DE1542160A1

DE1542160A1 - Reformierofen od.dgl. aus masseinheitlichen Bauteilen

Info

Publication number: DE1542160A1
Application number: DE19651542160
Authority: DE
Inventors: Bennett Jun Hilton Alvin; Herp Jun Henry Carl; Kelsall Avery Crowell; Bowker Gordon Stanley
Original assignee: Girdler Corp
Current assignee: Girdler Corp
Priority date: 1964-06-25
Filing date: 1965-06-25
Publication date: 1970-07-02
Also published as: BE665967A; CH451884A; NL6508192A; US3453087A; GB1100855A

Description

PATENTANWÄLTE 8902 augsburg-göggingen, 4£ 4 2~f 6

ν. Eidiendorff-Straße 10

DR. ING. E. LIEBAU _UnserZeidlm G 5816 DIPLING. G. LIEBAU ^(Bei

Ihr Zeichen
re Nachricht vom

GIRDLER CORPORATIOH
Cincinnati, Ohio 45226/Ü.S.A.

Reformierοfen od. dgl. aus maßeinheitliehen Bauteilen.

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Durchführung katalytischer Reaktionen bei erhöhten Temperaturen und insbesondere einen Ofen aus maßeinheitlichen Bauteilen zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen, bei welchen Wärme zugeführt v/erden muß, z.B. Reaktionen von Erdgas, Propan oder anderen Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen mit Dampf zur Erzeugung von Wasserstoff oder Synthese-

^ gasgemischen,
to

-*J Die bestehenden großtechnischen öfen für solche Reaktionen ^ bestehen gewöhnlich aus' einer Anzahl von Legierungsrohren,

_w die in einem Ofenraum enthalten und mit Einlaß- ur>d Auslaßsammelleitungen verbunden sind, Diese Rohre sind mit einem

zur Verwendung in den besonderen xieaktionen geeigneten Katalysator gefüllt. Die Kohlenwasserstoffsufuhr und der Dampf oder andere gasförmige oder verdampfte Stoffe, die in Reaktion treten sollen, gelangen von den Linlaßsamrnelleitungen zu den katalysatorgepackten Reaktionsrohren, v/elche innerhalb des Ofens durch Brenner erhitzt werden. Die Reaktionsteilnehmer strömen durch die katalysatorführenden Rohre, in denen die Reaktion stattfindet. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Ofen durch die Auslaßsammelleitungen abgezogen.

Im allgemeinen sind solche öfen in Handel nur in bestimmten Modellen mit besonderen Kapazitäten erhältlich. Uenn eine nicht ohne weiteres erhältliche Kapazität gewünscht wird, muß ein solcher Ofen besonders konstruiert und .gebaut v/erden. In den meisten Fällen muß der Ofen an seinen Aufstellplats zusammengebaut werden.

Eines der Hauptziele der Erfindung ist die Schaffung eines Ofens aus maßeinheitlichen Bauteilen, d.h. eines Ofens, bei welchem die einzelnen Bauelemente des Ofenaufbaus, welche d ie gleiche Aufgabe haben, derart auswechselbar sind, daß öfen von verschiedenen Grossen und Kapazitäten durch die Kombination dieser Bauelemente oder maßeinheitlichen Bauteile in Blockbauweise erzielt werden können.

Gegenstand der Erfindung ist ein Ofen aus"maßeinheitlichen

BAD ORfQINAL

009827/1713

bauteilen od. dgl., der in Kombination gekennzeichnet ist durch einen Fuß, der eine feuerfeste, einen Herd bildende Oberfläche aufweist, eine ileihe von wetallwandplatten mit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, I'ittel, durch welche die Wandplatten in vertikaler Stellung mit ihren unteren Enden auf nandteilen des J'usses aufgestützt gehalten vrerden, wobei an zwei entgegengesetzten Randteilen des Fusses Mindestens eine der Viandplatten so aufgestützt ist, vertikale Metalleckenplatten mit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, wobei die Eckenplatten zusammen mit den 7'andplatten einen Ofenraun bilden, die vertikalen Kandt eile der Wandplatten und die Eckenplatten lösbar miteinander abgedichtet sind, eine Reihe von sich vertikal erstreckenden Katalysatorrohren, die in parallelen: Abstand zueinander und zu den gegenüberliegenden Platten angeordnet sind, und ein feuerfestes Gewölbe, das auf lütt ein aufgehängt ist, Vielehe sich quer zul: Ofenraum erstrecken, wobei sich die oberen Lnden der Katalysatorrohre durch öffnungen iiü Gewölbe, erstrecken und über ihnen i.inlaßelemente angeordnet sind.

Der aus maAeinheitlichen Bauteilen bestehende Reformierοfen besitzt einen rechtwinkeligen Stahlofenkörper aus Platten, die an.ihren Innenflächen mit isolierenden und feuerfesten Ctoffen ausgekleidet sind und Seitenwinde bilden. Die Katalyüatorrohro können otahllegierungsrohre sein, die in Ofen-

bad ORiew

körper angeordnet und mit Einlaßsammelleitungen versehen sind, die sich ausserhalb des Ofenkörpers befinden, und mit Einlaßsammelleitungen innerhalb des Ofenkörpers. Der Ofen kann mit Ilehrfachbrennern versehen sein, die sich in seinen Seitenwinden und/oder an seinem Boden befinden und dazu dienen, die katalysatorführenden Rohre auf den gewünschten Grad zu erhitzen,

nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden schematischen Zeichnungen beispielsweise näher bes chrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsger.iclssen ile formier ο fens aus maßeinheitliehen Bauteilen;

Fig. 2 eine teilv?eise Seitenansicht des Ofenrahmenwerks und der Seitenplatten;

Fig. 3 eine Endansicht der Ofenplatten und des i'usseren Rahmenwerks;

I¹Ig. 4 eine Teilansicht im Schnitt des Ofenherdes; Fig. 5 eine Ansicht einer !Wandplatte in Längsschnitt;

009827/1793 _BAD0RielNAL

Fig. 6a, 6b, 6c und 6ά schematische Ansichten im Aufriß von verschiedenen Formen von Wandplatten;

Pig· 7a und 7b Ansichten von zwei Aus führ ungs formen von Eckenwandplatten im Querschnitt;

Pig, 3 eine Teilansicht in Draufsicht der Gewölbeanordnung des Ofens;

Fig. 9 eine Teilansicht im Schnitt, welche die Gewölbeanordnung und deren Lagerung zeigt;

Fig. Io und 11 Teilansichten im senkrechten Schnitt, welche eine Rohranordnung oder "Harfe" zeigen;

Fig. 12a, 12b, 12c, 12d und 12e verschiedene Ausführungsformen der Bauweise aus maßeinheitlichen Bauteilen, welche öfen von verschiedenen Harfenkombinationen zeigen;

Fig. 13 eine Teilansicht in Draufsicht der Einlass-Sammelleitung;

Fig« I^ eine Ansicht, welche die Elnlaßexpansionsschleifenanordnung zeigt, wobei bestimmte benachbarte Teile im Schnitt dargestellt sind,

Q09827/17Ö3

Fig. l-5a, 15b, 15c, 15d und 15e schematische Darstellungen v;elche Ofenbauelemente bei Verwendung verschiedener Einlaßsammelleitungen und beispielsweise Kombinationen hiervon zeigen;

Fig. 16 eine Teilansicht im Querschnitt des oberen Teils des Ofens, welche die Bauform des Zuges zeigt;

Fig. 17 eine Ansicht im senkrechten Schnitt einer anderen Ausführungsform eines Reformierrohres zur Verwendung in dem erfindungsgemüssen Ofen;

Fig. 18 eine Teilansicht in Draufsicht, welche die Einlaßs ammelleitung für die in Fig. 17 gezeigte Art von JIeformierrohren zeigt;

Fig. 19 eine Teilansicht im Aufriß der in Fig. 1-3 dargestellten Einlaßsammelleitung;

Fig. 2o eine Teilansicht in Draufsicht der Auslaf-sammelleitungsanordnung für Reformierrohre von der in Fig. 17 gezeigten Art und

Fig. 21 eine Teilansicht im Aufriß der Auslaßsammelleitungsanordnung nach Fig. 2o,

009827/1783

Die in Fig. 1 in schematischer und teilweiser Darstellung gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens besitzt ein äusseres Rahraenwerk 1, Seitenwandplatten 3» katalysatorführende Rohre 5, Auslaßsairmielleitungen 7» einen Rauchgasauslaß 9, einen Herd 2, eine Gewölbe- oder Dachanordnung 4, Einlaßsamraelleitungen 6 und Brenner 8.

