[go: up one dir, main page]

CZ331995A3 - Apparatus for carrying out endothermic reaction and process for carrying out such endothermic reaction - Google Patents

Apparatus for carrying out endothermic reaction and process for carrying out such endothermic reaction Download PDF

Info

Publication number
CZ331995A3
CZ331995A3 CZ953319A CZ331995A CZ331995A3 CZ 331995 A3 CZ331995 A3 CZ 331995A3 CZ 953319 A CZ953319 A CZ 953319A CZ 331995 A CZ331995 A CZ 331995A CZ 331995 A3 CZ331995 A3 CZ 331995A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
reaction
endothermic
chamber
inlet
fluid
Prior art date
Application number
CZ953319A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ292204B6 (cs
Inventor
Robert C Ruhl
Ralph A Felice
Original Assignee
Standard Oil Co Ohio
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Standard Oil Co Ohio filed Critical Standard Oil Co Ohio
Publication of CZ331995A3 publication Critical patent/CZ331995A3/cs
Publication of CZ292204B6 publication Critical patent/CZ292204B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00203—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00477—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00513—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids in the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00716—Means for reactor start-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062—Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/085—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by electric heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1011—Packed bed of catalytic structures, e.g. particles, packing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1076—Copper or zinc-based catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082—Composition of support materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1604—Starting up the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

