometrie ausgestaltet sein.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Einlässen 120 und/oder Auslässen 122 und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Fluidzylinder 112 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Einlässen 120 und/oder Auslässen 122 angeordnet sein. Mögliche Rohrleitungen für Fluidzylinder 112 können in verschiedenen Rohrtypen in Form eines Baukastens vorliegen und abhängig von einem Verwendungszweck ausgewählt und beliebig kombiniert werden. Durch eine Verwendung von Rohrleitungen von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden. Die Rohrleitungen können identische o- der verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen.

Figur 2a zeigt ein Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110, ähnlich zu Figur 1 a, wobei im Vergleich zu Figur 1a eine Mehrzahl von Fluidzylindern 112 vorgesehen ist. Insbesondere können die Fluidzylinder 112 von einem gemeinsamen Heizzylinder 129 umgeben sein. Auch andere Ausführungsformen sind jedoch denkbar, in welchen beispielsweise jedem Fluidzylinder 112 ein individueller Heizzylinder 129 zugeordnet ist oder in welchen sich nur einige Fluidzylinder einen gemeinsamen Heizzylinder 120 teilen. Figur 2b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform ähnlich zu Figur 2a, wobei zusätzlich der Außenzylinder 130 vorgesehen ist, wie hinsichtlich Figur 1 b beschrieben. Figur 2c zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform ähnlich wie in Figur 1 c gezeigt, wobei im Vergleich zu Figur 1 c wieder eine Mehrzahl von Fluidzylindern 112 vorgesehen ist. Figur 2d zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform ähnlich wie in Figur 1 d gezeigt, wobei im Vergleich zu Figur 1 d wieder eine Mehrzahl von Fluidzylindern 112 vorgesehen ist.

Figuren 3a bis 3d zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 umfassend eine Mehrzahl von zwei Heizzonen 144, in diesem Fall genau zwei Heizzonen 144. Jede Heizzone 144 kann mindestens einen Heizzylinder 129 umfassen. Die Heizzylinder 129 können durch elektrische Verbindungen 133 verbunden sein. Die Einrichtung 110 kann auch Bereiche aufweisen, in welchen keine Erwärmung des Einsatzstoffes erfolgt, beispielsweise reine Transportzonen.