Das aussere Rahmenwerk.

V/ährend verhältnismässig kleine öfen aus den verschiedenen nachfolgend näher beschriebenenfriaßeinheitlichen Bauelementen ohne ein umgebendes Rahmenwerk gebaut v/erden können, ist in den meisten Fällen ein Rahmenwerk zum Unterschied -von den verschiedenen Platten und anderen maßeinheitliehen Elementen "wünschenswert, nicht nur zur Vereinigung, zum Lrzielen einer starren Bauform und zur Stützung des Ofenaufbaus, sondern auch in vielen Fällen um eine im Herstellerwerk zusammengebaute Anordnung bzw. eine Baueinheit zu erhalten, die gehandhabt und als solche versandt v/erden kann, und die dadurch eingebaut werden kann, daß sie unmittelbar auf einen Betonboden, eine Betonplatte od. dgl. aufgesetzt wird.

V/ie Fig. 2 und 3 zeigen, ist der aus maßeinheitlichen Bauteilen bestehende Keformicrofen mit einem uusseren tragenden

009827/1793

Rahmenwerk versehen, das allgemein mit 1 bezeichnet ist. Der Bodenteil des Rahmenwerks bildet ein Untergestell aus Seitenteilen Io und Endteilen 11 und 12. Wie ersichtlich, können die Seitenwandplatten an den Teilen Io und 12 durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben od. dgl. befestigt werden.'Es können natürlich zusätzliche Versteifungen (wie bei 21 in Fig. 4 gezeigt) zwischen den Teilen Io und 12 vorgesehen werden, um den Ofenherd zu stützen. An jeder Ecke befindet sich ein stehender länglicher Rahmenteil 13, von denen jeder mit einem Ring bzw. Glied 14 versehen ist, damit der Ofen mit dem Kran manipuliert werden kann. Der obere Teil des Rahmenwerks weist Seitenteile 15 und Endteile 16 und 17 auf. Zwischen den Endteilen 17 erstrecken sich zwei Rahmenteile 17a in Abstand voneinander. Diese Rahmenteile dienen zur Unterstützung des Rauchgasauslasses 9 (Pig· 1)· Weitere Rahmenteile, die allgemein mit 18 bezeichnet sind, erstrecken sich von den Teilen 17 zu den Seitenteilen 15. Die Rahmenteile 18 dienen zur Unterstützung der Gewölbe- bzw. Dachanordnung, wie nachstehend näher beschrieben wird. Weitere zusätzliche Rahmenteile können, falls erforderlich, vorgesehen werden, wie beispielsweise bei 19 gezeigt.

Der Herd.

Fig, 4 zeigt eine Schnittansicht, der Herdanordnung, Der Herd

009827/1793

besitzt einen metallischen Boden 2o, der durch die Ralimenteile Io und 12 sowie durch ein allgemein mit 21 bezeichnetes zusätzliches Rahmenwerk gelagert ist. Die Seiten des Herdes werden durch die Rahmenteile Io und 12 gebildet. Der Boden und die Seiten des Herdes sind von einem allgemein mit 22 bezeichneten Isolierblock bedeckt. Obwohl auch andere "Materialien verwendet werden können/ besteht die isolierende Anordnung vorzugsweise aus feuerfesten Mineralfasern in Blockform,, wobei die Blöcke mit der den Herdboden und die Seiten bildenden Metallkonstruktion verklebt sind«,

Die Isolierung 22 ist auf ihrer Oberseite mit einem feuer·= festen Material 23 verkleidet. Es sind in diesem Falle verschiedene- Anordnungen möglich₈ beispielsweise die Verwendung des feuerfesten Materials in Form von Steinan_e jedoch ist es vorzuziehen, das feuerfeste Material als plastische oder kittartige Substanz auf das hohle Innere des Herdes aufzu-. bringen, wie sich aus Pig, 4 ergibt. Feuerfeste Materialien,,, welche auf diese Weise aufgebracht werden können, sind an sich bekannt. Ein Beispiel hierfür ist das KAST-O-LITE₉ ein gießbares feuerfestes Material von geringem Gewicht, das von der A,P, Green Fire Brick Company hergestellt wird.

Um das Isoliermaterial in seiner Lage zu halten,.können stabförmige Verankerungen-'25' verwendet werden. Diese Verankerungen 25 können aus. V»föz»mig gebogenen Metalistäben b@iBfes!ien_a wobei

J .' i» lsi . ι. . i Ti

-lo-

das untere Ende des V am Herdboden 2o in geeigneter Weise, beispielsv/eise durch Schweissen, befestigtest. Die Verankerungen 25 erstrecken sich durch den Isolierblock in das gießbare feuerfeste Material. Wie ersichtlich, können Streifen aus einem gewellten Material, beispielsxfeise aus Aluminium od. dgl., in dem gießbaren feuerfesten Iiaterial eingebettet werden, um Jede Neigung zur Piissebildung zu lokalisieren und um eine gewisse Verzahnung zu erzielen. In der Zeichnung sind zwei solche gewellte Streifen bei 24 gezeigt» wobei sich die Wellungen in waagrechter Richtung erstrecken. Un den Umfang des Herdes herum kann an der Innenseite des Isolierblockes ein feuerfestes Haterial 26 in dem gießbaren Isoliermaterial 23 eingebettet werden. Das feuerfeste Ilaterial 26 wirkt nit einem ähnlichen Material an den Ofenseitenwandplatt-en zusammen, um eine zusammenhängende feuerfeste Oberfläche bis nach unten zum Herd selbst zu erhalten.

Die Seltenwandfelder.

Die Wandfelder 3» welche die Ofenseiten bilden, sind am besten in Pigs 2_S 3 und 5 ersichtlich. Die Seitenwandfelder weisen längliche Metallplatten 27 mit sich nach aussen erstreckenden Längsflanschen 28 an ihren Seltenrändern auf. Die Platten 27 sind mit Winkeleisen 2$ versehen, die sich zwischen den Flan-

001821/1703

sehen 28 an deren unteren Rändern erstrecken. Die Winkelelsen 29 sind mit geeigneten Lochungen 29a versehen, durch welche die Felder an den Rahmenteilen Io oder 12 befestigt werden können. Die Oberseite der Platten 27 ist mit Lochungen oder Einkerbungen 3o versehen, mittels welchen sie mit den Rahmenteilen 15 oder 17 verschraubt werden können. Die einzelnen Felder 3 können miteinander durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben, miteinander verbunden werden, Vielehe sich durch jeweils zwei benachbarte Flansche 2fi erstrecken.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer beispielsweisen Ausführungsform eines Seitenwandfeldes. Die Platte 27 ist an ihrem oberen Ende mit fciner U-Schiene 31 versehen, die an ihrer Innenfläche befestigt ist. Die Innenfläche der U-Scn;i..'-.. 31 und der Platte 27 ist von einer Isolierblockschicht bedeckt, die der vorangehend beschriebenen ähnlich sein kann. Gegen den Isolierblock 32 ist eine Schicht 33 aus gießbarem feuerfestem ilaterial 33 gegossen, das von der vorangehend beschriebenen Art sein kann und vorzugsweise mit gewellten Teilen 34 ähnlich den Teilen 24 in Fig. 4 versehen ist. Ferner sind auch Verankerungen 35 vorgesehen, die von der in Fig. bei 25 gezeigten Art oder lediglieh metallische stabartige Elemente sein können, deren eines Ende umgebogen und mit der Platte 27 verschweißt ist. Die gießbare Schicht aus feuerfestem Material 33 kann an beiden Enden mit einer Ausnehmung 36 und

009827/1793 ⁶^ ORDINAL

mit Nuten 37 versehen sein. Diese Ausbildung ermöglicht und gewährleistet die Aufnahme und Halterung von Dichtungsmaterial 38 zwischen der Schicht 33 und der Gewölbe- oder Dachanordnung an dem einen Ende und zwischen dem feuerfesten Material im Herd am anderen Ende. Dies ist in Pig. Io dargestellt. Das Dichtungsmaterial 38 ist vorzugsweise eines der bekannten halbstarren Hochtemperatur-Dichtungsmittel, die an dem benachbarten feuerfest.en Material haften und gewöhnlich zum Ausfüllen kleiner Zwischenräume an den Stellen verwendet werden, an welchen eine beträchtliche bauliche Festigkeit nicht erforderlich ist.