Oblast technikv
Vynález se týká zařízení pro provádění endotermické reakce a způsobu provádění endotermické reakce. Vynález se týká zejména zařízení a způsobu katalytického reformování pro reformování lehkých uhlovodíků a zejména směsí páry a/nebo oxidu uhličitého a lehkých uhlovodíků.
Dosavadní stav technikv
Doposud známá zařízení a způsoby reformování jsou používány pro provádění různých endotermických reakcí. Například parní reformování je proces vyvinutý pro přeměnu zemního plynu a jiných uhlovodíků na syntézní plyn. Jinou endotermickou reakcí je přeměna neboli pyrolýza ethanu na ethylen, při níž rovněž vzniká jako vedlejší produkt vodík. V závislosti na endotermické reakci může nebo nemusí být použit katalyzátor. Katalyzátorem použitelným pro parní reformování je nikl nebo inertní nosič, jako oxid hlinitý.
Mnoho komerčních parních reformovacích zařízení je sálavého typu, který používá reakční trubky naplněné katalyzátorem. Tato reformovací zařízení jsou vyhřívána nepřímo relativně malým počtem velkých hořáků, do nichž se přivádí plynné palivo a nízkotlaký vzduch. V části, která má nejvyšší teplotu, dochází k přestupu tepla primárně sáláním plynu, podporovaným sáláním žáruvzdorné hmoty a prouděním. Rovnoměrné ohřívání reakčních trubek sáláním je označováno jako rozhodující, protože nadměrný místní ohřev stěny reakční trubky má za následek zkrácenou životnost reakčních trubek reformovacího zařízení. Pro zabránění nadměrného místního přehřátí se podle jednoho—řešení provádějíve1ké odstupý mezi zařízeni účinnost reakčními trubkami, stěnami pece a plameny hořáků. V důsledku toho mají tato sálavá reformovací zařízení velké rozměry a jsou nákladná z hlediska základní kapacity každé jednotky. Tato sálavá reformovací zařízení musí rovněž používat přídavných výměníků tepla pro ochlazování vyrobeného syntézního plynu a pro předehřívání přiváděného plynu. Principy činnosti těchto známých sálavých reformovacích všeobecně neznamenají snížení nákladů, velkou a kompaktní provedení spojené s očekávanou dlouhou dobou životnosti reakčních trubek.
Pro vytvoření endotermického reakčního zařízení, které by splňovalo požadavky na kompaktní provedení a dlouhou životnost reakčních trubek, bylo provedeno mnoho pokusů. Jedno z možných řešení je uvedeno v patentu US 4 692 306, u něhož je provedeno nové uspořádání komory s hořáky, které brání přímému kontaktu plamenů hořáků s reakční komorou.
U známých endotermických reakčních zařízení existovalo mnoho konvenčních úvah týkajících se zabránění přímému kontaktu plamenů s reakčními trubkami, a to primárně pro zabránění nadměrnému místnímu přehřátí reakčních trubek, k němuž dochází přímým kontaktem plamenů při použití konvenčních hořáků.
V publikované evropské přihlášce vynálezu 0 450 872 Al, odpovídající přihlášce vynálezu US 07/504 375, je popsáno provádění různých typů sestává z reakční nádoby kterou prochází mnoho endotermické reakční zařízení pro endotermických reakcí. Toto zařízení obsahující vrstvu katalyzátoru, keramických spalovacích trubek. Vzduch a palivo, které se přivádějí oddělené do spalovací trubky a přívodní trubky paliva uvnitř spalovací trubky, jsou spalovány uvnitř spalovací trubky pro vytváření tepla. S výhodou se palivo
--------------------i vzduch předehřívají, aby bylo dosaženo samovznícení, když se palivo a vzduch ve spalovací trubce smíchají. Endotermická reagující složka se přivádí vrstvou katalyzátoru vně spalovacích trubek, kde se přeměňuje na endotermický produkt.
Endotermická reagující složka a endotermický produkt proudí s výhodou vrstvou katalyzátoru v protiproudu vůči proudění exotermických reagujících složek a reakčních produktů, to jest paliva, vzduchu a produktů spalování. U tohoto uspořádání je v reakční nádobě upravena předehřívací zóna, v níž se teplo předává oddělené přiváděnému vzduchu a palivu z endotermického produktu pro předehřívání vzduchu a paliva před spalováním a pro chlazení endotermického produktu před výstupem z reakční nádoby.
Popsané endotermické reakční zařízení, stejně jako další reakční zařízení, popsané v uvedené dříve publikované evropské
Keramické trubky mohou vznikajícím při mnoha většina kovů. Keramické přihlášce vynálezu, má mnoho výhod odolávat velmi vysokým teplotám, endotermických reakcích, lépe než trubky mohou být rovněž zpevněny, a proto mohou být tenčí, a to externě působícím stlačováním nebo zvýšením tlaku na vnější plochy trubek v místech, kde dochází k endotermické reakci, nebo pomocí obou opatření. Bohužel však na keramické trubky působí nepříznivě tepelné namáhání, zejména jsou-li příliš tenké. Keramické trubky se rovněž relativně obtížně vyrábějí a jejich výroba je nákladná, přičemž je nutno pečlivě věnovat pozornost skutečnosti, že keramické trubky jsou relativně křehké ve srovnání s kovovými trubkami.
Uvedené endotermické reakční zařízení a způsob provádění endotermické reakce jsou rovněž popsány v souběžných přihláškách vynálezu US 07/810 237 a 07/888 776. Tyto přihlášky vynálezu US 07/810 237 a 07/888 776 rovněž popisují další provedení endotermické reakční pece a způsobu provádění endotermické reakce, přičemž toto provedení je rovněž popsáno _____v _soub4žných-přihláškách-vynálezu._US-JQ7/810 251 a 07/889__0L35.
U dalších provedení nastává endotermická reakce uvnitř jedné nebo více kovových reakčních trubek, přičemž exotermická reakce, to jest vytváření tepla, nastává vně reakčních trubek. Průtočné dráhy reakčních komponent na jedné straně a komponent spalování na druhé straně jsou uspořádány tak, že oddělené přiváděný vzduch a palivo jsou před tím, než se smíchají, ohřívány na teplotu vyšší než je jejich teplota samovznícení přestupem tepla z endotermického produktu, který je tudíž ochlazován před výstupem z reakční nádoby. Teploty vnitřní a vnější stěny reakčních trubek jsou udržovány na přijatelných nízkých úrovních, i když teplota plamene spalovacích plynů dosáhne velmi vysoké úrovně. Tím je umožněno použití kovových trubek místo keramických trubek, přičemž se stále dosahuje vysoké účinnosti reakce a tepelné účinnosti. Rovněž samovznícení spalovacích plynů eliminuje potřebu uspořádání zvláštních zažehávacích zařízení a/nebo konstrukcí hořáků pro vyvolání a/nebo stabilizování spalování. Eliminováním potřeby uspořádání těchto zařízení a umožněním přímého kontaktu plamene s reakčními trubkami je možno dosáhnout těsného uspořádání reakčních trubek v reformovacím zařízení s mnoha reakčními trubkami.
Řešení podle vynálezu přináší další zlepšení v provedení a činnosti endotermického reakčního zařízení, a to zejména u typu používajícího kovových reakčních trubek uspořádaných těsné u sebe, stejné jako u výše popsaného provedení s kovovými trubkami v nezveřejněných přihláškách vynálezu US a u jiných typů endotermického reakčního zařízení. Řešením podle vynálezu se dosáhne kompaktního provedení endotermického reakčního zařízení s relativně nízkými výrobními náklady ve srovnání s výše popsanými známými sálavými reformovacími zařízeními. U řešení podle vynálezu je přímý kontakt plamenů s reakčními trubkami optimalizován pro dosažení vysoké účinnosti v kompaktním svazku reakčních_trubek při_dosažení vysoké životnosti reakčních trubek. Řešením podle vynálezu je rovněž eliminováno nadměrné místní ohřátí reakčních trubek u vstupních konců výfukových trubek, přičemž je provedeno speciální opatření pro zabránění vybočení jednotlivých reakčních trubek ohřátých na vyšší teplotu, než je průměrná teplota reakčních trubek. Znaky řešení podle vynálezu mohou být použity bud jako samotné nebo ve vzájemné kombinaci pro dosažení zlepšené činnosti a vyšší účinnosti při relativně nízkých nákladech ve srovnání se známými sálavými reformovacími zařízeními.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro provádění endotermické reakce podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z nádoby, která má vstupní otvor pro endotermickou reagující složku, která má být podrobena endotermické reakci pro přeměnu této endotermické reagující složky na endotermický produkt, výstupní otvor pro endotermický produkt a exotermickou reakční komoru, z alespoň jedné reakční trubky tvořící průtočný průchod mezi vstupním otvorem a výstupním otvorem, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, a z prvního přívodu a druhého přívodu (s výhodou uvnitř nádoby) pro oddělené přivádění první exotermické reakční tekutiny a druhé exotermické reakční tekutiny do exotermické reakční komory pro exotermickou reakci v této exotermické reakční komoře a pro vytvoření proudu produktů exotermické reakce ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory, přičemž první přívod je opatřen výstupním prostředkem první tekutiny pro zavádění první tekutiny do exotermické reakční komory v jejím vstupním konci tak, aby se zajistilo vytvoření v podstatě rovnoměrného rychlostního profilu napříč exotermickou reakční komorou, a přičemž druhý přívod je opatřen výstupním prostředkem___druhé__tekutiny pro zavádění druhé tekutiny do exotermické reakční komory v místě výstupního prostředku první tekutiny nebo za ním a v mnoha oddělených místech u ťeakční trubky, avšak s odstupem vedle ní, přičemž druhá tekutina vystupující z výstupního prostředku druhé tekutiny se mísí s první tekutinou pro vytváření plamenů o vysoké teplotě kolem uvedené reakční trubky za výstupním prostředkem druhé tekutiny a pro to, aby produkty exotermické reakce o vysoké teplotě proudily kolem a podél uvedené reakční trubky pro ohřev této reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou.
Toto uspořádání umožňuje vytváření podélných plamenů sahajících do značné vzdálenosti podél délky reakční trubky, čímž se zabrání vysoké koncentraci tepla, k níž jinak dochází u krátkých plamenů.
Podle výhodného provedení vynálezu je výstupní prostředek první tekutiny tvořen rozváděcím dílem tekutiny procházejícím napříč reakční trubkou nebo trubkami a opatřeným mnoha otvory, kterými první tekutina proudí do vstupního konce exotermické reakční komory. Tento první přívod může zahrnovat rovněž první přetlakovou komoru na straně rozváděcího dílu protilehlé k exotermické reakční komoře. Výstupní prostředek druhé tekutiny je tvořen s výhodou rozstřikovacími trubkami paliva vyčnívajícími z rozváděcího dílu do exotermické reakční komory, které jsou v podstatě rovnoběžné s reakční trubkou nebo trubkami a jsou uspořádány s odstupem vedle reakční trubky nebo trubek. Druhý přívod může zahrnovat rovněž druhou přetlakovou komoru, k níž jsou připojeny rozstřikovací trubky paliva, přičemž tato druhá přetlaková komora je uspořádána na straně první přetlakové komory protilehlé k exotermické reakční komoře.
Tyto uvedené znaky vynálezu se použijí zejména u endotermického reakčního zařízení, u něhož reakční trubka nebo trubky mají výstupní část umístěnou za exotermickou reakční komorou ve směru proudění endotermického produktu k výstupnímu otvoru, přičemž první přívod je tvořen první přívodní trubkou, kterou prochází výstupní část reakční trubky, přičemž mezi první přívodní trubkou a reakční trubkou je vytvořen první průchod tekutiny v teplosměnném vztahu (s výhodou v protiproudu) s výstupní částí reakční trubky, a přičemž druhý přívod je tvořen druhou přívodní trubkou, kterou prochází první přívodní trubka, přičemž mezi první přívodní trubkou a druhou přívodní trubkou je vytvořen druhý průchod tekutiny v teplosměnném vztahu (s výhodou v souproudu) s prvním průchodem tekutiny, který je v teplosměnném vztahu (s výhodou v protiproudu) s výstupní částí reakční trubky. První průchod tekutiny a druhých průchod tekutiny jsou připojeny k první přetlakové komoře a druhé přetlakové komoře.
Pro ty endotermické reakce, při nichž se použije katalyzátoru, je tento katalyzátor obsažen v reakční trubce nebo trubkách, a to zejména v oblasti exotermické reakční komory a popřípadě v trubce v nádobě, přičemž v reakční trubce nebo trubkách mohou být kdekoli uspořádána inertní média, jako keramické kuličky, pro podpoření výměny tepla nebo intenzity přestupu tepla zejména za rozváděči deskou a přímo při vstupu endotermické reagující složky do reakční nádoby ze vstupního otvoru.
U provedení s mnoha reakčními trubkami jsou rozstřikovací trubky paliva s výhodou rozmístěny mezi těmito reakčními trubkami rovnoměrně. Rozstřikovací trubky paliva mají své výstupní konce orientovány tak, aby druhá tekutina neboli palivo z nich vystupovala ve směru v podstatě rovnoběžném s reakčními trubkami. Alespoň určitá část rozstřikovacích trubek paliva může být opatřena zúženým otvorem pro zrovnoměrnění průtoku rozstřikovacími trubkami paliva, které jsou s výhodou vedenyze společné přetlakové komory. ______________________________
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu sestává endotermické reakční zařízení pro provádění endotermické reakce z nádoby opatřené vstupním otvorem pro endotermickou reagující složku, která má být podrobena endotermické reakci pro přeměnu této endotermické reagující složky na endotermický produkt, a dále opatřené výstupním otvorem pro endotermický produkt, a exotermickou reakční komorou, z alespoň jedné reakční trubky, která tvoří průtočný průchod mezi vstupním otvorem a výstupním otvorem, prochází exotermickou reakční komorou, a z prvního přívodu a druhého přívodu (s výhodou uvnitř nádoby) pro oddělené přivádění stlačené první exotermické reakční tekutiny a druhé exotermické reakční tekutiny do exotermické reakční komory pro exotermickou reakci v této exotermické reakční komoře a pro vytvoření proudu produktů exotermické reakce ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory, přičemž první přívod je opatřen výstupním prostředkem první tekutiny pro zavádění první tekutiny do exotermické reakční komory v jejím vstupním konci a druhý přívod je tvořen mnoha oddělenými výstupy, s výhodou ve formě rozstřikovacích trubek paliva, které jsou s výhodou uspořádány bočně v odstupu od reakční trubky nebo trubek a jsou určené pro nasměrování druhé tekutiny neboli paliva do exotermické reakční komory v místech u reakční trubky nebo trubek, avšak s odstupem vedle nich, přičemž druhá tekutina vystupující z výstupního prostředku druhé tekutiny se mísí s první tekutinou pro vytváření plamenů o vysoké teplotě kolem uvedené reakční trubky za výstupním prostředkem druhé tekutiny a pro to, aby produkty exotermické reakce o vysoké teplotě proudily kolem a podél uvedené reakční trubky pro ohřev této reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou. Toto uspořádání umožňuje vytváření dlouhých plamenů na velké vzdálenosti po délce reakční trubky a tím zabránění vysokých________ tepelných koncentrací, které jinak vznikají z krátkých plamenů.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je provedeno opatření pro zabránění nadměrného místního zahřátí reakční trubky nebo trubek, když se použije výfuková trubka pro výstup produktů exotermické reakce z exotermické reakční komory tak, aby proudily kolem a podél vstupní části příslušné reakční trubky rychlostí podstatně větší než je rychlost proudění produktů exotermické reakce exotermickou reakční komorou. Vyšší rychlost proudění zvyšuje přestup tepla z produktů exotermické reakce do vstupní části reakční trubky pro ohřev endotermické reagující složky proudící touto vstupní částí reakční trubky a současně zlepšuje ochlazování produktů exotermické reakce před výstupem z nádoby. Výfuková trubka, kterou prochází vstupní část příslušné reakční trubky, tvoří s touto vstupní částí reakční trubky průchod pro produkty exotermické reakce, přičemž výfuková trubka má vstupní koncovou část provedenou tak, aby se dosáhlo postupného zvyšování rychlosti proudění produktů exotermické reakce vstupujících do výfukové trubky, čímž se zabrání vzniku nadměrných místních koncentrací tepla v reakční trubce a výfukové trubce na vstupním konci výfukové trubky. Podle výhodného provedení vynálezu se tohoto postupného zvyšování rychlosti proudění dosáhne radiálním rozšířením vstupní koncové části výfukové trubky do tvaru trychtýře ven z reakční trubky.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu sestává zařízení pro provádění endotermické reakce z nádoby, která má podélnou osu a je opatřena vstupní komorou pro endotermickou reagující složku, která má být podrobena endotermické reakci pro přeměnu endotermické reagující složky na endotermický produkt, a výstupní komorou pro endotermický produkt ze svazku podélně uspořádaných reakčních trubek_tvořících průtočný průchod mezi vstupní komorou a výstupní komorou, přičemž reakční trubky mají od sebe v bočním směru odstupy a procházejí exotermickou reakční komorou v nádobě, a přičemž reakční trubky jsou připojeny k protilehlým koncům příslušných trubkovnic, a z exotermického reakčního prostředku pro ohřev reakčních trubek pro podpoření endotermické reakce endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakčními trubkami, a přičemž vstupní komora a výstupní komora jsou umístěny v nádobě s možností podélného pohybu pro umožnění společného roztažení a smrštění svazku reakčních trubek, a přičemž každá jednotlivá reakční trubka je připojena na svém jednom konci roztažitelnou spojkou k jedné z trubkovnic pro zachycení roztažení a smrštění každé jednotlivé reakční trubky vůči celkovému roztažení a smrštění svazku reakčních trubek.
