DE1901758B2 - Roehrenelement fuer einen roehrenofen zum katalytischen umsetzen von kohlenwasserstoffen mit wasserdampf - Google Patents
Roehrenelement fuer einen roehrenofen zum katalytischen umsetzen von kohlenwasserstoffen mit wasserdampfInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Röhrenelement für einen Röhrenofen zum Umsetzen von Kohlenwasserstoffen
mit Wasserdampf an einem indirekt beheizten Katalysator, mit einem an einem Ende geschlossenen Außenrohr
und einem darin angeordneten, aus dem Außenrohr herausführenden, nahe dem geschlossenen Ende
des Außenrohrs offenen Innenrohr und mit Katalysatormaterial im Bereich zwischen Innen- und Außenrohr.
Bei der Umwandlung oder Reformierung von Flüssigkeiten oder Gasen auf Kohlenwasserstoffbasis ist es
bekannt, die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf, eventuell unter Zusatz von Luft oder
Sauerstoff, kontinuierlich im sogenannten Röhrenofen, nachfolgend auch Wärmebehandlungsofen genannt,
vorzunehmen. Zur Erzeugung von technisch verwendbaren Gasen, wie z. B. Synthese- oder Stadtgasen, dienen
kubisch oder zylindrisch ausgebildete öfen, die je nach Produktionskapazität eine Anzahl von Röhrenelementen
aus hitzebeständigem Material von beispielsweise 50 bis 200 mm Durchmesser und einer Länge von
etwa 3 bis 8 m enthalten. Die kontinuierliche Umsetzung der Reaktionsgemische, bestehend aus Kohlenwasserstoffen,
Dampf und/oder Luft bzw. Sauerstoff, erfolgt bei vorgegebenen Verfahrensbedingungen, wie
Druck und Temperatur, an einem in die Röhrenelemente eingebrachten Katalysator. Die mit Katalysatormaterial
gefüllten Röhrenelemente werden meist direkt beheizt, um den hohen Reaktionswärmebedarf zu dekken.
Bei diesen hohen Temperaturen treten sehr große Materialbeanspruchungen auf, auch wegen der erheblichen
Längenänderungen der Rohre bei den auftretenden Temperaturänderungen.
Bekannt sind neben einfachen, glatt durch den Wärmebehandlungsofen
geführten Rohren auch gebogene durchgehende Rohre, wie man sie ganz allgemein bei
Wärmeaustauschern kennt. Ein Röhrenelement mit Innen- und Außenrohr und einem Katalysator dazwischen
ist aber durch die hohen Feuerraumtemperatu-
' 5 ren besonders gefährdet, weil durch unterschiedliche
Verformungen der Rohre starke Spannungen auftreten. Dazu begünstigen unterschiedliche Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften
des eingefüllten Katalysatormaterials gegenüber den Röhren deren Deformation. Es
ίο zeigt sich, daß diese Verformungen insbesondere dann
zur Zerstörung oder Beschädigung der Reaktionselemente führen, wenn diese stark und häufig wechselnden
Temperaturen ausgesetzt werden. In der Praxis versucht man daher, die Röhrenelemente unter möglichst
konstanten Temperatur- und Belastungsbedingungen zu betreiben und die Aufheiz- und Abkühlungsprozesse
nur sehr langsam und schrittweise durchzuführen. Kurzzeitige Betriebsunterbrechungen sowie die intermittierende
Betriebsweise, wie sie etwa von Gasversorgungsunternehmen zum Zwecke der Spitzenabdeckung
erwünscht werden, sind praktisch nicht oder nur unter Inkaufnahme eines erhöhten Kostenaufwandes durch
verminderte Lebensdauer der Röhrenelemente möglich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten zu beheben und Röhrenelemente
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die extreme Temperaturwechsel und den intermittierenden
Betrieb der damit bestückten Reaktoren erlauben. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Innenrohr
praktisch über seine ganze Länge wendel- oder wellenförmig gebogen ist und in der Nähe des geschlossenen
Endes des Außenrohrs durch einen Katalysator-Stützrost in einen katalysatorfreien Raum ragt.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, einen mit derartigen Röhrenelementen
bestückten Wärmebehandlungsofen kurzzeitig abzustellen, ohne ihn durch den sonst üblichen Warmhaltebetrieb
auf einer Mindesttemperatur halten zu müssen.
Durch die Formgebung des Innenrohres wird die Wärmeaustauschfläche
erhöht. Dadurch kann die Länge des Röhrenelements bei gleichzeitiger Optimierung des
Rohrdurchmessers auf eine Mindestlänge reduziert werden. Neben der Einsparung von teuren, hochlegierten
Werkstoffen bringt dies auch den wirtschaftlichen Vorteil, daß der Röhrenofen selbst verkleinert werden
kann. Ferner liegt ein bedeutender Vorteil in der Verringerung der Austrittstemperaturen des umgesetzten
Reaktionsgemisches, wodurch der Einsatz von preisgünstigen Werkstoffen technisch ermöglicht wird. Die
unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Innen- und Außenrohr und die damit verbundene Reibung
mit dem Katalysator wird auf ein unschädliches Maß reduziert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das wendel- oder wellenförmig gebogene Innenrohr
über seine ganze Länge von einem Schutzrohr umgeben, wobei der Katalysatorraum durch den Ringspalt
zwischen dem Schutzrohr und dem Außenrohr gebildet wird. Das Schutzrohr verhindert eine direkte
Berührung und somit auch eine Beschädigung des Innenrohrs durch den eingefüllten Katalysator.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können das bzw. die innerhalb des Außenrohrs befindlichen Rohre
am oberen Ende des Außenrohrs von einem Kompensator, beispielsweise Wellenrohrkompensator, gehalten
werden. Dadurch werden unterschiedliche Ausdehnungen der Rohre in einfacher Weise aufgefangen. Zweck-
19 Ol
mäßigerweise dient der Kompensator in Verbindung mit dem Außenrohr zur Abdichtung des Kontaktraums.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Beispiele näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 ein Röhrenelement im Längsschnitt,
F i g. 2 ein Röhrenelement im Längsschnitt, dessen Innenrohr mit einem Schutzrohr umgeben ist.