Fig. 6a, 6b, 6c und 6d zeigen verschiedene beispielsweise Ausführungsformen von maßeinheitlichen Bauteilen für das Seitenwandfeld bzw. die Seitenwandplatte 27. In Fig. 6a ist die Platte 27 mit Brennern 39 versehen. Die Brenner 39 können von beliebiger geeigneter, an sich bekannter Art sein, die eine Verbrennung längs der Ofenwand mit im wesentlichen keiner Flammenwanderung zur Ilitte der Ofenkammer bewirken. Solche Brenner ergeben einen Flammenverlauf, der in Verbindung mit der gießbaren feuerfesten Schicht 33 einen Strahlungswandeffekt erzeugt. Dies ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit des Strahlung^ wärmeübergangs von den Ofenwänden auf die katalysatorführenden Rohre ohne Gefahr einer Flammenbeaufschlagung der Rohre oder einer örtlichen überhitzung derselben.

Innerhalb des Rahmens können natürlich Brenner im Ofenherd vor-

0 0 9 8 2 7/1793 BAD ORiQINAL

gesehen i^erden. Dies ist in Fig. Io schematised bei 39a dargestellt. Solche im Herd angeordnete Brenner können von beliebiger geeigneter Art sein, beispielsweise Brenner, die «ine flache Flammenschicht auf die Seitenwände des Ofens richten können u. dgl..

In Fig. 6b ist ein Feld bzw. eine Platte 27 mit zwei Sichtöffnungen 4o dargestellt. Das Feld bzw. die Platte in Fig. 6c ist mit einer Flammennachweisvorrichtung, beispielsweise mit einem Feuerauge (Fire Eye) 4l in ihrem oberen Teil und mit einer Sichtöffnung 4o in ihrem mittleren Teil versehen. Das Feld bzw, die Platte in Fig. 6d ist der in Fig..6c gezeigten ähnlich, von der sie nur dadurch abweicht, daß die Lage der Sichtöffnung und des Feuerauges umgekehrt ist»

Es können natürlich, falls erforderlich, auch volle Felder vorgesehen sein. Solche Felder sind in Fig. 2 und 3 dargestellt< Ferner können die Felder mit Ausnehmungen 27a an ihren unteren Rändern (Fig. 2) versehen werden, damit Rohre durch die Ofen» wände geführt werden können, wie nachfolgend besehrieben wird,,

Fig. 7a und Jb zeigen zwei Ausführungsformen von maßeinheit« lichen Uandeckplatten. Die Wandeckplatte nach Fig. Ja wird durch eine metallische Eckplatte 42 von' WInkeleisenqi'jgrschnitt gebildet_β dessen Schenkel oder Seiten gleiche Breite liaben und

Q0 08211If§3

an Ihren äusseren Rändern mit Flanschen 43 versehen sind. Die Mansche 43 sind für das Zusammenwirken mit den Planschen 28 an den Seitenwandfeidern oder -Platten 27 geeignet. Die Wandecke nach Fig. 7a trägt eine Isolierblockschicht 44 längs ihrer einen Innenseite und eine Isolierblockschicht 45 längs der anderen Innenfläche, der gegen die Schicht 44 anliegt. Ferner ist eine Schicht aus gießbarem feuerfesten Material vorgesehen, die in zwei Teilen 46 und 47 gegossen ist. Auch in diesem Falle können Verankerungen 4G der vorangehend bes chriebenen Art vervrendet werden.

Die Wandecken nach FIg₉ 7b weisen eine Eckplatte 49 von V.^Tinkeleisenquerschnitt auf, deren eine Seite wesentlich breiter als die andere ist. Die Eckplatte 49 ist mit Flanschen 5o vers ehen, die mit den Flanschen 43 an den Seitenwand Meiern oder "Platten 27 zusammenwirken können« Die V.'andecke nach Fig. 7b ist ebenfalls rait einer Blockisoliermaterialschicht 51 und einer Schicht aus gießbarem feuerfesten ."laterlal 52 versehen, die in diesem Falle aus einem Stück gegossen werden kann. Bei dieser Ausführungsform brauchen Verankerungen lediglich auf der längeren Seite der Platte 49 vorgesehen zu x/erden, wie bei 53 gezeigt.

Je nach der Grosse oder anderen Rücksichten kann ein Endteil des Ofens durch zwei aneinander befestigte Eckenplatten oder durch zwei Platten in getrennter Stellung mit einer weiteren

2 7/1.793

Platte bzw. weiteren Platten dazwischen. Die Breite der Seiten der Eckenplatten kann in der gewünschten V/eise verändert werden, um den Einbau der senkrechten katalysatorführenden Rohre in versetzter Anordnung zu ermöglichen.

Die Gewölbe- oder Dachanordnung.

T⁷¹Xg, C ist eine Teilansicht in Draufsicht, welche nur das Gewölbe darstellt und die verschiedenen Baublöcke oder maßelnheitlichen Bauteile, die das .Gewölbe bilden, zeigt. Wie .'ersichtlich/können die in Fig. 8 gezeigten sieben verschiedenen Arten von Gewölbeblöcken zur Herstellung eines Gewölbes von beliebiger gewünschter Länge kombiniert werden, Die beiden Eckblöcke 5 H und 55 sowie die beiden Randblücke 56 und 57 zwischen diesen unterscheiden sich voneinander du ^l-> den Umstand, daß die Reihen von katalysatorführenden Rohren, die sich durch das Gewölbe nach oben erstrecken, in der Richtung der Ofenlänge zueinander versetzt sind. Die übrigen Längsränder des Gewölbes kennen aus rechteckigen Blöcken 58a gebildet werden. Die Blöcke 56, 57 und 53, welche den Mittelteil des Gewölbes bzw.' Daches bilden, sind alle in geeigneter '"Weise zur Bildung von Schlitzen 59 im Gewölbe mit abgerundeten Enden ausgeschnitten. Der Endblock 60 ist zur Anordming auf benaeli-■ barten Blockpaaren, xielche den Ilittelteil des Geitfölbes bilden, bestimmt. (Siehe auch Pif-;-· 9), Die Blöcke 60 weisen einen nach

009827/1793

unten gerichteten Teil auf, der in die Schlitze 59 paßt. Die Blöcke 6o sind mit abgerundeten Ausschnitten 61 versehen, welche mit den abgerundeten Ecken der Schlitze 59 zur Bildung von kreisförmigen Öffnungen durch das Gewölbe, die mit 62 bezeichnet sind, zusammenwirken. Die katalysatorführenden Rohre erstrecken sich nach oben durch das Gewölbe in den Öffnungen 62.

Die verschiedenen Blöcke sind natürlich aus einem feuerfesten Material, wie feuerbeständigen Ziegeln oder einem gfeßbaren feuerfesten Material, hergestellt.

Fig. 9 ist eine Teilansicht im Schnitt, welche die Anordnung der verschiedenen Gewölbeblöcke zeigt. Die Gewülbeblöcke sind in an sich bekannter Weise an den oberen Teilen des äusseren Rahmenwerks durch Hänger oder Haken 63 aufgehängt, Vielehe Stäbe 64 od. dgl. innerhalb der Blöcke selbst umgreifen. Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Blöcke 6c lediglich auf den Blöcken 56 und 58 aufruhen. Ferner ist ersichtlich, daß eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Isolierblock und dem gießbaren feuerfesten Material des Seitenwandteils und der am weitesten am Rand befindlichen Gewölbeblöcke vorgesehen, wie bei 38 gezeigt.