Podle výhodného provedení jsou roztažitelné spojky tvořeny kovovými vlnovci.
Podle dalšího výhodného provedení je nádoba opatřena vstupním otvorem pro endotermickou reagující složku a výstupním otvorem pro endotermický produkt, přičemž jeden z těchto otvorů je připojen k příslušné vstupní komoře a výstupní komoře primárními kovovými vlnovci, a přičemž roztažitelné spojka pro každou reakční trubku je tvořena sekundárním kovovým vlnovcem, jehož rozsah roztažení/smrštění je podstatně menší než rozsah roztažení/smrštění primárního kovového vlnovce.
Výše uvedené nedostatky dále odstraňuje způsob provádění endotermické reakce v endotermickém reakčním zařízení, v němž se endotermická reagující složka ohřívá endotermickou reakcí dvou tekutin, čímž se endotermická reagující složka přemění na endotermický produkt, podle vynálezu, jehož podstatou je, že endotermická reagující složka se uvede dojproudění alespoň jednou reakční trubkou, v níž se tato endotermická reagující složka podrobí endotermická reakci, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, do exotermické reakční průtočné dráhy se odděleně přivádějí první exotermická reakční tekutina a druhá exotermická reakční tekutina pro reakci v exotermické reakční komoře, přičemž produkty exotermické reakce proudí ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory, a přičemž první tekutina je přiváděna do exotermické reakční komory v jejím horním konci takovým způsobem, že je zajištěn v podstatě rovnoměrný rychlostní profil napříč exotermickou reakční komorou, a přičemž druhá tekutina je přiváděna do exotermické reakční přívodu první tekutiny nebo za tímto místem místech uspořádaných s odstupem od reakční trubky vedle ní, přičemž první tekutina reaguje s druhou tekutinou pro vytvoření plamenů o vysoké teplotě kolem reakční trubky a pro dosažení proudění produktů exotermické reakce o vysoké teplotě kolem a podél reakční trubky pro ohřev reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou.
komory v místě a v oddělených
Přehled obrázků na výkresech
Uvedené a další znaky vynálezu budou dále podrobněji popsány na příkladech určitých ilustrativních provedení vynálezu, které nejsou nijak omezující a z nichž je zřejmých několik různých způsobů, jimiž mohou být principy vynálezu uplatněny, podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1A-1D znázorňují postupně vždy část endotermického reakčního zařízení podle vynálezu v podélném řezu podél čáry 1-1 z obr. 2, obr. 2 příčný řez podél čáry 2-2 zařízením z obr. IC, obr. 3 ve zvětšeném měřítku detaily z obr. 1C a ID, obr. 4 příčný řez podél čáry 4-4 z obr. 3, obr. 5 příčný řez podél čáry 5-5 částí dalšího provedení endotermického reakčního zařízení podle vynálezu z obr. 6 a obr. 6 příčný řez podél čáry 6-6 z obr. 5.
Příklady provedeni vynálezu
Z použitých výrazů znamená výraz endotermická reagující složka proud tekutiny, který bude podroben endotermické reakci a může být ve formě budf jediné komponenty nebo ve formě směsi několika komponent. Výraz endotermický produkt znamená proud tekutiny, vzniklý z endotermické reakce, a obvykle bude tvořen směsí komponent, jako je syntézní plyn.
Na obr. 1A-1D a obr. 2 je znázorněno zařízení 10 pro provádění endotermické reakce podle vynálezu, dále zkráceně označované pouze jako zařízení 10. Zařízení 10 sestává z v podstatě uzavřené reakční nádoby 11, která bude dále označována pouze jako nádoba 11. která je s výhodou uspořádána svisle, jak je znázorněno na obr. 1A-1D, ačkoli může být orientována i jinak, například vodorovně.
Nádoba 11 je tvořena svislým podélným pláštěm 12, který je na svých koncích uzavřen horním koncovým víkem 13 a dolním koncovým víkem 14. pro usnadnění montáže, údržby a oprav, jsou horní koncové víko 13 a dolní koncové víko 14 připevněny rozebíratelně k hornímu, respektive dolnímu, konci pláště 12 prostřednictvím vhodných spojovacích prostředků. U znázorněného provedení je horní konec pláště 12 opatřen přírubou 15 a dolní konec horního koncového víka 13 přírubou
16. přičemž obě příruby 15, 16 jsou k sobě připojeny pomocí upevňovacích prostředků 17. Podobné je dolní konec pláště 12 opatřen přírubou 18 a horní konec dolního koncového víka 14 přírubou 19, přičemž příruby 18, 19 jsou k sobě připojeny pomocí upevňovacích prostředků 20. Jak je znázorněno na obr. ID, je mezi přírubami 18 a 19 vloženo vhodné těsnění 21 pro utěsnění spoje mezi pláštěm 12 a dolním koncovým víkem 14 proti úniku tekutin. Spoj mezi pláštěm 12 a horním koncovým víkem 13 je rovněž utěsněn proti úniku tekutin způsobem, který bude podrobněji popsán dále. U znázorněného provedení je plást 12 s výhodou válcový, takže má kruhový průřez, ačkoli by mohl mít i jiný tvar průřezu, například čtvercový, šestiúhelníkový atd. Horní koncové víko 13 a dolní koncové víko 14 mohou mít rovněž různý tvar, ačkoli výhodným tvarem je kopulovitý tvar použitý u znázorněného provedení podle vynálezu.
Plást 12 a víka 13, 14 jsou s výhodou provedeny z kovu, zejména z oceli nebo legované oceli.
Zařízení 10 může mít značnou délku. Například znázorněné zařízení 10 může mít celkovou délku 7,62 m. Na obr. 1A-1D je vynechána dlouhá část zařízení 10 mezi obr. IB a IC, protože tato část v podstatě tvoří pokračování znázorněné konstrukce, na niž navazuje. Vzhledem k obvyklým velkým délkám může být zařízení 10 zavěšené na vnější nosné konstrukci v místě u svého horního konce. Za tím účelem je plást 12 opatřen závěsnou konstrukcí 25, která vystupuje radiálně směrem ven a je určena pro připevnění na vnější nosné konstrukci ve vhodné výšce umožňující volné zavěšení nádoby 11 pro usnadnění odstraňování dolního koncového víka 14 v případě potřeby.
Nádoba 11 obsahuje svazek reakčních trubek 28. Jak je znázorněno, jsou reakční trubky 28 přímé a jsou uspořádány rovnoběžně s podélnou osou 29 nádoby 11. Ačkoli se vynález s výhodou uplatní na více reakčních trubkách 28., je možno pro provedení vynálezu uspořádat pouze jedinou reakční trubku. U znázorněného provedení je uspořádáno devatenáct reakčních trubek 28.. Nicméně pro komerční účely se většinou používá alespoň asi sto reakčních trubek 28 v závislosti na požadovaném množství tekutého produktu.
jak je Znázorněno na obr. ÍÁ, jsou horní neboli vstupní konce reakčních trubek 28 připojeny k pevné první trubkovnici 32 prostřednictvím roztažitelných spojek, s výhodou ve formě vlnovců 33. U znázorněného provedení procházejí reakční trubky 28 příslušnými otvory v první trubkovnici 32 a vyčnívají nad první trubkovnici 32.· Vlnovce 33 jsou nasazeny na vyčnívajících koncových částech reakčních trubek 28 a jejich horní konce jsou připevněny, například svařením, k reakční trubce 28 a jejich dolní konce jsou připevněny, například svařením, k první trubkovnici 32. Tímto způsobem utěsňují vlnovce 33 a prstencové svary mezery mezi reakčními trubkami a první trubkovnicí 32. přičemž umožňují axiální pohyb jednotlivých reakčních trubek 28 vůči první trubkovnici 32.
První trubkovnice 32 je uspořádána kolmo k podélné ose 29. nádoby ll a její okrajová část je vložena mezi horní koncové víko 13 a plášf 12.. Tímto způsobem je první trubkovnice 32 připevněna k nádobě 11. Jak je znázorněno, jsou mezi první trubkovnicí 32 a horním koncovým víkem 13 a pláštěm 12 upravena těsnění 35 a 36 proti úniku tekutin. První trubkovnice 32 tvoří s horním koncovým víkem 13 vstupní komoru 38 pro vstup endotermické reagující složky do nádoby 11 vstupním otvorem 39 vytvořeným v horním konci nádoby 11. Vstupní komora 38 je spojena s horními konci reakčních trubek 28, to znamená, že je s nimi v průtočném spojení, pro umožnění proudění endotermické reagující složky reakčními trubkami 28. směrem dolů.
Na dolním konci nádoby 11. viz obr. ID, jsou reakční trubky 28 připojeny svými dolními neboli výstupními konci k druhé trubkovnici 40, která je uspořádána kolmo k podélné ose nádoby 11. Dolní konce reakčních trubek 28 jsou připevněny k druhé trubkovnici 40 a utěsněny pomocí vhodných prostředků, s výhodou svařením pomocí prstencového svaru, kolem příslušné reakční trubky 28 pro dosažení utěsnění. Druhá trubkovnice 40 je částí plovoucí hlavy 41, která není pevné připojena k plášti 12,, nýbrž se může pohybovat ve směru podélné osy 29. pláště 12 nezávisle na plášti 12. Plovoucí hlava 41 je opatřena klenutým víkem 42. Klenuté víko 42 je opatřeno prstencovou přírubou 43., k níž je pomocí upevňovacích prostředků 45 připevněn upínací prstenec 44. Upínací prstenec 44 upíná druhou trubkovnici 40 k čelní ploše klenutého víka 42, přičemž mezi druhou trubkovnicí 40 a klenutým víkem 42 je vloženo těsnění 46 pro utěsnění tohoto spoje.
Druhá trubkovnice 40 a klenuté víko 42 ohraničují výstupní komoru 49. Výstupní komora 49 je spojena s dolními konci reakčních trubek 28, to znamená, že je s nimi v průtočném spojení, pro umožnění vstupu endotermického produktu vystupujícího z reakčních trubek 28. Výstupní komora 49 je rovněž připojena potrubím 50, uspořádaným v podélném směru, k výstupnímu otvoru 51 ve dnu nádoby 11. Potrubí 50 je tvořeno trubkovým roztažitelným prostředkem, zejména ve formě kovového vlnovce 52, který se může v axiálním směru roztahovat a smršťovat, takže zachycuje pohyby plovoucí hlavy 41 vůči dolnímu koncovému víku 14 a tudíž vůči plášti 12. Jak je znázorněno na obr. ID, je jeden konec vlnovce 52 připojen k plovoucí hlavě 41 a jeho druhý konec je připojen k výstupnímu otvoru 51.
Plovoucí hlava 41 a potrubí 50 oddělují průtočnou dráhu endotermického produktu od okolního vnitřního prostoru 55 v dolním koncovém víku 14.. U znázorněného výhodného provedení obsahuje tento vnitřní prostor 55 obvykle pouze vzduch, zejména stlačený vzduch, přiváděný do nádoby 11 pro podpoření spalování způsobem, který bude podrobněji popsán dále. Jak bude rovněž popsáno dále, přivádí se tento vzduch do nádoby 11 vstupním otvorem 56 vzduchu, který je spojen se vstupní komorou 58 vzduchu. Vzduch ze vstupní komory 58 vzduchu vyplní vnitřní prostor 55, který je jinak uzavřen vůči vnějšímu okolí, s výjimkou otvoru 59. Otvor 59 představuje obvyklý prostředek pro monitorování přítomnosti endotermického produktu endotermické reakce ve vnitřním prostoru 55, který by znamenal, že došlo k porušení těsnění. V otvoru 59 může být například instalována sonda pro zjišťování endotermického produktu endotermické reakce.
Jak je znázorněno v dolní části obr. ID, je dolní konec potrubí 50 zajištěn rozříznutým pojistným kroužkem 60 proti podélnému pohybu vůči výstupnímu otvoru 51 a spoj mezi potrubím 50 a výstupním otvorem 51 je utěsněn vhodným těsněním 61.
Jak je znázorněno na obr. ÍC a ID, je vstupní komora 58 vzduchu oddělena od vstupní komory 63 paliva dolní trubkovnicí 64. K dolní trubkovnici 64 jsou připevněny a utěsněny prostřednictvím svaření nebo jiných vhodných prostředků dolní konce přívodních trubek 65 vzduchu, jimiž koncentricky procházejí části reakčních trubek 28. Horní konce přívodních trubek 65 vzduchu jsou připevněny a utěsněny prostřednictvím svaření nebo jiných vhodných prostředků k horní trubkovnici 66. Horní trubkovnice 66 je umístěna mezi další trubkovnicí 67 a rozváděči deskou 68 vzduchu. Trubkovnice 66 a 67 a rozváděči deska 68 vzduchu jsou uspořádány kolmo k podélné ose 29 nádoby 11 a jsou připevněny a utěsněny prostřednictvím svaření na svých vnějších obvodových okrajích k trubkovému bubnu 69 na jeho horním konci, přičemž k dolnímu konci trubkového bubnu 69 je rovněž připevněna a utěsněna prostřednictvím svaření dolní trubkovnice 64. Trubkovnice 66, 67 jsou ve směru podélné osy 29 uspořádány v odstupu a ohraničují rozváděči komoru 70 paliva, které je předehřáté. Horní trubkovnice 66 a rozváděči deska 68 vzduchu jsou rovněž uspořádány ve směru podélné osy 29 v odstupu a ohraničují rozváděči komoru 71 vzduchu, který je předehřátý. Pro udržení vzájemného odstupu trubkovnic 66 a 67 a rozváděči desky 68 vzduchu mohou být uspořádány distanční elementy 73.
Jak je znázorněno na obr. 3 a 4, je vnitřní průměr každé přívodní trubky 65 vzduchu poněkud větší než vnější průměr reakční trubky 28., která jí prochází, takže mezi nimi vznikne prstencový průchod 76 přiváděného vzduchu. S výhodou jsou reakční trubka 28 a přívodní trubka 65 vzduchu v podstatě koncentrické a prstencový průchod 76 přiváděného vzduchu má tvar mezikruží se stejnou radiální tloušťkou, obklopujícího reakční trubku 28 ♦ V horní trubkovnici 66 je prstencový průchod 76 přiváděného vzduchu v každé přívodní trubce 65 vzduchu spojen s rozváděči komorou 71 vzduchu, to znamená, že je s ní v průtočném spojení. Rozváděči komora 71 vzduchu má s výhodou dostatečnou velikost pro zajištění relativně rovnoměrného tlaku na zadní straně rozváděči desky 68 vzduchu.
Rozváděči deska 68 vzduchu je opatřena výstupními otvory rozmístěny po celé ploše je znázorněno na obr. 2. několik výstupních otvorů vzduchu, které jsou rovnoměrné rozváděči desky 68 vzduchu, jak Ačkoli je na obr. 2 znázorněno jen 80 vzduchu, je zřejmé, že výstupní otvory 80 vzduchu jsou s výhodou rozmístěny rovnoměrně po celé ploše rozváděči desky 68. vzduchu, přičemž s výhodou zaujímají asi 2-15 % celkové plochy rozváděči desky 68 vzduchu, zejména 4-10 %, nejvýhodněji asi 6 %. výstupní otvory 80 vzduchu mohou být uspořádány v nejrůznějších vzorech včetně náhodného uspořádání, v řadách, které mohou být vyrovnány nebo přesazeny, atd. Jak bude podrobněji uvedeno dále, umožňují vstupní otvory 80 vzduchu přístup vzduchu do exotermické reakční komory 81, viz obr. ÍC, v podstatě rovnoměrně do celé exotermické reakční komory 81 pro vytvoření pohyblivé vzduchové stěny, která má v podstatě rovinné přední čelo rozkládající se kolmo k podélné ose 29 nádoby 11. Nicméně velikost a uspořádání vstupních otvorů 80 vzduchu se mohou měnit podle potřeby změny tvaru čela pohybující se vzduchové hmoty, když_se pohybuje do oblasti plamene, pro smíchání s palivem přiváděným podobným způsobem do exotermické reakční komory 81, uspořádané nad rozváděči deskou 68 vzduchu uvnitř pláště 12.
Jak je znázorněno na obr. ÍC a ID, přivádí se palivo do nádoby 11 vstupním otvorem 84 paliva. Vstupním otvor 84 paliva je spojen se vstupní komorou 63 paliva, vytvořenou uvnitř trubkového bubnu 69 a ohraničenou na jeho horním a dolním konci další trubkovnicí 67 a dolní trubkovnicí 64. Vstupní komora 63 paliva je spojena se vstupními konci přívodních trubek 86 paliva, to znamená, že je s nimi v průtočném spojení. Přívodní trubky 86 paliva jsou připevněny a utěsněny na svých horních koncích, například prostřednictvím prstencových svarů, k další trubkovnici 67.
Jak je nejlépe znázorněno na obr. 3a 4, je přívodní trubka 86 paliva nasazena na přívodní trubce 65 vzduchu, a to na části její délky. Vnitřní průměr přívodní trubky 86 paliva je větší než vnější průměr přívodní trubky 65 vzduchu, takže je mezi nimi vytvořen prstencový průchod 88 paliva. S výhodou je přívodní trubka 86 paliva uspořádána koncentricky s přívodní trubkou 65 vzduchu a s reakční trubkou 28, která jí prochází, aby se vytvořil prstencový průchod 88 paliva s rovnoměrnou radiální tloušťkou, který se rozkládá po celé délce přívodní trubky 86 paliva.
Prstencové průchody 88 paliva a přívodní trubky 86 paliva jsou na svém horním konci spojeny s rozváděči komorou 70 paliva, to znamená, že jsou s ní v průtočném spojení. Rozváděči komora 70 paliva je zase spojena s vnitřními konci rozstřikovacích trubek 90 paliva, které jsou připevněny k horní trubkovnici 66 a vystupují z ní směrem vzhůru. Rozstřikovací trubky 90 paliva zasahují směrem vzhůru za rozváděči desku 68 vzduchu, která je opatřena otvory pro průchod rozstřikovacích trubek 90 paliva. Rozstřikovací trubky 90 paliva končí s výhodou ve stejné rovině kolmé k podélné ose 29 nádoby 11, přičemž tato rovina se může shodovat s rovinou rozváděči desky 68 vzduchu, avšak s výhodou má od roviny rozváděči desky 68 vzduchu ve směru podélné osy 29 odstup. V případě potřeby se délka konců rozstřikovacích trubek 90 paliva může měnit pro dosažení různých profilů plamenů. S výhodou je každá rozstřikovací trubka 90 paliva opatřena zúženým otvorem 91, viz obr. 3, jehož účelem je vytvořit rovnoměrnější rozložení rychlostí průtoku paliva od rozstřikovací trubky 90 paliva k rozstřikovací trubce 90 paliva.
