DE2140125A1 - Bi-metallic catalytic reaction tubes - with corrosion-resistant outer and pressure-resistant inner layers for reforming and cracking - Google Patents

Bi-metallic catalytic reaction tubes - with corrosion-resistant outer and pressure-resistant inner layers for reforming and cracking

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DE2140125A1 DE19712140125 DE2140125A DE2140125A1 DE 2140125 A1 DE2140125 A1 DE 2140125A1 DE 19712140125 DE19712140125 DE 19712140125 DE 2140125 A DE2140125 A DE 2140125A DE 2140125 A1 DE2140125 A1 DE 2140125A1
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Abstract

Endothermic catalytic reactions in the gas phase under pressure are carried out in vertical externally heated tubes with bi-metallic walls, the outside being corrosion-resistant and the inside pressure-resistant. Heating is pref. by combustion of heavy residual fuel oils and the tubes pref. contain a catalyst for reaction between steam and gaseous or liquid hydrocarbon e.g. a steam-reforming catalyst for converting hydrocarbons and steam into H2-contg. gas, or a steam-cracking catalyst for prodn. of olefins. The outer corrosion resistant alloy contains Cr and Ni, Fe, Co, Nb, Yb, Ta or Al, while the inner pressure-resistant alloy pref. contains Cr and Ni. Cheap, low-quality fuel oils containing appreciable quantities of S, V and Na can be used for heating, without causing excessive corrosion of the tubes.

Description

3eschreibun zu der Patentanmeldung betreffend Verfahren zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen und dafür geeignete Vorrichtung.3description of the patent application relating to the implementation method endothermic catalytic reactions and devices suitable for them.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen in von außen erhitzten Rohren aus Metallegierungen. The invention relates to a method and a device for implementation endothermic catalytic reactions in externally heated tubes made of metal alloys.

Beispiele für derartige Reaktionen sind das Dampfreformen von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung von Wasserstoff, Synthesegas oder Stadtgas und das Dampfcracken von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung von Olefinen und aromatischen Kohlernqasserstoff.Examples of such reactions are the steam reforming of hydrocarbons for the production of hydrogen, synthesis gas or town gas and the steam cracking of Hydrocarbons for the production of olefins and aromatic carbon dioxide.

Endotherme katalytische Reaktionen werden üblicherweise in von außen geheizten Rohren aus Legierungen durchgeführt, die senkrecht X Öfen aufgehängt sind. Der in den Rohren enthaltene Katalysator kann in Form einzelner Teilchen in jeder beliebigen Form vorliegen wie Ringen, Zylindern, Kugeln oder unregelmäßigen Brocken. Die Größe der Teilchen, die von der speziellen Reaktion und den Dimensionen des Rohres abhängt, kann zwischen 5 und 30 mm betragen. Der Katalysator kann durch das ganze Rohr hindurch der gleiche sein oder das Bett kann zusammengesetzt sein aus zwei oder mehreren Schichten von Katalysatoren, die Sich in der Teilchengröße und/oder in der chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Endothermic catalytic reactions are usually carried out in from outside heated tubes made of alloys, which are suspended vertically X furnaces. The catalyst contained in the tubes can be in the form of individual particles in each any shape such as rings, cylinders, spheres or irregular chunks. The size of the particles, which depends on the particular reaction and the dimensions of the Depending on the pipe, it can be between 5 and 30 mm. The catalyst can through the whole pipe through it can be the same or the bed can be composed of two or more layers of catalysts that vary in particle size and / or differ in chemical composition.

Die Reaktionsteilnehmer, die Gase und/oder Dämpfe sind, werden an einem Ende der Rohre eingeleitet und strömen durch das Katalysatorbett, wobei die Fließrichtung entweder von oben nach unten oder von unten nach oben geht und die Produkte werden am anderenEnde des Rohres aufgefangen. Der Produktestrom wird normalerweise zur weiteren Verarbeitung abgezogen und an irgendeiner beliebigen Stelle kann ein Zweigstrom von dem Hauptstrom der Produkte abgetrennt und wieder in die Reaktionsrohre zurückgeleitet werden. The reactants, which are gases and / or vapors, are at at one end of the tubes and flow through the catalyst bed, the The direction of flow goes either from top to bottom or from bottom to top and the Products are caught at the other end of the tube. The product flow is normally peeled off for further processing and at any point a Branch stream separated from the main stream of the products and back into the reaction tubes be returned.