Die katalysatorführenden Kohre und dia' Auslaßsammelleitung.

009827/1793

Die katalysatorführenden Kohre und die Auslaßsammelleitung für diese sind am besten in Fig. Io und 11 ersichtlich. Die katalysatorführenden Rohre 65 sind an ihren unteren Enden mit der Auslaßsammelleitung 66 durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Schweissen od. dgl, verbunden. Die Auslaßsammelleitung 66 befindet sich innerhalb der Ofenkammer und ruht auf dem Herd in einer möglichst-niedrigen Lage auf₉ damit die Gesamthöhe des Ofens so klein als möglich gehalten werden kann. Die Rohre 65 sind mit einem geeigneten Katalysator zur Beschleunigung der gewünschten Reaktion gefüllt. Ein solcher Katalysator hat gewöhnlich'die Form von Ringen oder stranggepreßten Pellets. Es hat sich als z-weckmässig erwiesen, einen Katalysatorträger vorzusehen, um zu verhindern, daß der Katalysator aus dem Rohr 65 in die Sammelleitung 66 fällt. Eine Ausfuhrungsform eines solchen Katalysatorträgers ist in Pig. Io bei 68 dargestellt. VIie ersichtlich, hat die öffnung 6? in der Auslaßsammelleitung 6G₁, die zum Rohr 65 -führt, einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohres 65* Hierdurch wird eine Schulter, auf welcher der Katalysatorträger aufruht, und eine Verstärkung der Rohröffnung erhalten. Der Katalysatorträger 68 wird durch eine lose sitzende per» forierte Hülse gebildet, die an ihrem unteren Ende geschlossen ist und an ihrem oberen Ende mit einem Plansch 6$ versehen ist, welcher mit der durch die öffnung 67 gebildeten Schulter zusammenwirkt, um den Katalysatorträger 68 in seiner Lage zu halten« '

In Pig. 11 ist eine zweite Ausführungsform eines Katalysatorträgers dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird der Katalysatorträger durch eine lose sitzende perforierte Hülse 7o gebildet, die an ihrem oberen Ende geschlossen und an ihrem anderen Ende mit einem ringförmigen sich nach aussen erstreckenden Flansch 71 versehen ist. Der Plansch 71 ruht auf der durch die öffnung 67 in der Auslaßsammelleitung 66 gebildeten Schulter auf.

In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Öffnung 67' in der Auslaßsammelleitung 66 mit dem gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des Rohres 65 herzustellen. Wenn dies der Fall ist, können andere geeignete Formen von Katalysatorträgern verwendet werden, beispielsweise ein spiralig gewickelter Draht von geringem Durchmesser, wie bei 7oa in Fig. 11 gezeigt.

Die Auslaßsammelleitung 66 kann an ihrer Mitte an dem Herd durch an sich bekannte geeignete Mittel verankert werden. Die Enden der Auslaßsammelleitungen können gegebenenfalls auf Rollen oder Lagerplatten gelagert werden.

Jede Auslaßsammelleitung 66 ist mit einem sich seitlich erstreckenden Rohr 72 versehen, das aus dem Ofen herausführt, wie Fig. Io zeigt. An den Stellen, an denen die Rohre 72

BAD ORIGINAL 009827/1 7. S3

sich durch die Ofenwand erstrecken, werden an sich bekannte geeignete Abdichtungen verviendet. Die'Reaktionsprodukte verlassen den Ofen durch die Rohre 72 zum Sammeln und zur weiteren Verarbeitung.

Jede Auslaßsarmnelleitung 66 und die mit dieser verbundenen lcateilysatorführenden Rohre 65 bilden eine "Harfe". Der erfindungsgemässe Ofen besitzt mindestens zwei solche Harfen in Abstand voneinander und in paralleler Anordnung zueinander quer zum Ofen. Die senkrechten Rohre in der einen Harfe sind mit Be-Ei-s auf diejenigen in der nächstliegenden parallelen Harfe versetzt, damit alle Rohroberflächen den Strahlungs-■w-araequellen bestmöglich ausgesetzt sind.

Die Innen- und Au-ssendurehmesser der Rohre 65 und der Aue}.' ■· Sammelleitungen 66 sowie der Hittenabstand der Rohre 6* . ..:i der Sammelleitung und der Abstand der Ofenwand zur Harfe hängt natürlich von einer Anzahl veränderlicher Grossen ab, z.B. von der durchzuführenden Reaktion, von dem verwendeten Katalysator, von der Art und der Anordnung der Brenner u.s.w..

Obwohl Abmessungen keine Beschränkung der Erfindung darstellen, wird für die Zwecke einer beispielsweisen Beschreibung angegeben, daß ein Ofen der beschriebenen Art katalysatorführende Rohre mit einem Gesamtdurchmesser von 117,5 mm (4 5/3 ") haben kann. Der I-littenabstand zwischen den Rohren kann 22,9 oder

0 09827/179 3

-2ο-

25,4 cm (9 oder Io ") betragen, während der Abstand von Harfenmitte zu Harfenmitte 45,7 cm (18 ") betragen kann. Zur Durchführung bestimmter endothermer Reaktionen, besonders bei einem verhältnismässig fein verteilten Katalysator, können Strömungsvolumen dadurch aufrechterhalten werden, daß die Rohre 65 verhältnismässig kurz gemacht werden, so daß sie beispielsweise eine Länge von 25,4 - 3o,5 m (Io - 12 Pul?.) haben. Auf diese Weise kann die Gesamthöhe des Ofens verringert v/erden.

Die Auslaßsammelleitung 66 kann eine Leitung mit einem Durchmesser von 15,2 cm (6 ") sein, um eine robuste RohrabStützung und eine Sammelleitung mit einer Gasströmungskapazität zu erhalten. Bei einer solchen Grosse besteht reichlich Raum für den Katalysatorträger, wie in Pig. Io und 11 gezeigt, sowie ein reichlicher Gasdurchlaß um diese herum. Ferner er- ' gibt eine Leitungsgrösse von 15,2 cm' (6 ") eine Auslaßsamme1-leitung von ausreichender Festigkeit für das Tragen der Rohre 65.

Fig. 12a, 12b, 12c und 12d sind schematische Darstellungen verschiedener erfindungsgemässer Harfenbauformen für Ofen mit maßeinheitlichen Bauteilen von geeigneten Grossen. Diese vier Figuren zeigen Harfen mit zwei, vier, sechs und acht Rohren, welche In Reformieröfen mit vier» acht, -wolf und

009827/1793

sechzehn Rohren verwendet werden können. Reformieröfen mit einer gross er en Zahl von Rohren können dadurch erzielt v/erden, daß die verschiedenen Karfenbauformen nach Fig. 12a bis 12d kombiniert iverden. Beispielsweise zeigt Fig. 12e einen Refornierofen mit 2o Rohren aus zwei versetzten parallelen Rohrreihen, von denen jede durch eine maßeinheitliehe Harfe aus sechs bzw. vier Rohren gebildet wird.

Die katalysatorführenden Rohre und die Einlaßsammelleitungen.

v/ie sich am besten aus Fig. lo, 11, 13 und 14 ergibt _s erstrecken sich die katalysatorführenden Rohre 65 durch das Gewölbe oder Dach und über dieses hinaus, das allgemein mit 73 bezeichnet ist. Diese Bauform ergibt katalysatorführende Rohre 65₉ welche an ihrem einen Ende (d.h. innerhalb des Ofenraumes durch die am Herd angeordneten Auslaßsammelleitungen ,66) begrenzt sind₃ während sie an ihren oberen Enden nicht begrenzt sind und sich frei ausdehnen können. Dies ist aus einer Reihe von Gründen wichtig. Es wurde bei Reformieröfen mit einer Vielzahl von katalysatorführenden Rohren festgestellt, daß die Rohre beim Erhitzen das Bestreben haben, sich zu längen. Diese Längung weicht ferner von Rohr zu Rohr ab. Die Rohrlängung ist eine Folge von einer oder einer Kombination von Ursachen; ungleichmassige Gasströmung, ungleichmässige Erhitzung der Rotoe,,.