Jak je znázorněno na obr. 2, jsou rozstřikovací trubky 90 paliva s výhodou uspořádány v bočním směru se stejnými odstupy od sousedních reakčních trubek 28. Reakční trubky 28 jsou u znázorněného provedení uspořádány v bočním směru s konstantními roztečemi, přičemž rozstřikovací trubky 90 paliva jsou uspořádány podobně se stejnými roztečemi, přičemž však každá rozstřikovací trubka 90 paliva je uspořádána s odstupem od přímo sousedících reakčních trubek 28. Odborníkům je zřejmé, že může být použito i jiné uspořádání reakčních trubek 28 a rozstřikovacích trubek 90 paliva, což se řídí zvláštními požadavky pro zvláštní použití. S výhodou je poměr rozstřikovacích trubek 90 paliva k reakčním trubkám 28 v rozsahu od 4:1 do 1:2, zejména od 1,5:1 do 1:1,5, nejvýhodněji 1:1.
Jak bude podrobněji popsáno dále, vzduch a palivo jsou s výhodou předehřívány na dostatečně vysokou teplotu, takže když palivo, vystupující z rozstřikovacích trubek 90 paliva, přijde do kontaktu se vzduchem v exotermické reakční komoře 81, dojde k samovznícení paliva. To znamená, že vzduch a palivo jsou ohřátý tak, že jejich směs bude mít teplotu vyšší, než je teplota vznícení paliva. Výsledný plamen a produkty spalování budou proudit směrem vzhůru exotermickou reakční komorou 81 v nádobě 11 a budou vystupovat výfukovými trubkami 94, které jsou spojeny na svých horních koncích s trubkovnicí 95, viz obr. IB.
Trubkovnice 95 tvoří u znázorněného provedení horní konec exotermické reakční komory 81. Jak je znázorněno na obr. IA a IB, může být trubkovnice 95 nesena první trubkovnicí 32 prostřednictvím distančních tyčí 96.· Trubkovnice 95 je s výhodou opatřena takzvaným plovoucím těsněním 98, které utěsňuje trubkovnici 95 vůči vnitřní ploše pláště 12, pro oddělení exotermické reakční komory 81 od výstupního prostoru 99 spalin. Výstupní prostor 99 spalin je vytvořen mezi trubkovnicí 95 a první trubkovnicí 32 a je spojen s výstupním otvorem 100 spalin.
Každá výfuková trubka 94 těsné obklopuje část příslušné reakční trubky 28, přičemž mezi nimi je vytvořen prstencový výfukový průchod 104. jímž vystupují spaliny proudící z exotermické reakční komory 81 do výstupního prostoru 99 spalin. S výhodou jsou výfukové trubky 94 a reakční trubky 28 uspořádány vždy koncentricky, aby vznikl prstencový výfukový průchod 104 u trubkovnice 95.. Úzký prstencový výfukový průchod 104 znamená vyšší rychlost proudění spalin, které jím procházejí, čímž se zvýší přestup tepla konvekcí neboli prouděním mezi vystupujícími spalinami a přiváděnou endotermickou reagující složkou.
Podle vynálezu je vstupní konec každé výfukové trubky 94 radiálně směrem ven rozšířen do tvaru trychtýře 105. jak je znázorněno na obr. IB, pro zajištění postupného zvyšování rychlosti proudění spalin po jejich vstupu do výfukové trubky 94. Tím se zabrání nadměrné koncentraci tepla ve vstupním konci výfukové trubky 94, čímž se brání nadměrnému místnímu přehřátí reakční trubky 28 a/nebo výfukové trubky 94.
Ačkoli zařízení .10, které bylo doposud popsáno, může být použito pro provádění endotermických reakcí v podstatě popsaným způsobem, vyžadují některé endotermické reakce použití katalyzátoru nebo jsou tímto katalyzátorem usnadněny. Ve znázorněném provedení obsahují reakční trubky 28 katalyzátor 108 endotermické reakce, jehož volba závisí na příslušné endotermické reakci prováděné v zařízení 10.
Ve znázorněném provedení jsou reakční trubky 28 vyplněny katalyzátorem 108 na části rozsahu exotermické reakční komory 81, ohraničené v podstatě místem 109 v úrovni přibližně výstupních konců rozstřikovacích trubek 90 paliva a místem 110 uprostřed délky výfukových trubek 94. Katalyzátor 108 může být tvořen kuličkami potřebné velikosti, například o průměru 3 milimetry. Reakční trubky 28 jsou rovněž opatřeny inertním materiálem 112 uspořádaným v jejich obou koncích vždy za katalyzátorem 108. S výhodou sestává inertní materiál 112 z větších částic, například kuliček o průměru 6 mm, pro minimalizování tlakových ztrát. U znázorněného provedení jsou reakční trubky 28 vyplněny inertním materiálem 112 ve svých dolních koncích přibližně až do místa 109. ležícího v úrovni ústí rozstřikovacích trubek 90 paliva, kde začíná katalyzátor 108. Inertní materiál 112 rovněž vyplňuje reakční trubky 28 nad katalyzátorem 108, od místa 110 až nahoru k hornímu konci výfukových trubek 94. Aby katalyzátor 108 a inertní materiál 112 nemohly vypadnout dolními konci reakčních trubek 28., jsou tyto dolní konce překryty sítem 113, viz obr. ID, připevněným k dolní straně druhé trubkovnice 40.
Jak je znázorněno na obr. IC a ID, mohou být trubkový buben 69, rozváděči deska 68 vzduchu a trubkovnice 64, 66 a 67 vyrobeny jako jeden celek. Dno takto vytvořeného celku je s výhodou opatřeno takzvaným plovoucím těsněním 115. provedeným v obvodovém okraji dolní trubkovnice 64 . které utěsňuje tento celek vůči vnitřní ploše pláště .12, pro zabránění zpětného proudění spalin podplovoucítěsnění 115 a do vstupní komory vzduchu.
Pro zamezení úniku tepla do okolí je vnitřek pláště 12 opatřen izolací. Touto izolací může být zejména vláknitá izolace 118 z oxidu hlinitého, uspořádaná na vnitřní ploše pláště 12, který může být proveden ze slitiny oceli. Na vnitřní straně je tato vláknitá izolace 118 opatřena izolační trubkou 119. přičemž tato izolační trubka 119 může být na své vnitřní straně opatřena nátěrem bránícím erozi. Horní strana druhé trubkovnice 40 může být podobně opatřena izolací a vnitřek dolního koncového víka 14 může být rovněž opatřen vláknitou izolací, jak je znázorněno na obr. ID. Nádoba 11 může být rovněž opatřena průzory 121. 122. 123.
Činnost zařízení 10 bude popsána na příkladu provádění reformování materiálu, který může být reformován. Zařízení 10 však může být použito pro provádění různých endotermických reakcí.
V souladu se způsobem podle vynálezu se stlačený vzduch a palivo přivádějí do nádoby 11 vstupním otvorem 56 vzduchu a vstupním otvorem 84 paliva. Ačkoli se zde jako exotermické reagující složky uvádějí palivo a vzduch, je zřejmé, že je možno použít i jiných exotermických reagujících složek. Pro podpoření spalování oxidovatelného paliva může být použit například kyslík nebo jiné tekutiny, které kyslík obsahují. Pro vytváření plamenů a ohřev je možno použít i jiných exotermických reakčních tekutin, když reagují dále popsaným způsobem.
Vzduch přiváděný přívodním otvorem 56 vzduchu vstupuje do vstupní komory 58 vzduchu. Ze vstupní komory 58 vzduchu proudí vzduch prstencovými průchody 76 obklopujícími část reakčních trubek 28., a to rychlostí podstatné vétáí, než je vstupní důsledku menší plochy přiváděného vzduchu.
v rychlost, průchodu průřezu prstencového Na výstupním konci prstencového průchodu 76 proudí předehřátý vzduch do rozváděči komory 71 vzduchu a potom výstupními otvory 80 vzduchu do exotermické reakční komory 81 ve směru rovnoběžném se sousedními reakčními trubkami 28, aby proudil kolem reakčních trubek 28 a podél nich.
Palivo, kterým je plyn obsahující asi 80 % vodíku, se přivádí vstupním otvorem 84 paliva do vstupní komory 63. paliva. Ze vstupní komory 63 paliva proudí palivo prstencovými průchody 88 paliva, obklopujícími vždy část přívodních trubek 65 vzduchu, rychlostí podstatně větší, než je vstupní rychlost, v důsledku menší plochy průřezu těchto prstencových průchodů 88 paliva. Na výstupním konci prstencových průchodů 88 paliva vstupuje palivo do rozváděči komory 70 paliva a potom proudí zúženými otvory 71 do rozstřikovacích trubek 90. paliva. Rozstřikovací trubky 90 paliva rozstřikují proud předehřátého paliva o velké rychlosti do exotermické reakční komory 81 ve směru rovnoběžném se sousedními reakčními trubkami 28. Rychlost proudění paliva rozstřikovacími trubkami 90 paliva je s výhodou větší než 30 m/s, zejména větší než 60 m/s. Po výstupu z rozstřikovacích trubek 90 paliva se proudy paliva mísí a reagují s předehřátým vzduchem, to znamená, že například shoří v podélných plamenech. U znázorněného provedení vznikají dlouhé úzké plameny, které ohřívají reakční trubky 28 na vysokou teplotu v dlouhé podélné oblasti, jejíž délka je s výhodou větší než 25 cm, zejména větší než 50 cm, nejvýhodnější větší než 1 m nebo i delší.
Dlouhé plameny jsou výhodné, protože uvolňují teplo po delší oblasti sousedních reakčních trubek 28, čímž se zabrání vzniku místních tepelných koncentrací ve stěnách reakčních trubek 28. Jinými slovy, dlouhé plameny minimalizují ohřev nejvíce zahřátých míst stěny reakční trubky 28. V zásadě dlouhé plameny vytvářejí rovnováhu mezi co největším ohřevem katalyzátoru 108 uvnitř reakčních trubek 28 a teplotou stěn reakčních trubek 28, přičemž tato rovnováha zajištuje to, že nedojde k poruše reakčních trubek 28.
Další potřebnou charakteristikou plamenů vytvářených rozstřikovacími trubkami 90 paliva je u znázorněného zařízení 10 to, že plameny jsou relativné tenké z hlediska těsného vzájemného uspořádání reakčních trubek 28. Tenký plamen minimalizuje rozsah, v němž je každá reakční trubka 28 ohřátá účinkem sálání tohoto plamenu. To znamená, že výhodná vzdálenost mezi reakčními trubkami 28 je velmi malá oproti známým sálavým reformovacím zařízením. U znázorněného provedení rozteč reakčních trubek 28 činí l,25násobku vnějšího průměru přívodních trubek 86 paliva. Vzdálenost os reakčních trubek 28 není s výhodou větší než čtyřnásobek průměru reakčních trubek 28, zejména není větší než dvojnásobek průměru reakčních trubek 28. Malé vzájemné boční odstupy reakčních trubek 28 nejenže snižují komponentu ohřevu sáláním, nýbrž rovněž znamenají vytvoření kompaktnějšího svazku reakčních trubek 28, takže v příčném směru má nádoba 11 menší velikost. Navíc mají reakční trubky 28 s výhodou vnitřní průměr v rozsahu od 10 do 60 milimetrů, zejména v rozsahu od 15 do 45 milimetrů, jak bude ještě popsáno dále.
Spaliny, nebo přesněji řečeno produkty exotermické reakce, proudí směrem nahoru kolem reakčních trubek 28. procházejících exotermickou reakční komorou 81, podél jejich středních částí. Spaliny ohřívají katalyzátor 108 endotermické reakce v reakčních trubkách 28 a endotermickou reagující složku proudící reakčními trubkami 28. Spaliny vystupují z exotermické reakční komory 81 výfukovými trubkami 94, které těsně obklopují reakční trubky 28, čímž je vytvořen úzký prstencový výfukový průchod 104 pro zajištění vysoké rychlosti proudění v oblasti výfukových trubek 94. Tím se podstatně zvyšuje koeficient přestupu tepla mezi spaílňaml a endotermickou reagující složkou proudící v protiproudu vůči spalinám reakčními trubkami 28 ve výstupním konci exotermické reakční komory 81.
Podle vynálezu jsou výfukové trubky 94 na svých vstupních koncích radiálně rozšířeny směrem ven do tvaru trychtýře 105. Tím je zajištěno postupné zvyšování rychlosti proudění pro zabránění přílišného přehřátí stěny reakční trubky 28, k němuž by jinak došlo, kdyby se rychlost proudění spalin zvýšila skokem na velmi vysokou hodnotu. Postupné zvyšování rychlosti proudění vystupujících spalin umožňuje přestup tepla v oblasti trychtýře 105. čímž se spaliny ochlazují před tím, než dosáhnou minimální plochy průřezu prstencového výfukového průchodu 104 mezi výfukovou trubkou 94 a reakční trubkou 28. U znázorněného provedení je radiální mezera na vstupním konci prstencového výfukového průchodu 104 mezi výfukovou trubkou 94 a reakční trubkou 28 alespoň dvakrát větší, než jeho minimální mezera, zejména alespoň čtyřikrát větší, a nejvýhodněji pětkrát větší.
Z výfukových trubek 94 proudí spaliny do výstupního prostoru 99 spalin a odtud ven výstupním otvorem 100 spalin. Než spaliny dosáhnou výfukového otvoru 100 spalin, podstatně se ochladí, takže mezi výfukovým otvorem 100 spalin a stěnou nádoby 12 není nutno uspořádat těsnění odolné proti vysokým teplotám.
Endotermická reagující složka, kterou může například být plynná směs páry a materiálu schopného reformování, se přivádí do vstupní komory 38 vstupním otvorem .39. Vstupní komora 38 rovnoměrně rozděluje endotermickou reagující složku mezi reakční trubky 28, kterými potom prochází. Endotermická reagující složka se předehřívá přestupem tepla prouděním ze spalin proudících v protiproudu výfukovými trubkami 24.. Toto předehřívání se provádí proto/abyse zajistilo, že teplota endotermické reagující složky je vyšší než minimální teplota před jejím kontaktem s katalyzátorem 108 v úrovni uprostřed délky výfukových trubek 94. V případě parního reformování uhlovodíků by měla být teplota plynné reagující složky vyšší než 700 ’C, a to v závislosti na složení reagující složky a typu použitého katalyzátoru 108. před kontaktem s katalyzátorem 108. pro zabránění potenciální tvorby uhlíku. Reagující složka přiváděná do nádoby 11 o teplotě 400 “C nebo vyšší teplotě může být předehřátá, jak bylo popsáno, na asi 700 °C nebo i více, před kontaktem s katalyzátorem 108.
Endotermická reagující složka při svém pohybu katalyzátorem 108 absorbuje teplo a reaguje tak, že vzniká endotermický produkt. Endotermická reagující složka absorbuje teplo z plamenů a spalin proudících v protiproudu exotermickou reakční komorou 81. Katalytická reakce pokračuje do té doby, dokud horký endotermický produkt neprojde za místo 109, za nímž začne procházet inertním materiálem 112 směrem k výstupním koncovým částem reakčních trubek 28. V oblasti přívodních trubek 65 vzduchu a přívodních trubek 86 paliva přestupuje teplo z horkého endotermického produktu do vzduchu a paliva, přiváděných přívodními trubkami 65 vzduchu a přívodními trubkami 86 paliva. Touto výměnou tepla se endotermický produkt ochlazuje na dostatečné nízkou teplotu, takže mezi výstupním otvorem 51 a dnem nádoby 11 je upraveno těsnění, které nemusí být odolné proti vysokým teplotám. Rovněž vzduch i palivo se dostatečně předehřívájí, takže po jejich smísení v exotermické reakční komoře 81 bude teplota vzniklé směsi vyšší, zejména podstatně vyšší, než teplota vznícení paliva, takže dojde k samovznícení paliva a k pokračování spalování nezávisle na jakémkoli zažehávacím zařízení a/nebo velkých konstrukcích běžných hořáků.
Pro studený start se použije externího hořáku, neznázorněného, pro předehřev vstupního vzduchu na teplotu vyšší než teplota samovznícení přršlxíšňe”ěxotermické reagující složky, která bude pro obvyklé palivo vyšší než 550 °C. Po dostatečném předehřátí zařízení 10 se může palivo vzněcovat samočinně a endotermická reagující složka přiváděná do zařízení 10 předehřívá vzduch a palivo. Poté, co bylo dosaženo stavu samovznícení, je možno externí hořák vypnout. Externí hořák představuje výhodný prostředek pro studený start zařízení 10, avšak pro tyto účely je možnou použít i jiná zařízení.
jak již bylo uvedeno, jsou rychlosti proudění endotermické reagující složky a endotermického produktu a dále velikost a tvar různých trubek, průchodů a otvorů zvoleny tak, že když se vzduch a palivo smísí v exotermické reakční komoře 81. budou mít teplotu vyšší než je teplota jejich samovznícení. Znamená to, že se smísí, zažehnou a spálí bez potřeby jakéhokoli zvláštního zažehávacího zařízení, jako například žhavicí svíčky, zapalovací svíčky a podobně. Přesněji řečeno, intenzita průtoku endotermické reagující složky a endotermického produktu a intenzita průtoku a rychlost proudění paliva a vzduchu mohou být optimalizovány pro udržování teploty stěn reakčních trubek 28 na hodnotě, která je nižší než teplota, která by mohla způsobit poškození reakčních trubek 28.· Tato teplota je závislá na různých faktorech včetně materiálu reakčních trubek 28, tlakového rozdílu uvnitř a vně reakčních trubek 28, průměru reakčních trubek 28 a tloušťce jejich stěn. Ve znázorněném provedení se maximální teplota vně reakčních trubek 28 udržuje na asi 912 °C, přičemž reagující složka dosáhne maximální teploty 900 °C, čímž je dosaženo teplotního rozdílu pouze 12 “C. To znamená, že endotermická reagující složka může být ohřátá na vysokou teplotu, přičemž teplota vně reakční trubky 28 ie stále nižší než teplota, která by způsobila předčasné porušení reakční trubky 28. Současné jsou tekutiny vystupující ze zařízení 10 ochlazovány na vhodnou teplotu, přičemž uvnitř nádoby——j sou exotermické reaguj ící složky ohřívány na teplotu vyšší než je teplota jejich samovznícení. Ve znázorněném provedení je těsný rozdíl mezi nejvyšší teplotou katalyzátoru 108 a nejvyšší teplotou stěny reakční trubky 28 výsledkem dvou faktorů: 1) vyšším koeficientem přestupu tepla ze stěny reakční trubky 28 pro zpracování plynu uvnitř reakční trubky 28., řádově 3500 W/m2 ’C, oproti mnohem nižšímu koeficientu přestupu tepla z plamenů do stěny reakční trubky 28. řádově 80 W/m2 °C, a 2) působením nejvyšší teploty plamenů v jiném místě reakční trubky 28 než v místě, kde dochází k největším zpracovávacím teplotám, řádově vzdáleném 50 cm. S výhodou koeficient přestupu tepla uvnitř reakční trubky 28 převyšuje koeficient přestupu tepla vně reakční trubky 28 o hodnotu 20 a více, zejména o hodnotu 40 nebo více.