Die Reaktionsrohre sind so konstruiert, daß sie eine ausreichende mechanische Festigkeit bei den betreffenden Temperaturen und Drucken besitzen und außerdem müssen sie sowohl gegen Angriffe von dem Verfahrensgas als auch der tungebenden Atmosphäre chemisch widerstandsfähig sein. Ublicherweise besitzen die Rohre einen kreisförmigen Querschnitt, es wurden jedoch auch Rohre mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt verwendet. Der freie innere Querschnitt der Rohre entspricht normalerweise dem Bereich eines Kreises mit einem Durchmesser von 50 bis 150 mm. Die Länge der Rohre kann 2 bis 20 m betragen. The reaction tubes are designed so that they have a sufficient have mechanical strength at the temperatures and pressures concerned, and in addition, they must protect against attacks from both the process gas and the process gas Atmosphere to be chemically resistant. Usually the pipes have one circular cross-section, but tubes with an oval or elliptical shape were also used Cross section used. The free inner cross-section of the tubes usually corresponds the area of a circle with a diameter of 50 to 150 mm. The length of the Pipes can be 2 to 20 m.

Die Reaktionsrohre sind senkrecht in einem Ofen angeordnet, der z.B. mehr als 20 und oft mehr als 100 derartiger Rohre enthalten kann. Die Rohre können sich in einer oder mehreren parallelen Reihen befinden oder sie können in Kreisen angeordnet sein. The reaction tubes are arranged vertically in a furnace, e.g. may contain more than 20 and often more than 100 such tubes. The pipes can are in one or more parallel rows or they can be in circles be arranged.

Die für die endotherme Reaktion, die stattfindet, wenn das V rfahrensgas durch den Katalysator innerhalb der Rohre hindurchgeht, benotigt Wärme, kann durch Brenner erzeugt werden, die sich in den Wänden, Boden oder der oberen Decke des Ofens befinden. Die Wärme wird auf die Oberfläche der Rohre durch Strahlung von den erhitzten Wänden des Ofens und der Flamme sowie durch Konvektion von den Verbrennungsprodukten übertragen. The one responsible for the endothermic reaction that takes place when the process gas passes through the catalyst inside the tubes, requires heat, can pass through Burners are generated that are located in the walls, floor or top ceiling of the Furnace. The heat is transmitted to the surface of the tubes by radiation the heated walls of the furnace and the flame and by convection from the combustion products transfer.

FUr die Brenner werden verschiedene Heizmaterialien verwendet wie z.B. natürliches Gas, Raffineriegase, verflüssigte Erdgase, Naphtha, Gasöl und Heizöl. Ein besonderes Problem tritt auf bei der Verwendung schwerer Restheizöle mit einem hohen Gehalt an Schwefel- und Metallverbindungen, besonders Vanadin- und Natriumverbindungen. Bei der Verbrennung derartiger Heizöle scheiden sich die Aschenbestandteile in einem gewissen Maß an der Oberfläche der Metallrohre ab, wobei sich eine flüssige Schmelze von Vanadinoxid und Natriumpyrosulfat bildet. Diese Schmelze zerstört den schützenden Oxidfilm, der normalerweise die Rohre aus der Legierung gegen Korrosion schützt. Daher können Rohrlegierungen wie Incoloy und 25/20 Cr/Ni, die üblicherweise für endotherme katalytische Reaktionen bei erhöhten Temperaturen und Drucken verwendet werden, nur dann angewandt werden, wenn der Ofen mit Brennstoffen geheizt wird, die nur einen geringen Schwefelgehalt besitzen und vollkommen frei sind von Aschenbestandteilen, besonders von Vanadin- und Natriumverbindungen. Various heating materials are used for the burners, such as e.g. natural gas, refinery gases, liquefied natural gases, naphtha, gas oil and heating oil. A particular problem arises when using heavy residual heating oils with a high content of sulfur and metal compounds, especially vanadium and sodium compounds. When such fuel oils are burned, the ash components separate into one Certain measure on the surface of the metal pipes, forming a liquid melt of vanadium oxide and sodium pyrosulfate. This melt destroys the protective one Oxide film that normally protects the alloy pipes against corrosion. Therefore, pipe alloys such as Incoloy and 25/20 Cr / Ni, which are commonly used for used endothermic catalytic reactions at elevated temperatures and pressures can only be used if the stove is heated with fuel, which have only a low sulfur content and are completely free of ash components, especially of vanadium and sodium compounds.