008827/

verschiedenes Kriechdehnungsverhalten der Rohre und der Umstand, daß, wenn einmal ein Rohr sich zur Wärmequelle zu biegen beginnt, der Zustand fortschreitend schlimmer wird.

Durch den Umstand, daß die Rohre 65 sich durch das Gewölbe und nach oben über dieses hinaus erstrecken, wird das Einfüllen des Katalysators in die Rohre und die Entnahme von verbrauchtem Katalysator aus den Rohren erleichtert.

Die Entnahme von verbrauchtem Katalysator aus den Rohren kann dadurch geschehen, daß ein Vakuum an das obere Lnde des Rohres gelegt und der verbrauchte Katalysator abgezogen wird, nachdem der Ofen ausser Betrieb gesetzt worden ist. Falls der Katalysator ein Rohr verstopft, läßt die Verwendung von oben offenen Rohren ohne weiteres das Ausbohren des erhärteten Katalysatorpfropfens zu. Die Entnahme des Katalysatorträgers kann in verschiedener Weise erfolgen.

Fig. 13 zeigt eine Draufsicht der Einlaßsammelleitung. Die Reakt ions teilnehmer werden der T-Verbindung 7²J zugeführt und gelangen dann über die Leitungen 75 und 76 zu den Einlaßsammelleitungen 77 und 70 (eine für jede der parallelen voneinander in Abstand befindlichen Harfen oder Harfenkombinationen). Die Sammelleitungen 77 und 78 sind je mit einer Expansionsschleife 79 für jedes von ihnen belieferte katalysatorführende Rohr 65 versehen.

009827/1793

Fig. 14 zeigt eine der Expansionsschleifen 79· Die mit voll ausgezogenen Linien gezeichnete Schleife ist in der Stellung dargestellt, die sie einnimmt, wenn das kataly sat or führ ende ■Rohr .65 sich in seinem "kalten" oder nicht ausgedehnten Zustand befindet. Die mit gestrichelten Linien gezeichnete Schleife zeigt die Stellung an, wenn'das Rohr 65 sich in seinem "heissen'Oder ausgedehnten Zustand befindet. Aus Fig. ergibt sich, daß der Teil 80 der Expansions- 'bzw'. Dehnungsschleife 79 praktisch die ganze Verformung aufnimmt, welche durch die Ausdehnung des Rohres 65 verursacht wird, wodurch jede Beanspruchung an der abgedichteten Verbindung 81 zwischen der EinlaÄsammelleltung" 7ß und der Expansions- bzw. Dehnungsschleife 79 sowie an der Schweißstelle 83 zwischen dem Verbindungsstück 82 und der Einlaßsammelleitung 78 vermieden wird. Der Innendurchmesser' der Schleife 80 ist an ihrem Au-. trittsende vergrössert, um die Behandlungsstrongeschwind^.._._elfc zu verringern und um eine Strahldüsenwirkung auf den Katalysator im Reaktionsteilnehmerrohr auf ein Mindestmaß, herabzusetzen.

Fig. 13 und 14 zeigen ferner die Verbindung zwischen der Dehnungsschleife und den oberen Ende eines katalysatorführenden Rohres, 65. Die Einlaßdehnungsschleife 79 ist an ihrem Austritt sende mit einem rechteckigen Flansch 84 versehen. Dieser rechteckige Flansch 84 kann an der EinlaMehnungsschleife in beliebiger geeigneter und gasdichter "eise, ε,B.'durch Ver-

0 09827/1793

schrauben, Verschweissen, od. dgl. befestigt werden. Die Unterseite des Flansches 84 ist mit einer Ringnut 65 versehen, in der sich eine Dichtung 86 befindet, gegen welche sich der obere Rand des Rohres 65 abstützt. Jedes der katalysatorführenden Rohre 65 ist an seinem oberen Ende mit vier Gewindebolzen versehen, die an der Aussenfläche der Rohre befestigt sind. Die Gewindebolzen 87 können durch geeignete öffnungen in Flansch 84 geführt werden und dienen zur Aufnahne von Huttern 88, durch welche der Plansch 84 am Rohr 65 gasdicht befestigt werden kann. Diese Bauform hat den Vorteil, daß eine gleichmässige Zusanmendrückung der Dichtung 86 über die ganze Fläche der bearbeiteten Oberkante des Rohres 65 gewährleistet ist. Aus dem Vorangehenden ergjbt sich, daß durch das Lösen des Flansches 84 vom Rohr 65 und durch das Lösen der EinMdehnungsschleife von der Einlaßsammelleitung 78 bei 61 in einfacher Weise Zugang zum Inneren der katalysatorführenden Rohre 65 erhalten wird.

Fig. 15a, 15b, 15c, 15d und 15e zeigen in schematischer Darstellung verschiedene maßeinheitliche Ausfuhrungsformen der Einlaßsarimelleitungen 77 und 78. In Fig. 15"a» 15b, 15c und 15d sind Einlaßsamrnelleitungen für Harfen mit zwei, vier, sechs und acht Rohren dargestellt. Fig. 15e zeigt eine beispielsweise Einlaßsammelleitungsanordnung für einen Reformierofen mit 2o Rohren (einer Sechs- und Vierrohrharfe auf jeder Seite) . was durch die Kombination von maßeinheitlichen Linlaßsammel-

009827/1793 BAD ORlSlNAU

1 5421

leitungen von der in Fig. 15b und 15c dargestellten Art erreicht werden kann.

Die Verbrennungsprodukte. /

Viie. erwähnt, wird der Ofen durch-Brenner beheizt, die sich durch ausgewählte Seitenfelder (in den gezeigten Stellungen beispielsweise bei 39 in Fig. 6a) oder im Herd (wie bei 39a in Flg. Io angegeben) erstrecken» Die Brenner werden mit■Luft und .einem gasförmigen oder einem anderen fließfähigen brennstoff beliefert. Die Verwendung von Naphtha oder leichten Heizölen kann sich in bestimmten örtlichkeiten als vorteilhaft erweisen.

Für die Verbrennungsprodukte muß eine Ableitung vorgesehen sein. In Fig. 1 ist bei 9 ein Schornstein dargestellt und eine Schornsteinkonstruktion ist mit näheren Einzelheiten in Fig. 16 dargestellt. Wie ersichtlich, ist das Gewölbe bzw, das Dach 73 des Ofens aus feuerfesten Blöcken, die an einem darüber befindlichen Rahmenwerk (wie in Fig. 9 ge^ zeigt) aufgehängt sind, Inder Längsrichtung in zwei gesonderte Teile 73a und 73k unterteilt. Oberhalb der inneren Ränder der Gewölbeteile sind voneinander in Abstand befindliche feuerfeste Blöcke 89 und 9o angeordnet_β die zur Aufnahme eines Abzugkanals 91 geformt sind, der mit einem Isolier-

' ■ - : bad 00882 7/1793

material 92 und einem feuerfesten ilaterial 93 ausgekleidet sein kann, üas Abzugkanalgehi'use selbst kann zwischen Trägern 17'a gehalten v/erden, die einen Teil des oberen Rahmenwerks bilden (siehe Flg. 2, 3 und lo). Die Verbrennungsprodukte treten zwischen den voneinander in Abstand befindlichen Kanten des Gewölbes und durch'das Abzugkanalgehäuse hindurch. Ls kann jede gewünschte Schornsteinbauform in Verbindung mit dem Gehäuse verviendet werden.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann auch ein Abgaskanalauslaß Im Ofenherd (wie bei 9a in Fig. Io) oder in einer Lndwand des Ofens (nicht gezeigt) vorgesehen werden.

