DE19621036C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung von EndogasInfo
- Publication number
- DE19621036C2 DE19621036C2 DE1996121036 DE19621036A DE19621036C2 DE 19621036 C2 DE19621036 C2 DE 19621036C2 DE 1996121036 DE1996121036 DE 1996121036 DE 19621036 A DE19621036 A DE 19621036A DE 19621036 C2 DE19621036 C2 DE 19621036C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reaction
- heating element
- endogas
- resistance heating
- retort
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/08—Production of synthetic natural gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
- C01B3/22—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
- C01B3/26—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
- B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
- B01J2208/00044—Temperature measurement
- B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
- B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
- B01J2208/0007—Pressure measurement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
- C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1235—Hydrocarbons
- C01B2203/1241—Natural gas or methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1614—Controlling the temperature
- C01B2203/1619—Measuring the temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1628—Controlling the pressure
- C01B2203/1633—Measuring the pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1642—Controlling the product
- C01B2203/1671—Controlling the composition of the product
- C01B2203/1676—Measuring the composition of the product
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/169—Controlling the feed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1695—Adjusting the feed of the combustion
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Erzeugung von Endogas nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 sowie einen mit einer derartigen
Vorrichtung versehenen Ofen.
Unter Verwendung eines Nickelkatalysators kann mit
einer Vorrichtung der oben angegebenen Art aus einem
Gasgemisch, das aus Erdgas und Luft im Verhältnis von ca.
1,0 : 2,5 gebildet ist, bei einer Temperatur von etwa 1000°
bis 1050°C im Bereich des Nickelkatalysators ein aus ca. 20
Vol.-% CO, 40 Vol.-%. H2 und einem im wesentlichen aus
Stickstoff und geringen Anteilen CO2 CH4 sowie H2O
bestehenden Rest gebildetes Reaktionsgas erzeugt werden.
Ein derartiges Reaktionsgas wird beispielsweise
als Additiv für eine Schutzgaszusammensetzung in einem Ofen zum
Glühen von Stählen benötigt, um die Ofenatmosphäre an die Stäh
le, insbesondere deren Kohlenstoffgehalt anzupassen. Dabei ist
zu beachten, daß das Schutzgas ab einem Wasserstoffgehalt von
etwa 4 Vol.-% brennbar ist und daher eine entsprechende Sicher
heitsausrüstung für den Ofen benötigt wird. Diesbezüglich kann
der Wasserstoff beispielsweise an der Ofeneinlauf- und/oder Aus
laufseite als Flammenvorhang abgefackelt werden.
Zur Vermeidung einer Rußbildung in der Reaktionsretorte
muß das Mengenverhältnis von Erdgas zur Verbrennungsluft in dem
umzusetzenden Gasgemisch so eingestellt werden, daß für jedes
Kohlenstoffatom ein Sauerstoffatom zur Verfügung steht. Schon
der geringste Sauerstoffmangel in dem Gasgemisch führt zu einer
unvollständigen Umsetzung der Kohlenstoffatome zu CO, was eine
sofortige Rußbildung zum Ergebnis hat. Daher erfolgt die Um
setzung üblicherweise unter einem geringen Sauerstoffüberschuß,
der zur Bildung entsprechend geringer Mengen CO2 und H2O führt.
Wie vorstehend erläutert, kann mit einer Reaktionsre
torte der eingangs angegebenen Art unter Verwendung ver
gleichsweise preiswerter Ausgangsstoffe ein hochwertiges Reak
tionsgas hergestellt werden. Dabei können mit dem oben an
gegebenen Erdgas/Luft-Verhältnis aus etwa 10 Nm3 (Kubikmeter un
ter Normalbedingungen) Erdgas und 2,5 Nm3 Luft etwa 5,0 Nm3 des
Reaktionsgases erhalten werden.
Aus der Summe der Reaktionsenthalpien der bei der vor
stehend beschriebenen Umsetzung ablaufenden Reaktionen ergibt
sich, daß der Reaktionsablauf insgesamt schwach endotherm ist.