Andererseits gibt es einige andere Legierungen, die besonders beständig sind gegen einen korrodierenden Angriff dieser Bestandteile, z.B. Legierungen mit einem hohen Chromgehalt wie 50/50 Cr/Ni. Diese Legierungen besitzen jedoch eine geringe mechanische Festigkeit bei erhöhten Temperaturen. Folglich war es bisher nicht möglich, billige Ölprodukte geringerer Qualität, besonders Restheizöle der Qualität Bunker C, die bis zu 6 Gew.-% Schwefel neben Vanadin-und Natriumverbindungen enthalten können, zum Beheizen der Reaktionsrohre für endotherme katalytische Reaktionen zu verwenden. On the other hand, there are some other alloys that are particularly durable are against a corrosive attack by these components, e.g. alloys with a high chromium content such as 50/50 Cr / Ni. However, these alloys have one low mechanical strength at elevated temperatures. So it was so far not possible, cheap oil products of lower quality, especially residual heating oils of the Quality bunker C, containing up to 6 wt .-% sulfur in addition to vanadium and sodium compounds may contain, for heating the reaction tubes for endothermic catalytic reactions to use.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen zu entwickeln, bei dem alle Arten von Brennstoffen einschließlich Restheizölen mit einem hohen Gehalt an Schwefel und Aschenkomponenten wie Vanadin- und Natriumverbindungen zur Erzeugung der Hitze verwendet werden können. It is the object of the present invention to provide a method for carrying out this to develop endothermic catalytic reactions in which all types of fuels including residual heating oils with a high content of sulfur and ash components how vanadium and sodium compounds can be used to generate the heat.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen in der Gasphase bei erhöhtem Druck in von außen beheizten Reaktionsrohren, die einen oder mehrere Katalysatoren enthalten und sich senkrecht in einem Ofen befinden, wobei die Reaktionsrohre aus einem Verbundmaterial bestehen, das außen eine korrosionsbeständige Legierung und innen eine gegenüber Druckbeständige Legierung ist. The invention relates to a method for performing endothermic catalytic reactions in the gas phase at elevated pressure in externally heated Reaction tubes that contain one or more catalysts and are perpendicular are in a furnace, the reaction tubes being made of a composite material, the outside a corrosion-resistant alloy and inside a pressure-resistant one Alloy is.

Bei dem erSindungsgemäßen Verfahren kann jeder beliebige Brennstoff verw-endet werden. Es ist jedoch von besonderem Vorteil, daß billige schwere Restöle wie z.B bunker C Heizöl, das aus Rohöl aus dem IEttleren Osten wie Kuwait erhalten wird, verwendet werden kann. Diese Öle können einen Schwefelgehalt von 4 Gew.-% besitzen und z.B. 20 ppm Vanadin und 1000 ppm Natrium enthalten, wobei letzteres meist als Natriumchlorid vorliegt. Für den erfindungsgemäßen Zweck ist es vorzuziehen, entsalztes Heizöl zu verwenden, wobei der Natriumchloridgehalt auf weniger als 1 ppm herabgesetzt werden kann und für bestimmte Arten von Heizöl ist es günstig, das Verhältnis Natrium : Vanadin in der Ölasche so einzustellen, daß sich der Schmelzpunkt des Vanadin-Natrium-Schwefelkomplexes, der sich auf der Rohroberfläche bildet, erhöht. Eine derartige Einstellung kann auf bekannte Weise durch Zugabe geeigneter Natriumverbindungen wie Natriumnaphthenat zu dem Heizöl erreicht werden. Trotzdem ist der Vanadin-Natrium-Schwefelkomplex sehr korrodierend gegenüber Cr/Ni-Stählen, die normalerweise für Arbeiten bei hohen Temperaturen verwendet werden, wie 18/8 Cr/Ni oder 25/20 Cr/Ni Audhenitstähle. Any fuel can be used in the method according to the invention be used. However, it is of particular advantage that cheap heavy residual oils such as bunker C heating oil, which is obtained from crude oil from the Middle East such as Kuwait can be used. These oils can contain sulfur from 4% by weight and contain e.g. 20 ppm vanadium and 1000 ppm sodium, where the latter is usually present as sodium chloride. For the purpose of the invention is It is preferable to use demineralized fuel oil, with the sodium chloride content up less than 1 ppm can be reduced and is for certain types of fuel oil it is favorable to adjust the sodium: vanadium ratio in the oil ash so that the melting point of the vanadium-sodium-sulfur complex, which is on the pipe surface forms, increases. Such an adjustment can be made in a known manner by adding suitable sodium compounds such as sodium naphthenate to the fuel oil can be achieved. Nevertheless, the vanadium-sodium-sulfur complex is very corrosive to Cr / Ni steels, which are normally used for work at high temperatures, such as 18/8 Cr / Ni or 25/20 Cr / Ni Audhenit steels.