Der Ofenkörper einschließlich des Gewölbes oder Daches soll angemessen gasdicht sein. Die Abdichtung zwischen benachbarten Feldern und zwischen den Feldern und den Eckwandteilen kann dadurch geschehen, daß ein halbstarres feuerfestes Dichtungsmittel auf die aneinanderstossenden Kanten der feuerfesten Auskleidungen aufgebracht werden, wenn der Ofen ausreichendgroß ist, um das Eintreten von Bedienungspersonal zu eri.sV:.-lichen. Sonst geschieht das Abdichten am besten von aus^eri. Die Bauform des erfindungsgemässen Ofens ist derart, daß die Felder nicht durch das Dichtungsmittel in ihrer Lage gehalten zu werden brauchen, so daß ein weiches elastisches Dichtungsmaterial verwendet werden kann, das lediglich zum Verschliessen des Spalts zwischen benachbarten Feldern benutzt wird. !'¹Ur die

■ ■ ^ BADORiQINAL

009827/1793

Zwecke der Inspektion oder Instandsetzung können die Felder

jdcht aus-gebat werden, da das Dichtungsmittel leicht entfernt und eingesetzt werden kann. Die einander zugekehrten Flansche 28 können miteinander verschweißt werden oder es kann ein Dichtungsmaterial zwischen diesen angeordnet werden, wenn sie aneinander befestigt werden. Ferner ist es möglich, eine Abdichtung mit Hilfe einer Bauform zu erzielen, bei welcher die Ränder der einander gegenüberliegenden Flansche sich überlappen und durch ein zusammendrückbares dichtungsartiges iiaterial abgedichtet werden. Die Überlappung kann starr und metallisch oder biegsam sein.

Das Gewölbe bzw. das Dach selbst soll gegen das Lecken von Gas abgedichtet sein. Dies kann auf verschiedene lieise ges chehen. Ein Ueg besteht darin, die uber-s^csiten der das OevMio». bildenden Blöcke mit einer Schicht aus einem isolierenden, hitzebeständigen und vorzugsweise faserhaltigen Material zu bedecken, wie bei 94 in Fig. l6 dargestellt. Dieses Material soll nicht nur relativ undurchlässig für Gase bei den Temperaturen der Verbrennungsprodukte sein, sondern auch ausreichend elastisch oder verformbar sein, um die hindurchragenden Enden der katalysatorführenden Rohre abzudichten. Ein V/eg für eine innere Abdichtung zwischen den unteren Enden der Felder und dem Herdelement sowie zwischen den oberen Enden der'Felder und den Gewölbe- oder Dachkanten wurde bereits beschrieben (siehe 3-^} in Fig. Io und 11),

009827/1793

-23-

Eine weitere Ausführungsform für die Katalysatorrohre.

Pig. 17 - 21 beziehen sich auf einen Ofen aus maßeinheitlichen Bauteilen, der Katalysatorrohre vom Abzugsrohrtyp statt Harfen, wie vorangehend beschrieben, aufweist. Vie aus Fig. 17 ersichtlich ist, ist bei dieser Anordnung■ein längliches Ausoerirohr oder Katalysatorrohr 95 vorgesehen, dessen unteres Ende bei 96 geschlossen ist. Das obere Ende cles Katalysatorrohres 95 ist mit einer Öffnung 97 und mit einem Ringflansch 9? versehen. In der I-iähe des oberen Endes des Rohres 95 ist ein sich seitlich erstreckendes Rohrstück 99 vorgesehen. Dieses Rohrstück 99 erstreckt sich teilweise in das Katalysatorrohr 95 und ist an diesem durch beliebige geeignete "littel, beispielsweise durch Schweissen u. dgl., wie bei Ισο gezeigt, befestigt.

Ein Gasauslail—. oder Abzugsrohr lol ist durch dieses Rohr 99 p-eführt und erstreckt sich innerhalb des Katalysatorrohres $5 axial und nach unten. Das Abzugsrohr lol kann an dem Rohrstück 99 durch beliebige geeignete Ilittel, beispielsweise durch üchweissen od. dgl. befestigt werden, wie bei Io2 gezeigt. Das unterste Ende dos Abzugrohres ist durch einen Stopfen Io3 abgeschlossen und mit einer Anzahl Perforationen lo^J in seinen f.eitenwänden in der j."he des abgeschlossenen Endes versehen.

0 0 9 8 2 7/1793 BAD

Das Katalysatorrohr 95 kann nach innen gerichtete Führungen Io5 aufweisen, durch welche das Abzugsrohr in seiner axialen Stellung gehalten wird.

Der Flansch 93 des Katalysatorrohres 95 ist mit einem ringförmigen Sitz Io6 zur Aufnahme einer Ringdichtung Io7 versehen. Eine Einlaßverbindung Io8, die nachfolgend noch näher besehrieben wird, ist mit einem Flansch Io9 versehen. Der . Flansch Io9 kann an der Einlaßverbindung Io8 in beliebiger geeigneter gasdichter 'Weise durch Verschraubung, Verschweissen od. dgl, befestigt v/erden. Der Flansch Io9 ist mit einem erweiterten Teil Io9a ausgebildet, der für.'das Zusammenwirken mit dem Sitz Io6.--bestimmt ist, um ein gleichmässiges Zusammendrücken der Dichtung Io7 zu gewährleisten. Der Flansch Io9 kann an dem Flansch 93 mit Hilfe von Schrauben Ho lösbar befestigt werden.

Im Betrieb wird der Ringraum 111 zwischen dem Abzugsrohr und dem Rohr 95 mit einem geeigneten Katalysator gefüllt. Das Bes chickungsgas wird durch das Einlaßrohr Io8 eingeleitet, so daß es seinen V/eg nach unten durch das Katalysatorbett nimmt. Am unteren Ende des Rohres 95 treten die Reaktionsprodukte in das Abzugsrohr lol durch die Perforationen Io4 ein,

Fig. 18 und 19 zeigen die Einlaßsammelleitungen und die Ein-BADORKaIHAL

T 009827/1793

-3ο-

laßverbindungen für die Abzugsrohr-Katalysatorrohre. Wie ersichtlich, kann das Dach bzw. das Gewölbe vier aus Blöcken hergestellt sein, wie vorangehendbeschrieben. Die Katalysatorrohre vom Abzugsrohrtyp sind im wesentlichen in der gleichen Weise versetzt angeordnet, wie die Katalysatorrohre in den vorangehend beschriebenen Harfen. Die Katalysatorrohre vom Abzugsrohrtyp können zwar am Ofenrahmen aufgehängt v/erden, jedoch können sie auch von dem Herd getragen werden, so daß sie/keine Aufhängung an ihrem oberen Ende brauchen und sich daher in ihrer Längsrichtung durch das Gev/ölbe frei ausdehnen und zusammenziehen können.

Die Einlaßmittel für die Abzugsrohr-Katalysatorrohre v/eiseneinen Einlaßanschluß 112 für die Einlaßsainmelleitungen 113 und 114 auf, die sich in der Längsrichtung längs des oberen Endes des Ofens erstrecken. Die Einlaßsamraelleitungen 113 und Il4 sind mit dauernd befestigten Anschlüssen 113a und Il4a versehen. Die Anschlüsse 113a und H¹Ia sind ihrerseitslösbar und gasdicht mit Einlaßanschlüssen Io8 der Katalysatorrohre verbunden. Diese lösbare Verbindung ist bei 115 und dargestellt. Die Einlaßanschlüsse Io8 sind so vorgesehen, daß sie eine Ausdehnung und Zusammenziehung der Abzugsrohrkatalysatorrohre in der Längsrichtung zulassen.

Fig. 2o und 21 zeigen die Auslaßsaramelleltuiigen und -Anschlüsse

BAD

0 0 9827/1793

für die Abzugsrohre. DieAuslaßmittel für die Abzugsrohre t/erden durch Auslaßsammelleitungen 117 und 118 gebildet, axe sich^:in der Längsrichtung an der Oberkante des Ofens erstrecken. Die Ausla^sammelleitungen 117 und 118 sind mit bleibend befestigten Anschlüssen 117a und lloa versehen, die ihrerseits lösbar durch lösbare gasdichte Anschlüsse 119 und 12o nit den Auslaßrohren lol verbunden sind.