Bei dem aus Erdgas und Luft erhaltenen Reaktionsgas handelt es
sich also um ein sogenanntes Endogas. Zur Aufrechterhaltung der
zur Umsetzung erforderlichen Katalysator-Temperatur von mehr als
1000°C muß dem Katalysator folglich ständig Energie zugeführt
werden. Die Menge der zuzuführenden Energie beträgt bei der in
Rede stehenden Umsetzung etwa 0,25 bis 0,30 kW pro Nm3 Endogas
und wird üblicherweise durch eine kontinuierliche Beheizung der
im Reaktionsbehälter aufgenommenen Katalysatorfüllung zugeführt.
Im Hinblick auf den Erhalt einer gleichbleibenden Reaktionsgas
zusammensetzung ist dabei eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der erforderlichen Reaktionstemperatur über den gesamten Bereich
der Katalysatorfüllung, in dem die einzelnen Reaktionen der Um
setzung stattfinden, besonders wichtig.
Bei bekannten Endogasgeneratoren wird die Reaktionsre
torte dazu vertikal in eine Heizkammer eingebaut und von außen
beheizt. Das mit der Umsetzung erhaltene Endogas wird durch die
Auslaßöffnung aus der Reaktionsretorte abgeleitet und nach Aus
tritt aus der Heizkammer sofort auf Raumtemperatur abgekühlt.
Anschließend kann es dann dem üblicherweise im wesentlichen aus
Stickstoff bestehenden Schutzgas im Glühofen beigemischt werden.
Bei neueren Verfahren wird die Reaktionsretorte direkt
im Ofenraum des Glühofens installiert und das erzeugte Endogas
wird im heißen Zustand sofort genutzt. Dadurch kann die zuvor
benötigte separate Heizkammer eingespart werden. Ferner wird der
Energieverbrauch des gesamten Verfahrens dadurch gesenkt, weil
das Endogas nicht erst auf Raumtemperatur gekühlt und an
schließend wieder auf die Betriebstemperatur des Ofens auf
geheizt werden muß. Dadurch ergibt sich insgesamt ein erheb
licher Kostenvorteil. Die Beheizung der Katalysatorfüllung er
folgt bei diesem Verfahren gleichzeitig mit der Beheizung des
Ofens. Folglich wird der Reaktionsablauf und damit die Zu
sammensetzung des Endogases von der Ofentemperatur bestimmt.
Falls die Ofentemperatur Schwankungen unterliegt oder die zum
Glühen der Stähle gewünschte Temperatur nicht der zur Umsetzung
des Gasgemischs in der Reaktionsretorte benötigten Temperatur
entspricht, wird mit diesem Verfahren ein Endogas mit einer
schwankenden oder insgesamt unbrauchbaren Zusammensetzung erhal
ten.
Zur Behebung dieses Mangels wurden Endogas-Reaktionsre
torten in Form eines Mantelstrahlheizrohrs entwickelt, in deren
innersten Mantelrohr sich eine Erdgas-Brennerlanze zur zu
sätzlichen Beheizung der Katalysatorfüllung und damit zur Ein
stellung der Katalysatortemperatur auf einen gewünschten Wert
erzeugbar ist. Die Abgase der Retortenbeheizung dürfen
nicht in den Ofenraum des Glühofens gelangen. Daher muß die
Rückführung der Rauchgase der Brennerlanze innerhalb der
Retorte erfolgen. Dazu wird ein dreiwandiges,
hochhitzebeständiges Mantelstrahlrohr benötigt, das
gasdicht ist und eine Kompensation der unterschiedlichen
Wärmeausdehnungen der einzelnen Rohre gewährleisten muß.
Das hat eine komplizierte und äußerst empfindliche
Konstruktion der Retorte zum Ergebnis.
Zudem haben die Abgase der Beheizung beim Verlassen
der Reaktionsretorte noch eine Temperatur von etwa 1000°C
und werden mit diesem Wärmeinhalt aus dem Ofenraum des
Glühofens abgeleitet, was eine erhebliche Verminderung der
durch den Einbau der Reaktionsretorte in den Ofenraum
erhaltenen Energieeinsparung zur Folge hat. Schließlich hat
es sich gezeigt, daß die mit der Reaktionsretorte in Form
eines Mantelstrahlheizrohrs erzielte Zusammensetzung trotz
der zusätzlichen Steuerung der Katalysatortemperatur durch
die zusätzliche Beheizung im allgemeinen nicht der
gewünschten Zusammensetzung entspricht.