Da jedoch die äußere Oberfläche-der Reaktionsrohre erfindungs -gemäß aus einem Material besteht, das diesem Angriff widersteht, werden die inneren Seiten der Rohre geschützt und bleiben daher gegenüber dem Druck beständig.However, since the outer surface of the reaction tubes according to the invention Made of a material that will withstand this attack, the inner sides become the pipes are protected and therefore remain resistant to the pressure.

Die Außenseite der Reaktionsrohre kann aus irgendeiner Legierung bestehen, die gegenüber dem korrodierenden Angriff durch den Vanadin-Natrium-Schwefelkqplex beständig ist. Derartige Legierungen enthalten normalerweise Chrom und Nickel in verschiedenen Mengen. Andere metallische Bestandteile derartiger Legierungen können Kobalt, Eisen, Aluminium, Niob und Tantal in verschiedenen Mengen sowie Kombinationen dieser Komponenten sein. Eine korrosionsbeständige Legierung, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, enthält ungefähr 50 % Chrom und ungefähr 50 % Nickel. Ein anderes Beispiel ist eine Legierung aus 25 , Chrom, 5 % Tantal, 3 XO Aluminium, 10 % Nickel, 0,5 % Ytterbium und 56 % Kobalt. Eine weitere Legierung besteht aus 28 % Chrom, 2 % Niob, 50 fo Kobalt,und 20 % Eisen. Die Erfindung ist jedoch nicht âuf die Verwendung einer dieser Legierungen für die Außenseite der Reaktionsrohre beschränkt, sondern es kann irgendeine korrosionsbeständige Legierung verwendet werden, die zur Herstellung von Verbundrohren mit temperaturbeständigen Legierungen, wie korrosionsfreiem 25/20 Cr/Ni Stahl geeignet ist. The outside of the reaction tubes can be made of any alloy exist against the corrosive attack by the vanadium-sodium-sulfur complex is constant. Such alloys usually contain chromium and nickel in different amounts. Other metallic components of such alloys can Cobalt, iron, aluminum, niobium and tantalum in various amounts and combinations of these components. A corrosion resistant alloy made in accordance with the invention contains about 50% chromium and about 50% nickel. A Another example is an alloy of 25, chromium, 5% tantalum, 3 XO aluminum, 10% nickel, 0.5% ytterbium and 56% cobalt. Another alloy consists of 28% chromium, 2% niobium, 50% cobalt, and 20% iron. However, the invention is not â on the use one of these alloys for the outside of the Reaction tubes are restricted, but it can be any corrosion-resistant alloy are used for the production of composite pipes with temperature-resistant Alloys such as corrosion-free 25/20 Cr / Ni steel are suitable.

Die notwendige Stärke der beiden Schichten der Verbundrohre hängt ab von dem Verfahren und den Arbeitsbedingungen, bei denen die Rohre verwendet werden sollen. Die mechanische Beständigkeit bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur wird hauptsächlich bestimmt durch die innere Schicht. Folglich muß die Stärke dieser Schicht so gewählt werden, daß sie in jedem speziellen Fall den Arbeitstemperaturen und Drucken sowie dem inneren Durchmesser der Rohre entspricht. Die Dicke der äußeren Schicht hängt ab von der korrodierenden Wirkung der umgebenden Verbrennungsprodukte. Selbst die korrosionsbeständigste Legierung zersetzt sich langsam unter der Einwirkung der Verbrennungsproddite der Heizöle, die deutliche Mengen an Vanadin und Schwefel enthalten. Die Korrosionsgeschwindigkeit variiert von Fall zu Fall, je nach den Arbeitsbedingungen, dem gewählten Material und der Heizölanalyse. The necessary strength of the two layers of composite pipes depends on the process and working conditions in which the pipes are used should. The mechanical resistance at increased pressure and temperature is mainly determined by the inner layer. Hence the strength of this must be Layer can be chosen so that it suits the working temperatures in each specific case and printing as well as the inner diameter of the tubes. The thickness of the outer Layer depends on the corrosive effect of the surrounding combustion products. Even the most corrosion-resistant alloy slowly decomposes under the influence the combustion proddite of heating oils, which contain significant amounts of vanadium and sulfur contain. The rate of corrosion varies from case to case, depending on the Working conditions, the selected material and the fuel oil analysis.