Wie ersichtlich, sind die Anschlüsse 117a und 118a sowie die Abzugsrohre lol so gestaltet bzw. so vorgesehen, da£ sie eine Ltlngs aus dehnung bzw* -Zusammenziehung der Äbzugsrohr-

■ ^w ■ > ■■■■■■

Katalysatorrohre zulassen.

rerner ergibt sich aus dem Vorangehenden, daß der Katalysator in die Abzugsrohr-Katalysatorrohre in einfacher ¥eise dadurch eingebracht bzw. entnommen werden kann, daß die Einlaßanschlüsse Io8 bei 115 und Il6 getrennt werden und der Flansch Io9 von dem Flansch 98 jedes Rohres gelöst wird. Mach dem Lösen sowohl des Einlaßanschlusses Io8 als auch der Abzugsrohre lol lassen sich die Abzugsrohr-Katalysatorrohre leicht ausbauen oder auswechseln.

Die raaßeinheitliehe Dauweise. BADORiSiNAL

Lei der vorangehend beschriebenen ma&einheitlichen Bauweise

009827/1793

-32-wird eine Anzahl wesentlicher Vorteile erzielt:

(1) die Teile können genormt werden, was die Inspektion, Uartung, Instandsetzung oder das Auswechseln einzelner Teile einschließlich der Felder oder Platten, der Herdteile, der Harfen oder Abzugsrohre und des feuerfesten bzw. des Isoliermaterials ermöglicht, ohne daß der ganze Ofen abgerissen v/erden muß.

(2) die Hormung der Bauelemente ermöglicht den Bau von öfen von verschiedenen Grossen und Kapazitäten aus rnaReinheitlichen Bauelementen, so daß die Grosse eines Ofens verändert werden kann, ohne daß er völlig zerlegt wird. Die Verwendung genormter Bauelemente gestaltet ferner den anfänglichen Bauaufwand wirtschaftlicher.

(3) die Verwendung von genormten Bauteilen ermöglicht Ofenbauformen, die im Herstellerwerk zusammengebaut -rehandhabt und als Baueinheiten versandt v/erden können.

(4.) der erfindungsgemässe Ofen aus maßeinheitliehen Bauteilen umfaßt Peldeinheiten für die Seiten- und Endiiände des Ofens mit auswechselbaren Feldern von zweckmässiger Grosse zur Uartung, Handhabung, Inspektion oder zum Auswechseln. Die Feldbreite steht in- einem einfachen Verhältnis zu

009827/1793

dem bzw, beträgt ein Vielfaches des Rohrmittenabstandes in der Harfe, beispielsweise von 2:1. Dieses einfache Verhältnis ermöglicht eine echte Bauweise aus maßeinheitlichen Bauteilen und eine solche Bauform, da£· Röhrenheisöfen innerhalb eines..weiten Grössenbereichs aus den gleichen naßeinheitlichen Bauelementen in verschiedener Kombination angeordnet gebaut werden können. Die thermis ehe und die Verfahrensleistung eines grossen Bereiches von Ofen kann genau vorausgesetzt werden, da das Grundverhältnis und die Geometrie eines Paares oder einer an-άeren kleinen naßeinheitlichen Zahl von Rohren zu ihren benachbarten Seiten-wand.feidern, welche VJärraequellen, wie Brenner, enthalten, über einen weiten Bereich von Gesamtofenlängen praktisch gleich ist. In diesem Falle bleiben die Querschnittsabmessungeri' einer Reihe von öfen konstant und ändern sich nur die Länge des Ofens und die Gesamtlänf.e der Rohrharfen bzw. die Zahl der Abzugsrohre innerhalb der gleichen Reihe von ofen, die für eine ähnliche ■chemische Reaktion oder thermische Behandlung gebaut sind.

(5) dan naf.einheltliche PeId ermöglicht eine Wiederholung der Bauform im V/erk oder auf dem Gelände aus einer ilindestanzahl von verschiedenen Teilen oder gemeinsamen Formen zur brrichtung von ofen von verschiedenen Grössen und Kapazitäten, Die maßeiriheitlicheri Wandeinheiten werden beim Bauen Ofen von angemessener Grosse seitlich nebenclnariderf-'e-

009827/1193

■ftTßt.

(6) der erfindungsgenasse Ofen aus Piaiöeinheitlicl-.en Bauteilen ist besonders geeignet zur Herstellung in der ;.^:erksti\tte und für einen höheren Grad des Zusammenbaus als bei den bisherigen Bauformen, was den Transport des Ofens als Baueinheit ermöglicht, wobei ein geringstmöglicher Aufwand. an Facharbeitern und an Arbeitsvorgängen an Ort und Stelle für die Inbetriebnahme des Ofens erforderlich ist.

(7) die Normung des erfindungsgeraässen Ofens aus maßeinheitlichen Bauteilen ermöglicht es der Bedienungsperson bzw. -dem Benutzer des Ofens, eine geringstmögliche Zahl von verschiedenen Teilen als Ersatzteile zur raschen und leichten Wartung zu lagern.

(3) der erfindungsgemässe Ofen mit senkrechten parallelen Rohrharfen in symmetrischer Anordnung um die waagrechte Mittellinie des Ofens und mit geringen Abständen zwischen den Harfen ermöglicht eine symmetrische Anordnung der Abgasableitungen ebenfalls in Form von Längsmittelschlltsen entweder am oberen oder am unteren Ende des Ofens je nach den Bedingungen der Verwendung des Ofens, der Anordnung der Ililfswärmerückgewlnnungsanlagen und anderen Erfordernissen.

009 827/1793

(9) da sich die Schlitze praktisch über -die volle Länge des Ofens erstrecken, unabhängig davon, ob sie oben oder unten vorgesehen sind, wird eine gleichmässig verteilte Strömung der Abgase in allen Teilen des Schlitzes erhalten, die zu einem Vorraum (vestibule) oder zu einem Hei£gaskanal führen, der so gebaut ist, daß die gleichinässige Verteilung der Gase durch den Schlitz aufrechterhalten wird. Die- c;le ichnäss ige Verteilung von über die Rohrharfen oder Abzugsrohre strömenden heissen Gasen trägt wesentlich zur Gleichnassigke.it des Wärmeübergangs zu den verschiedenen Teilen der freiliegenden Flächen der Rohre bei, besonders in denjenigen Anwendungsfällen des Ofens mit verhältnisj.iässig niedrigen Temperaturen, bei welchen die proportionale "irkung des konvektiven Wärmeübergangs grosser ist und der Strahlungswärmeübergang nicht so vorherrschend ist, wie in Falle von Ofen, die mit höheren Temperaturen betrieben werden.

(lo) die rarfenkonstruktion, bei welcher alle Rohre mit einer Sammelleitung am unteren Ende kräftig verschweißt sind, verringert die mit der Wärmedehnung zusammenhängenden Probleme auf ein !'indestmaß, wobei komplizierte Federaufhängunger welche bisher für die Rohrstützen am oberen Ende der Rohre als erforderlich erachtet wurden, nicht mehr notwendig sind. Am oberen Ende jeder Harfe sind die Rohre nicht fest

BAD 0 09827/1793

1542180

eingespannt, sondern sie können sich einzeln frei nach oben ausdehnen.

(11) die Rohre in einer Harfe oder die Abzugsrohre auf der einen Seite -des Ofens sind zweckmässig mit Bezug auf diejenigen auf der anderen Seite des Ofens versetzt, um zu verhindern, daß ein Rohr sich praktisch ⁿirn Schatten

eines anderen" bezogen auf die Strahlungswärmequelle befindet.

(12) die Rohre, welche das Reaktionsteilnehmergemisch, z.B. ein Gemisch aus Dampf und Kohlenwasserstoff, zum Einlaß jedes Rohres leiten und das Rohr-bzw. das Legierungsrohr, welches die Ausströmung aus dem Reaktionsrohr bei jeder Harfensammelleitung leitet, sind von kleinem Durchmesser, um eine reichliche Biegsamkeit zur Wärmedehnung zu ermöglichen, haben jedoch eine ausreichende Grosse, damit bei einer massig hohen Gasgeschwindigkeit der Druckabfall über die Verbindungsleitungen nicht übermässig hoch wird.