Angesicht dieser Probleme im Stand der Technik wurde
in der WO 80/1065 A, von der der Oberbegriff des
Patentanspruches 1 ausgeht, vorgeschlagen, die zum Erwärmen
von Katalysatorfüllung dienende Heizeinrichtung in Form
eines elektrischen Widerstandsheizelements zu bilden.
Mit einem derartigen Widerstandsheizelement kann die
Temperatur der Katalysatorfüllung ohne Erzeugung
unerwünschter Nebenprodukte, wie etwa Rauchgase, gesteuert
werden. Folglich kann das Widerstandsheizelement ohne
zusätzlichen konstruktiven Aufwand in dem Reaktionsbehälter
angeordnet werden. Ferner kann die gesamte mit dem
elektrischen Widerstandsheizelement erzeugte Wärmemenge an
die Katalysatorfüllung abgegeben werden, weil keine
Nebenprodukte entstehen, deren Abführung zu einer
Verringerung der an die Katalysatorfüllung abgebbaren
Wärmemenge führt. Schließlich kann der Temperaturverlauf
in der Katalysatorfüllung mit dem im Reaktionsbehälter
angeordneten elektrischen Widerstandsheizelement einfacher
gesteuert werden als mit der zuvor benutzten Erdgas-
Brennerlanze. Daher kann die gewünschte
Reaktionsgaszusammensetzung mit der erfindungsgemäßen
Reaktionsretorte selbst im Ofenraum eines Glühofens mit
schwankender Ofentemperatur zufriedenstellend eingehalten
werden.
Der Reaktionsbehälter der bekannten
Reaqktionsretorte weist die Form eines im wesentlichen
zylindrischen Rohres auf, wobei die Einlaßöffnung an einem
Ende des Rohres und die Auslaßöffnung am anderen Ende des
Rohres angeordnet ist und das Widerstandsheizelement sich
im Zentrum des Rohres im wesentlichen längs dessen
Zylinderachse erstreckt. Bei dieser Anordnung wird zwischen
dem Widerstandsheizelement und der Außenwand des
Reaktionsbehälters, d. h. dem Rohrmantel, ein ringförmiger
Spalt gebildet, der zur Aufnahme der Katalysatorfüllung
benutzt werden kann. Eine so in dem Reaktionsbehälter
aufgenommene Katalysatorfüllung ist bezüglich der
Zylinderachse und daher auch bezüglich des
Widerstandsheizelementes im wesentlichen symmetrisch
verteilt. Daher kann mit dieser Anordnung eine besonders
gleichmäßige Temperaturverteilung in der Katalysatorfüllung
erreicht werden. Schließlich ist das
Widerstandsheizelement bei dieser Anordnung nahezu
vollständig in der Katalysatorfüllung eingebettet, wodurch
der Wirkungsgrad der Übertragung der mit dem
Widerstandsheizelement erzeugten Wärme an die
Katalysatorfüllung erhöht werden kann. Das hat eine
weitere Verringerung des Energiebedarfs bei der
Endogaserzeugung mit der erfindungsgemäßen Reaktionsretorte
zum Ergebnis.
Mit der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen erfindungsgemässen Weiterbildung der
bekannten Vorrichtung wird nunmehr eine weitere
Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Temperaturverlaufs in
der Katalysatorfüllung erreicht. Mit dieser Anordnung kann
die Heizleistung des Widerstandsheizelementes über die
Länge des Reaktionsbehälters an den Reaktionsablauf bei der
Endogaserzeugung angepaßt werden.
Eine Analyse der oben angegebenen Umsetzung von
Erdgas und Luft zu Endogas hat ergeben, daß die Gasreaktion
in zwei Stufen abläuft. In der ersten Stufe unmittelbar
nach Eintritt des Gasgemischs in den Katalysator tritt eine
heftig exotherme Reaktion auf, während die danach
ablaufende Stufe endotherm ist. Zum Erhalt einer
gleichmäßigen Temperaturverteilung über die gesamte
Katalysatorfüllung ist es daher besonders vorteilhaft, wenn
das Heizelement zur Schaffung einer im wesentlichen davon
unbeeinflußten Reaktionszone im Bereich der Einlaßöffnung,
also dort, wo die stark exotherme Reaktion der ersten Stufe
der Umsetzung stattfindet, in einem Abstand von der
Einlaßöffnung angeordnet ist.