Für eine Legierung aus 50 O/o Chrom und 50 % Nickel liegt sie typischerweise in der Größenordnung von 0,5 bis 2 mm pro Jahr.For an alloy of 50% chromium and 50% nickel it is typically on the order of 0.5 to 2 mm per year.

Die erfindungsgemäßen Verbundröhre können durch irgendein geeignetes Verfahren hergestellt werden, wie es üblicherweise zur Herstellung von Rohren aus Legierungen angewandt wird, z.B. durch Zentrifugalgießen oder durch Walzen und Verschweißen. The composite tube of the present invention can be made by any suitable Processes are made as is customary for the manufacture of pipes from Alloys is applied, e.g. by centrifugal casting or by rolling and welding.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Rohre in dem Ofen in ähnlicher Weise angeordnet sein, wie bei üblichen endothermen katalytischen Reaktionen. Auch die Brenner können wie bei üblichen Verfahren angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil der Heizölfeuerung kann durch die Verwendung von Radialbrennern, die gleichmäßig auf der Innenseite des Ofens verteilt sind, erreicht werden. Bei diesen Brennern ist der Strom der Verbrennungsprodukte so, daß eine gleichmäßige Erhitzung der Ofenwände erreicht wird, von denen die Wärme hauptsächlich durch Strahlung auf die Rohre übertragen wird. In the method according to the invention, the tubes can be in the furnace be arranged in a similar manner as in conventional endothermic catalytic reactions. The burners can also be arranged as in conventional methods. Another advantage The oil firing can be achieved through the use of radial burners that work evenly are distributed on the inside of the furnace. With these burners the flow of combustion products is such that uniform heating of the furnace walls is achieved, of which the heat is mainly transferred to the pipes by radiation will.

Auf diese Weise werden lokale Unterschiede der Brenner ausgeglichen und eine gleichm>Bigere Temperaturverteilung erreicht.In this way, local differences between the burners are evened out and a more even temperature distribution is achieved.

Verschiedene endotherme katalytische Reaktionen können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Various endothermic catalytic reactions can help with of the method according to the invention are carried out.

Beispiele derartiger Reaktionen sind das Dampfreformen von Kohlenwasserstoffen und das Dampfcracken von Kohlenwasserstoffen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf derartige Reaktionen beschränkt.Examples of such reactions are the steam reforming of hydrocarbons and the steam cracking of hydrocarbons. The inventive method is but not limited to such reactions.

Das Dampfreformen wird normalerweise in Gegenwart eines Nickelkatalysators durchgeführt, der Nickel und gegebenenfalls einen oder mehrere Beschleuniger auf einem feuerfesten oxidischen Trägermaterial enthält. Durch geeignete Wahl der erschiedenen Parameter, wie Druck, Dampf : Kohlenwasserstoff-Verhältnis, Temperatur, Kohlenwasserstoffmenge und gegebenenfalls Kohlendioxid, das im Rücklauf oder von einer äußeren Quelle eingeleitet wird, werden Gase erhalten, die weiter verarbeitet werden können zu Wasserstoff, Stadtgas oder Synthesegas, das geeignet ist zur Herstellung von Produkten wie Ammoniak, Methanol und aliphatiscnen Alkoholen nach dem Oxoverfahren. The steam reforming is usually carried out in the presence of a nickel catalyst carried out, the nickel and optionally one or more accelerators contains a refractory oxidic carrier material. By suitable choice of the various Parameters such as pressure, steam: hydrocarbon ratio, temperature, amount of hydrocarbons and optionally carbon dioxide that is recirculated or introduced from an external source gases are obtained that can be further processed into hydrogen, Town gas or synthesis gas that is suitable for the production of products such as ammonia, Methanol and aliphatic alcohols by the oxo process.