In Figur 3a ist eine Ausführungsform gezeigt analog zu der Ausführungsform in Figur 1a, jedoch nun mit zwei Heizzonen144 mit jeweils einem Heizzylinder 129. Die beiden Heizzylinder 129 werden von einer gemeinsamen Strom- bzw. Spannungsquelle 126 beaufschlagt. Figur 3b zeigt eine Ausführungsform ebenfalls mit zwei Heizzonen 144, analog zu Figur 3a, wobei in dieser Ausführungsform zusätzlich für jeden Heizzylinder 129 ein Außenzylinder 130 vorgesehen ist. Der Außenzylinder 130 kann ein Wärmeisolator 140 zur Isolation der Wärme nach außen sein. Figur 3c zeigt eine Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform der Figur 3a, wobei in Figur 3c ein elektrisch nichtleitender Fluidzylinder 112, beispielsweise aus Keramik verwendet wird. Es ist eine gemeinsame Strom- oder Spannungsquelle 126 vorgesehen. Figur 3d zeigt eine Ausführungsform ebenfalls mit zwei Heizzonen 144, analog zu Figur 3c, wobei in dieser Ausführungsform zusätzlich für jeden Heizzylinder 129 ein Außenzylinder 130 vorgesehen ist. Der Außenzylinder 130 kann ein Wärmeisolator 140 zur Isolation der Wärme nach außen sein.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Strom- und/oder Spannungsquellen 126 aufweisen, wobei die Strom- und/oder Spannungsquellen 126 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom- und/oder einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannungsquellen oder Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen, und einer Kombination davon. Die Einrichtung 110 kann 2 bis M verschiedene Strom- und/oder Spannungsquellen 126 aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Strom- und/oder Spannungsquellen 126 können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Die Strom- und/oder Spannungsquellen 126 können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. Die Strom- und/oder Spannungsquellen 126 können identisch oder verschieden ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 derart eingerichtet sein, dass Strom und/oder Spannung für verschiedene Zonen der Einrichtung 110, insbesondere des Heizzylinders 129 oder der Heizzylinder 129, einstellbar sind. Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Fluidzylindern 112 aufweisen. Fluidzylinder 112 können sich dabei einen gemeinsamen Heizzylinder 129 teilen oder jeweils einen zugeordneten Heizzylinder 129 aufweisen. Die Fluidzylinder 112 können zu verschiedenen Temperaturbereichen oder Zonen gehören. Die Fluidzylinder 112 selbst können ebenfalls Temperaturzonen aufweisen. Den einzelnen Fluidzylindern 112 können eine oder mehrere Strom- bzw. Spannungsquellen 126 zugeordnet sein. Die Strom- und/oder Spannungszufuhr kann beispielsweise durch Verwendung mindestens eines Reglers jeweils abhängig von der Reaktion und Verfahrenstechnik angepasst werden. Durch Verwenden einer Mehrzahl von Strom- und/oder Spannungsquellen 126 kann für verschiedene Zonen insbesondere die Spannung variiert werden. So kann erreicht werden, dass der Strom nicht zu hoch wird, was in zu heißen Fluidzylindern 112 resultieren würde oder umgekehrt zu kalten Fluidzylindern 112.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von einphasigen oder mehrphasigen Wechselstromoder Wechselspannungsquellen aufweisen. Den Fluidzylindern 112 kann jeweils mindestens ein Heizzylinder 129 mit mindestens einer Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle zugeordnet sein, welche mit dem Heizzylinder 129 verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen sich mindestens zwei Fluidzylinder 112 einen Heizzylinder 129 und eine Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle teilen. Zur Verbindung der Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle und den Heizzylindern 129 kann der elektrisch beheizbare Reaktor 2 bis N Zu- und Ableitungen 127 aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquelle kann dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Strom in dem jeweiligen Heizzylinder 129 zu erzeugen. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können entweder geregelt oder ungeregelt sein. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können mit oder ohne Regelungsmöglichkeit mindestens einer elektrischen Ausgangsgröße ausgestaltet sein. Die Einrichtung 110 kann 2 bis M verschiedene Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen aufweisen, wobei M eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die Wechselstrom- und/oder Wechselspannungsquellen können unabhängig voneinander elektrisch regelbar sein. So kann beispielsweise ein verschiedener Strom in dem jeweiligen Heizzylinder 129 erzeugt und verschiedene Temperaturen in den Fluidzylindern 112 erreicht werden.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen aufweisen. Jedem Fluidzylinder 112 kann mindestens ein Heizzylinder 129 und mindestens eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle zugeordnet sein, welche mit dem Heizzylinder 129 verbunden ist, insbesondere elektrisch über mindestens eine elektrische Verbindung. Weiter sind Ausführungsformen denkbar, in welchen sich mindestens zwei Fluidzylinder 112 einen Heizzylinder 129 und eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle teilen. Zur Verbindung der Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen und dem Heizzylinder 129 kann die Einrichtung 2 bis N positive Pole und/oder Leiter und 2 bis N negative Pole und/oder Leiter aufweisen, wobei N eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist. Die jeweilige Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquellen kann dazu eingerichtet sein, einen elektrischen Strom in dem jeweiligen Heizzylinder 129 zu erzeugen. Der erzeugte Strom kann den jeweiligen Fluidzylinder durch Joulesche Wärme, die bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder 129 entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmen.