Bei der oben erwähnten Analyse des Reaktionsablaufs
bei der Endogaserzeugung hat es sich gezeigt, daß die erste
Stufe mit der darin auftretenden heftig exothermen Reaktion
im allgemeinen über eine Länge von etwa 20% der
Katalysatorfüllung abläuft. Daher ist es zur Anpassung der
Beheizung der Katalysatorfüllung an den Reaktionsablauf
besonders zweckmäßig, wenn sich das Widerstandsheizelement
von der Auslaßöffnung nur über etwa 80% der Länge des Rohrs
zwischen der Auslaßöffnung und der Einlaßöffnung erstreckt.
Wenn das Widerstandsheizelement ein sich längs der Zy
linderachse erstreckendes Schutzrohr aus hitzebeständigem Ma
terial und einen darin aufgenommenen Heizwiderstand aufweist,
können Beschädigungen des Widerstandsheizelementes verhindert
und die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Reaktionsretorte
erhöht werden.
Zur Vermeidung eines Kurzschlusses in dem Schutzrohr ist
es besonders zweckmäßig, wenn der Heizwiderstand mit einer elek
trisch isolierenden, vorzugsweise keramischen Halterung am
Schutzrohr festgelegt ist.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Einhaltung
der vorgegebenen Reaktionsgaszusammensetzung kann erreicht wer
den, wenn die Heizeinrichtung einen in dem Behälter angeordneten
Temperaturfühler und eine damit verbundene Einrichtung zum Re
geln der Heizleistung des Widerstandsheizelementes aufweist. Mit
dieser Anordnung kann die Temperatur der Katalysatorfüllung
überwacht und bei Schwankungen der Ofentemperatur durch eine
entsprechende Regelung der Heizleistung konstantgehalten werden,
um so eine Stabilisierung der Reaktionsgaszusammensetzung zu er
reichen.
Eine weitere Stabilisierung der Reaktionsgaszusammen
setzung kann erreicht werden, wenn das Endogas aus der Reak
tionsretorte einen Gasanalysator zur Bestimmung seiner Zusam
mensetzung zuführbar ist, der mit einer Einrichtung zum Regeln
der Zusammensetzung des eingeleiteten Gasgemischs verbunden ist.
Wenn die erfindungsgemäße Reaktionsretorte mit einem im
wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Reaktionsrohr so in
einer Wärmebehandlungsofenanlage, wie etwa einer Anlage zur Be
wirkung von Löt- und/oder Neutralvergütungsprozessen oder einem
Glühofen eingebaut ist, daß sie sich im wesentlichen in ho
rizontaler Richtung erstreckt, ist es besonders zweckmäßig, wenn
sie um die Zylinderachse drehbar im Ofen gelagert ist. Dadurch
kann dem Durchbiegen der Reaktionsretorte bei der hohen Ofen
temperatur unter ihrem Eigengewicht mit einer zyklisch vor
genommenen Drehung um 180° um die Zylinderachse entgegengewirkt
werden. Die Zykluszeit für diese 180°-Drehung wird dabei u. a.
durch die Länge und den Außendurchmesser der Reaktionsretorte
bestimmt.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und
in der Beschreibung nicht weiter herausgestellten Einzelheiten
ausdrücklich verwiesen wird, erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Reaktions
retorte und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines mit erfindungsgemä
ßen Reaktionsretorten versehenen Glühofens mit einem
entsprechenden Mischgaseinleitungssystem.