Znázorněné zařízení 10 pro provádění endotermické reakce je zejména vhodné pro činnost ve větším měřítku, například pro komerční výrobu syntézního plynu parním reformováním plynných uhlovodíků, zejména methanu a zemního plynu. Reakce parního reformování jsou podporovány vyššími teplotami, například v rozsahu od 800 do 1000 ’C, zejména od 870 do 920 “C, přičemž většina způsobů výroby syntézního plynu, například syntézou methanolu a Fischerovou-Tropschovou syntézou, se provádí při vysokých tlacích například alespoň 1 MPa, zejména 2 až 6 MPa, nejvýhodněji 3 až 5 MPa. Proto je nutno pracovat s relativně vysokým tlakem uvnitř reakčních trubek 28. Na druhou stranu je však nutno provádět exotermickou reakci při podstatně nižších tlacích, aby nemusely být použity nákladné kompresory a podobně, které by jinak byly nutné pro zvyšování tlaku paliva a vzduchu na vysokou hodnotu. Například vzduch je přiváděn do systému pod tlakem asi 0,1 MPa, ačkoli mohou být použity tlaky v rozsahu od 0,07 do 0,2 MPa. Tlak přiváděného paliva může být zhruba stejný, například asi 0,14 MPa, což je obvyklý přívodní tlak paliva, ačkoli tlak paliva se může pohybovat v rozsahu od 0,07 do 0,2 MPa.
Zařízení 10 pro provádění endotermické reakce podle vynálezu je zejména vhodné pro použití s tlaky přiváděné endotermické reagující složky vyššími než 0,69 MPa, zejména vyššími než 1,38 MPa a nejvýhodněji vyššími než 2,07 MPa. Na druhou stranu jsou tlaky přiváděných exotermických reagujících složek nižší než 0,69 MPa, zejména nižší než 0,35 MPa, nejvýhodněji nižší než 0,2 MPa. Zařízení 10 je rovněž určeno pro dosahování teplot reagujících složek vyšších než asi 700 °C, zejména vyšších než 800 C, nejvýhodněji vyšších než 900 °C.
Stanovení nej lepšího provedení a pracovních podmínek zařízení 10 pro příslušné použití závisí na mnoha faktorech. Například parní reformování methanu, stejně jako mnoho jiných endotermických reakcí, se provádí při vysokých teplotách a nízkých tlacích. Avšak u většiny způsobů výroby syntézního plynu jako endotermického produktu, stejně jako u mnoha jiných způsobů výroby, musí mít syntézní plyn vysoký tlak. Použití kompresoru na stlačování syntézního plynu je velmi nákladné. Proto je praktické použít vysokých vstupních tlaků endotermické reagující složky přiváděné do zařízení 10, aby se dosáhlo vysokého tlaku syntézního plynu ve výstupním otvoru zařízení 10.
Podle výhodného provedení je z ekonomických důvodů vnitřní průměr reakčních trubek 28 relativně malý, například 10 až 60 mm, zejména 15 až 45 mm, ačkoli reakční trubky 28 mohou mít i jiný průměr. Malý průměr reakčních trubek 28 vyžaduje provedení tenčí stěny než u velkého průměru reakčních trubek 28 pro stejnou teplotu a odlišný tlak, a proto jsou reakční trubky 28 levnější. Avšak když jsou reakční trubky 28. příliš malé, je zapotřebí jejich většího počtu pro dosažení stejného průtoku, což znamená odpovídající zvýšení nákladů.
Rovněž velmi malý průměr reakčních trubek 28 může způsobit problémy s—náplní—katalyzátoru 108. vedoucí k místnímu zhoršení přestupu tepla. Větší průměr reakčních trubek 28 znamená nepříznivé radiální rozložení teplotních gradientů.
Poměr délky reakčních trubek 28 k jejich vnitřnímu průměru je s výhodou v rozsahu od 100:1 do 350:1, přičemž tento poměr se může velmi měnit v závislosti na použití.
Výhodnými kovovými slitinami pro provedení částí zařízení 10 s vysokými teplotami jsou kovové slitiny s vysokou odolností pro vysokým teplotám, které jsou odolné proti tečení a mají vysokou pevnost při tečení, a které jsou odolné jak proti oxidaci, tak proti korozi procesním plynem. Mezi vhodné slitiny patří různé slitiny na bázi niklu. Například pro parní reformování methanu mohou být různé trubky provedeny ze slitiny na bázi niklu obsahující chrom, wolfram a molybden, jako je slitina o názvu Haynes^R^230 s obsahem 22 % Cr, 14 % W, 2 % NO, zbytek Ni, vyráběné firmou Haynes International, lne., Kokomo, Indiana. V případě potřeby mohou být reakční a/nebo i jiné trubky opatřeny vhodnými povlaky pro zabránění zanášení kovu prachem a jiných forem napadení. Takové povlaky jsou velmi dobře známé, přičemž specifickým příkladem je alonizování.
Výhodná maximální provozní teplota záleží na zvoleném tlaku, materiálu trubek, složení přiváděné směsi a požadavcích na externí procesy. Často je zapotřebí pracovat s nejvyšší teplotou, která za zvolených podmínek umožní přijatelnou životnost trubek, s výhodou delší než jeden rok, zejména delší než několik let. V těchto případech je výhodné, když kovové trubky pracují v rozsahu teplot od 850 C do 1000 C. V jiných případech je možno dosáhnout nej lepší tepelné rovnováhy procesu a největších celkových úspor s poněkud nižšími teplotami, přičemž výhodná maximální provozní teplota kovových trubek je v rozsahu od 875 ’C do 925 ’C.
Je výhodné, když je zařízení 10 provedeno a provozováno tak, že v průběhu ustálené činnosti je rozdíl mezi teplotou, na kterou jsou ohřívány palivo a vzduch před smísením ve spalovací zóně, a maximální teplotou endotermické reakce menší než asi 250 ’C. S výhodou je tento rozdíl 100 °C až 200 °C. Protože většina obvyklých plynných paliv se samočinně vznítí se vzduchem při teplotách v rozsahu od protože většina endotermických reakcí přibližně od 850 °C do 950 °C, musí být pro normální činnost vzduch a plynné palivo ohřívány na teplotu podstatně vyšší, než je teplota samovznícení paliva, ještě před tím, než se smíchávají v exotermické reakční komoře 82, to znamená na teplotu v rozsahu od 600 °C do 850 “C.
400 °C do 600 °C, a nastává v rozsahu
Rovněž je zapotřebí vytvořit a provozovat zařízení 10 tak, že spaliny se před výstupem z pece podstatně ochlazují, například pod 700 °C, čímž se odstraní potřeba provedení těsnění odolného proti velmi vysokým teplotám ve výstupních otvorech spalin. Podobně je zapotřebí značně ochlazovat endotermický produkt před jeho výstupem z pece, opět na teplotu nižší než 600 °C, zejména na teplotu řádově 550 °C nebo nižší.
Zařízení 10 pro provádění endotermické reakce, které obsahuje jeden nebo více znaků vynálezu, může být použito pro provádění velkého množství různých endotermických reakcí, například parního reformování lehkých uhlovodíků, zejména methanu, ethanu a zemního plynu, dále pyrolýzy alkanů, jako je ethan a propan, na jejich odpovídající alkeny, to jest ethylen a propylen, atd. Tyto procesy jsou velmi dobře známé.
Jak již bylo uvedeno, některé z těchto procesů mohou být prováděny bez katalyzátoru, zatímco jiné vyžadují nebo obvykle používají vhodného katalyzátoru. Tam, kde je zapotřebí použít katalyzátoru, je nutnoudržovat dostatečnou aktivitu po určitou dobu při vysokých teplotách. Katalyzátor by měl být dostatečně pevný, aby mohl nést svou vlastní váhu. Velikost částic katalyzátoru by rovněž měla být dostatečně malá, aby vyplnil náležitě vnitřek reakčních trubek 28 a aby byly zajištěny vysoké koeficienty přestupu tepla, avšak měla by být rovněž dostatečné velká, aby pokles tlaku v reakčních trubkách 28 byl minimalizován na přijatelnou úroveň. Podle výhodného provedení je pokles tlaku ve vrstvě katalyzátoru ve skutečnosti dosti velký, oproti obvyklé praxi, pro zajištění maximálního přestupu tepla uvnitř reakčních trubek 28. například 0,7-1 MPa. Katalyzátor by rovněž neměl být náchylný ke svému nadměrnému spékání, stejně jako ke spékání s reakčními trubkami 28, a to ani po delším působení při vysokých teplotách. Vhodnou formou katalyzátoru pro parní reformování je nikl na oxidu hlinitém, avšak i jiné katalyzátory jsou vhodné pro různé endotermické reakce včetně reformování lehkých uhlovodíků.
Pro výrobu vodíku může být v reakčních trubkách 28 umístěn bud vysokoteplotní katalyzátor a/nebo nízkoteplotní katalyzátor, a to v oblasti, kde se endotermický produkt obsahující oxid uhelnatý ochlazuje, což způsobí reakci určité části oxidu uhelnatého s nadbytečným množstvím vody pro vytvoření přídavného vodíku a oxidu uhličitého jako vedlejšího produktu. Jedná se o takzvanou reakci s výrobou vodního plynu.
Na obr. 5 a 6 je znázorněno zařízení 150 pro provádění endotermické reakce podle dalšího provedení vynálezu. Toto zařízení 150 sestává rovněž z reakční nádoby, která obsahuje pouze jedinou reakční trubku 152. Tato reakční trubka 152 prochází exotermickou reakční komorou 153 obklopenou vnější trubkou 154. která je s výhodou válcová a je uspořádána koncentricky s reakční trubkou 152.
Na spodním konci je vnější trubka 154 uzavřena koncovou zátkou 155. k níž jsou připojeny výstupní konce přívodní trubky 156 vzduchu a přívodní trubky 157 paliva. Koncová zátka 155 má funkci kombinované trubkovnice pro upevnění konců přívodní trubky 156 vzduchu a přívodní trubky 157 paliva, které jsou s výhodou uspořádány koncentricky s reakční trubkou 152. která jimi prochází. Přívodní trubka 156 vzduchu má vnitřní průměr poněkud větší než je vnější průměr reakční trubky 152, která jí prochází,, čímž je mezi nimi vytvořen prstencový průchod 158 přiváděného vzduchu. Vstupní konec prstencového průchodu 158 přiváděného vzduchu je spojen se vstupem vzduchu, který není znázorněn, to znamená, že je s ním v průtočném spojení. Výstupní konec prstencového průchodu 158 přiváděného vzduchu je spojen s rozváděči komorou 159 vzduchu vytvořenou mezi koncovou zátkou 155 a rozváděči deskou 160 vzduchu ve vnější trubce 154.
Rozváděči komora 159 vzduchu má s výhodou dostatečnou velikost pro vytvoření relativně stejnoměrného tlaku na zadní straně rozváděči desky 160 vzduchu. Rozváděči deska 160 vzduchu je opatřena výstupními otvory 161 vzduchu, uspořádanými ve dvou kruhových řadách koncentricky s reakční trubkou 152, viz obr. 6.
Přívodní trubka 157 paliva je nasazená na přívodní trubce 156 vzduchu a její vnitřní průměr je větší než vnější průměr přívodní trubky 156 vzduchu, takže mezi nimi je vytvořen prstencový průchod 164 paliva. Vstupní konec prstencového průchodu 164 paliva je spojen se vstupem paliva, zde neznázorněným, to znamená, že.je s ním v průtočném spojení. Prstencový průchod 164 paliva je na svém výstupním konci spojen s rozváděči komorou 166 paliva vytvořenou v koncové zátce 155. to znamená, že je s ní v průtočném spojení. Rozváděči komora 166 paliva je zase spojena se vstupními konci několika rozstřikovacích trubek 167 paliva, které jsou spojeny s koncovou zátkou 155 a vystupují z ní v podélném směru. Rozstřikovací trubky 167 paliva procházejí rozváděči deskou 160 vzduchu a zasahují za ni, přičemž rozváděči deska 160 vzduchu je opatřena otvory pro průchod rozstřikovacích trubek 167 paliva. Konce rozstřikovacích trubek 167 paliva leží s výhodou ve stejné rovině kolmé k podélné ose reakční trubky 152. S výhodou je každá rozstřikovací trubka 167 paliva opatřena zúženým otvorem 169. jehož úkolem je zrovnoměrnit rychlosti proudění paliva od rozstřikovací trubky 167 paliva k rozstřikovací trubce 167 paliva.
Jak je znázorněno na obr. 6, mají rozstřikovací trubky 167 paliva s výhodou stejný boční odstup od reakční trubky 152 a jsou rovnoměrně rozmístěny kolem reakční trubky 152. U znázorněného provedení jsou použity tři rozstřikovací trubky 167 paliva, což je výhodné v případě jediné reakční trubky 152 pro vytvoření plamenů obklopujících reakční trubku 152.
Podobně jako v zařízení 10 jsou vzduch a palivo s výhodou předehřívány na dostatečně vysokou teplotu, takže po smíchání paliva vystupujícího z rozstřikovacích trubek 167 paliva se vzduchem v exotermické reakční komoře 153 dojde k samovznícení paliva. Plamen a produkty spalování proudí kolem reakční trubky 152 a podél ní exotermickou reakční komorou 153 a vystupují výfukovou trubkou 172, která je spojena svým výstupním koncem s trubkovnicí 174. Tato trubkovnice 174 tvoří konec exotermické reakční komory 153 protilehlý k rozváděči desce 160 vzduchu.
Výfuková trubka 172 těsně obklopuje část reakční trubky 152. takže je mezi nimi vytvořen úzký prstencový průchod 175 spalin proudících z exotermické reakční komory 153 do výstupu, který zde není znázorněn. Z výše uvedených důvodů je vstupní konec každé výfukové trubky 172 radiálně směrem ven rozšířen do tvaru trychtýře 177^____ ________________________________________________________
U znázorněného provedení obsahuje reakční trubka 152 katalyzátor v podstatě stejný, jako u zařízení 10. Rovněž nádoba u znázorněného provedení je tvořena vnější trubkou 154 a přívodní trubkou 157 paliva, která může být opatřena izolací pro minimalizování tepelných ztrát. Přívodní trubka 156 vzduchu a přívodní trubka 157 paliva mohou končit svými vstupními konci vždy v příslušné vstupní komoře uvnitř příslušně vytvořeného koncového víka. Vhodně vytvořené koncové víko je rovněž uspořádáno na vstupním konci reakční trubky, přičemž toto koncové víko je opatřeno výstupní komorou spalin. Rovněž pro zachycení vzájemného roztažení a smrštění mohou být mezi reakční trubkou 152 a nádobou uspořádány vlnovce.
Zařízení 150 pro provádění endotermické reakce pracuje způsobem podobným zařízení 10. Vzduch a palivo jsou přiváděny prstencovým průchodem 158 vzduchu a prstencovým průchodem 164 paliva, v nichž se vzduch i palivo předehřívají. Předehřáté palivo proudí do rozstřikovacích trubek 167 paliva, z nichž vystupují proudy paliva nasměrované do exotermické reakční komory 153 rovnoběžně s reakční trubkou 152. Palivo se po výstupu z rozstřikovacích trubek 167 paliva mísí s předehřátým vzduchem v podélné oblasti rozložení plamenu, přičemž předehřátý vzduch vystupuje z rozváděči desky 160 vzduchu. Stejně jako u výše popsaného provedení vznikají u znázorněného provedení dlouhé úzké plameny, které ohřívají reakční trubku 152 na vysokou teplotu v dlouhé oblasti.
Spaliny proudí směrem vzhůru kolem střední části reakční trubky 152 a podél ní, přičemž reakční trubka 152 prochází exotermickou reakční komorou 153. Spaliny ohřívají katalyzátor umístěný v reakční trubce 152 a endotermickou reagující složku proudící reakční trubkou 152. Spaliny vystupují z exotermické reakční komory 153 výfukovou trubkou 172.
Endotermická reagující složka proudí reakční trubkou 152 v protiproudu. Endotermická reagující složka je předehřívána konvekčním přestupem tepla ze spalin proudících v protiproudu výfukovou trubkou 172. Endotermická reagující složka při svém pohybu katalyzátorem absorbuje teplo a reaguje tak, že vzniká endotermický produkt. Endotermická reagující složka absorbuje teplo ze spalin proudících v protiproudu exotermickou reakční komorou 153. Katalytická reakce pokračuje do té doby, dokud endotermický produkt nezačne procházet inertním materiálem ve výstupní koncové část reakční trubky 152. V oblasti přívodní trubky 156 vzduchu a přívodní trubky 157 paliva přestupuje teplo z horkého endotermického produktu do vzduchu a paliva přiváděných těmito přívodními trubkami 156. 157. čímž se vzduch i palivo předehřívají a endotermický produkt se současně ochlazuje. Další podrobnosti činnosti již byly uvedeny u výše popsaného zařízení 10 a platí stejnou měrou i na zařízení 150.
V rámci výše popsaných příkladných provedení vynálezu může být provedeno mnoho různých modifikací. Například dráhy proudění paliva a vzduchu mohou být obrácené, ačkoli se jedná o méně přijatelné řešení, než je řešení, popsané výše. V nejchladnější zóně zařízení může rovněž docházet ke kondenzaci plynu na kapalinu. Jedná se skutečně jen o několik z mála modifikací a změn, ke kterým může dojít a které jsou odborníkům známé. Všechny tyto modifikace však spadají do rozsahu předloženého vynálezu daného přiloženými patentovými nároky.