Figuren 4a bis 4d zeigen weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 mit zwei Heizzonen 144 und einer Mehrzahl von Strom- bzw. Spannungsquellen 126. Figur 4a zeigt eine Ausführungsform mit zwei Heizzonen 144, wobei in dieser Ausführungsform zwei Strom- bzw. Spannungsquellen 126 vorgesehen sind. Dieses kann ein unterschiedliches Beaufschlagen der Heizzylinder 129 ermöglichen. So können verschiedene Temperaturen in verschiedenen Heizzonen 144 ermöglicht werden und/oder eine Regelung der Temperaturen entlang des Fluidzylinders 112. Die Heizzylinder 129 können stromleitend ausgestaltet sein. Ein galvanischer Isolator 124 kann jeweils vorgesehen sein, welcher wärmeleitend und galvanisch isolierend ausgestaltet ist. In Figur 4b werden, analog zu der Ausführungsform in Figur 4a, zwei Strom- bzw. Spannungsquellen 126 für die Heizzonen 144 verwendet, wobei in dieser Ausführungsform zusätzlich für jeden Heizzylinder 129 ein Außenzylinder 130 vorgesehen ist. Der Außenzylinder 130 kann ein Wärmeisolator 140 zur Isolation der Wärme nach außen sein. Figur 4c zeigt eine Ausführungsform analog zu der in Figur 3c, jedoch ebenfalls mit zwei Heizzonen 144 zwei Strom- bzw. Spannungsquellen 126. Der Heizzylinder 129 kann stromleitend ausgestaltet sein. Es kann ein elektrisch nichtleitender Fluidzylinder 112, beispielsweise Keramik verwendet werden. Figur 4d, zeigt eine Ausführungsform analog zu Figur 4c, wobei in dieser Ausführungsform zusätzlich für jeden Heizzylinder 129 ein Außenzylinder 130 vorgesehen zur Isolation der Wärme nach außen.

Figuren 5a bis 5d zeigen weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 unter Nutzung von 3-phasigem Wechselstrom. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 1a hinsichtlich Figur 5a, zu Figur 1b hinsichtlich Figur 5b und zu Figur 1c hinsichtlich Figur 5c und zu Figur 1d hinsichtlich Figur 5d verwiesen mit folgenden Besonderheiten. In diesen Ausführungsformen der Figuren 5a bis 5d weist die Einrichtung 110 eine dreiphasige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle 126 auf. Die drei Außenleiterwerden mit L1 , L2 und L3 und der Neutralleiter wird mit N bezeichnet. Auch eine mehrphasige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle ist denkbar mit nx3 Leitern.

Figuren 6a bis 6d zeigen weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 unter Nutzung von 3-phasigem Wechselstrom. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 2a hinsichtlich Figur 6a, zu Figur 2b hinsichtlich Figur 6b, zu Figur 2c hinsichtlich Figur 6c und zu Figur 2d hinsichtlich Figur 6d verwiesen mit folgenden Besonderheiten. In diesen Ausführungsformen der Figuren 6a bis 6d weist die Einrichtung 110 eine dreiphasige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle 126 auf. Die drei Außenlei- ter werden wieder mit L1 , L2 und L3 und der Neutralleiter wird mit N bezeichnet. Auch eine mehrphasige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle ist denkbar mit nx3 Leitern.

Figuren 7a bis 7d zeigen weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110 unter Nutzung von 3-phasigem Wechselstrom. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 3a hinsichtlich Figur 7a verwiesen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 3b hinsichtlich Figur 7b verwiesen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 3c hinsichtlich Figur 7c verwiesen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 wird auf die Beschreibung zu Figur 3d hinsichtlich Figur 7d verwiesen.