Wie in F i g. 1 dargestellt ist, besteht das Röhrenelement aus einem an beiden Enden geschlossenen
Außenrohr I und einem über die gesamte Länge wendelförmig gebogenen Innenrohr 2, das am Kopfende
mit dem Außenrohr 1 fest verbunden ist. Das wendelförmig gebogene Innenrohr 2 ist in bestimmten Abständen
mit Führungsstutzen 2a versehen. Das Reaktionsgemisch tritt durch einen am Innenrohr 2 angebrachten
Eintrittsstutzen 3 ein. Ein Wechseln der Strömungsrichtung des Ein- und Austrittsmediums in die
umgekehrte Richtung ist möglich. Das umgesetzte Reaktionsgemisch wird über einen seitlich am oberen
Ende des Außenrohrs 1 angeschweißten Austrittsstutzen 4 abgeleitet. Unterhalb des oberen Rohrendes, an
welchem die Ein- und Austrittsstutzen 3 und 4 angebracht sind, befindet sich eine Auflagevorrichtung 5, die
in Verbindung mit einem an dem Wärmebehandlungsofen befestigten, hier nicht gezeigten Gegenstück die
Einhängung des Röhrenelements in den Ofen ermöglicht. Die Auflagevorrichtung 5 ist mit einer Führung
für Abdichtungsmaterial versehen. Am unteren Ende des Innenrohrs 2 befindet sich ein aus mehreren Ringen
bestehender Katalysator-Stützrost 6, der mit den Segmenten 7 und dem Innenrohrende 8 verbunden ist. Die
Segmente 7 dienen zur Abstützung des Katalysatorrostes 6. Der Stützrost 6 trägt das in den zwischen dem
Außendurchmesser des Innenrohres 2 und dem Innendurchmesser des Außenrohrs 1 gebildeten Ringspalt 9
eingebrachte, nicht dargestellte Katalysatormaterial.
F i g. 2 zeigt das Röhrenelement mit dem Außenrohr 1, den Ein- und Austrittsstutzen 3 und 4, der Auflagevorrichtung
5, dem Katalysatorrost 6 und den Segmenten 7, wobei das Innenrohr 2 auf seiner ganzen Länge
von einem Schutzrohr 10 umgeben ist. Das Schutzrohr 10 ist durch einen Wellrohrkompensator 11 mit dem
Ende des Außenrohrs 1 verbunden. Das Innenrohr 2 ist unterhalb des Endes des Eintrittsstutzens 3 am Schutzrohr
10 befestigt. Zwischen dem Außendurchmesser des Schutzrohrs 10 und dem Innendurchmesser des
Außenrohrs 1 befindet sich der Ringspalt 9 zur Aufnahme des Katalysators.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Röhrenelement für einen Röhrenofen zum Umsetzen von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf
an einem indirekt beheizten Katalysator, mit einem an einem Ende geschlossenen Außenrohr und
einem darin angeordneten, aus dem Außenrohr herausführenden, nahe dem geschlossenen Ende des
Außenrohrs offenen Innenrohr und mit Katalysatormaterial im Bereich zwischen Innen- und Außenrohr,
dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) praktisch über seine ganze Länge wendel- oder wellenförmig gebogen ist und in der
Nähe des geschlossenen Endes des Außenrohrs (1) durch einen Katalysator-Stützrost (6) in einen katalysatorfreien
Raum ragt.
2. Röhrenelement nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr mit der Innenseite
des Außenrohrs zusammenwirkende Führungsnokken (2;)) aufweist.
3. Röhrenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr auf seiner ganzen
Lange von einem Schutzrohr (10) umgeben ist.
4. Röhrenelement nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb
des Außenrohrs befindlichen Rohre (2, 10) über einen Kompensator (11) am oberen Ende des
Außenrohrs befestigt sind.
Priority Applications (7)
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US00002872A US3713784A (en) | 1969-01-15 | 1970-01-14 | Reaction element for the conversion of hydrocarbons |
BR216011/70A BR7016011D0 (pt) | 1969-01-15 | 1970-01-14 | Elemento de reacao para a conversao de hidrocarbonetos |
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DE19742405606 DE2405606C3 (de) | 1974-02-06 | Röhrenelement für einen Röhrenofen zum Umsetzen von Kohlenwasserstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691901758 DE1901758C3 (de) | 1969-01-15 | Röhrenelement für einen Röhrenofen zum katalytischer! Umsetzen von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1901758A1 DE1901758A1 (de) | 1970-08-13 |
DE1901758B2 true DE1901758B2 (de) | 1976-04-01 |
DE1901758C3 DE1901758C3 (de) | 1976-11-25 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1901758A1 (de) | 1970-08-13 |
ES183753U (es) | 1973-08-01 |
SE366771B (de) | 1974-05-06 |
GB1296193A (de) | 1972-11-15 |
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ES183753Y (es) | 1974-08-16 |
US3713784A (en) | 1973-01-30 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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