Claims (20)

  1. PATENTOVÉ
    1. Zařízení pro provádění endotermické reakce,—vyznačující se tím, že sestává z nádoby, která má vstupní otvor pro endotermickou reagující složku, která má být podrobena endotermické reakci pro přeměnu této endotermické reagující složky na endotermický produkt, výstupní otvor pro endotermický produkt a exotermickou reakční komoru, z alespoň jedné reakční trubky tvořící průtočný průchod mezi vstupním otvorem a výstupním otvorem, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, a z prvního přívodu a druhého přívodu (s výhodou uvnitř nádoby) pro oddělené přivádění první exotermické reakční tekutiny a druhé exotermické reakční tekutiny do exotermické reakční komory pro exotermickou reakci v této exotermické reakční komoře a pro vytvoření proudu produktů exotermické reakce ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory, přičemž první přívod je opatřen výstupním prostředkem první tekutiny pro zavádění první tekutiny do exotermické reakční komory v jejím vstupním konci tak, aby se zajistilo vytvoření v podstatě rovnoměrného rychlostního profilu napříč exotermickou reakční komorou, a přičemž druhý přívod je opatřen výstupním prostředkem druhé tekutiny pro zavádění druhé tekutiny do exotermické reakční komory v místě výstupního prostředku první tekutiny nebo za ním a v mnoha oddělených místech u reakční trubky, avšak s odstupem vedle ní, přičemž druhá tekutina vystupující z výstupního prostředku druhé tekutiny se mísí s první tekutinou pro vytváření plamenů o vysoké teplotě kolem uvedené reakční trubky za výstupním prostředkem druhé tekutiny a pro to, aby produkty exotermické reakce o vysoké teplotě proudily kolem a podél uvedené reakční trubky pro ohřev této reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou.
  2. 2Zařízení podle“nároku 1, V y z n ~a ťr u j í e—í-------se tím, že výstupní prostředek první tekutiny je tvořen rozváděcím dílem tekutiny, rozkládajícím se kolmo k reakční trubce a opatřeným otvory pro proudění první tekutiny do vstupního konce exotermické reakční komory.
  3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se t í m, že výstupní prostředek druhé tekutiny je tvořen rozstřikovacími trubkami zasahujícími do exotermické reakční komory v podstatě rovnoběžně s reakční trubkou a s odstupem vedle ní.
  4. 4. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že výstupní část reakční trubky je umístěna v exotermické reakční komoře ve směru proudění endotermického produktu k výstupnímu otvoru, přičemž první přívod je tvořen první přívodní trubkou, kterou prochází dolní část reakční trubky, a přičemž mezi první přívodní trubkou a reakční trubkou je vytvořen první prstencový průtočný průchod tekutiny, který je v teplosměnném vztahu s dolní částí reakční trubky, a přičemž první prstencový průtočný průchod tekutiny je spojen s první komorou tekutiny na straně rozváděcího dílu tekutiny protilehlé k exotermické reakční komoře.
  5. 5. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že druhý přívod je tvořen druhou přívodní trubkou, kterou prochází první přívodní trubka, a mezi první přívodní trubkou a druhou přívodní trubkou je vytvořen druhý prstencový průtočný průchod tekutiny, který je v teplosměnném vztahu s prvním prstencovým průtočným průchodem tekutiny a s dolní částí reakční trubky, a druhý prstencový průtočný průchod je spojen s druhou komorou tekutiny na straně rozváděcího dílu protilehlé k exotermické reakční komoře, přičemž tato druhá komora je spojena s rozstřikovacími trubkami. - ------------------------------------------------------------------------
  6. 6. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek pro výstup exotermických reakčních produktů z exotermické reakční komory, aby proudily kolem a podél vstupní části reakční trubky rychlostí podstatně větší, než je rychlost proudění exotermických reakčních produktů exotermickou reakční komorou pro zvýšení přestupu tepla z exotermických reakčních produktů do vstupních částí reakčních trubek pro ohřev endotermické reagující složky proudící vstupními částmi reakčních trubek, přičemž tento prostředek je tvořen výfukovou trubkou, kterou prochází vstupní část reakční trubky, přičemž mezi výfukovou trubkou a vstupní částí reakční trubky je vytvořen prstencový průtočný průchod pro exotermické reakční produkty, a přičemž výfuková trubka má vstupní koncovou část uspořádanou pro postupné zvyšování rychlosti proudění exotermických reakčních produktů vstupujících do výfukové trubky, pro zabránění nadměrným místním tepelným koncentracím v reakční trubce a výfukové trubce u vstupního konce výfukové trubky.
  7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že v reakční trubce je umístěn katalyzátor endotermické reakce.
  8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že nádoba má vstupní komoru spojenou se vstupním otvorem a výstupní komoru spojenou s výstupním otvorem, a reakční trubky tvoří průtočné průchody mezi vstupní komorou a výstupní komorou, přičemž reakční trubky procházejí exotermickou reakční komorou s bočními odstupy od sebe.
  9. 9. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že výstupní prostředek druhé tekutiny je tvořen rozstřikovacími trubkami umístěnými mezi reakčními trubkami pro přivádění druhé tekutiny do exotermické reakční komory za výstupními prostředky první tekutiny.
  10. 10. Zařízení podle nároku 9,vyznačující se tím, že rozstřikovací trubky jsou rozmístěny mezi reakčními trubkami v podstatě rovnoměrně.
  11. 11. Zařízení podle nároku 9 nebo 10, vyznačuj ící se tím, že výstupní konce rozstřikovacích trubek jsou orientovány pro nasměrování druhé tekutiny, která z nich vystupuje, do směru v podstatě rovnoběžného s reakčními trubkami.
  12. 12. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 11,vyznačující se tím, že výstupní prostředky první tekutiny jsou tvořeny rozváděcím dílem tekutiny u vstupního konce exotermické reakční komory, přičemž rozváděči díl tekutiny je opatřen výstupními otvory uspořádanými mezi reakčními trubkami pro vstup první tekutiny do exotermické reakční komory v místě před výstupními konci rozstřikovacích trubek.
  13. 13. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 12,vyznačující se tím, že výstupní prostředky druhé tekutiny jsou tvořeny rozstřikovacími trubkami vystupujícími do exotermické reakční komory a opatřenými zúženým otvorem.
  14. 14. Zařízení pro provádění endotermické reakce, vyznačující se tím, že sestává z nádoby, která má vstupní otvor pro endotermickou reagující složku, která má být podrobena endotermické reakci pro přeměnu této endotermické reagující složky na endotermický produkt, výstupní otvor pro endotermický produkt a exotermickou reakční komoru, z alespoňjedné reakční trubkytvořící průtočný průchod mezi vstupním otvorem a výstupním otvorem, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, a z prostředků pro vytváření tepla u vstupního konce exotermické reakční komory pro vytváření exotermických reakčních produktů o vysoké teplotě z první exotermické reakční tekutiny a druhé exotermické reakční tekutiny, přičemž exotermické reakční produkty proudí ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory a kolem a podél reakční trubky pro ohřev této reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou, a z prostředku pro výstup exotermických reakčních produktů z exotermické reakční komory, aby proudily kolem a podél vstupní části reakční trubky rychlostí podstatně větší, než je rychlost proudění exotermických reakčních produktů exotermickou reakční komorou pro zvýšení přestupu tepla z exotermických reakčních produktů do vstupních částí reakčních trubek pro ohřev endotermické reagující složky proudící vstupními částmi reakčních trubek, přičemž tento prostředek je tvořen výfukovou trubkou, kterou prochází vstupní část reakční trubky, přičemž mezi výfukovou trubkou a vstupní částí reakční trubky je vytvořen prstencový průtočný průchod pro exotermické reakční produkty, a přičemž výfuková trubka má vstupní koncovou část uspořádanou pro postupné zvyšování rychlosti proudění exotermických reakčních produktů vstupujících do výfukové trubky, pro zabránění nadměrným místním tepelným koncentracím v reakční trubce a výfukové trubce u vstupního konce výfukové trubky.
  15. 15. Zařízení pro provádění endotermické reakce, vyznačující se tím, že sestává z nádoby, která má podélnou osu, přičemž tato nádoba má vstupní komoru pro endotermickou reagující složku určenou pro provedení endotermické reakce pro přeměnu endotermické reagujícísložky na endotermický produkt,—a výstupní komoru pro endotermický produkt, ze svazku podélně uspořádaných reakčních trubek tvořících průtočný průchod mezi vstupní komorou a výstupní komorou, přičemž reakční trubky jsou uspořádány s bočním odstupem od sebe navzájem a procházejí exotermickou reakční komorou v nádobě, a přičemž reakční trubky jsou spojeny na svých protilehlých koncích s příslušnou trubkovnicí, a z exotermických reakčních prostředků pro ohřev reakčních trubek pro podpoření endotermické reakce endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakčními trubkami a přičemž vstupní komora a výstupní komora jsou umístěny v nádobě pohyblivě v podélném směru pro umožnění celkového roztažení a smrštění svazku reakčních trubek, a přičemž každá jednotlivá reakční trubka je spojena svým jedním koncem prostřednictvím roztažitelné spojky s jednou trubkovnicí pro zachycení roztažení a smrštění každé jednotlivé reakční trubky vůči celkovému roztažení a smrštění svazku reakčních trubek.
  16. 16. Zařízení podle nároku 15, vyznačuj tím, že nádoba je opatřena vstupním endotermickou reagující endotermický produkt a příslušnou komorou, to složku a výstupním jeden z těchto otvorů jest vstupní komorou ící se otvorem pro otvorem pro je spojen s a výstupní komorou, prostřednictvím kovového vlnovce,
  17. 17. Zařízení podle nároku 15 nebo 16, vyznačuj í cí se tím, že nádoba je opatřena vstupním otvorem pro endotermickou reagující složku a výstupním otvorem pro endotermický produkt a jeden z těchto otvorů je spojen s příslušnou komorou, to jest vstupní komorou a výstupní komorou, prostřednictvím kovového vlnovce, přičemž roztažitelná spojka pro každou reakční trubku je tvořena sekundárním kovovým vlnovcem, jehož rozsah roztažení/smrštění jepodstatné menší něž rozsahu roztažení/smrštění primárního kovového vlnovce.
  18. 18. Způsob provádění endotermické reakce v endotermickém reakčním zařízení, v němž se endotermické reagující složka ohřívá endotermickou reakcí dvou tekutin, čímž se endotermické reagující složka přemění na endotermický produkt, vyznačující se tím, že endotermické reagující složka se uvede do proudění alespoň jednou reakční trubkou, v níž se tato endotermické reagující složka podrobí endotermické reakci, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, do exotermické reakční průtočné dráhy se odděleně přivádějí první exotermické reakční tekutina a druhá exotermické reakční tekutina pro reakci v exotermické reakční komoře, přičemž produkty exotermické reakce proudí ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory, a přičemž první tekutina je přiváděna do exotermické reakční komory v jejím horním konci takovým způsobem, že je zajištěn v podstatě rovnoměrný rychlostní profil napříč exotermickou reakční komorou, a přičemž druhá tekutina je přiváděna do exotermické reakční komory v místě přívodu první tekutiny nebo za tímto místem a v oddělených místech uspořádaných s odstupem od reakční trubky vedle ní, přičemž první tekutina reaguje s druhou tekutinou pro vytvoření plamenů o vysoké teplotě kolem reakční trubky a pro dosažení proudění produktů exotermické reakce o vysoké teplotě kolem a podél reakční trubky pro ohřev reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubkou.
  19. 19. Způsob provádění endotermické reakce v endotermickém reakčním zařízení, v němž se endotermické reagující složka ohřívá endotermickou reakcí dvou tekutin, čímž se endotermická reagující složka přemění na endotermický produkt, vy z nač u j í c í š ě t í m, že endotermická reagující složka se uvede do proudění alespoň jednou reakční trubkou, v níž se tato endotermická reagující složka podrobí endotermické reakci, přičemž reakční trubka prochází exotermickou reakční komorou, exotermické reakční produkty o vysoké teplotě se uvedou do proudění ve směru od vstupního konce k výstupnímu konci exotermické reakční komory a kolem reakční trubky pro ohřev reakční trubky pro podpoření endotermické přeměny endotermické reagující složky na endotermický produkt při jejím proudění reakční trubko a exotermické reakční produkty se uvedou do výstupu z exotermické reakční komory, aby proudily prstencovým výfukovým průchodem obklopujícím vstupní část reakční trubky rychlostí podstatně vyšší než je rychlost proudění exotermických reakčních produktů exotermickou reakční komorou pro zvýšení přestupu tepla z exotermických reakčních produktů do vstupní části reakční trubky pro ohřev endotermické reagující složky proudící vstupní částí reakční trubky, přičemž při této operaci se rychlost proudění ve vstupní části prstencového výfukového průchodu postupně zvyšuje pro zabránění nadměrných tepelných koncentrací v reakční trubce u vstupního konce prstencového výfukového průchodu.
  20. 20. Způsob podle nároku 18 nebo 19, prováděný zařízením podle jednoho z nároků 1 až 17.
CZ19953319A 1993-06-16 1994-06-14 Zařízení pro provádění endotermické reakce CZ292204B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/078,748 US5567398A (en) 1990-04-03 1993-06-16 Endothermic reaction apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ331995A3 true CZ331995A3 (en) 1996-08-14
CZ292204B6 CZ292204B6 (cs) 2003-08-13