- Beim Dampfcracken werden Paraffin-Kohlenwasserstoffe in olefinische und aromatische Kohlenwasserstofle umgewandelt in Gegenwart von Dampf und möglicherweise einem Katalysator. - During steam cracking, paraffin hydrocarbons are converted into olefinic ones and aromatic hydrocarbons are converted in the presence of steam and possibly a catalyst.

Der eingespeiste Kohlenwasserstoff kann Äthan, verflüssigtes Erdgas, Naphtha oder ein Gemisch dieser Kohlenwasserstofffraktionen sein. Viele Katalysatoren sind für diese Reaktionen bekannt. Im allgemeinen enthalten sie ein oder mehrere feuerfeste Oxide. Beispiele für geeignete Oxide sind die Oxide von Zirkon, Magnesium, Calcium, Aluminium, Chrom und Silicium, vorzugsweise in Gemischen, in denen die neutralen oder leichtbasischen Oxide gegenüber den sauren Oxiden überwiegen. Andere Oxide wie Alkalioxide können in dem Katalysator ebenfalls enthalten sein. Das Dampfcracken wird normalerweise bei Temperaturen von 450 bis 900°C und Drucken von 1 bis 15 atm und darüber durchgeführt. Die Hauptprodukte sind Äthylen, Propylen, Butylen, Butadien, Benzol sowie kleinere Mengen höherer Olefine und Aromaten.The injected hydrocarbon can be ethane, liquefied Natural gas, Be naphtha or a mixture of these hydrocarbon fractions. Lots of catalysts are known for these reactions. Generally they contain one or more refractory oxides. Examples of suitable oxides are the oxides of zirconium, magnesium, Calcium, aluminum, chromium and silicon, preferably in mixtures in which the neutral or slightly basic oxides outweigh the acidic oxides. Other Oxides such as alkali oxides can also be included in the catalyst. The steam cracking is normally used at temperatures from 450 to 900 ° C and pressures from 1 to 15 atm and performed above. The main products are ethylene, propylene, butylene, butadiene, Benzene and smaller amounts of higher olefins and aromatics.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert, bei dem Werte für das Dampfreformen von Naphtha in einem mit Öl beheizten Ofen sowie die wichtigsten Dimensionen der Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens angegeben sind. The invention is explained in more detail by the following example the values for steam reforming naphtha in an oil-fired furnace and the most important dimensions of the device for carrying out such a method are specified.

B e i s p i e l Ein Dampfreformofen zur Herstellung von Ammoniak, Synthesegas und Wasserstoff in einer Menge von 75 t NH3 pro Tag und 54 000 Nm3/h H2, enthält 180 Rohre, die jeweils einen inneren Durchmesser yon 124 mm und eine geheizte Länge von 9,7 m besitzen. Der Ofen wird durch 120 Radialbrenner an den Wänden beheizt, bei denen Bunker C Heizöl als Brennmaterial verwendet wird, das mit einer Geschwindigkeit von 10 400 kg/h eingeleitet wird.Example A steam reforming furnace for the production of ammonia, Synthesis gas and hydrogen in an amount of 75 t NH3 per day and 54,000 Nm3 / h H2, contains 180 tubes, each with an inner diameter of 124 mm and one have a heated length of 9.7 m. The furnace is connected to the 120 radial burners Walls heated, in which Bunker C heating oil is used as fuel, the is introduced at a rate of 10 400 kg / h.

Das Dampfreformen wird bei einem Druck von 17 atm und einer Austrittstemperatur von 79)'0C durchgeführt. 13 663 kg entschwefeltes dampfförmiges zudampfförmiges Naphthawerden Me Stlmde in die Rohre eingeleitet zusammen mit 86 500 kg Dampf pro Stunde. The steam reforming is carried out at a pressure of 17 atm and an exit temperature of 79) '0C. 13 663 kg of desulphurised vapor to vapor form Naphtha will me stalls in the Pipes initiated along with 86 500 kg of steam per hour.

Jedes der Rohre besteht aus einem Verbundmaterial, das außen eine Legierung ist, die 50 % Chrom und 50 % Nickel enthält und innen eine 25/20 Cr/Ni Legierung. Die Stärke der inneren Schicht beträgt 9,0 mm, die der äußeren Schicht 5,0 mm. Each of the tubes consists of a composite material that has a Alloy that contains 50% chromium and 50% nickel and has a 25/20 Cr / Ni inside Alloy. The thickness of the inner layer is 9.0 mm, that of the outer layer 5.0 mm.

Derartige Rohre können durch Zentrifugalgießen hergestellt werden.Such tubes can be manufactured by centrifugal casting.