Die in Fig. 1 dargestellte Reaktionsretorte 10 weist ein
sich über eine Länge L erstreckendes, im wesentlichen kreiszy
lindrisches Reaktionsrohr 12 aus wärmebeständigem Material und
eine genau zentrisch innerhalb des Rohrs längs der Rohrachse
verlaufende Heizeinrichtung in Form eines elektrischen Wider
standsheizelementes 20 auf. Eine Einlaßöffnung 14 an einem Ende
des Rohrs 12 ist mit einem Gaseinleitungssystem 15 zur Ein
leitung eines Gasgemischs aus Erdgas und Luft mit einem vor
gegebenen Mischungsverhältnis in die Reaktionsretorte 10 ver
bunden. Am dazu entgegengesetzten Ende des Reaktionsrohrs 12
sind Auslaßöffnungen 16 zur Ableitung eines in der Reaktions
retorte 10 erzeugten Endogases vorgesehen.
Das Widerstandsheizelement 20 ist im Reaktionsrohr 12 in
einer darin aufgenommenen Nickelkatalysatorfüllung 18 einge
bettet und in Form einer während des Betriebs der Reak
tionsretorte auswechselbaren Heizpatrone mit einem konzentrisch
zum Reaktionsrohr verlaufenden Schutzrohr 22 und einem darin mit
keramischen Halterungen 26 festgelegten Heizwiderstand 24 ge
bildet. Diese Heizpatrone erstreckt sich von einer am auslaß
seitigen Ende des Reaktionsrohrs 12 angeordneten Einführöffnung
28 über etwa 80% der Länge des Reaktionsrohrs 12, so daß am
einlaßseitigen Ende des Reaktionsrohrs 12 eine im wesentlichen
durch die Heizung mit dem Widerstandsheizelement 20 unbeeinfluß
te Reaktionszone die sich über eine Länge L1 von etwa 20% der
Katalysatorfüllung 18 erstreckt, bereitgestellt wird.
Am Schutzrohr 22 ist ein Thermoelement (nicht dar
gestellt) angeordnet, mit dem die Temperatur der Katalysator
füllung erfaßt und an einen elektronischen Regler zur stufen
losen Einstellung der Heizleistung des Heizwiderstands 24 mit
einem Thyristor-Leistungssteller angelegt wird (vgl. Fig. 2). Im
Bereich der Auslaßöffnungen 16 des Reaktionsrohrs 12 kann das
erzeugte Endogas unmittelbar vor dem Eintritt in den Ofenraum
über eine Meßgasleitung (nicht dargestellt) entnommen und einem
Gasanalysator (nicht dargestellt) zugeführt werden, mit dem die
Zusammensetzung des in der Reaktionsretorte 10 erzeugten
Endogases erfaßt und ein entsprechendes Regelsignal an eine
Einrichtung zum Regeln der Zusammensetzung des in die Retorte
eingeleiteten Erdgas-Luft-Gemischs angelegt werden kann.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der
Erfindung ist die Katalysatorfüllung 18 im wesentlichen in einem
zwischen dem Schutzrohr 22 und dem Mantel des Reaktionsrohrs 12
gebildeten, bezüglich der Rohrachse und daher auch bezüglich dem
Widerstandsheizelement 20 symmetrischen Ringspalt gefüllt. Diese
Formgebung bewirkt eine gleichmäßige Wärmeübertragung an die
Katalysatorfüllung.
In Fig. 2 sind zwei in einen strahlrohrbeheizten Rol
lenherdofen eingebaute, erfindungsgemäße Reaktionsretorten 10
mit einem dazugehörigen Gaseinleitungssystem 15 dargestellt. Das
Gaseinleitungssystem 15 weist eine Erdgas-Zuführleitung 50 auf,
in deren Verlauf hintereinander ein Magnetventil 52, ein Druck
wächter 54, ein Gasvordruckminderer 56, ein Durchflußmengenmes
ser 58 und eine Rückschlagklappe 59 angeordnet sind. Zur Einlei
tung der für die Erzeugung von Endogas benötigten Luft weist das
Gaseinleitungssystem 15 eine Luftzuführleitung 60 auf, in deren
Verlauf ebenfalls hintereinander ein Magnetventil 62, ein Druck
wächter 64, ein Gasvordruckminderer 66, ein Durchflußmengen
messer 68 und eine Rückschlagklappe 69 angeordnet sind. Die Erd
gaszuführleitung 50 und die Luftzuführleitung 60 sind mit einem
Gas-Luft-Verhältnisregler 70 mit einem ölhydraulischen Antriebs
system miteinander gekoppelt. Der Gas-Luft-Verhältnisregler
steuert die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Erdgas-Zu
führleitung 50 und dem Druck in der Luft-Zuführleitung 60 so,
daß das Volumenverhältnis Erdgas : Luft auch bei einer Veränderung
der Luftmenge immer genau konstant bleibt. Die dafür benötigten
Regelsignale werden mit im Verlauf der Erdgaszuführleitung 50
und der Luftzuführleitung 60 angeordneten Druckmeßgeräten 72 er
zeugt.