Family

ID=22145986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19953319A CZ292204B6 (cs) 1993-06-16 1994-06-14 Zařízení pro provádění endotermické reakce

Country Status (19)

Country Link
US (1) US5567398A (cs)
EP (2) EP0895806B1 (cs)
JP (1) JP3583780B2 (cs)
KR (1) KR100323275B1 (cs)
CN (1) CN1091643C (cs)
AU (1) AU699464B2 (cs)
CA (1) CA2165449C (cs)
CZ (1) CZ292204B6 (cs)
DE (2) DE69419921T2 (cs)
DK (2) DK0703823T3 (cs)
FI (1) FI119624B (cs)
MX (1) MX9404530A (cs)
MY (1) MY138879A (cs)
NO (1) NO308725B1 (cs)
NZ (1) NZ267919A (cs)
RU (1) RU2136360C1 (cs)
SA (1) SA94150129B1 (cs)
WO (1) WO1994029013A1 (cs)
ZA (1) ZA944027B (cs)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096106A (en) * 1990-04-03 2000-08-01 The Standard Oil Company Endothermic reaction apparatus
US6153152A (en) * 1990-04-03 2000-11-28 The Standard Oil Company Endothermic reaction apparatus and method
NL1000146C2 (nl) * 1995-04-13 1996-10-15 Gastec Nv Werkwijze voor het uitvoeren van een chemische reactie.
US6793899B2 (en) * 1998-10-29 2004-09-21 Massachusetts Institute Of Technology Plasmatron-catalyst system
US7066973B1 (en) 1996-08-26 2006-06-27 Nuvera Fuel Cells Integrated reformer and shift reactor
EP0849245A1 (en) 1996-12-20 1998-06-24 Kvaerner Process Technology Limited Process and plant for the production of methanol
US6139810A (en) * 1998-06-03 2000-10-31 Praxair Technology, Inc. Tube and shell reactor with oxygen selective ion transport ceramic reaction tubes
US6296686B1 (en) 1998-06-03 2001-10-02 Praxair Technology, Inc. Ceramic membrane for endothermic reactions
KR100388161B1 (ko) * 1998-07-08 2003-06-25 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 연료개질장치
US6296814B1 (en) * 1998-11-10 2001-10-02 International Fuel Cells, L.L.C. Hydrocarbon fuel gas reformer assembly for a fuel cell power plant
JP2001009264A (ja) * 1999-04-26 2001-01-16 Toyo Eng Corp 熱交換器様式反応器
US6641625B1 (en) 1999-05-03 2003-11-04 Nuvera Fuel Cells, Inc. Integrated hydrocarbon reforming system and controls
US6986797B1 (en) 1999-05-03 2006-01-17 Nuvera Fuel Cells Inc. Auxiliary reactor for a hydrocarbon reforming system
AU5180900A (en) 1999-06-02 2000-12-18 Speedline Technologies, Inc. Closed loop solder wave height control system
DE19939731A1 (de) * 1999-08-21 2001-02-22 Degussa Bodenbrenner für Kammerofen mit Reaktionsrohren, diesen Brenner enthaltender Kammerofen und seine Verwendung
GB2359764A (en) * 2000-03-01 2001-09-05 Geoffrey Gerald Weedon An endothermic tube reactor
US7125540B1 (en) * 2000-06-06 2006-10-24 Battelle Memorial Institute Microsystem process networks
US6497856B1 (en) * 2000-08-21 2002-12-24 H2Gen Innovations, Inc. System for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons
US6394043B1 (en) 2000-12-19 2002-05-28 Praxair Technology, Inc. Oxygen separation and combustion apparatus and method
US6793698B1 (en) 2001-03-09 2004-09-21 Uop Llc Fuel processor reactor with integrated pre-reforming zone
GB0113788D0 (en) * 2001-06-06 2001-07-25 Kvaerner Process Tech Ltd Furnace and process
US20030039601A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-27 Halvorson Thomas Gilbert Oxygen ion transport membrane apparatus and process for use in syngas production
US7507384B2 (en) 2002-06-13 2009-03-24 Nuvera Fuel Cells, Inc. Preferential oxidation reactor temperature regulation
JP2007526869A (ja) * 2004-02-17 2007-09-20 モーディーン・マニュファクチャリング・カンパニー 分散型水素製造のための高度に一体化した燃料プロセッサ
JP4477432B2 (ja) 2004-06-29 2010-06-09 東洋エンジニアリング株式会社 改質器
DE102004059014B4 (de) * 2004-12-08 2009-02-05 Lurgi Gmbh Reaktionsbehälter zur Herstellung von H2 und CO enthaltendem Synthesegas
EP1856443B1 (en) 2005-03-10 2015-08-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. A multi-tube heat transfer system for the combustion of a fuel and heating of a process fluid and the use thereof
WO2007035802A1 (en) 2005-09-20 2007-03-29 Honeywell International Inc. Filter and method of making
CN101346302B (zh) 2005-12-21 2013-07-10 维仁特公司 用于重整含氧化合物的催化剂及方法
EP1806176A1 (en) * 2006-01-10 2007-07-11 Casale Chemicals S.A. Apparatus for the production of synthesis gas
US7740671B2 (en) * 2006-12-18 2010-06-22 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Dump cooled gasifier
EP2111291A2 (en) 2006-12-20 2009-10-28 Virent Energy Systems Inc. Reactor system and process for producing gaseous products from oxygenated hydrocarbons
US7977517B2 (en) 2007-03-08 2011-07-12 Virent Energy Systems, Inc. Synthesis of liquid fuels and chemicals from oxygenated hydrocarbons
FR2914395B1 (fr) * 2007-03-30 2009-11-20 Inst Francais Du Petrole Nouveau reacteur echangeur compact utilisant un bruleur poreux
WO2009092724A1 (de) * 2008-01-25 2009-07-30 Basf Se Reaktor zur durchführung von hochdruckreaktionen, verfahren zur inbetriebnahme sowie verfahren zur durchführung einer reaktion
DE102008023042A1 (de) * 2008-05-09 2009-11-12 Süd-Chemie AG Verfahren zur semi-adiabatischen, semi-isothermen Durchführung einer endothermen Reaktion unter Einsatz eines katalytischen Reaktors und Ausbildung dieses Reaktors
WO2010025241A2 (en) 2008-08-27 2010-03-04 Virent Energy Systems, Inc. Synthesis of liquid fuels from biomass
US8597385B2 (en) * 2009-04-16 2013-12-03 General Electric Company Method and apparatus for shielding cooling tubes in a radiant syngas cooler
US20110056216A1 (en) * 2010-01-22 2011-03-10 Edwards Randall O Pulsed Propane Refrigeration Device and Method
CN103180465B (zh) * 2010-11-05 2015-05-20 米德雷克斯技术公司 具有可变壁厚度的重整器管装置
EP3290794A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-07 Technip France Method for reducing nox emission
CN109798508B (zh) * 2017-11-17 2020-11-03 韩国能量技术研究院 原料预热部一体型水蒸气改质器及含其的氢制备系统
IT201900008280A1 (it) * 2019-06-06 2020-12-06 Amec Foster Wheeler Italiana S R L Reattore, in particolare reattore di reforming con vapore, e suo uso in un processo di reforming con vapore
CN111517391A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 杭州碳明科技有限公司 一种含高cod废水的高温处理装置和工艺
CN112387218B (zh) * 2020-11-04 2022-09-13 大连海事大学 一种自热型列管式重整制氢反应器
CN114146663B (zh) * 2021-11-26 2022-10-21 中国科学技术大学 基于气相催化的流动管反应器
CN119136905A (zh) * 2022-05-09 2024-12-13 里弗雷克特里知识产权两合公司 隔热衬里、基于氧化铝的部件的用途、烃重整反应器和烃重整方法
EP4420770A1 (en) * 2023-02-23 2024-08-28 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Bearing arrangement for a steam reformer tube