Patentansprüche Claims

Claims (10)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Durchführung endothermer katalytischer Reaktionen in der Gasphase bei erhöhtem Druck in von außen beheizten Reaktionsrohren, enthaltend einen oder mehrere Katalysatoren, die sich senkrecht in einem Ofen befinden, der Brenner enthält, wobei die Reaktionsrohre bimetallische Wände besitzen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Reaktionsrohre aus einem Verbundmaterial bestehen, das außen korrosionsbeständig und innen druckbeständig ist. Claims 1. A method for carrying out endothermic catalytic Reactions in the gas phase at elevated pressure in externally heated reaction tubes, containing one or more catalysts which are located vertically in an oven, the burner contains, with the reaction tubes having bimetallic walls, thereby it is not noted that the reaction tubes are made of a composite material, which is corrosion-resistant on the outside and pressure-resistant on the inside. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h-n e t , daß die Reaktionsrohre mit Hilfe von schwerem Restheizöl beheizt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h-n e t that the reaction tubes are heated with the help of heavy residual heating oil. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n -z e i c h n e t , daß in den Reaktionsrohren ein Katalysator für die Reaktion zwischen Wasserdampf und gasförmigen und/oder verflüssigten Kohlenwasserstoff enthalter ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that g e -k e n n -z e i c h n e t that a catalyst for the reaction between water vapor in the reaction tubes and gaseous and / or liquefied hydrocarbon is contained. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g eXk e n n -z e i c h n e t , daß die Rohre einen Dampfreform-Kata1ystator zur Umwandlung son Kn1erwasserstoffen und Dampf in wasserstoffhaltiges Gas enthalten.4. The method according to claim 3, characterized in that g eXk e n n -z e i c h n e t that the tubes have a steam reforming catalyst for the conversion of hydrogen and steam contained in hydrogen-containing gas. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rohre einen Dampfcrack-Katalysator zur Umwandlung der Ausgangsmaterialien in olefinhaltiges Gas enthalten.5. The method according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the tubes have a steam cracking catalyst to convert the raw materials contained in olefinic gas. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, bestehend aus einem Ofen, enthaltend Brenner und senkrecht angeordnete Reaktionsrohre, die geeignet sind, ein/oder mehrere Katalysatoren zu enthalten und von außen durch Brenner geheizt zu werden und die bimetallische Wände besitzen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Reaktionsrohre aus einem Verbundmaterial bestehen, d außen eine korrosionsbeständige Legierung und innen eine druckbeständige Legierung ist.6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 5, consisting of a furnace, containing burners and vertically arranged reaction tubes, which are suitable to contain one / or more catalysts and from the outside through Burners to be heated and which have bimetallic walls, thereby g e k e n n n z e i n e t that the reaction tubes consist of a composite material, d a corrosion-resistant alloy on the outside and a pressure-resistant alloy on the inside is. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verbundmaterial außen aus einer korrosionsbeständigen Legierung, enthaltend Chrom und mindestens eines der folgenden Metalle, Nickel, Eisen, Kobalts Niob, Ytterbium, Tantal und Aluminium, besteht.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the composite material is externally made of a corrosion-resistant alloy containing Chromium and at least one of the following metals, nickel, iron, cobalt, niobium, ytterbium, Tantalum and aluminum. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Verbundmaterial innen aus einer druckbeständigen Legierung, enthaltend Chrom und Nickel, bestehen.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the composite material inside is made of a pressure-resistant alloy, containing chromium and nickel. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Reaktionsrohre durch Zentrifugalgießen hergestellt worden sind.9. Apparatus according to claim 6 to 8, characterized in that g e -k e n n z e i c Note that the reaction tubes were manufactured by centrifugal casting. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t 7 daß die Brenner an der Innenseite des Ofens gleichmäßig verteilt sind.10. Apparatus according to claim 6 to 9, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t 7 that the burners are evenly distributed on the inside of the furnace.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1471046A4 (en) * 2002-01-11 2006-08-16 Mitsubishi Chem Corp Multipipe reactor, vapor phase catalytic oxidation method using multipipe reactor, and start-up method applied to multipipe reactor

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US7144557B2 (en) 2002-01-11 2006-12-05 Mitsubishi Chemical Corporation Multitube reactor, vapor phase catalytic oxidation method using the multitube reactor, and start up method applied to the multitube reactor
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