Das über die Erdgas-Zuführleitung 50 und die Luft-
Zuführleitung 60 in dem so geregelten Volumenverhältnis
zugeführte Gas wird in einer Leitung 74 zusammengeführt und
gemischt und dann in die im Ofenraum des Rollenherdofens sich im
wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckenden
Reaktionsretorten 10 eingeleitet.
Die Reaktionsretorten 10 sind um ihre Längsachsen dreh
bar in dem Rollenherdofen gelagert, so daß sie nach einer ins
besondere durch ihre Länge und ihren Außendurchmesser bestimmten
Zykluszeit um 180° um ihre Längsachse gedreht werden können, um
dem Durchbiegen bei der hohen Reaktionstemperatur unter ihrem
Eigengewicht entgegenzuwirken.
Die Durchflußmengenmesser 58 und 68 sind jeweils mit
min. und max. Grenzwertkontakten ausgestattet. Weicht das einge
stellte Volumenverhältnis von Erdgas zu Luft vom Sollwert ab,
erfolgt eine Signalgebung und bei andauernder Fehlermeldung eine
automatische Abschaltung. Gleichzeitig wird mit den Grenzwert
kontakten sichergestellt, daß die Reaktionsretorten nur
innerhalb der zulässigen Durchsatzleistungen beaufschlagt
werden. Die Durchflußmengen in der Erdgaszuführleitung 50 und
der Luftzuführleitung 60 können mit Stellventilen geregelt und
an den Mengenmessern kontrolliert werden. Vor und hinter
sämtlichen Stellgliedern in den Zuführleitungen 50 und 60 sind
Manometer 72 zur Überwachung der Druckverhältnisse installiert.
Über eine Meßgasleitung in der Reaktionsretorte kann das
Endogas unmittelbar vor dem Eintritt in den Ofenraum entnommen
werden. Mit einem angeschlossenen Infrarot-Gasanalysator kann
der CO2-Gehalt des Endogases bestimmt werden. Auf Grundlage des
gemessenen CO2-Gehaltes kann das Mengenverhältnis von Erdgas zu
Luft exakt eingestellt werden, damit die erforderliche Reak
tionsgaszusammensetzung erhalten wird.
Mit dieser Anordnung kann im Ofenraum des Rollenherd
ofens zusätzlich zu dem aus einem Vorratstank für flüssigen
Stickstoff oder von einem Stickstoff-Erzeuger erhaltenen inerten
Trägergas zusätzlich Endogas als Reaktionsgas erzeugt werden.
Die Reaktionsretorten 10 für die Endogaserzeugung im
Ofenraum sind den äußeren Abmessungen der im Rollenherdofen vor
handenen Strahlheizrohre genau angepaßt. Für die Beimischung von
Endogas werden üblicherweise nur ein oder zwei Retorten benö
tigt, die anstelle der Strahlheizrohre eingebaut werden. Daher
kann der Einbau der erfindungsgemäßen Reaktionsretorten 10 ein
fach ohne Umbauten an den Rollenherdöfen selbst vorgenommen wer
den.