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2569846A (en) * 1951-10-02 Method of starting a unit for high
US1934836A (en) * 1926-11-26 1933-11-14 Ig Farbenindustrie Ag Process for the catalytic conversion of hydrocarbons
US2018619A (en) * 1930-05-22 1935-10-22 Ig Farbenindustrie Ag Apparatus for pyrogenic conversion of hydrocarbons
DE572614C (de) * 1930-09-25 1933-03-18 Hans Elfeldt Verfahren zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen
US1959151A (en) * 1930-09-30 1934-05-15 Du Pont Method of effecting chemical reactions at elevated temperatures
US2039603A (en) * 1932-05-07 1936-05-05 Mountain Copper Company Ltd Method for the production of hot reducing gases
US2291762A (en) * 1939-09-21 1942-08-04 Sun Oil Co Catalytic apparatus
US2294430A (en) * 1940-08-03 1942-09-01 Sun Oil Co Catalytic converter
US2336879A (en) * 1942-07-10 1943-12-14 Universal Oil Prod Co Reactor
US2483132A (en) * 1946-02-21 1949-09-27 Texas Co Conversion of hydrocarbon gas into carbon monoxide and hydrogen
US2491518A (en) * 1947-04-11 1949-12-20 Hydrocarbon Research Inc Generation of synthesis gas
US2683152A (en) * 1951-11-28 1954-07-06 Kellogg M W Co Preparation of hydrocarbon synthesis gas
NL107607C (cs) * 1954-09-18 1900-01-01
US2862984A (en) * 1954-09-22 1958-12-02 Basf Ag Process of interacting hydrocarbons with oxygen
DE1043291B (de) * 1957-02-28 1958-11-13 Degussa Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von endothermen Reaktionen
US2933291A (en) * 1958-03-14 1960-04-19 Modine Mfg Co Heat exchanger with an expansion joint
US3264066A (en) * 1962-05-01 1966-08-02 Pullman Inc Production of hydrogen
US3215502A (en) * 1962-07-30 1965-11-02 Chemical Construction Corp Reformer furnace
GB1039756A (en) * 1962-10-29 1966-08-24 Gas Council Improvements in or relating to methods of treating gases
US3132010A (en) * 1962-11-08 1964-05-05 Pullman Inc Reforming of gaseous hydrocarbons
US3382044A (en) * 1965-02-03 1968-05-07 Catalysts & Chemicals Inc Removal of sulfur compounds in steamgas reforming and shift conversion processes
US3541729A (en) * 1968-05-09 1970-11-24 Gen Electric Compact reactor-boiler combination
US3531263A (en) * 1968-08-05 1970-09-29 United Aircraft Corp Integrated reformer unit
US3950463A (en) * 1969-10-22 1976-04-13 The Electricity Council Production of β-alumina ceramic tubes
US4161510A (en) * 1972-04-03 1979-07-17 Chevron Research Company Reforming furnace having ceramic-coated tubes
US3850231A (en) * 1973-05-24 1974-11-26 Combustion Eng Lmfbr intermediate heat exchanger
US3909299A (en) * 1973-10-01 1975-09-30 United Technologies Corp Fuel cell system including reform reactor
US4312954A (en) * 1975-06-05 1982-01-26 Kennecott Corporation Sintered silicon carbide ceramic body
DE2550565A1 (de) * 1975-11-11 1977-05-18 Otto & Co Gmbh Dr C Roehrenreaktor zur durchfuehrung endothermer gasreaktionen
US4157241A (en) * 1976-03-29 1979-06-05 Avion Manufacturing Co. Furnace heating assembly and method of making the same
CA1101194A (en) * 1976-12-22 1981-05-19 Richard F. Buswell Multi-tube catalytic reaction apparatus
US4071330A (en) * 1976-12-22 1978-01-31 United Technologies Corporation Steam reforming process and apparatus therefor
GB1579577A (en) * 1977-04-14 1980-11-19 Robinson L F Reforming of hydrocarbons
US4266600A (en) * 1977-06-28 1981-05-12 Westinghouse Electric Corp. Heat exchanger with double walled tubes
US4144207A (en) * 1977-12-27 1979-03-13 The Carborundum Company Composition and process for injection molding ceramic materials
US4203950A (en) * 1977-12-27 1980-05-20 United Technologies Corporation Steam reforming reactor designed to reduce catalyst crushing
US4346049A (en) * 1978-05-01 1982-08-24 Kennecott Corporation Sintered alpha silicon carbide ceramic body having equiaxed microstructure
US4179299A (en) * 1978-05-01 1979-12-18 The Carborundum Company Sintered alpha silicon carbide ceramic body having equiaxed microstructure
US4207226A (en) * 1978-08-03 1980-06-10 The Carborundum Company Ceramic composition suited to be injection molded and sintered
US4221763A (en) * 1978-08-29 1980-09-09 Cities Service Company Multi tube high pressure, high temperature reactor
DE2852410C2 (de) * 1978-12-04 1981-12-03 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Siliciumcarbid-Formkörpern
US4233256A (en) * 1978-12-18 1980-11-11 The Carborundum Company Process for injection molding sinterable carbide ceramic materials
JPS55154303A (en) * 1979-05-18 1980-12-01 Toyo Eng Corp Method and apparatus for steam-reforming hydrocarbon
US4337170A (en) * 1980-01-23 1982-06-29 Union Carbide Corporation Catalytic steam reforming of hydrocarbons
JPS5826002A (ja) * 1981-07-31 1983-02-16 Toshiba Corp スチ−ムリホ−ミング法及びスチ−ムリホ−ミング用反応管
EP0194067B2 (en) * 1985-03-05 1994-05-11 Imperial Chemical Industries Plc Steam reforming hydrocarbons
US4946667A (en) * 1985-06-10 1990-08-07 Engelhard Corporation Method of steam reforming methanol to hydrogen
JPS62210047A (ja) * 1986-03-10 1987-09-16 Toyo Eng Corp 反応用装置
US4692306A (en) * 1986-03-24 1987-09-08 Kinetics Technology International Corporation Catalytic reaction apparatus
JPS62260701A (ja) * 1986-05-02 1987-11-13 Hitachi Ltd 原料改質装置
US4861348A (en) * 1986-10-08 1989-08-29 Hitachi, Ltd. Fuel reforming apparatus
US4746329A (en) * 1986-11-26 1988-05-24 Energy Research Corporation Methanol fuel reformer
US4861347A (en) * 1986-12-29 1989-08-29 International Fuel Cells Corporation Compact chemical reaction vessel
JPH0642940B2 (ja) * 1987-03-31 1994-06-08 東洋エンジニアリング株式会社 気体吸熱反応用装置
US4909808A (en) * 1987-10-14 1990-03-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Steam reformer with catalytic combustor
EP0314408B1 (en) * 1987-10-23 1993-11-18 C F Braun Inc Reformer with low fired duty per unit of feedstock
CA2017243C (en) * 1989-05-25 2003-09-30 Terry J. Mazanec Novel solid multi-component membranes, electrochemical reactor and use of membranes and reactor for oxidation reactions
AU661877B2 (en) * 1990-04-03 1995-08-10 Standard Oil Company, The Endothermic reaction apparatus
ZA911838B (en) * 1990-04-03 1991-12-24 Standard Oil Co Ohio Endothermic reaction apparatus
US5106590A (en) * 1990-05-11 1992-04-21 Davy Mckee (London) Limited Gas mixer and distributor with heat exchange between incoming gases
US5264008A (en) * 1991-10-07 1993-11-23 United Technologies Corporation Reformer seal plate
JPH05147901A (ja) * 1991-11-29 1993-06-15 Toshiba Corp 燃料改質器
CA2079746C (en) * 1991-12-19 2002-07-30 Robert C. Ruhl Endothermic reaction apparatus
US5283049A (en) * 1992-06-18 1994-02-01 Quantum Chemical Corporation Minimizing coking problems in tubular process furnaces

Also Published As

Publication number Publication date
ZA944027B (en) 1995-12-08
AU699464B2 (en) 1998-12-03
AU7060894A (en) 1995-01-03
CN1091643C (zh) 2002-10-02
CA2165449A1 (en) 1994-12-22
FI119624B (fi) 2009-01-30
DE69419921T2 (de) 1999-12-02
MY138879A (en) 2009-08-28
FI955977A0 (fi) 1995-12-13
DK0895806T3 (da) 2003-07-07
NO955113D0 (no) 1995-12-15
EP0703823A1 (en) 1996-04-03
NO955113L (no) 1996-02-07
FI955977A (fi) 1996-02-13
CA2165449C (en) 2002-10-29
KR100323275B1 (ko) 2002-06-22
SA94150129B1 (ar) 2005-06-11
EP0895806B1 (en) 2003-03-05
RU2136360C1 (ru) 1999-09-10
NO308725B1 (no) 2000-10-23
DE69432233T2 (de) 2003-11-20
JP3583780B2 (ja) 2004-11-04
EP0703823B1 (en) 1999-08-04
US5567398A (en) 1996-10-22
EP0895806A3 (en) 2000-05-17
EP0895806A2 (en) 1999-02-10
CZ292204B6 (cs) 2003-08-13
MX9404530A (es) 1995-01-31
CN1127997A (zh) 1996-07-31
DE69432233D1 (de) 2003-04-10
WO1994029013A1 (en) 1994-12-22
DE69419921D1 (de) 1999-09-09
DK0703823T3 (da) 1999-12-06
JPH08511503A (ja) 1996-12-03
NZ267919A (en) 1998-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ331995A3 (en) Apparatus for carrying out endothermic reaction and process for carrying out such endothermic reaction
US5565009A (en) Endothermic reaction process
US6153152A (en) Endothermic reaction apparatus and method
US3958951A (en) Convective power reformer equipment and system
CA2038289C (en) Endothermic reaction apparatus
US6835360B2 (en) Compact endothermic catalytic reaction apparatus
CA2550062C (en) Axial convective reformer
US7517373B2 (en) Reformer
US6096106A (en) Endothermic reaction apparatus
JPH0522641B2 (cs)
US5254318A (en) Lined reformer tubes for high pressure reformer reactors
US7919057B2 (en) Method and apparatus for producing a hydrogen-containing gas
JP2006514909A (ja) 燃料転換反応炉
JP7473532B2 (ja) 炭化水素の水蒸気改質又は乾式改質
US8133445B2 (en) Reaction chamber promoting heat exchange between the reagents and the gases that are produced
EP0643618B1 (en) Endothermic reaction apparatus
KR100241568B1 (ko) 흡열 반응장치 및 이 반응을 수행하기 위한 방법
NZ245475A (en) Endothermic reaction vessel with metallic reaction tube in thermal contact with combustion zone
JPH06206702A (ja) 炭化水素反応器

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20100614