Es werden drei Heizzonen 144 mit einer 3-phasigen Strom- bzw. Spannungsquelle gezeigt. Die drei Außenleiter werden wieder mit L1 , L2 und L3 und der Neutralleiter wird mit N bezeichnet. Auch eine mehrphasige Wechselstrom- oder Wechselspannungsquelle ist denkbar mit nx3 Leitern.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl an Fluidzylindern 112 aufweisen. Die Fluidzylinder 112 können symmetrische und/oder unsymmetrische Rohre und/oder Kombinationen davon aufweisen. Geometrie und/oder Oberflächen und/oder Material des Fluidzylinder 112 kann abhängig von einem zu transportierenden Einsatzstoff oder auch abhängig von einer Optimierung der Reaktion oder anderen Faktoren sein. Bei einer rein symmetrischen Ausgestaltung kann die Einrichtung 110 Fluidzylinder 112 von einem identischen Rohrtyp aufweisen. Der Rohrtyp kann mindestens durch ein Merkmal charakterisiert werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer horizontalen Ausgestaltung der Rohrleitung; einer vertikalen Ausgestaltung der Rohrleitung; einer Länge im Eintritt (11) und/oder Austritt (I2) und/oder Übergang (I3); einem Durchmesser im Eintritt (d1 ) und Austritt (d2) und/oder Übergang (d3); Anzahl n von Pässen; Länge pro Pass; Durchmesser pro Pass; Geometrie; Oberfläche; und Material. Die Einrichtung 110 kann eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Rohrtypen aufweisen, welche parallel und/oder in Reihe verschaltet sind. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen von unterschiedlichen Längen im Eintritt (11 ) und/oder Austritt (I2) und/oder Übergang (I3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen mit einer Asymmetrie der Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Pässen aufweisen. Beispielsweise kann die Einrichtung 110 Rohrleitungen mit Pässen mit unterschiedlichen Längen pro Pass und/oder unterschiedlichem Durchmesser pro Pass aufweisen. Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen parallel und/oder in Reihe von allen Rohrtypen denkbar.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Einlässen 120 und/oder Auslässen 122 und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Fluidzylinder 112 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Einlässen 120 und/oder Auslässen 122 angeordnet sein. Fluidzylinder 112 können in verschiedenen Rohrtypen in Form eines Baukastens vorliegen und abhängig von einem Verwendungszweck ausgewählt und beliebig kom- biniert werden. Durch eine Verwendung von Fluidzylinder 112 von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden. Die Fluidzylinder 112 können identische oder verschiedene Geometrien und/oder Oberflächen und/oder Materialien aufweisen.

Figuren 8 bis 8y zeigen exemplarisch mögliche Ausführungsformen von Rohr oder Zylindertypen in schematischer Darstellung. Der Rohrtyp kann in die folgenden Kategorien eingeteilt werden, wobei alle denkbaren Kombinationen der Kategorien möglich sind:

- Kategorie A gibt einen Verlauf des Fluidzylinders 112 und/oder eines Fluidzylindersegments 114 an, wobei A1 einen Rohr- oder Zylindertyp mit horizontalem Verlauf und A2 einen Rohrtyp mit vertikalem, also einem zu dem horizontalen Verlauf senkrechten Verlauf, kennzeichnet.

- Kategorie B gibt ein Verhältnis von Längen im Eintritt (11 ) und/oder Austritt (I2) und/oder

Durchmesser im Eintritt (d1) und/oder Austritt (d2) und/oder Übergang (d3) an, wobei in dem Baukasten 134 sechs verschiedene Kombinationsmöglichkeiten aufgeführt sind.

- Kategorie C gibt Verhältnisse von Längen im Eintritt (11 ) und/oder Austritt (I2) und Längen von Pässen an. Hier sind sämtliche Kombinationen denkbar, welche vorliegend mit Ci gekennzeichnet werden.

- Kategorie F beinhaltet Anzahl der Elektroden: F1 gibt dabei an, dass eine Anzahl Elektroden < 2 ist, beispielsweise bei einer Gleichstromquelle oder einer Wechselstromquelle. F2 gibt an, dass eine Anzahl der Elektroden > 2 beispielsweise für eine Drehstromquelle.

Figuren 8b bis 8y zeigen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Kombinationen von Fluidzylindern 112 und/oder Fluidzylindersegmenten 114 vom gleichen und/oder verschiedenen Rohrtyp an. In Figur 8b ist eine Kombination von Fluidzylindern 112 mit drei horizontalen Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 vom Rohrtyp A1 , welche nacheinander angeordnet sind. Figur 8c zeigt zwei parallel geschaltete, vertikale Rohre vom Rohrtyp A2 und eine nachgeschaltete Rohrleitung 112 und/oder ein nachgeschaltetes Rohrleitungssegment 114 ebenfalls vom Rohrtyp A2. In Figur 8d sind eine Mehrzahl von Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 vom Rohrtyp A2 gezeigt, welche sämtlich parallelgeschaltet sind. In Figur 8e ist eine Ausführungsform gezeigt, in welcher eine Mehrzahl von Rohrtypen der Kategorie B nacheinander angeordnet sind. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 können hierbei identische oder verschiedene Rohrtypen der Kategorie B sein, welches mit Bi gekennzeichnet ist. Figur 8f zeigt eine Ausführungsform mit sechs Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorie B, wobei in zwei parallelen Strängen jeweils zwei Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 angeordnet sind und zwei weitere Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 nachgeschaltet sind. Figur 8g zeigt eine Ausführungsform mit Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorie C, wobei zwei Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 parallelgeschaltet und eine Rohrleitung 112 und/oder ein Rohrleitungssegment 114 nachgeschaltet ist. Auch Mischformen der Kategorien A, B und C sind möglich, wie in den Figuren 8h bis 8m gezeigt ist.

Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen angeordnet sein, wie beispielsweise in den Figuren 8k und 8m dargestellt ist. Figuren 8n bis 8p zeigen beispielhafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A und Fi. Figuren 8q und 8r zeigen beispielhafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien B und Fi. Figur 8s zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien C und Fi. Figur 8t zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, B, C und Fi. Figur 8u zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, C und Fi. Figur 8v zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien B, C und Fi. Figur 8w und 8y zeigen beispielshafte Kombinationen von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, B, C und Fi. Figur 8x zeigt eine beispielshafte Kombination von Rohrleitungen 112 und/oder von Rohrleitungssegmenten 114 der Kategorien A, B und Fi. Die Einrichtung 110 kann eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen aufweisen. Die Rohrleitungen 112 und/oder Rohrleitungssegmente 114 von verschiedenem oder identischem Rohrtyp der Kategorien A, B, C und Fi können parallel und/oder in Reihe mit mehreren Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen angeordnet sein. Beispiele für eine Mehrzahl von Feed-Einlässen und/oder Feed-Auslässen und/oder Produktionsströmen sind in den Figuren 8o, 8p, 8r, 8s, 8v bis 8y dargestellt. Die Linien können für Feed- oder Fluid-Strom stehen, allerdings können Sie auch die elektrotechnischen Verbindungen anzeigen.

Durch eine Verwendung von Fluidzylindern 112 und/oder Fluidzylindersegmenten 114 von verschiedenen Rohrtypen kann eine genauere Temperaturführung, und/oder eine Anpassung der Reaktion bei schwankendem Feed und/oder eine selektive Ausbeute der Reaktion und/oder eine optimierte Verfahrenstechnik ermöglicht werden.

Die Einrichtung 110 kann mindestens einen Temperatursensor 145 aufweist, welche eingerichtet ist eine Temperatur des Fluidzylinders 112 zu bestimmen. Der Temperatursensor 145 kann ein elektrisches oder elektronisches Element umfassen, welches eingerichtet ist, ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Temperatur zu erzeugen. Beispielsweise kann der Temperatursensor 145 mindestens ein Element aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Heißleiter, einem Kaltleiter, einem Halbleiter-Temperatursensor, einem Temperaturfühler mit Schwingquarz, einem Thermoelement, einem pyroelektrischen Materialien, einem Pyrometer, einer Wärmebildkamera, einem ferromagnetische Temperatursensor, einem faseroptische Temperatursensor 145.

Die Einrichtung 110 kann mindestens eine Steuerungseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, die Strom- oder Spannungsquelle 126 abhängig von einer mit dem Temperatursensor 145 gemessenen Temperatur zu regeln. Die Einrichtung 110 kann eine online-Temperaturmessung umfassen, insbesondere eine Messung der Temperatur mit dem mindestens einem Temperatursensor 145, welche während des Transports und/oder der Reaktion des Einsatzstoffes in dem Fluidzylinder 112 erfolgt. So kann eine Regelung der Temperatur während des Betriebs erfolgen. Insbesondere kann eine Temperaturmessung und Regelung über eine Reaktorlänge erfolgen.

Figuren 9a1 bis 9g zeigen weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 110. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Einrichtung 110 in Figur 9a1 bzw. 9a2 wird auf die Beschreibung zu Figur 4a verwiesen. Der Heizzylinder 129 in dieser Ausführungsform kann stromleitend sein. Die Einrichtung kann den galvanischer Isolator 124 aufweisen, welcher wärmeleitend und galvanisch isolierend ausgestaltet ist. Der Fluidzylinder 112,114 kann ein „U“-förmiges Rohr sein. Die Einrichtung 110 kann drei Heizzonen 144 aufweisen mit drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126 ohne Regelung. Figur 9a2 zeigt eine Ausführungsform analog zu Figur 9a1 , wobei in dieser Ausführungsform drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126 mit Regelung 131 und Temperatursensoren 145 vorgesehen sind. Figur 9b zeigt eine Ausführungsform analog zu Figur 9a1 , wobei in dieser Ausführungsform eine 3-phasigen Strom- bzw. Spannungsquelle 126 ohne Sternbrücke im Reaktor. Figur 9c zeigt eine Ausführungsform analog zu Figur 9a1 , wobei in dieser Ausführungsform eine 3-phasigen Strom- bzw. Spannungsquelle 126 mit Sternbrücke im Reaktor vorgesehen ist.

Figur 9d bis 9g zeigen Ausführungsformen mit einem 3-fachen Fluidzylinder 112, 114. Die Fluidzylinder 112,114 können drei voneinander separate „U“-förmige Rohre sein. Der jeweilige Heizzylinder 129 kann stromleitend ausgestaltet sein. Die Einrichtung kann den galvanischer Isolator 124 aufweisen, welcher wärmeleitend und galvanisch isolierend ausgestaltet ist. Figur 9d zeigt eine Nutzung von 3-phasigem Wechselstrom. Figur 9e zeigt eine Nutzung von Gleichstrom. Positive Pole/Leiter sind mit Bezugsziffer 142 gekennzeichnet. Die Erdung mit Bezugsziffer 125. Figur 9f zeigt eine Nutzung von 1-phasigem Wechselstrom. Figur 9g zeigt eine Nutzung von drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126, die im elektrotechnischen Sinne um 120° zu einander verschoben sind.

Figuren 10 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung 110, beispielsweise eines Reaktors.

Figur 10a1 und 10a2 zeigen Ausführungsformen analog zu Figur 4c. Der Heizzylinder 129 in dieser Ausführungsform kann stromleitend sein. Die Einrichtung kann den galvanischer Isolator 124 aufweisen, welcher wärmeleitend und galvanisch isolierend ausgestaltet ist. Der Fluidzylinder 112,114 kann als galvanisch nichtleitendes „U“-förmiges Rohr, beispielsweise aus Keramik ausgestaltet sein. Die Einrichtung 110 kann, wie in Figur 10a1 gezeigt, drei Heizzonen 144 mit drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126 ohne Regelung aufweisen. Die Einrichtung 110 kann, wie in Figur 10a1 gezeigt, drei Heizzonen 144 mit drei 1-phasigen Strom- bzw.

Spannungsquellen 126 mit Regelung aufweisen. Figur 10a2 zeigt eine Ausführungsform analog zu Figur 10a1 , wobei in dieser Ausführungsform drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126 mit Regelung 131 und Temperatursensoren 145 vorgesehen sind.

Figur 10b zeigt eine Ausführungsform mit einem 2-fach Zylinder aus Heizzylinder 129 und Fluidzylinder 112, 114. Der Heizzylinder 129 in dieser Ausführungsform kann stromleitend sein. Der Fluidzylinder 112,114 kann ein „U“-förmiges, galvanisch nicht-leitendes Rohr sein, beispielsweise aus Keramik. Die Einrichtung 110 kann drei Heizzonen 144 aufweisen einer 3- phasigen Strom- bzw. Spannungsquelle 126 ohne Sternbrücke im Reaktor. In Figur 10c ist eine ähnliche Einrichtung 110, wobei hier drei Heizzonen 144 vorgesehen sind mit einer 3-phasigen Strom- bzw. Spannungsquelle 126 mit Sternbrücke im Reaktor.

Figur 10d zeigt eine Ausführungsform mit einem 2-fach Zylinder aus Heizzylinder 129 und Fluidzylinder 112, 114. Der Heizzylinder 129 in dieser Ausführungsform kann stromleitend sein. Der Fluidzylinder 112, 114 kann als drei voneinander separate galvanisch nichtleitende „U“- förmige Rohre ausgestaltet sein. Figur 10d zeigt eine Nutzung von 3-phasigem Wechselstrom. In Figur 10e ist eine analoge Einrichtung 110 gezeigt, jedoch unter Nutzung von Gleichstrom. In Figur 10f ist eine analoge Einrichtung 110 gezeigt, jedoch unter Nutzung von 1-phasigem Wechselstrom. In Figur 10g ist eine analoge Einrichtung 110 gezeigt, jedoch unter Nutzung von drei 1-phasigen Strom- bzw. Spannungsquellen 126, die im elektrotechnischen Sinne um 120° zu einander verschoben sind.

Bezugszeichenliste

110 Einrichtung

111 Reaktivraum oder Aufwärmung

112 Fluidzylinder

114 Fluidzylindersegment

118 Rohrsystem

120 Einlass

122 Auslass

124 Galvanischer Isolator

125 Erdung

126 Spannung-/ Stromquelle

127 elektrische Zu- und Ableitung

128 Elektrische Anschlüsse

129 Heizzylinder

130 Außenzylinder

131 Regler

133 Elektrische Verbindung

134 Baukasten

140 Wärmeisolator

142 Positiver Pol / Leiter

144 Heizzone

145 Temperatursensor

Claims

Patentansprüche

1 . Einrichtung (110) umfassend eine Mehrzahl von Hohlzylinderrohren, wobei mindestens eines der Hohlzylinderrohre als Fluidzylinder (112) zur Aufnahme mindestens eines Einsatzstoffes eingerichtet ist, wobei mindestens ein weiteres der Hohlzylinderrohre als strom- leitendender Heizzylinder (129) ausgestaltet ist, wobei der Heizzylinder (129) derart angeordnet ist, dass der Heizzylinder (129) den Fluidzylinder (112) umgibt, wobei die Einrichtung (110) mindestens eine Strom- oder Spannungsquelle (126) aufweist, welche eingerichtet ist einen elektrischen Strom in dem Heizzylinder (129) zu erzeugen, welcher den Fluidzylinder (112) durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder (129) entsteht, erwärmt, wobei die Einrichtung (110) eingerichtet ist den Einsatzstoff auf eine Temperatur von mindestens 400 °C zu erwärmen, wobei der Heizzylinder (129) derart angeordnet ist, dass der Heizzylinder (129) den Fluidzylinder (112) direkt umgibt und eingerichtet ist, um an den Fluidzylinder (112) seine durch Strom erzeugte Wärme abzugeben, oder wobei die Einrichtung mindestens einen galvanischen Isolator (124) aufweist, wobei der galvanische Isolator (124) zwischen dem Fluidzylinder (112) und dem Heizzylinder (129) angeordnet ist, wobei der galvanische Isolator (124) eingerichtet ist, um den Fluidzylinder (112) galvanisch von dem Heizzylinder (129) zu isolieren und Wärme von dem Heizzylinder (129) zu dem Fluidzylinder (112) zu übertragen.

2. Einrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) eingerichtet ist den Einsatzstoff auf eine Temperatur im Bereich von 400 °C bis 1700 °C, bevorzugt 400 °C bis 1400 °C, besonders bevorzugt 400 °C bis 875 °C, zu erwärmen.

3. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) mindestens einen Temperatursensor aufweist, welche eingerichtet ist eine Temperatur des Fluidzylinders (112) zu bestimmen, wobei die Einrichtung (110) mindestens eine Steuerungseinheit aufweist, welche eingerichtet ist die Strom- oder Spannungsquelle (126) abhängig von einer mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur zu regeln.

4. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Isolator (124) mindestens ein Material aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus keramischen, glasartigen, glasfaserverstärkten, kunststoffartigen oder harzartigen Werkstoffen, einer isolierenden Farbe, wobei der galvanische Isolator als ein oder mehreres von einem Rohr, einer dünnen Folie, einem Belag, oder einer Schicht ausgestaltet ist.

5. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) mindestens einen Außenzylinder (130) aufweist, wobei der Au- ßenzylinder (130) eingerichtet ist den Heizzylinder (129) zumindest teilweise zu umgeben, wobei der Außenzylinder (130) eingerichtet ist den Heizzylinder (129) galvanisch zu isolieren und einen Wärmeverlust nach außen zumindest teilweise zu reduzieren.

6. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder (129) einen spezifischen elektrischen Widerstand p von 1x10⁸ Q m < p < 10⁵ Q m aufweist.

7. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder (129) und der galvanische Isolator (124) eine Wärmeleitfähigkeit A von 10 W/(mK) < A < 6000 W/(mK) aufweist, bevorzugt von 20 W/(mK) < A < 5000 W/(mK).

8. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder (129) eine Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke des Heizzylinders (129) dünner ausgestaltet ist als eine Wandstärke des Fluidzylinders (112).

9. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- und/oder Spannungsquelle (126) eine einphasige oder mehrphasige Wechselstrom- und/oder einphasige oder mehrphasige Wechselspannungsquelle oder eine Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsquelle umfasst.

10. Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (110) eine Mehrzahl von Fluidzylindern (112) aufweist, wobei die Einrichtung (110) I Fluidzylinder (112) aufweist, wobei I eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei die Fluidzylinder (112) symmetrische oder unsymmetrische Rohre und/oder eine Kombination davon aufweisen.

11 . Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzstoff ein thermisch zu spaltender Kohlenwasserstoff und/oder ein Gemisch ist.

12. Anlage umfassend mindestens eine Einrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Anlage zur Durchführung von mindestens einer endothermen Reaktion, einer Anlage zur Aufwärmung, einer Anlage zur Vorwärmung, einem Steamcracker, einem Steam reformer, einer Vorrichtung zur Alkandehydrierung, einem Reformer, einer Vorrichtung zum Trockenreforming, einer Vorrichtung zur Styrolherstellung, einer Vorrichtung zur Ethylbenzoldehydrierung, einer Vorrichtung zum Spalten von Harnstoffen, Isocyanate, Melamin, einem Cracker, einem katalytischen Cracker, einer Vorrichtung zum Dehydrieren.

13. Verfahren zum Erhitzen mindestens eines Einsatzstoffes unter Verwendung einer Einrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden, eine Einrichtung betreffenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen mindestens eines Fluidzylinders (112) zur Aufnahme des Einsatzstoffes und Aufnahme des Einsatzstoffes in den Fluidzylinder (112);

- Bereitstellen mindestens einer Strom- und/oder mindestens einer Spannungsquelle (126);

- Erzeugen eines elektrischen Stroms in mindestens einem stromleitenden Heizzylinder (129), welcher den Fluidzylinder (112) durch Joulesche Wärme, welche bei Durchgang des elektrischen Stromes durch den Heizzylinder (129) entsteht, zum Erhitzen des Einsatzstoffes erwärmt.