Die Erfindung ist nicht auf das anhand der Zeichnung er
läuterte Beispiel der Erzeugung von Endogas aus Erdgas und Luft
beschränkt. Beispielsweise kann mit der erfindungsgemäßen Reak
tionsretorte Endogas auch aus Flüssiggasen, wie Propan, Butan
usw., und Luft erzeugt werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas, umfassend eine
Reaktionsretorte mit einem zur Aufnahme einer
Katalysatorfüllung (18) dienenden, zylindrischen
Reaktionsrohr (12), das an einem Ende eine Einlaßöffnung
(14) zum Einleiten eines Gasgemischs und am anderen Ende
eine Auslaßöffnung (16) zum Ableiten des mit Hilfe der
Katalysatorfüllung aus dem Gasgemisch erzeugten Endogases
und ein sich in seinem Zentrum im wesentlichen längs seiner
Zylinderachse erstreckendes Widerstandsheizelement auf
weist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsheiz
element (20) eine Anzahl hintereinander längs der
Zylinderachse angeordneter und unabhängig voneinander
betreibbarer Heizwiderstände umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Widerstandsheizelement (20) zur Schaffung einer im
wesentlichen davon unbeeinflußten Reaktionszone (L1) im
Bereich der Einlaßöffnung (14) in einem Abstand von der
Einlaßöffnung (14) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich das Widerstandsheizelement (20) von dem
auslaßseitigen Ende des Reaktionsrohres (12) über etwa 80%
der Länge des Reaktionsrohres (12) zwischen der
Auslaßöffnung (16) und der Einlaßöffnung (14) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Widerstandsheizelement (20) ein
sich längs der Zylinderachse erstreckendes Schutzrohr (22)
aus einem hitzebeständigen Material und einen darin
aufgenommenen Heizwiderstand (24) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Heizwiderstand (24) mit einer elektrisch isolierenden,
vorzugsweise keramischen Halterung (26) am Schutzrohr (22)
festgelegt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (20) einen
in dem Reaktionsbehälter (12) angeordneten Temperaturfühler
und eine damit verbundene Einrichtung zum Regeln der
Heizleistung des Widerstandsheizelementes (20) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Endogas aus der
Reaktionsretorte einem Gasanalysator zur Bestimmung seiner
Zusammensetzung zuführbar ist, der mit einer Einrichtung
zum Regeln der Zusammensetzung der eingeleiteten
Gasgemischs verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsretorte in einem
Ofen angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Reaktionsbehälter (12) der Reaktionsretorte im Ofen um
seine Zylinderache drehbar gelagert ist.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996121036 DE19621036C2 (de) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas |
| NL1006131A NL1006131C1 (nl) | 1996-05-24 | 1997-05-26 | Reactieretort voor het produceren van endogas. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996121036 DE19621036C2 (de) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19621036A1 DE19621036A1 (de) | 1997-11-27 |
| DE19621036C2 true DE19621036C2 (de) | 2000-07-06 |
Family
ID=7795275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996121036 Expired - Fee Related DE19621036C2 (de) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19621036C2 (de) |
| NL (1) | NL1006131C1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10023409A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Linde Gas Ag | Gasgenerator und Verfahren zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung von metallischem Gut sowie Wärmebehandlungsanlage mit einem Gasgenerator |
| DE10023410A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Linde Gas Ag | Verfahren zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung von metallischem Gut, Gasgenerator und Wärmebehandlungsanlage |
| EP1830147A1 (de) | 2006-03-03 | 2007-09-05 | Schwartz, Eva | Mehrkammer-Durchlaufofen mit Schutzgasbetrieb und Verfahren zum oxidfreien Erwärmen von verzinkten Werkstücken |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE902251C (de) * | 1942-04-18 | 1954-01-21 | Azote Office Nat Ind | Verfahren zur Gewinnung eines an Wasserstoff und an Kohlenoxyd reichen Gases |
| DE974909C (de) * | 1954-06-22 | 1961-06-15 | Basf Ag | Verfahren zur flammenlosen Umsetzung von gasfoermigen Kohlenwasserstoffen |
| WO1980001065A1 (fr) * | 1978-11-21 | 1980-05-29 | L Silberring | Procede et dispositif pour la preparation d'hydrogene |
| WO1993012032A1 (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | The Standard Oil Company | Endothermic reaction apparatus |
| EP0686701A1 (de) * | 1994-06-06 | 1995-12-13 | Praxair Technology, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wärmebehandlungsatmosphären |
-
1996