(13) der obere Flanschverschluß jedes Rohres ist so angeordnet, daß die Rohre zur Inspektion, Entnahme oder zum Auswechseln des Katalysators einzeln geöffnet werden können, jedoch die Rohrharfe ihre normale Betriebsstellung beibehalten kann. Der Katalysator läßt sich wie bei der bis-

009827/1793 badobhmnal

herigen Praxis bei senkrechten Rohren durch eine Vorrichtung nach Art eines "Staubsaugers" oder durch andere geeignete Ilittel leicht entfernen.

Der erfindungsgemässe Ofen aus naßeinheitlichen Bauteilen ist in der Herstellung einfach und verhältnismässig billig. Wie erwähnt, kann der Öfen im Herstellerwerk gebaut werden, ro daß er zum endgültigen Aufstellungsplatz fertiggebaut oder praktisch fertiggebaut transportiert werden kann. Die volle Inbetriebnahme am Aufstellungsplatz kann dann mit einem geringstmöglichen Zeitaufwand vorgenommen werden. Die Schwierigkeiten, welche die Folge einer unterschiedlichen Ausdehnung der Katalysatorrohre sind, sind bei dem erfindungsgemässen Ofen weitgehend ausgeschaltet und der Ofen selbst hat eine ausreichend gedrängte Bauform zur Anordnung auf Kufen. Das Auswechseln von Teilen kann leicht und rasch geschehen, wodurch die Stilllegezeiten verringert werden.

Der erfLndungsgemässe Ofen aus maßeinheitlichen Bauteilen kann in sehr verschiedener Welse modifiziert werden. Beispielsweise kann das Hinzufügen von Elementen, die in einem Reformierofen oder in einem anderen katalytischen Ofen wünschenswst sind, in der gewünschten Weise erfolgen. Obwohl ein Ofen mit Einlaß- und Auslaßsammelleitungen gezeigt wurde, der normalerweise ein Vorerhitzen der Reaktionsteilnehmer durch, äussere Mittel

0 09827/17 93

1S4216Ö

-3Π-

erfordert, kann in den Ofen auch eine Vorheizeinrichtung, beispielsweise eine Leitungsschlange eingebaut werden.

Patentansprüche

BAD

0098 27/1793

Claims

P a t e nt an s ό r ü c he

1. Ofen zum Reformieren oder für ähnliche Zwecke aus naf einheitlichen Bauteilen, gekennzeichnet in Korabination durch einen Fuß, der eine feuerfeste, einen Herd bildende Oberfläche aufweist, eine Reihe von metallischen Uandfeidern mit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, Ilittel, durch Vielehe die Uandfeider in einer senkrechten Stellung mit ihren unteren Enden auf Randteilen des Fusses aufgestützt gehalten rerden, :-:obei an zwei entgegengesetzten Randteilen des Fusses mindestens eines der Wandfeider so aufgestützt ist, senkrechte metallische Hckplatten nit einer feuerfesten Verkleidung auf ihrer einen Seite, Vielehe Eckplatten zusammen mit den V/andfeldern einen Ofenraum bilden, die senkrechte Randteile der V.'andfeider und die Lckplatten lösbar miteinander abgedichtet sind, eine Reihe von sich senkrecht erstreckenden Katalysatorrohren, die in Abständen voneinander und von den gegenüberliegenden Uandfeidern und parallel zu diesen angeordnet sind, ein feuerfestes Dach, das an Elementen aufgehängt ist, die :;ich quer zuk Qfenraun erstrecken, wobei die oberen

009827/1793

-4ο-

Enden der Katalysatorrohre, -die sich durch öffnungen im Dach erstrecken, darüber angeordnete Einlaßnittel aufwdsen.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre unten geschlossen sind und in diesen

ψ Abzugsrohre angeordnet sind.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre auf dem Herd aufruhen.

4. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre an den erwähnten Elementen aufgehängt sind, die sich quer zum Ofen zur Aufhängung des Daches erstrecken.

5. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Katalysatorrohre Harfen bilden, jede Harfe eine untere Sammelleitung aufweist,, welche eine Anzahl von Katalysatorrohren miteinander verbindet, sich längs des Herdes erstreckt und auf diesem aufgelagert ist.

6. Ofen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Auslaßorgane für die unteren Sammelleitungen, welche Organe sich von den Gammelleitungen aus dem Ofenraum heraus durch eines

009827/1793 ^w

oder mehrere Wandfelder und dünne feuerfeste Verkleidungen erstrecken, welche Wandfelder mit Einkerbungen oder Ausschnitten zur Hindurchführung der Auslaßorgane versehen sind.

7. Ofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch p-ekennzeichnet, daß die Katalysatorrohre an den Sammelleitungen zur Bildung der Harfen in der Weise befestigt sind, daß die Rohre jeder Harfe pjleiche Mittenabstände voneinander haben,

8. Ofen nach den Ansprüchen 5— 7, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zueinander angeordneten Harfen in der Längsrichtung mit Bezug aufeinander versetzt sind, wobei die Rohrmittellinien der parallelen Harfen mit Bezug aufeinander versetzt sind.

9. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Wandfelder in einer einfachen mathematischen Proportion zum Abstand zwischen den Achsen von zv/ei benachbarten Katalysatorrohren steht,

Io, Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grosse des Ofens von der Zahl der in diesem verv/cndeten 1/aridfeider abhängt, und die Zahl der

009827/1793 BAD

Viandfelder von der Zahl der im Ofen enthaltenen Katalysatorrohre abhängt.

11. Ofen nach den Ansprüchen 5 - lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckplatten· von zweierlei Typen sind, von denen der eine durch eine Eckplatte mit Seitenteilen von gleicher Breite, die einander im rechten Winkel treffen, gebildet wird, während der andere Typ eine Eckplatte mit Seitenteilen ist, die einander im rechten Winkel treffen und von denen der eine breiter als/der andere ist, wobei der Ofen zwei Eckplatten von jedem Typ auf v/eist, die an diametral entgegengesetztenEcken angeordnet sind, so daß die in parallelem Abstand voneinander angeordneten Harfen innerhalb des Ofens in der Längsrichtung zueinander versetzt sein können.

12. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Brenner.

13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aln Brenner Strahlungsbrenner in mindestens einigen der i.'andfelder vorgesehen sind.

I¹I. ofen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner im Herd des Ofens angeordnet aiii.!.

BAD ORtäftiAL 009827/1793

15. Q^reii nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch .gekennzeichnet, daß eine Isolierblockschicht an den Innenflächen der '.Jandfeider und der Eckplatten befestigt ist, während üie feuerfeste Verkleidung durch eine Schicht aus einen gießbaren' feuerfesten I-Iaterial gebildet wird, die auf dieSchicht des Isolierblocks aufgegossen ist, und Ilittel vorgesehen sind, durch xfelche die Schichten in ihrer Lage gehalten werden.

Ib. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Abgasöffnung durch eines der erwähnten Ofenraur/ieleniente-,

17. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Abgasöffnung durch den Eerd,

18. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß durch ein Untergestell gebildet wird, und ein Rahnienwerk, welches den Ofen umgibt, a¹; Untergestell befestigt ist, und die Seitenwandfelder bzw. -Platten, die Eckplatten und die Elenente, an denen das Dach aufgehängt ist, trägt.

19. Ofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das

unter:-esteIl und das .Hahnenwc-rk so .ausgebildet sind, daß

0 098 27/179 3

11421

der Ofen eine Baueinheit bildet und als solche angehoben und transportiert vier den kann.

20. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Mittel zur beweglichen Abdichtung der oberen Enden der Eatalysatorrohre in öffnungen im Dach in der Weise, daß sich die Rohre in der Längsrichtung und nach oben in den öffnungen ausdehnen können.

21. Ofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßorgane für die Katalysatorrohre durch eine oder mehrere Sammelleitungen gebildet werden, ein Einlaßrohr das obere Ende jedes Katalysatorrohres

mit einer Sammelleitung verbindet, die Einlaßrohre schleifenförmig verlaufen, so daß die erwähnten Verbindungen • durch eine Ausdehnung der Eatalysatorrohre nicht beeinträchtigt vier den.

BAD ORtäiNAL 009827/1793

Us

Le e rs e ite