- 1996-05-24 DE DE1996121036 patent/DE19621036C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-26 NL NL1006131A patent/NL1006131C1/nl not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE902251C (de) * | 1942-04-18 | 1954-01-21 | Azote Office Nat Ind | Verfahren zur Gewinnung eines an Wasserstoff und an Kohlenoxyd reichen Gases |
| DE974909C (de) * | 1954-06-22 | 1961-06-15 | Basf Ag | Verfahren zur flammenlosen Umsetzung von gasfoermigen Kohlenwasserstoffen |
| WO1980001065A1 (fr) * | 1978-11-21 | 1980-05-29 | L Silberring | Procede et dispositif pour la preparation d'hydrogene |
| WO1993012032A1 (en) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | The Standard Oil Company | Endothermic reaction apparatus |
| EP0686701A1 (de) * | 1994-06-06 | 1995-12-13 | Praxair Technology, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wärmebehandlungsatmosphären |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JP 2-120203 A. In Patents abstracts of Japan, Sekt.C, Vol.14 (1990) Nr.330 (C-741) * |
| JP 58-108291 A. In Patents abstracts of Japan, Sekt.C, Vol.7 (1983) Nr.209 (C-186), JP 58-79089 A. In Patents abstracts of Japan, Sekt.C, Vol.7 (1983) Nr.171 (C-178) * |
| JP 63-134501 A. In Patents abstracts of Japan, Sekt.C, Vol.12 (1988) Nr.387 (C-536) * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10023409A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Linde Gas Ag | Gasgenerator und Verfahren zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung von metallischem Gut sowie Wärmebehandlungsanlage mit einem Gasgenerator |
| DE10023410A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Linde Gas Ag | Verfahren zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung von metallischem Gut, Gasgenerator und Wärmebehandlungsanlage |
| EP1830147A1 (de) | 2006-03-03 | 2007-09-05 | Schwartz, Eva | Mehrkammer-Durchlaufofen mit Schutzgasbetrieb und Verfahren zum oxidfreien Erwärmen von verzinkten Werkstücken |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL1006131C1 (nl) | 1997-11-25 |
| DE19621036A1 (de) | 1997-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60025124T2 (de) | Methode und Vorrichtung zur Wasserstoffherstellung mittels Reformierung | |
| DE1417796C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gases | |
| DE2513499C2 (de) | ||
| DE3150343C2 (de) | Verfahren zum Betreiben eines kontinuierlichen Tunnelglühofens | |
| DE1467035B2 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Wasser stoff | |
| DE1771688B1 (de) | Verfahren zur Regelung der Beheizung von Verkokungsoefen | |
| DE3922446A1 (de) | Verfahren und reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff(en) | |
| EP1425244A1 (de) | Kompakte reformereinheit zur wasserstofferzeugung aus gasformigen kohlenwasserstoffen im kleinen leistungsbereich | |
| DE1964810B2 (de) | Vorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff | |
| DE19621036C2 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas | |
| EP2525146B1 (de) | Verfahren zur Verbrennung eines Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches | |
| DE102005038733A1 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Reformers | |
| EP2361675A1 (de) | Reaktor für Reaktionen bei hohem Druck und hoher Temperatur und dessen Verwendung | |
| DE2034907C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Reduktionsgasen | |
| EP0180953B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schutzgasatmosphäre | |
| DE2615265A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung einer reduzierenden atmosphaere fuer thermische behandlungsanlagen | |
| DE10023410A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung von metallischem Gut, Gasgenerator und Wärmebehandlungsanlage | |
| DE102010032919A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Befeuchten eines brennbaren Gases | |
| DE2419997C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung härtbarer bzw. verschleißfester Oberflächenschichten von Stahlteilen in einem Glühofen | |
| DE3022181C2 (de) | Verfahren zum Regeln des Gas-Luft-Gemisches für Gasbrenner von Gas-Schnellerwärmungsöfen und Gas-Schnellerwärmungsofen zur Durchführung dieses Verfahrens | |
| EP4368567B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur partiellen umwandlung von ammoniak in ein wasserstoffhaltiges gasgemisch | |
| DE3808146A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines schutzgases fuer die waermebehandlung von eisen und nichteisenmetallen | |
| DE2525303C3 (de) | Gasbrenner | |
| EP4260933A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer temperatur eines reaktionsrohrs eines reaktors | |
| DE821489C (de) | Verfahren zur Umsetzung von bei normaler Temperatur nicht zuendfaehigen Gasgemischen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |