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DE3329435A1 - DEVICE FOR REFORMING FUEL - Google Patents

DEVICE FOR REFORMING FUEL

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Publication number
DE3329435A1
DE3329435A1 DE19833329435 DE3329435A DE3329435A1 DE 3329435 A1 DE3329435 A1 DE 3329435A1 DE 19833329435 DE19833329435 DE 19833329435 DE 3329435 A DE3329435 A DE 3329435A DE 3329435 A1 DE3329435 A1 DE 3329435A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalyst
fuel
filled
gas
reforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19833329435
Other languages
German (de)
Inventor
Akira Hashimoto
Kenichi Nagasaki Hisamatsu
Shozo Kaneko
Tokushi MARUTA
Misao Yamamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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
Priority claimed from JP57140137A external-priority patent/JPS5930705A/en
Priority claimed from JP20858082A external-priority patent/JPS59102803A/en
Priority claimed from JP20857982A external-priority patent/JPS59102802A/en
Priority claimed from JP20931082A external-priority patent/JPS59102804A/en
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of DE3329435A1 publication Critical patent/DE3329435A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production 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
    • C01B3/34Production 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
    • C01B3/38Production 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
    • C01B3/384Production 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/06Chemical 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
    • B01J8/062Chemical 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
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Description

9 m · ti «β »* 9 m ti «β» *

Vorrichtung zur Reformierung von KraftstoffDevice for reforming fuel

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff.The invention relates to a device for reforming fuel.

Die Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff stellt eine Vorrichtung dar, die auf Kohlenwasserstoff basierenden Kraftstoff.in ein Gas umwandelt, dessen Hauptbestandteil der Wasserstoff ist ^The device for reforming fuel is a device based on hydrocarbons based fuel. is converted into a gas, the main component of which is hydrogen ^

Viele Vorrichtungen zur Reformierung von Kraftstoff oben genannter Art sind bisher in chemischen !Fabriken aufgestellt worden. . : Many devices for reforming fuel of the above type have been installed in chemical factories. . :

Um die Erfindung besser verständlich zu machen wird es hilfreich sein, bisherige Vorrichtungen zur Reformierung von Kraftstoff ausführlich zu beschreiben.In order to make the invention better understood, it will be helpful to refer to previous devices for reforming of fuel to describe in detail.

Die Figur 1 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff. Die bekannteste Reformiervorrichtung stellt ein Dampf- Reformierer dar, in dem die Kraftstoff - Umwandlung durch schrittweise Zugabe von Dampf zum Kraftstoff wie z.B. CH^, oder einen ähnlichen, erfolgt, wobei die Mischung von Kraftstoff und Dampf gezwungen wird eine Katalysatorschicht bei einer erhöhten Temperatur zu passieren, zum Beispiel in einem Bereich von 75O°C bis 9000C um sie in ein Gas umzuwandeln, das Wasserstoff als Hauptbestandteil enthält und wobei das rückständige Kohlenmonoxid mit der Hilfe eines CO - Konverters zu COo umgewandelt wird und COp dann, um einen hohenFIG. 1 shows a conventional device for reforming fuel. The best known reforming device is a steam reformer, in which the fuel conversion takes place by gradually adding steam to the fuel such as CH ^, or a similar, whereby the mixture of fuel and steam is forced to form a catalyst layer at an elevated temperature happen, for example in a range of from 75O ° C to 900 0 C in order to convert it into a gas containing hydrogen as a main component, and wherein the residual carbon monoxide with the aid of a CO - converter is converted to CoO and COp then high a

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S-S-

Heinheitsgrad des Wasserstoffgases zu erhalten, abgezogen wird.To obtain the degree of unity of the hydrogen gas, is deducted.

Im Besonderen werden Kraftstoffe wie OH2, oder ähnliche, die aus einem Vorratsbehälter außerhalb des Kraftstoff-Reformier-Systems eingeleitet werden, wie in Figur 1 gezeigt, zuerst in einem Entschwefeler 1 entschwefelt, dann wird diesen Dampf 2 zugegeben, so daß die Mischung aus Kraftstoff und Dampf einer Vielzahl mit einem Katalysator gefüllter Rohre, die im Dampf-Reform-Ofen 3 angebracht sind, zugeleitet wird. Die mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4 sind bis zu einer überhöhten Temperatur im Bereich von 75O0O bis 9000C durch die strahlende Hitze, ausgehend von den Wandungsoberflächen des Dampf-Reform-Ofens, aufgeheizt.In particular, fuels such as OH 2 , or the like, which are introduced from a storage container outside the fuel reforming system, as shown in FIG Fuel and steam of a plurality of pipes filled with a catalyst, which are installed in the steam reforming furnace 3, is supplied. The tubes 4 filled with the catalyst are heated up to an excessive temperature in the range from 750 0 to 900 0 C by the radiant heat, starting from the wall surfaces of the steam reforming furnace.

Die Wandungsoberflächen werden durch Betreiben einer Anzahl von Brennern 5 erhitzt.The wall surfaces are heated by operating a number of burners 5.

Während die Mischung aus Kraftstoff und Dampf die Katalysator-Schicht in jedem der mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4 passiert, wird sie gezwungen, sich in ein Gas, welches Wasserstoff enthält zu reformieren. Dieses reformierte Gas 6, welches Wasserstoff als Hauptbestandteil aufweist, ist einem Wärmeaustausch im Heizrohr 7 unterworfen, in dem der Wärmeaustausch zwischen dem refo.miertGn £as 6 und dem Wasser 2' bewirkt wird, das an das Heizrohr 7 von einem Speisebehälter abgegeben wird, der außerhalb des Kraftstoff-Reformier-Systems angeordnet ist. Danach wird das Gas in einen CO - Konverter 8, in dem das rückständige Kohlenmonoxid zu COo umgewandeltDuring the mixture of fuel and steam the catalyst layer in each of the with the catalyst Passing filled tubes 4, it is forced to reform itself into a gas containing hydrogen. This reformed gas 6, which has hydrogen as a main component, is a heat exchange subject in the heating tube 7, in which the heat exchange between the refo.miertGn £ as 6 and the Water 2 'is effected, which is delivered to the heating pipe 7 from a feed container which is outside the Fuel reforming system is arranged. The gas is then passed into a CO converter 8, in which converts the residual carbon monoxide to COo

wird, eingeleitet. Nach dem Verlassen des CO Konverters 8 gelangt das reformierte Gas in einen COo ~ absorbierenden Turm 9» in welchem das rückständige Kohlendioxid aus dem Gas entfernt wird.Is initiated. After leaving the CO converter 8 the reformed gas passes into a COo ~ absorbing tower 9 »in which the residual carbon dioxide is removed from the gas.

Aus dem Kraftstoff-Reformier-System wird Wasserstoff mit einem hohen Reinheitsgrad entnommen. Auf der anderen Seite ist das Verbrennungsgaa, 11, das aus dem Dampf-Reform-Ofen aufsteigt einem Wärmeaustausch in dem Teil 7* unterworfen, in welchem der Wärmeaustausch zwischen dem Verbrennungsgas 11 und dem Dampf 2, erzeugt vom Heizrohr 7» bewirkt wird und danach wird das Verbrennungsgas in die äussere Atmosphäre auströmen.The fuel reforming system turns into hydrogen taken with a high degree of purity. On the other side is the combustion gas, 11, that rises from the steam reform furnace subjected to a heat exchange in the part 7 * in which the heat exchange between the combustion gas 11 and the steam 2 generated by the heating pipe 7 »is effected and after that the combustion gas is released into the exterior Exhale atmosphere.

Jedoch weist die konventionelle Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff,'konstruiert nach oben beschriebener Art folgende Nachteile auf:However, the conventional fuel reforming apparatus constructed as described above has Kind of the following disadvantages:

(1) Die mit einem Katalysator angefüllten Rohre 4-im Dampf-Reform-Ofen sind einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt, weshalb das hitzebeständige metallische Material aus dem sie gefertigt sind(1) The 4-im tubes filled with a catalyst Steam reform ovens are exposed to a very high temperature, which is why they are heat-resistant metallic material from which they are made

gezwungen ist unter kritschen Bedingungen zu arbeiten. is forced to work under critical conditions.

Aus diesem Grund tendieren sie zu Bruchstellen, falls sie irgendwelcher lokal ansteigenden thermischen Belastung oder einer unausgeglichenen Temperaturverteilung unterworfen sind. Aus diesem Grunde zeichnet sich der Dampf-Reform-Ofen durch eine wesentlich reduzierte thermische Belastbarkeit aus und um zu gewährleisten, daßFor this reason they tend to break if they have any locally increasing thermal Are subjected to stress or an unbalanced temperature distribution. For this reason, the steam reform furnace is characterized by a significantly reduced thermal Resilience from and to ensure that

die thermische Belastbarkeit über den Ofen gleichmäßig verteilt ist, so ist letzterer in größeren Dimensionen mit einer größeren Anzahl von Brennern, befestigt an den Wandungsflächen, gebaut.the thermal load capacity is evenly distributed over the furnace, so is the latter in larger dimensions with a larger number of burners attached to the wall surfaces, built.

Entsprechend ist ein konventioneller Dampf-Reform-Ofen unter hohen Kosten und mit einem für seinem Einbau erforderlichen großen Raum gefertigt .A conventional steam reform oven is similar manufactured at a high cost and with a large space required for its installation .

(2) Nach dem Verlassen der katalysatorgefüllten Rohre 4· ist das Verbrennungsgas gewöhnlich dem Wärmeaustausch in einem Wärmeaustauscher unterworfen, in welchem der Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsgas und Wasser (Dampf) bewirkt wird, aber keine Wärmerückgewinnung im Bereich geringerer Temperatur im Abzugskanal stattfindet. Entsprechend wird ein konventioneller Dampf-Reform-Ofen bei geringerem thermischen Wirkungsgrad betrieben.(2) After exiting the catalyst-filled tubes 4, the combustion gas is usually that Subject to heat exchange in a heat exchanger, in which the heat exchange between Combustion gas and water (steam) is effected, but no heat recovery in the lower range Temperature takes place in the flue. A conventional steam reform oven will be similar operated with lower thermal efficiency.

(3) Um zu gewährleisten, daß der Ofen bei einer reduzierten thermischen Belastung betrieben wird und daß die gleichmäßig darin verteilten mit dem Katalysator angeifüllten Rohre wie gewöhnlich indirekt durch d'as Erhitzen der Ofenwandungen erhitzt werden, die mit feuerfestem Material ausgekleidet sind, werden die Ofenwandungen durch eine Anzahl von Brenner erhitzt. Im Hinblick auf den Schutz des feuerfesten Materials besteht die Notwendigkeit, die Rate der temperaturwechsel zu reduzieren, wenn der Ofen(3) To ensure that the furnace is at a reduced thermal load is operated and that the evenly distributed therein with the Catalyst-filled tubes as usual indirectly heated by heating the furnace walls made with refractory material are lined, the furnace walls are heated by a number of burners. With a view to protecting the refractory material, there is a need to control the rate of reduce temperature changes when the oven

• · β ι• · β ι

seinem Betrieb aufnimmt oder abbricht.starts or stops operating.

(4) Die minimale Belastbarkeit ist gewöhnlich mit 50% oder mehr oder weniger angegeben, weshalb der Ofen mit einer wesentlich reduzierten Leistung und nur unter vielen Schwierigkeiten betrieben wird,(4) The minimum load capacity is usually given as 50% or more or less, which is why the furnace with a significantly reduced output and only with many difficulties is operated,

(5) Da der konventionelle Dampf-Reform-Ofen für Betriebsbedingungen bei Normaldruck konzipiert ist, ist er in größeren Dimensionen gebaut. Weiterhin ist es, sobald dieser einen nagativen Druck aufweist notwendig einem Kompressor (Gebläse) anzubringen.(5) As the conventional steam reform furnace for Operating conditions at normal pressure is designed, it is built in larger dimensions. Furthermore, as soon as this has a negative pressure, a compressor is necessary (Blower).

Folglich berücksichtig die Erfindung die zuvor erwähnten Nachteile einer konventionellen Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung. Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff zu schaffen, die ausgezeichnet gute Betriebseigenschaften aufweist und bei geringen Kosten gefertigt werden kann.Thus, the invention takes into account the aforementioned disadvantages of a conventional fuel reforming device. It is the object of the invention to provide a device for reforming fuel create which has excellent operating characteristics and can be manufactured at low cost can.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Oberbegriffs 1, vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Uhteransprüchen.This object is achieved according to the characteristic of the preamble 1, preferably resulting in embodiments from the parent claims.

Die öharakteristischen Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff sind folgende:The characteristic features of a device according to the invention for reforming fuel are the following:

(1) Sie ist in kleineren Dimensionen gebaut mit einem minimierten Raum, der erforderlich zum(1) It is built in smaller dimensions with a minimized space required for

.7-.7-

Einbau ist und wird bei geringeren Kosten betrieben.Installation is and is operated at a lower cost.

(2) Es findet eine effektive Wärmerückgewinnung vom Abgas statt, weshalb die Vorrichtung bei einem hohen thermischen Wirkungsgrad betrieben wird.(2) There is an effective heat recovery from the exhaust gas, which is why the device at is operated with a high thermal efficiency.

(3) Sie beginnt oder stoppt ihren Betrieb in einer sehr kurzen Zeitperiode.(3) It starts or stops its operation in a very short period of time.

(4-) Sie kann mit wesentlich reduzierter thermischer Belastung betrieben werden.(4-) You can use much reduced thermal Load operated.

Um diese Torrichtung zu vervollständigen sind eine Vielzahl von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten hierzu durchgeführt. Als Ergebnis dieser Forschungsund Entwicklungsarbeiten.wurde herausgefunden, daß die Vorrichtung ausreichend vervollständigt werden kann durch Verwendung eines Verflüssigten-Schicht-Systems in der Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung, in der eine Anzahl mit einem Katalysator angefüllter Rohre in der fluidisierten Schicht angeordnet ist, so daß diese von letzterer erhitzt werden können. Weiterhin ist ein Luft- Vorwärmer im Bereich geringer Temperatur im Abzugskanal durch den das Abgas gelangt welches aus dem Dampf-Reform-Ofen kommt, angebracht .A large number of research and development work is required to complete this goal direction carried out for this purpose. As a result of this research and Development work. It was found that the device can be sufficiently completed by using a liquefied layer system in the fuel reforming device in which a number of filled with a catalyst Pipes is arranged in the fluidized layer so that they can be heated by the latter. Furthermore, there is an air preheater in the low temperature area in the flue duct through which the exhaust gas which comes from the steam reform oven is attached .

Der Luft- Vorwärmer dient als Wärmeaustauscher, in dem der Wärmeaustausch zwischen dem Verbrennungsgas und der Verbrennungsluft zur Wärmerückgewinnung bewirkt wird.The air preheater serves as a heat exchanger in which the heat exchange between the combustion gas and the combustion air is effected for heat recovery.

Im wesentlichen ist entsprechend eines Aspektes der Erfindung eine verbesserte Kraftstoff-Reformiervorrichtung des Typs vorgeschlagen, der eine Vielzahl katalysatorgefüllter· Rohre enthält, die dazu geeignet sind, durch Erwärmen der Außenseite auf eine, erhöhte Temperatur erhitzt zu werden, so daß Kraftstoff zu Gas reformiert wird, welches Wasserstoff als Hauptbestandteil enthält. Der Kraftstoff passiert jedes der mit einem Katalysator angefüllten Rohre, wobei die Verbesserung darin besteht, daß die mit dem Katalysator angefüllten Rohre in einer fluidisierten Schicht angeordnet sind.In essence, in accordance with one aspect of the invention, there is an improved fuel reformer of the type proposed which contains a plurality of catalyst-filled tubes which are used for this purpose are suitable to be heated by heating the outside to an elevated temperature, so that Fuel is reformed to gas, which contains hydrogen as a main component. The fuel passes through each of the pipes filled with a catalyst, the improvement being that the tubes filled with the catalyst are arranged in a fluidized layer.

Weiterhin wird entsprechend eines anderen Aspekts der Erfindung eine verbesserte Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung von zuvor erwähnter Art vorgeschlagen, wobei die Verbesserung darin besteht, daß die mit dem Katalysator gefüllten Rohre in einer fluidisierten Schicht angeordnet sind und ein Wärmeaustauscher an einer zuvor bestimmten Stelle angebracht ist, in den der Wärmeaustausch zwischen dem ausströmenden Verbrennungsgas und der einströmenden Verbrennungsluft bewirkt wird.Furthermore, in accordance with another aspect of the invention, there is an improved fuel reforming apparatus proposed of the aforementioned type, the improvement being that the with the catalyst-filled tubes are arranged in a fluidized bed and a heat exchanger is attached to a predetermined point in which the heat exchange between the outflowing Combustion gas and the incoming combustion air is effected.

Weiterhin entsprechend eines anderen Aspektes der Erfindung eine verbesserte Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung von zuvor erwähnter Art vorgeschlagen, wobei die Verbesserung darin besteht, daß die mit dem Katalysator gefüllten Rohre in einer fluidisierten Schicht angeordnet sind und ein Rezirkulations (Umluft)- Durchgang durch welchen ein Teil des Verbrennungsgases, entnommen aus dem Abzugskanal, ge-Still in accordance with another aspect of the invention, an improved fuel reforming apparatus proposed of the aforementioned type, the improvement being that the with the catalyst-filled tubes are arranged in a fluidized layer and a recirculation (Circulating air) - passage through which part of the combustion gas, taken from the exhaust duct, is

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zwungen wird im druckdichten Zustand zu rezirkulieren. Forces is to recirculate in the pressure-tight state.

Weiterhin wird entsprechend eines anderen weiteren Aspektes der Erfindung eine verbesserte Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung von zurvor erwähnter Art vorgeschlagen , wobei die Verbesserung darin besteht, daß die mit dem Katalysator gefüllten Rohre in einer fluidisierten Schicht angeordnet sind, die sich aus nichtbrennbarem, zu fluidisierendem Material zusammensetzt und eine Vielzahl von Rohrbrennen ist oberhalb des Unterbodens der verflüssigten Schicht angeordnet .Furthermore, in accordance with another further aspect of the invention, there is an improved fuel reforming apparatus proposed of the aforementioned type, the improvement being that the tubes filled with the catalyst in one fluidized layer are arranged, which is composed of non-combustible material to be fluidized and a plurality of tube burners are arranged above the bottom of the liquefied layer .

Weiterhin wird entsprechend eines noch weiteren anderen Aspektes der Erfindung eine verbesserte Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung von zuvor erwähnter Art vorgeschlagen, wobei die Verbesserung darin besteht, daß die mit dem Katalysator angefüllten Rohre in Form eines doppeIwandigen Rohres ausgebildet sind.Furthermore, according to yet another other Aspect of the invention is an improved fuel reforming apparatus proposed of the aforementioned type, the improvement being that the tubes filled with the catalyst in Form a double-walled tube are formed.

Weiterhin wird entsprechend eines noch anderen Aspektes der Erfindung der zuvor erwähnten Art vorgeschlagen, daß die Verbesserung darin besteht, daß die fluidisierte Schicht in ihrer Art so konstruiert ist, daß sie im druckdichten Zustand arbeitet, und eine Gasturbine an einer zuvor bestimmten Stelle angebracht ist, die von Verbrennungsgas angetrieben wird.Furthermore, it is proposed according to yet another aspect of the invention of the type mentioned above, that the improvement is that the fluidized layer is so constructed in nature is that it works in the pressure-tight state, and a gas turbine is attached to a predetermined location which is powered by combustion gas.

Die Erfindung wird in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen beschrieben.The invention is described in connection with accompanying drawings.

Pig. 1 zeigt schematisch eine konventionelle Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung;Pig. 1 schematically shows a conventional fuel reforming apparatus;

Fig. 2 schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend einer ersten Aus2 schematically shows a fuel reforming device corresponding to a first off

führungsform der Erfindung;embodiment of the invention;

Fig. 3 zeigt eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung; undFig. 3 shows a fuel reforming device according to the second embodiment of the invention; and

Fig. 4 eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung4 shows a fuel reforming device

entsprechend der dritten Ausführungsform der Erfindung;according to the third embodiment of the invention;

Fig. 5 ist eine ebene Querschnittsansicht eines Dampf-Reform-Ofens'in einer konventionellen Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung;Fig. 5 is a plan cross-sectional view of a Steam reform oven in a conventional Fuel reforming device;

Fig. 6 ist eine ebene Querschnittsansicht eines Dampf-Reform-Ofens in einer Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung gemäß der Erfindung;Figure 6 is a cross-sectional plan view of a steam reforming furnace in a fuel reforming apparatus according to the invention;

Fig. 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht^.einer Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung gemäß derFig. 7 is a vertical cross-sectional view of a Fuel reforming device according to the

Linie I-I in Fig. 2.;Line I-I in Figure 2 .;

Fig. 8 zeigt schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der vierten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 8 schematically shows a fuel reforming device according to the fourth embodiment of the invention;

Fig. 9 ist eine vertikale Teil-QuerschnittsansichtFig. 9 is a partial vertical cross-sectional view

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die schematisch aufzeigt wie die Vielzahl von Rohrbrennern in der Flui- datsohicht der Kraftstoff-Reformiervorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet ist;which shows schematically how the plurality of tubular burners is arranged in the fluidate layer of the fuel reforming device according to the invention;

Fig. 10 ist eine Teil-Ansicht in einer Ebene, die aufzeigt wie die Rohrbrenner relatiw zu der Vielzahl der mit dem Katalysator angefüllten Rohre in der fluidisierten Schicht angeordnet sind;Fig. 10 is a partial plan view showing how the tube burners are arranged in relation to the plurality of tubes filled with the catalyst in the fluidized bed ;

Pig. 11 (a) zeigt schematisch wie der Kraftstoff-Pig. 11 (a) shows schematically how the fuel

und die Verbrennungsluft vorläufig miteinander vermischt·werden, bevor sie in den Rohr-, brenner gelangen.and the combustion air are temporarily mixed with each other before they enter the pipe, burner arrive.

Fig. 11 (b) zeigt schematisch, daß die Notwendigkeit der Vorsehung einer perforierten Verteiler-Platte für die konventionelle fluidisierte Schicht besteht;Figure 11 (b) shows schematically the need to provide a perforated manifold plate for the conventional fluidized bed;

Fig. 12 (a) zeigt eine vertikale Querschnittsansieht einer Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der fünften Ausführungsform der Errindung entsprchend der Linie B-B in Fig. 12 (b); .Fig. 12 (a) shows a vertical cross-sectional view a fuel reforming device according to the fifth embodiment of FIG In accordance with the line B-B in Fig. 12 (b); .

Fig. Ί2 (b) ist eine Querschnittsansicht einer Kr$ftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend derFig. 2 (b) is a cross-sectional view of a fuel reformer according to the

Linie A-A in Fig. 12 (a);Line A-A in Fig. 12 (a);

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■Μ-■ Μ-

Eig. 13 (a) ist eine vertikale Querschnittsansicht eines doppelwandigen mit einem Katalysator angefüllten Rohres, das für eine Kraftstoff-Reformier-V/orrichtung gemäß der Erfindung benutzt wird;Prop. 13 (a) is a vertical cross-sectional view a double-walled tube filled with a catalyst, which is used for a fuel reforming device is used according to the invention;

Fig. I3 (b) ist eine Querschnittsansicht einesFig. 13 (b) is a cross-sectional view of a

doppelwandigen mit einem Katalysator angefüllten Rohres gemäß Linie C-C in Mg. I3 (a);double-walled tube filled with a catalyst according to line C-C in Mg. I3 (a);

Fig. 13 (c) ist eine Querschnittsansicht eines doppelwandigen mit einem Katalysator angeFig. 13 (c) is a cross-sectional view of a double-walled with a catalyst

füllten Rohres gemäß der Linie D-D in Figur 13 (a);filled tube according to line D-D in Figure 13 (a);

Fig·· 14- zeigt ein Diagramm, welches aufzeigt wie die Temperatur über das doppelwandige mit einem Katalysator angefüllte Rohr einer Kraft-Fig. 14 shows a diagram which shows how the Temperature through the double-walled tube of a power plant filled with a catalyst

stoff-Reformier-Vorrichtung, gezeigt in Fiiguren 13 (a) bis (c), verteilt ist; undpulp reforming device shown in FIG Figures 13 (a) to (c), is distributed; and

Figv 15 zeigt schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der sechsten Aus15 shows schematically a fuel reforming device corresponding to the sixth off

führungsform der Erfindung.embodiment of the invention.

Die Erfindung soll nun detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, the preferred one Represent embodiments of the invention.

Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug auf Fig. 2 zuerst beschrieben.A first embodiment will first be described with reference to FIG. 2.

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In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 3 einen Dampf-Reform-Ofen, daaj Bezjugszeichen 12 ein Kraftstoff-Rohr, welches sich horizontal oberhalb des Dampf-Reform-Rofens 3 erstreckt, um dadurch Kraftstoff in eine Vielzahl katalysatorgefüllter Rohre zu füllen.In the drawing, the reference number 3 denotes a steam reforming furnace, and the reference number 12 denotes a fuel pipe that extends horizontally above the steam reforming furnace 3 extends to thereby filling fuel into a large number of pipes filled with catalytic converters.

Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet einen Mischer, der an einer Stelle in der Mitte des Kraftstoff-Rohres 12 angeordnet ist, um so Kraftstoff mit Dampf zu mischen. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet ein Dampfzufuhrrohr, welches sich zwischen dem Mischer 13 und dem Dampferhitzer 27 befindet, um den ersteren mit dem letzteren zu verbinden, so daß dadurch Dampf in den Kraftstofffluß eingeleitet wird.The reference number 13 denotes a mixer, which is arranged at a point in the middle of the fuel pipe 12, so as to fuel with Mixing steam. The reference numeral 14 denotes a steam supply pipe which is located between the mixer 13 and the steam heater 27 is located to connect the former to the latter, so that thereby Steam is introduced into the fuel flow.

Weiterhin gibt das Bezugszeichen 15 den Sammeleinlaß der Rohre.an, der vor den mit Katalysator angefüllten Rohren angebracht ist, um so das Kraftstoffrohr 12 mit den mit dem Katalysator angefüllten Rohren 4 zu verbinden, um so die Mischung von Brennstoff und Dampf in die mit dem Katalysator angefüllten Rohre zu füllen. Das Einlaßsammelrohr I5 ist oberhalb des Dampf-Reform-Ofens 3 angeordnet, Das Bezugszeichen kennzeichnet eine Vielzahl von mit dem Katalysator angefüllten Rohren, wobei jedes der Rohre innerhalb eines Fluidatbettes 24 im Dampf-Reform-Ofen 3 aufrecht steht.Furthermore, the reference number 15 indicates the collecting inlet der Rohr.an, which is attached in front of the pipes filled with catalyst, so as to the fuel pipe 12 to connect to the pipes 4 filled with the catalyst, so as to mix the fuel and to fill steam into the tubes filled with the catalyst. The inlet manifold I5 is above the Steam reform furnace 3 arranged, the reference number denotes a plurality of with the catalyst filled tubes, each of the tubes within a fluidized bed 24 in the steam reforming furnace 3 stands upright.

Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet das AuslaßsammeIrohr, welches hinter den mit dem Katalysator angefüllten Rohren 4 angeordnet ist, um darin das reformierte &as zu sammeln, welches Wasserstoff als Haupt-Kompo-Reference numeral 16 denotes the AuslaßsammeIrohr, which is arranged behind the stuffed with the catalyst tubes 4 to collect therein the reformed & a s containing hydrogen as a major compo-

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nente enthält und welches aus den mit dem Katalysator angefüllten Rohren M- nach Beendigung der Reformier-Reaktion kommt.Contains component and which comes from the pipes M- filled with the catalyst after the end of the reforming reaction.

Das Auslaßsammelrohr 16 ist unterhalb des Dampf-Reform-Ofens 3 angeordnet. Das Bezugszeichen 17 kennzeichnet das Rohr für reformiertes Gas, welches sich vom Auslaßsammelrohr 16, erstreckt um reformiertes Gas dadurch aus dem Reformier-System zu lenken.The outlet header 16 is below the steam reforming furnace 3 arranged. Numeral 17 denotes the reformed gas pipe, which extending from outlet manifold 16 to thereby supply reformed gas from the reforming system to steer.

Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet einen Kompressor, (Gebläse) der außerhalb des Dampf-Reform-Ofens 3 angeordnet ist, um stark druckdichte Verbrennungsluft zum Brenner 5 zu leiten.
Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet einen Luftvorwärmer der an einer Stelle angebracht ist, die stromabwärts vom Kompressor (Gebläse) 18 angeordnet ist und in der Mitte der Luftleitung 20, um die Verbreenungsluft hierin durch Wärmeaustausch, zwischen der Verbrennungsluft und dem heißen Abgas, vorzuwärmen.
The reference numeral 18 denotes a compressor (fan) which is arranged outside the steam reforming furnace 3 in order to direct highly pressure-tight combustion air to the burner 5.
The reference numeral 19 denotes an air preheater which is attached at a position which is arranged downstream of the compressor (fan) 18 and in the middle of the air duct 20 in order to preheat the combustion air therein by heat exchange between the combustion air and the hot exhaust gas.

Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Luftleitung, durch welche der Kompressor (Gebläse) 18 mit dem Vorwärmer 19 verbunden ist, wobei letzterer mit der Kammer 21 für Verbrennungsluft verbunden ist, um so Verbrennungsluft zur Verbrennungskammer 21 zu leiten, die dadurch außerhalb des Dampf*Reform-Qfens 3 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet einen Brenner, der an der Außenwand des Dampf-Reform-Ofens befestigt ist und das Bezugszeichen 21 eine Verbren-The reference numeral 20 denotes an air line through which the compressor (fan) 18 with the Preheater 19 is connected, the latter being connected to the chamber 21 for combustion air, so as to To direct combustion air to the combustion chamber 21, which is thereby arranged outside of the steam * Reform-Qfens 3 is. The reference number 5 denotes a burner on the outer wall of the steam reform oven is attached and the reference numeral 21 a combustion

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nungsluftkammer, in der die Verbrennungsluft gesammelt und zuvor gestaut wird um in den Brenner 5 zu gelangen.air chamber in which the combustion air is collected and previously backed up into the burner 5 to arrive.

Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet einen Luftverteiler, der im unteren Teil des Dampf-Reform-Ofens 3 angeordnet ist, so daß die Luft nach oben durch eine Anzahl von Löchern im Luftverteiler 22 strömt und dann gleichmäßig verteilt wird zur Bil dung einer Fluidatschicht 24.Reference number 22 denotes an air distributor in the lower part of the steam reforming furnace 3 is arranged so that the air flows upwards through a number of holes in the air manifold 22 flows and is then evenly distributed to form a fluidate layer 24.

Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet eine Luftkammer, die unterhalb des Luftverteilers 22 im Dampf-Reform-' Ofen angeordnet ist und das Bezugszeichen 24 eine fluidisierte Schicht zur Erwärmung einer Vielzahl von mit einem Katalysator angefüllter Rohre 4 und ein Dampferhitzer 27 befindet sich im Dampf-Reform-Ofen 3 und das Bezugszeichen 25 kennzeichnet einen freien Randabschnitt im Dampf-Reform-Öfen 3·The reference numeral 23 denotes an air chamber, which is arranged below the air distributor 22 in the steam reforming furnace and the reference numeral 24 is a fluidized layer for heating a plurality of tubes 4 and 4 filled with a catalyst a steam heater 27 is located in the steam reforming furnace 3 and the reference numeral 25 denotes one free edge section in the steam reform oven 3

Das Bezugszeichen 26 kennzeichnet ein Speisewasser-Einlaß-Sammelrohr in dem das zu erwärmende Wasser geführt wird.Reference numeral 26 denotes a feed water inlet manifold in which the water to be heated is conducted.

Das Speisewasser-Einlaß-Sammelrohr 26 ist mit einem Heizrohr 7 verbunden, welches sich innerhalb des Dampf-Reform-Ofens erstreckt.The feed water inlet manifold 26 is connected to a heating pipe 7, which is located within the Steam reform furnace extends.

Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet ein Heizrohr, welehes im Abschnitt des Abzugskanals in dem Dampf-Reform-Ofen 3 angeordnet ist, um den Dampf darin zu führen. Das Bezugszeichen 27 kennzeichnet einen Dampferhitzer, der sich in vertikaler Richtung inThe reference numeral 7 denotes a heating pipe, welehes in the duct section in the steam reform oven 3 is arranged to guide the steam therein. Numeral 27 denotes a Steam heater that extends in the vertical direction in

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den Bereich zwischen der Seitenwand,des Dampf-Refopü-Ofens 3 mit dem daran befestigten Brenner 5 und den mit dem Katalysator angefüllten Rohren 4- erstreckt, um so darin Dampf zu erhitzen, der im Heizrohr 7 erzeugt wurde.the area between the side wall of the steam refopu oven 3 with the burner 5 attached and the tubes filled with the catalyst 4- extends so as to heat steam generated in the heating pipe 7 therein.

Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 28 einen Abzugskanal durch welchen der Kanal in dem Dampf-Reform-Ofen 3 sich in Verbindung mit dem Luftvorwärmer 19 befindet, damit das Verbrennungsgas in den letzteren eingeleitet werden kann.Furthermore, the reference numeral 28 denotes an exhaust duct through which the duct in the steam reforming furnace 3 is in connection with the air preheater 19 so that the combustion gas in the latter can be initiated.

Das Bezugszeichen 29 zeigt einen Abzug der stromabwärts vom Luftvorwärmer 19 angeordnet ist, um dadurch Verbrennungsgas in die Luft abzulassen.The reference numeral 29 shows a vent which is arranged downstream of the air preheater 19 in order to thereby releasing combustion gas into the air.

Als nächstes soll die Arbeitsweise einer Kraftstoff Reformier-Vorrichtung entsprechend oben beschriebener Bauweise erläutert werden.Next, let's look at the operation of a fuel reforming device are explained in accordance with the construction described above.

Der von einem Kraftstoffvorratsgefäß, welches außerhalb des Kraftstoff-ReformierSystems angeordnet ist, eingeleitete Kraftstoff fließt durch das Kraftstoffrohr 12 und gelangt in den Mischer 13 in welchem er mit Dampf, geliefert durch das Dampfzufuhrrohr 14-, gemischt wird.The from a fuel tank, which is arranged outside of the fuel reforming system is, introduced fuel flows through the fuel pipe 12 and enters the mixer 13 in which it is mixed with steam supplied through the steam supply pipe 14-.

Die Mischung aus Kraftstoff und Dampf wird dann zum Einlaßsammelrohr I5·, welches oberhalb der mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4 angeordnet ist, befördert, so daß es in den letzteren gleichmäßig verteilt ist.The mixture of fuel and vapor then goes to the intake manifold I5 ·, which is above the one with the Catalyst-filled tubes 4 is arranged, transported so that it is evenly distributed in the latter is.

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-bedie Mischung nach unten durch das Innere eines jeden mit dem Katalysator angefüllten Rohres fließt, wird sie auf eine erhöhte Temperatur durch Wärmeübertragung der fluidisierten Schicht 24 erhitzt, wodurch die Mischung thermisch umgewandelt wird, um reformiertes Gas, welches Wasserstoff enthält, zu erzeugen.-As the mixture flows down through the interior of each tube filled with the catalyst, it is heated to an elevated temperature by heat transfer of the fluidized layer 24, whereby the mixture is thermally converted to produce reformed gas containing hydrogen.

Das auf diese Weise erzeugte Gas, welches als Hauptbestandteil Wasserstoff enthält, wird im AuslaßsammeIrohr 16 unterhalb der mit dem Katalysator angefüllten Bohre gesammelt und dann zum nächsten, dem Abgaberohr für reformiertes Gas geführt.The gas produced in this way, which contains hydrogen as its main component, is collected in the outlet manifold 16 collected below the hole filled with the catalyst and then to the next, led to the reformed gas delivery pipe.

Auf der anderen Seite wird die dem Brenner 5 zugeführte Verbrennungsluft zuerst von einem Kompressor (Gebläse) 18 komprimiert und dann im Luftvorwärmer 19 erhitzt, während der Wärmeaustausch zwischen komprimierter Luft und Verbrennungsgas bewirkt wird. Die dadurch vorgewärmte Luft wird der Verbrennungsluftkammer 21 über die Luftleitung 20 zugeleitet, um den in den Brenner 5 eingeleiteten Kraftstoff zu verbrennen.On the other hand, the burner 5 is supplied Combustion air is first compressed by a compressor (fan) 18 and then in the air preheater 19 heated while the heat exchange between compressed air and combustion gas is effected. The air preheated in this way is fed to the combustion air chamber 21 via the air line 20 in order to to burn the fuel introduced into the burner 5.

Ein Teil der komprimierten Luft gelangt in die Luftkammer 25 und strömt dann nach oben durch die Verteilerplatte 22 in die Verbrennungskammer, wodurch das in der Verbrennungskammer angefüllte zu fluidi- sierende Material.zur Bildung der Flüssigkeitsschicht 24 verflüssigt wird.Part of the compressed air reaches the air chamber 25 and then flows upwards through the distributor plate 22 into the combustion chamber, whereby the material to be fluidized filled in the combustion chamber is liquefied to form the liquid layer 24.

Das Verbrennungsgas gelangt in den hinteren Abzugskanal über den freien, oberhalb der Fluidatschicht 24 angeordneten Seitenteil, um das Wasser,The combustion gas enters the rear exhaust duct via the free side part arranged above the fluidate layer 24 in order to remove the water,

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das durch das Heizrohr 7 aus dem Speisewassereinlaß-Sammelrohr 26 fließt zu erwärmen. Danach fließt es in den Luftvorwärmer 19 über den Abzugskanal 28. Nach Beendigung des Wärmeaustausches mit der Verbrennungsluft im Vorwärmer 19? wird das Verbrennungsgas durch den Abzug 29 in die Luft abgelassen. Wasser und/oder Dampf, erhitzt im Heizrohr 7, fließt in den Dampferhitzer 27, in dem das Wasser vollständig verdampft· wird. Der dadurch erzeugte Dampf wird zum Mischer 13 befördert.that through the heating pipe 7 from the feedwater inlet manifold 26 flows to heat. It then flows into the air preheater 19 via the exhaust duct 28. After the heat exchange with the combustion air in the preheater 19? becomes the combustion gas vented through the trigger 29 into the air. Water and / or steam, heated in the heating tube 7, flows into the steam heater 27, in which the water is completely evaporated. The resulting steam is conveyed to mixer 13.

Als nächstes zeigt die Figur 3 schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Dampf-Reform-Ofen in zwei Fluidat- schichten 24 geteilt, undzwar in eine obere und eine untere. Für eine derartige Anordnung kann der erforderliche Raum zum Einbauen der Vorrichtung im wesentlichen begrenzt werden, weshalb diese Ausführungsform bevorzugt in dem Fall zu benutzen ist, wenn sie innerhalb eines streng begrenzten Raumes aufgestellt werden soll.Next, FIG. 3 shows schematically a fuel reforming device according to the second Embodiment of the invention. In this embodiment, the steam reform furnace is in two fluidat- layers 24 divided into an upper and a lower one. For such an arrangement the required Space for installing the device can be substantially limited, which is why this embodiment preferred when they are installed within a strictly limited space target.

Die Figur 4 zeigt schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform besitzt der Abzugskanal 28 einen Einlaßkanal 30 für rezirkulierendeβ Gas, der sich vom Kanal 28 an einer Stelle stromauf vom Vorwärmer 19 abzweigt und . ein Kompressor (Gebläse) 3I für rezirkulierende Luft ist an der Einlaßleitung für~rezirkulierendes Gas angeordnet ,.'um das rezirkulierende Gas zu komprimieren.FIG. 4 shows schematically a fuel reforming device according to a third embodiment of the invention. In this embodiment the exhaust duct 28 has an inlet duct 30 for recirculating gas, which extends from the duct 28 to branches off a point upstream of the preheater 19 and. a compressor (blower) 3I for recirculating air is located on the inlet line for recirculating gas to compress the recirculating gas.

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Weiterhin erstreckt sich ein Auslaßkanal (32) für rezirkuliertes Gas zwischen dem Kompressor (Gebläse) 31 und der Luftkammer 23, so daß das Verbrennungsgas durch die Fluidatschicht über beide, den Einlaß für rezirkulierendes Gas 30 und den Auslaßkanal 32 rezirkuliert wird, während es vom Kompressor (Gebläse) y\ verdichtet wird.Further, a recirculated gas outlet duct (32) extends between the compressor (blower) 31 and the air chamber 23 so that the combustion gas is recirculated through the fluidate layer via both the recirculating gas inlet 30 and the outlet duct 32 as it is recirculated from the compressor (Blower) y \ is compressed.

Dadurch wird in einer Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung oben erwähnter Art ein Teil des Verbrennungsgases in den Einlaßkanal 30 für rezirkuliertes Gas abgezogen und dann über den Rezirkulations-Kompressor (Gebläse) 31 und den Auslaßkanal 32 für rezirkuliertes Gas in die Luftkammer geleitet, so daß eine fluidisierte Schicht 24 in der gleichen Weise wie in den vorherigen Ausführungsformen gebildet wird.This is used in a fuel reforming device of the type mentioned above, a part of the combustion gas into the inlet duct 30 for recirculated gas withdrawn and then via the recirculation compressor (Blower) 31 and the outlet duct 32 for recirculated Gas is passed into the air chamber so that a fluidized layer 24 is formed in the same way as in the previous embodiments is formed.

Die Vorrichtung entsprechend dieser Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß die Voraussetzungen zur Bildung der Fluidatschicht 24 getrennt von denen bezogen auf die Verbrennungsluft bestimmt werden können.The device according to this embodiment has the advantage that the prerequisites for formation of the fluidate layer 24 separately from which can be determined based on the combustion air.

Die charakteristischen Merkmale einer Kraftstoffßeformier-Vorrichtung nach der Erfindung werden im Folgenden detailliert beschrieben.The characteristics of a fuel molding device according to the invention are described in detail below.

(1) Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Vielzahl katalysatorgefüllter Rohre mit Hilfe,einer fluidierten Schicht bis zu einer überhöhten Temperatur erhitzt werden. Das wichtigste Merkmal der zu fluidisierenden Schicht besteht darin, daß ein ausgezeichneter wirkungsvoller Kontakt zwischen fluidisierten(1) A major advantage of the invention is that a large number of catalyst-filled Pipes can be heated to an excessive temperature with the help of a fluidized layer. The most important characteristic of the layer to be fluidized is that an excellent effective contact between fluidized

Materialien ebenso wie zwischen fluidisiertem Material und Fluid erreicht wird, weshalb eine konstante Temperaturverteilung leicht erreicht wird, infolge der hohen thermischen Leitgeschwindigkeit zwischen fluidisierten. Materialien ebenso wie zwischen fluidisiertem Material und Fluid,Materials as well as between fluidized material and fluid is achieved, which is why a constant temperature distribution is easily achieved, due to the high thermal conduction velocity between fluidized. Materials as well as between fluidized material and fluid,

unabhängig davon was für Temperaturdifferenzen innerhalb der fluidisierten Schicht herr-' sehen. Es ergibt sich, daß die mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4 innerhalb einer konstanten Außentemperatur erhitzt werden, während sie dazu ausgelegt sind, die thermische Belastung gleichmäßig zu verteilen, weshalb der Dampf-Reform-Ofen eine kompakte Bauweise aufweist.regardless of what temperature differences prevail within the fluidized layer see. It turns out that the filled with the catalyst tubes 4 within a constant Outside temperature are heated while they are designed to reduce the thermal load evenly to distribute, which is why the steam reform furnace has a compact design.

Da die Pluidatschicht einen thermischen Leitkoeffizienten aufweist, der einige Male höher ist als der des normalen Gasflusses, ist es gewährleistet, daß der notwendige thermisch leitende Bereich wesentlich reduziert werden kann.Since the pluidate layer has a thermal conductivity coefficient which is several times higher than that of the normal gas flow, it is ensured that the necessary thermally conductive area can be significantly reduced.

Die Figuren 5 (a) und 5 (b) zeigen einen ebenen Querschnitt eines herkömmlichen Dampf-Reform-0fens, der in einer chemischen Fabrik aufgestellt ist, in der Kraftstoff reformiert wird. Die Figur 5 (a) zeigt schematisch, daß die mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4 in einer Reihe mit gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Figur 5 (b) zeigt zwei Reihen von mit dem Katalysator angefüllten Rohren, die in Zickzack-FormFigures 5 (a) and 5 (b) show a plane Cross-section of a conventional steam reform oven, which is set up in a chemical factory where fuel is reformed. Figure 5 (a) shows schematically that the tubes 4 filled with the catalyst are in a row with the same Are spaced from each other. Figure 5 (b) shows two rows of with the catalyst stuffed tubes that are in a zigzag shape

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β * ♦β * ♦

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angeordnet sind.are arranged.

Da die mit dem Katalysator angefüllten Rohre 4- so gebaut sind, daß sie durch die thermische Energie, die von der inneren Seitenwand des Dampf-Reformen Ofens 3 der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist abgestrahlt wird, aufgeheizt werden.Since the pipes filled with the catalyst 4- so are built that they reforms by the thermal energy coming from the inner side wall of the steam Furnace 3, which is lined with refractory material, is blasted, to be heated.

Daraus ergibt sich, daß es nicht gelingen kann den Reform-Ofen uneinheitlich mit thermischer Energie -zu belasten, da eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Innenraum des Reform-Ofens erreicht wird.From this it follows that it cannot succeed the reform furnace inconsistently with thermal energy -to burden, as a uniform temperature distribution is achieved over the interior of the reform oven will.

Wie schon aus Fig. 5 ersichtlich so kann eine vergleichbar geringe Anzahl von mit dem Katalysator angefüllter Rohre innerhalb des Reform-Ofens angeordnet sein.As can already be seen from FIG. 5, one can be comparable small number of tubes filled with the catalyst arranged inside the reform furnace be.

Auf der anderen Seite zeigt die Figur 6 einen ebenen Querschnitt eines Dampf-Reform-Ofens nach der Erfindung.
Wie aus Figur 6 ersichtlich, so ist die Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff so aufgebaut, daß eine Vielzahl von mit dem Katalysator angefüllten Rohren 4 unter Verwendung einer Fluidatschicht bei einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Reformiervorrichtung aufgeheizt werden. Als Resultat kann eine größere Anzahl von mit dem Katalysator angefüllter Rohre 4 im Gegensatz zu der herkömmlichen Vorrichtung - können die Rohre mit einem sehr geringen Abstand zwischen benachbarten angeordnet werden, so daß die gesamte Vorrichtung in kleine-
On the other hand, FIG. 6 shows a planar cross section of a steam reforming furnace according to the invention.
As can be seen from FIG. 6, the device for reforming fuel is constructed in such a way that a plurality of tubes 4 filled with the catalyst are heated using a fluidate layer with a uniform temperature distribution over the reforming device. As a result, a larger number of tubes 4 filled with the catalyst can be arranged in contrast to the conventional device, the tubes can be arranged with a very small spacing between adjacent ones, so that the entire device can be divided into small-

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--SauAbmessungen ausgebildet ist, mit einem geringeren für ihm den Einbau erforderlichen Raum, während Jedes der #it dem Katalysator angefüllten Rohre 4 eine reduzierte Wärmeleitfläche wegen des zuvor erwähnten garantiert höheren Wärmeleitkoeffizientens besitzt.--SauDimensions is designed with a smaller one space required for it to be installed while each of the # filled with the catalyst Tubes 4 have a reduced heat conduction surface because of the aforementioned guaranteed higher heat conduction coefficient owns.

(2) Im Falle einer herkömmlichen Kraftstoff-Reformier-Verrichtung besteht die Notwendigkeit, daß die Wandoberflächen des Dampf-Reform-Ofens als beides, sowohl als thermisch isolierendes Material zur Unterbindung von Wärmeemission zur Außenatmosphäre und als thermischer Speicher, in dem die abgestrahlte Wärme zur Erhitzung der mit dem Katalysator angefüllten Rohre gespeichert ist, fungieren. (2) In the case of a conventional fuel reforming device there is a need that the wall surfaces of the steam reforming furnace as both as a thermally insulating material to prevent heat emission to the outside atmosphere and as a thermal store, in which the radiated heat is used to heat the with the catalyst Stuffed tubes are stored, act.

Dieses führt zur wachsender Dicke des feuerfesten Materials aus dem die Ofenwand gefertigt ist. Jedoch besteht die Gefahr einer Beschädigung, eines Zerbrechens oder ähnlichem der feuerfesten Materialschichten entsprechend der thermischen Beanspruchung, vorausgesetzt, daß die Ofenwand einer hohen Temperaturwechselrate unterworfen ist und um deshalb zu gewährleisten, daß die aus feuerfestem Material hergestellte Wandfläche angemessen geschützt ist, ist es notwendig, daß die Rate der Temperaturwechsel so weit wie möglich reduziert wird, aber dadurch wird die Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung gezwungen ihren Betrieb nur für sehr lange Zeiträume zu beginnen oder abzubrechen.This leads to the increasing thickness of the refractory material from which the furnace wall is made. However, there is a risk of damage, breakage or the like of the refractories Layers of material corresponding to the thermal stress, provided that the furnace wall has a is subject to high rate of temperature change and therefore to ensure that the refractory Material made wall surface is adequately protected, it is necessary that the rate of temperature change is reduced as much as possible, but this will reduce the fuel reforming device forced to start or stop their operations for very long periods of time.

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η ·» β ♦ η · »β ♦

Auf der anderen Seite ist eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung nach der Erfindung so konstruiert, daß eine Anzahl von mit einem Katalysator angefüllter Rohre durch Wärmeleitung aus der Fluidatschicht erhitzt werden und weshalb die Wandfläche des Reform-Ofens hauptsächlich als thermisch isolierendes Material zur Verbindung von Wärmeemission zur Außenatmosphäre dienen soll, wodurch eine minimierten Dicke der dimensionierten Wandoberfläche resultiert.On the other hand, a fuel reforming device according to the invention is constructed so that a number of pipes filled with a catalyst are heated by conduction from the fluidate layer and therefore the wall surface of the reforming furnace is mainly used as a thermally insulating material for connecting heat emission to serve to the outside atmosphere, resulting in a minimized thickness of the dimensioned wall surface.

Deshalb ist das feuerfeste Material, aus dem die Wandoberfläche besteht, entsprechend vor Beschädigungen, einem Zerbrechen oder ähnlichem geschützt unabhängig davon, wie hoch die Rate der Temperaturwechsel bemessen ist, das bedeutet, daß die Rate der Temperaturwechsel hoch bemessen sein kann.
Es sollte erwähnt werden, daß sie Rate der Temperaturwechsel für die Ofenwand extrem hoch bemessen sein kann, wenn sie mit einer Anzahl von darin befindlichen Wasserrohren versehen ist, um sie zu kühlen, und wodurch die für den Betriebsbeginn oder den Betriebsstopp der Vorrichtung erforderliche Zeit minimiert werden kann.
Therefore, the refractory material of which the wall surface is made is appropriately protected from damage, breakage or the like regardless of how high the rate of temperature change is calculated, that is, the rate of temperature change can be made high.
It should be noted that the rate of temperature change for the furnace wall can be made extremely high if it is provided with a number of water pipes therein to cool it, thereby minimizing the time required for the apparatus to start or stop can be.

(3) Um zu gewährleisten, daß der Dampf-Reform-Ofen gleichmäßig mit thermischer Energie belastet ist, ist es erforderlich, daß die herkömmliche Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung eine Anzahl von . entlang der Wandoberfläche angeordneter Brenner besitzt. Auf der anderen Seite wird in der Kraft-(3) To ensure that the steam reform furnace is evenly loaded with thermal energy is, the conventional fuel reforming apparatus is required to have a number of . has burner arranged along the wall surface. On the other hand, in the force

Ή-Ή-

stoff-Reformier-Vorrichtung nach der Erfindung eine Fluidatschicht zur Erwärmung einer Vielzahl von mit einem Katalysator angefüllter Rohre, benutzt, so daß der Reform-Ofen gleichmäßig mit thermischer Energie belastet ist.Material reforming device according to the invention, a fluidate layer for heating a plurality of tubes filled with a catalyst, used so that the reforming furnace is evenly loaded with thermal energy.

Entsprechend der Anordnung des Ofens, in welcher Weise die Brenner ausgebildet sind, derart, daß sie nur zu fluidisierende Materialien erhitzen. Zweckmäßigerweise ist eine kleine Zahl von Brennern mit einer hohen Brennkapazität an der Wandoberfläche des Reform-Ofens befestigt und dadurch kann die Anzahl der anzubringenden Brenner wesentlich reduziert werden, verglichen mit einer herkömmlichen Vorrichtung.According to the arrangement of the furnace, in which way the burners are designed, in such a way that they only heat materials to be fluidized. Appropriately, a small number of burners with a high burning capacity are attached to the wall surface of the reform furnace, and thereby the number of burners to be attached can be reduced significantly compared with a conventional device.

Weiterhin, besteht, da Gruppen von Dampf erhitzenden Rohren zwischen den Brennern und den mit einem Katalysator angefüllten Rohren angeordnet sind keine Gefahr, daß sich die Flamme aus den Brennern direkt die mit dem Katalysator angefüllten Rohre erreicht, sogar, wenn zuvor extrem verlängerte Flammen wegen ungewöhnlicher Feuerung produziert wurden. Aus diesem Grund findet keine lokale überhitzung entsprechend eines sogenannten "hot spots" statt.Furthermore, there are groups of steam heating tubes between the burners and those with a catalyst Filled tubes arranged there is no risk of the flame coming out of the burners directly reaches the pipes filled with the catalyst, even if previously because of extremely prolonged flames unusual firing were produced. For this reason no local overheating takes place accordingly a so-called "hot spot" instead.

(4) Da Wärmerückgewinnung effektiv durch Wärmeaustausch zwischen dem ausströmenden Verbrennungsgas und der einströmenden Verbrennungsluft im Bereich des Verbrennungsgasauslasses bewirkt wird, wo das Verbrennungsgas bei einer niedrigeren !Temperatur strömt, besitzt die Vorrichtung einen hohen thermischen Gesamtwirkungsgrad.(4) Because heat recovery is effective by exchanging heat between the exhausted combustion gas and the incoming combustion air is effected in the area of the combustion gas outlet, where the combustion gas flows at a lower temperature, the device has a high temperature overall thermal efficiency.

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inin

(5) Die Pig. 7 ist eine schematische vertikale Teilansicht der Vorrichtung entsprechend der Linie I-I in Pig. 2. Wie aus der Zeichnung ersiehtlieh, ist der Dampf-EeformOfen in 4- Kammern geteilt, so daß der Ofen leicht unter zweckmäßigen Belastungsbedingungen betrieben wird. Besonders die Figur 7 zeigt, daß von den vier Kammern gerade die am rechten Ende sich im Betrieb befindet (das bedeutet, daß sie im Stadium des so genannten "Aktiv-Bettes" betrieben wird) während die anderen nicht betrieben werden (das bedeutet, sie befinden sich im Stadium des so genannten "Senkbettes11. Das bedeutet, daß der Ofen unter einer Arbeitsbelastung von 25% betrieben wird. Es ist weiterhin auch möglich ihn unter einer Arbeitsbelastung von 15% oder mehr oder weniger, durch genaue Kontrolle der Arbeitsbedingungen, zu betreiben.(5) The Pig. Fig. 7 is a schematic vertical partial view of the device according to the line II in Pig. 2. As can be seen from the drawing, the steam-forming furnace is divided into 4 chambers so that the furnace can be easily operated under suitable loading conditions. In particular, FIG. 7 shows that of the four chambers just the one at the right end is in operation (this means that it is operated in the so-called "active bed" stage) while the others are not operated (that is, they are in the stage of the so-called "sink bed 11. This means that the furnace is operated under a workload of 25%. It is also possible to operate it under a workload of 15% or more or less by carefully controlling the working conditions operate.

(5) Da die Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung nach der Erfindung so gebaut ist, daß ein Teil des Verbrennungsgases als fluidisierendes Gas für die flui- disierte Schicht benutzt wird, indem es aus dem Abzugskanal entnommen wird und mit Hilfe eines Kompressors (Gebläse) komprimiert wird und indem es gezwungen wird in Form einer Rezirkulation durch die fluidisierten Schichten zu fließen.(5) Since the fuel reforming device according to the invention is so constructed that a part of the combustion gas is used as a fluidizing gas for the fluidized layer by being taken out of the exhaust duct and compressed by means of a compressor (blower) and by being forced to flow in the form of a recirculation through the fluidized layers.

Es ist möglich die Vorrichtung mit einer größeren Anzahl freier Paktoren zu betreiben, als wie für eine herkömmliche Vorrichtung möglich.It is possible to operate the device with a larger number of free factors than for a conventional device is possible.

Als nächstes wird eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der weiteren AusführungsformNext is a fuel reforming device according to the further embodiment

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der Erfindung mit Bezug auf die Figur 8 beschrieben. of the invention is described with reference to FIG.

In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 51 eine Speisewasser-Iinie, durch welche das Speisewasser in einen.Oberkessel 52 geleitet wird. Es sollte erwähnt werden, daß die Wasserzuleitung in Übereinstimmung mit dem Volumen des Dampfes (H2O) durchgeführt wird, welches zur Kraftstoffrefonnierung erforderlich ist.In the drawing, the reference numeral 51 denotes a feedwater line through which the feedwater is passed into an upper boiler 52. It should be mentioned that the water supply is carried out in accordance with the volume of steam (H 2 O) required for fuel reclamation.

Ein Teil des Wassers, das im Kessel 52 gehalten wird, wird über ein Fallrohr 53 zu dem darunterliegenden Sammelrohren 54· befördert. Während Wasser durch eine Vielzahl von Bohren 57 und 58 vom unteren Sammelrohr 5^- aufwärts strömt, erstrecken sich die Rohre 57 und 58 entlang der inneren peripherischen Wand des Ofens und der Wandungen. Es wird zu einer Mischung aus Wasser und Dampf mit der Hilfe des zu fluidisierenden Materials 76, welches als Wärmeleit-Medium dient durch das die von den Rohrbrennern 60 erzeugte Wärme an die ^ohre 57 und 58 weitergegeben wird. Die Mischung aus Wasser und Dampf strömt zum Oberkessel 52 über obere Sammelrohre 55 und obere Rohre 56.A part of the water that is held in the boiler 52 is conveyed via a downpipe 53 to the collecting pipes 54 below. As water flows upward from the lower header tube 57 and 58 through a plurality of bores 57 and 58, the tubes 57 and 58 extend along the inner peripheral wall of the furnace and the walls. It becomes a mixture of water and steam with the aid of the material 76 to be fluidized , which serves as a heat-conducting medium through which the heat generated by the tube burners 60 is passed on to the tubes 57 and 58. The mixture of water and steam flows to the upper boiler 52 via upper header pipes 55 and upper pipes 56.

Auf der anderen Seite wird der vom Oberkessel 52 kommende Dampf im überhitzer 63 überhitzt und dieser überhitzte Dampf wird dann an einen Kraftstoff-Dampf -Mischer 62 über ein Cberhitzer-auslaßsammel-Rohr 64- abgegeben. Der Mischer 62 steht in Verbindung mit einem Kraftstoff-Zufuhr-Rohr 61 durch wel-On the other hand, the one from the upper boiler 52 incoming steam in superheater 63 overheated and this Superheated steam is then sent to a fuel-steam mixer 62 via a superheater outlet header 64- submitted. The mixer 62 is in communication with a fuel supply pipe 61 through wel-

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Kraftstoff (z.B. OH^) eingeleitet wird. Die Mischung aus Kraftstoff und Dampf wird in einen Erhitzer 66 über das Erhitzereinlaßsammelrohr 65 eingeleitet, so daß sie bis zu einer vorher bestimmten Temperatur in dem Erhitzer 66 erwärmt wird. Weiterhin wird die Mischung in eine Anzahl von zylindrischen mit einem Katalysator angefüllten Reformierern 69 über das Erhitzeraus— laßsammelrohr 67 und das Einlaßsammeirohr 68 des Reformierers eingeleitet, so daß der in der Mischung enthaltene Kraftstoff (CH^) zu dem erwünschten Erzeugnis, welches Wasserstoff (H~) und Kohlenmonoxid (GO) darstellt, reformiert wird.Fuel (e.g. OH ^) is introduced. The mixture of fuel and steam is fed into a heater 66 via the heater inlet manifold 65 initiated so that they are up to one predetermined temperature in the heater 66 is heated. Furthermore, the mixture is in a Number of cylindrical reformers 69 filled with a catalyst above the heater outlet- laßsammelrohr 67 and the inlet manifold 68 of the Reformer initiated, so that the fuel (CH ^) contained in the mixture to the desired product, which represents hydrogen (H ~) and carbon monoxide (GO) is reformed.

Als typischer Katalysator für die Vorrichtung wird ein Auf Vanadium - Nickel basierender Katalysator benutzt. Die Katalysatoren besitzen kennzeichnenderweise eine rohrförmige Konfiguration mit einem Innendurchmesser im Bereich von 5 bis 6 mm und einem Außendurchmesser von 16 mm und einer Höhe von 19 mm. Reformietes Gas wird aus der Vorrichtung über das Auslaßsammeirohr 70 des Reformierers und das Förderrohr 77 abgezogen, so daß es als Rohstoff für den Kraftstofftank, zur Krafterzeugung oder für einen ähnlichen Zweck gebraucht werden kann.A typical catalyst for the device is a vanadium-nickel based catalyst used. The catalysts typically have a tubular configuration with a Inside diameter in the range from 5 to 6 mm and an outside diameter of 16 mm and a height of 19 mm. Reformed gas is transferred from the device the outlet collection tube 70 of the reformer and the conveyor tube 77 withdrawn so that it can be used as a raw material for the fuel tank, can be used to generate power or for a similar purpose.

In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 72 einen Lufterhitzer, der am oberen Endteil der Vorrichtung angeordnet ist.In the drawing, the reference number 72 denotes an air heater disposed at the upper end portion of the device.

Die Luft strömt über einen Verbrennungsluft-Förderkanal 71 in den Lufterhitzer 72, während sie noch eine niedrigere Temperatur besitzt und die dadurchThe air flows through a combustion air delivery duct 71 into the air heater 72 while it is still has a lower temperature and the result

■SO-■ SO-

erhitzte Verbrennungsluft wird dann zu einem Kraftstoff-Luft-Vormischer 78 über den Auslaßkanal 73 für Heißluft und den Heißlufteinlaßkanal befördert.heated combustion air is then passed to a fuel-air premixer 78 via the exhaust passage 73 for hot air and the hot air inlet duct.

Auf der anderen Seite wird das aus einem Kraftwert kommende Abgas in gleicher Weise mit Kraftstoff (CH^) in einem bestimmten Mischungsverhältnis gemischt und die Mischung aus Abgas und Kraftstoff wird in einen Mischer 78 über das? Abgangsrohr 59 geleitet, in welchem es mit der Verbrennungsluft^die vom Lufterhitzer ^2 kommt, gemischt wird.On the other hand, the exhaust gas coming from a force value is mixed in the same way with fuel (CH ^) in a certain mixing ratio and the mixture of exhaust gas and fuel is fed into a mixer 78 via the? Outlet pipe 59, in which it is mixed with the combustion air ^ coming from the air heater ^ 2.

Die Mischung aus Kraftstoff und Luft wird zu den Brennern 60 geleitet, wodurch diese brennen können. Die Hitze, die durch Verbrennen der Mischung mit der Hilfe der Brenner 60 erzeugt wurde, wird als. erhitzendes Medium zur Erwärmung der Reformierer 69 in Anwesenheit von zu fluidisierendem Material (Sand oder ähnlichem) benutzt, um die Mischung aus Kraftstoff und Dampf mit dem gewünschten Ergebnis zu reformieren. Und weiterhin wird sie noch als erhitzendes Medium zur Erzeugung von Dampf benutzt.The mixture of fuel and air is directed to the burners 60, allowing them to burn. The heat generated by burning the mixture with the aid of the burners 60 is called. Heating medium is used to heat the reformers 69 in the presence of material to be fluidized (sand or the like) in order to reform the mixture of fuel and steam with the desired result. And it is still used as a heating medium to generate steam.

Da das Verbrennungsgas sehr· heiß ist, gewöhnlich besitzt es eine Temperatur von mehr als 8000C sogar nachdem Wärme in den Reformierer 69 in der flul- disierten Schicht wiedergewonnen wurde, wird es nochmals als Wärmequelle zur Erwärmung des Erhitzers 66 für die Mischung aus Kraftstoff und Dampf gebraucht. Der Dampfüberhitzer 63 und der Verbrennungsluft-Erhitzer 72 und der zuvor erwähnte ErhitzerSince the combustion gas is · hot very, usually it has a temperature of more than 800 0 C even after heat is recovered in the reformer 69 in the flul- ized layer, it is again as a heat source for heating the heater 66 for the mixture of fuel and steam needed. The steam superheater 63 and the combustion air heater 72 and the aforementioned heater

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-•38—- • 38—

werden dann aus dem Reformier-System entfernt.are then removed from the reforming system.

■ In der Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen 75 ein Bodenbrett, auf dem das zu fluidisierende Material gehalten wird.In the drawing, the reference numeral 75 denotes a floor board on which the material to be fluidized is held.

Die charakteristischen Merkmale einer Kraftstoll-Reformier-Vorrichtung oben beschriebener Art sollen aufgeführt werden.The characteristic features of a Kraftstoll reforming device of the type described above should be listed.

(1) Sand oder ein entsprechendes nicht-brennbares Material wird als zu fluidisierendes Material benutzt, weshalb sich mehrere Freiheitsfaktoren für die selektive Bestimmung der Art des Kraftstoffes zur Erhitzung der Reformierer ergeben. Wenn das zu fluidisierende Material brennbar ist, so kann nur eine kleine Menge Kraftstoff als Hilfskraftstoff zugeleitet werden und die Art des zu fluidisierenden Materials isinur auf festen Brennstoff wie Kohle oder ähnliches beschränkt. Jedoch wird in einer Vorrichtung nach der Erfindung nichtbrennbares zu fluidisierendes Material benutzt, weshalb seine Art, Korngröße und ähnliches wie gewünscht wahlweise bestimmt werden können.(1) Sand or an equivalent non-combustible material is used as the material to be fluidized , which is why there are several freedom factors for the selective determination of the type of fuel for heating the reformers. If the material to be fluidized is combustible, only a small amount of fuel can be supplied as auxiliary fuel and the type of material to be fluidized is limited to solid fuel such as coal or the like. However, non-combustible material to be fluidized is used in a device according to the invention, and therefore its type, grain size and the like can optionally be determined as desired.

(2) Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, ist eine Vielzahl von Rohrbrennern. 60 in der fluidisierten Schicht angeordnet, die eine Anzahl von ßeformierern 19 enthält (an einer Stelle in der Nähe des Bodenbrettes) und wgen einer derartigen Anordnung werden folgende vorteilhafte Merkmale erlangt.(2) As shown in Figs. 9 and 10, there are a plurality of tube burners. 60 arranged in the fluidized bed which contains a number of formers 19 (at a location near the floor board) and by virtue of such an arrangement the following advantageous features are obtained.

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(i) Eu fluidisierend.es Material wird gleich mäßig erhitzt. ,(i) Eu fluidizing.es material is heated evenly. ,

(ii) Eine Anzahl von Brennern mit einer geringen Kapazität können im gleichen Abstand voneinander innerhalb der Fluidatschicht an(ii) A number of low capacity burners may be equally spaced within the fluidate layer

geordnet sein, mit einem hierfür erforderlichen geringen Zwischenraum, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung erzielt wird.be ordered, with a small space required for this, creating a uniform Warming is achieved.

(iii) Wie in Fig. 11 (a) gezeigt, ist der Rohrbrenner 60 in der Form eines früheren Mischbrenners(iii) As shown in Fig. 11 (a), the tube burner 60 is in the form of an earlier mixing burner

gebaut, in welchem die Mischung aus Kraftstoff F und Verbrennungsluft A, vorbereitet in einer Kraftstoffleitung oder einem Mischer, als Brennmaterial'benutzt wird.built in which the mixture of fuel F and combustion air A, prepared in a Fuel line or a mixer, is used as fuel.

Bei der Benutzung, einer Anzahl von Rohrbrennern 60 für die fluidisierte Schicht' ergibt sich keine Notwendigkeit zur Vorsehung einer perforierten Platte P (gewöhnlich am Boden der fluidisierten Schicht angeordnet), die ebenso als Verteilerplatte dient. Diese perforierte. Platte ermöglicht es der Luft A nach oben in das Fluidatbett "zu strömen, wie in Fig. 11 (b) gezeigt.Using ' a number of tubular burners 60 for the fluidized bed ' there is no need to provide a perforated plate P (usually located at the bottom of the fluidized bed) which also serves as a distributor plate. This perforated. Plate allows air A to flow upward into the fluidized bed "as shown in Fig. 11 (b).

(iiii) Da die Rohrbrenner oberhalb des Bodenbrettes •. · an einer Stelle entfernt von ,letzteren ange-■-' ordnet sind, ist es gewährleistet, daß das Bodenbrett sicher geschützt ist.(iiii) Since the pipe burners above the floor board •. · At a point away from 'the latter indicated- ■ -' are arranged, it is guaranteed that the floor board is safely protected.

Die Erfindung ist im Hinblick auf eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung beschrieben, aber sie sollThe invention is with respect to a fuel reforming device described, but it should

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sich nicht hur darauf beschränken sondern kann ebenso für einen Wärmeaustauscher vom Typ mit Fluidatschicht oder für ähnliche Vorrichtungen angewandt werden. is not limited to this, but can also be applied to a heat exchanger of the fluidized layer type or similar devices.

Als nächstes wird die fünfte und sechste Aus-■ führungsform der Erfindung beschrieben.Next, the fifth and sixth excercises Described embodiment of the invention.

Die fünfte Äusführungsform der Erfindung besteht darin, daß.eine Anzahl von mit einem Katalysator angefüllten Rohren bis zu einer erhöhten Temperatur innerhalb der fluidisierten Schicht überhitzt wird, während die maximale Betriebstemperatur der Wärmequelle unterhalb einer bestimmten Größe gehalten wird, wobei in der fluidisierten Schicht eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht wird,The fifth Äusführungsform the invention is daß.eine number is up to an elevated temperature overheated of stuffed with a catalyst tubes within the fluidized layer, while the maximum operating temperature of the heat source is kept below a certain size, whereby a uniform in the fluidized layer Temperature distribution is achieved,

'je; Die katalysatorgefullten Rohre sind in Form eines doppelwandigen Rohres ausgebildet, so d'iß eine effektive Wärmerückgewinnung möglich ist und daß ein außerhalb des Kraftstoff-Reformier-üystems angeordneter Wärmeaustauscher mit verringerten.Ausniaßen gebaut werden kann, wob.ei die thermische Effektivität des Systems wesentlich verbessert ist.'ever; The catalyst-filled tubes are in the shape of a double-walled tube, so d'iß an effective heat recovery is possible and that a heat exchanger arranged outside of the fuel reforming system with reduced exterior dimensions can be built, whereby the thermal effectiveness of the system is significantly improved.

Auf der anderen Seite besteht die fünfte Ausführungsform der Erfindung darin, daß eine Anzahl katalysatörgefüllter Rohre bis zu einer erhöhten Temperatur innerhalb einer fluidisierten Schicht ··. die im Druckzustand aufgebaut wurde, erhitzt werden, während die maximale Betriebstemperatur der Wärmequelle unterhalb einer bestimmten Größe gehal-On the other hand, the fifth embodiment of the invention is that a number Catalyst-filled pipes up to an elevated temperature within a fluidized layer ··. which was built up in the pressure state, are heated while the maximum operating temperature of the Heat source kept below a certain size

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ten wird, wobei eine gleichmäßige Temperatur-r. · ■ verteilung über die fluidisierte.Schicht erreicht wird. Die katalysatorgefüllten Rohre sind in iform eines doppelwandigen Rohres gebaut, so daß eine effektive Wärmerückgewinnung gewährleistet ist und daß die gesamte Vorrichtung mit kleineren Abmessungen gebaut ist, entsprechend, der Anordnung^ daß jedes der katälysatorgefüllten Rohre eine geringe Wandstärke besitzt, um so die Temperaturspannung zu reduzieren und ein geringes Gewicht und eine Herstellung bei geringen Kosten zu gewährleisten, wodurch der Transport einer Vorrichtung, die sich aus einer Vielzahl von Gliedern zusammensetzt, mit Hilfe eines·Anhängers oder eineswith a uniform temperature-r. · ■ distribution over the fluidized .layer is achieved. The catalyst-filled tubes are built in the form of a double-walled tube, so that effective heat recovery is ensured and that the entire device is built with smaller dimensions, corresponding to the arrangement that each of the catalyst-filled tubes has a small wall thickness in order to reduce the temperature stress and to ensure low weight and low cost manufacture, whereby a device composed of a plurality of members can be transported with the aid of a trailer or a

^c ähnlichen Fahrzeuges durchgeführt werden kann. ^ c similar vehicle can be carried out.

Und um die Resthitze, die das Ab,gas. enthält, effekiver zu nutzen, nachdem es die fluidisierte Schicht verläßt, die als Wärmemedium dient, ist eine Gasturbine an einer Stelle außerhalb des Kraftstoff-And about the residual heat from the exhaust gas. contains, to use more effectively after it leaves the fluidized layer, which serves as a heat medium, a gas turbine is located at a point outside the fuel

2Q Reform-Systems angebracht.2Q reform system attached.

Die Gasturbine wird durch das aus der Vorrichtung eingeleitete Abgas angetrieben.The gas turbine is driven by the exhaust gas introduced from the device.

Die Fig. 12 (a) und (b) zeigen schematisch eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung entsprechend der fünften Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 81 kennzeichnet eine fluidisierte Schicht, die durch Pluidisierung von granulärem Materia.l, v/ie z. B. Sand, Ton oder ähnlichem (bei welchem die Korngröße im allgemeinen im Bereich von 40 bis· 200 Mikron liegt) entsteht. Das Bezugszeichen 82Figs. 12 (a) and (b) schematically show a fuel reforming device according to the fifth embodiment of the invention. The reference numeral 81 denotes a fluidized layer which, by pluidizing granular materia.l, v / ie z. B. sand, clay or the like (in which the grain size is generally in the range of 40 to x 200 microns) is formed. The reference numeral 82

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· * » «MMQ · Π · 1· * »« MMQ · Π · 1

-■gekennzeichnet ein äußeres Rohr, das das doppe!-· wandige katalysatorgefüllte Rohr bildet. ... Das Bezugszeichen 86 kennzeichnet eine Luftkam- . " mer für Verbrennungsluft A1 die zu der fluidisierten Schicht geleitet wird. - ■ denotes an outer tube that forms the double! - · walled, catalyst-filled tube. ... The reference numeral 86 denotes an air chamber. "mer for combustion air A 1 which is directed to the fluidized layer.

Das Bezugszeichen 87 kennzeichnet die Gaskammer für das Gas G^,, welches zu den katalysatorgefüll7 ten Rohren geleitet wird, das Bezugszeichen 88 ein Innenrohr, das das doppelwandige katalysatorgefüllte.Rohr bildet.The reference number 87 identifies the gas chamber for the gas G ^ ,, which to the katalysatorgefüll7 th tubes is passed, the reference numeral 88 an inner tube, the double-walled catalyst-filled.Rohr forms.

Das Bezugszeichen 89 kennzeichnet das Auslaßrohr für reformiertes Gas G£ und das Bezugszeichen 90 ein Auslaßsammeirohr für reformiertes Gas. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 91 einen Auslaßkanal für reformiertes Gas und das Bezugszeichen 92 eine Vielzahl von Brennern, die im Abstand von einander in der fluidisierten Schicht angeordnet sind.
Die Brenner 92 sind in der Form von Rohrbrennern gebaut.
The reference numeral 89 denotes the outlet pipe for reformed gas G £ and the reference numeral 90 a outlet header for reformed gas. Furthermore, the reference numeral 91 denotes an outlet channel for reformed gas and the reference numeral 92 a plurality of burners which are arranged at a distance from one another in the fluidized layer.
The burners 92 are built in the form of tubular burners.

Die laguren 13 (a) bis (c) zeigen die Struktur der doppelwandigen katalysatorgefüllten Rohre im' Detail, wobei Figur 13 (a) einen vertikalen Querschnitt eines katalysatorgefüllten· Rohres zeigt. Die Figur I3 (b) zeigt einen Querschnitt entsprechend der Linie G-C in Figur 13 (a) und Dig. I3 (c) zeigt eine andere Querschnittsansicht entsprechend der Linie D-D in Fig. I3 (a).
In den Zeichnungen kennzeichnet, das Bezugszeichen
Layers 13 (a) to (c) show the structure of the double-walled catalyst-filled tubes in detail, FIG. 13 (a) showing a vertical cross section of a catalyst-filled tube. Figure I3 (b) shows a cross section corresponding to the line GC in Figure 13 (a) and Dig. I3 (c) shows another cross-sectional view corresponding to the line DD in Fig. I3 (a).
In the drawings, denotes the reference number

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82 ein äußeres Rohr, das das doppelwandige kataly-r satorgefüllte Rohr bildet und das Bezugszeichen ; ■ 88 kennzeichnet ein inneres Rohr, welches ebenso·"' selbiges1 bildet, so daß der Katalysator 93 inner-· halb des Ringraumes eingebracht ist, der von beiden, den inneren und äußeren Rohren 82 und 88 begrenzt wird. · Ein auf Vanadium-Nickel basierender Katalysator wird bevorzugt -als typischer Katalysator benutzt, für den die Anordnung in der Form eines Rohres kennzeichnend ist, das einen Innendurchmesser im Bereich von 5 bis 6 mm besitzt, und einerl Außendurchmeaser von 16 mm und eine Höhe von 19 mm. Das Bezugszeichen 9^ kennzeichnet die den Katälysator haltende poröse Platte oder eine mäschenartige Platte, die an das-innere Rohr angepaßt ist. Das Bezugszeichen 95 kennzeichnet eine Ablenkfläche die am oberen Endteil des doppelwandigen Rohres ausgebildet ist, und das Bezugszeichen 96 ein sich spiralförmig erstreckendes Ban, welches innerhalb des inneren Rohres enthalten ist, um so die Wäreme übertragung zu fördern.82, an outer tube forming the double-walled catalyst-filled tube, and the reference numeral; 88 identifies an inner tube, which also forms the same 1 , so that the catalyst 93 is placed inside the annular space which is delimited by both the inner and outer tubes 82 and 88. Nickel-based catalyst is preferably used as a typical catalyst which is characterized by the arrangement in the form of a tube having an inside diameter in the range of 5 to 6 mm and an outside diameter of 16 mm and a height of 19 mm 9 ^ denotes the porous plate holding the catalyst or a mesh-like plate which is fitted to the inner tube is contained within the inner tube so as to promote the transfer of heat.

Das Bezugszeichen 97 kennzeichnet eine Halteplatte, auf der das äußere Rohr in vertikaler Richtung fest angebracht ist.The reference numeral 97 denotes a holding plate on which the outer tube in the vertical direction is firmly attached.

Das Bezugszeichen 98 kennzeichnet eine andere Halteplatte, auf der das.innere Rohr in derselben Richtung wie das äußere Rohr fest angebracht ist.The reference numeral 98 denotes another holding plate on which the inner tube in the same direction how the outer tube is firmly attached.

Als nächstes sollen Arbeitsweise und charakteristische Merkmale einer Kraftstoff-Reformier-Vorrich-Next, the mode of operation and characteristic features of a fuel reforming device should

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• ν · ν <■ μ* Am · ■• ν · ν <■ μ * Am · ■

tung, gebaut entsprechend zuvor erwähnter Art, .. beschrieben werden. ■ '"--..tion, built according to the type mentioned above, .. are described. ■ '"- ..

Wieder bezogen auf die Figur 12,. die Luft A, die ■-.-' in die Verbrennungskammer 86 eingeleitet wurde, verbrennt den Kraftstoff, der aus den Brennern 92 strömt und das dadurch erzeugte Verbrennungsgas strömt im^Zustand eines aufsteigenden Stromes· aufwärts, während es eine fluidisierte Schicht 81 innerhalb des Gehäuses 83 bildet, so daß die erzeugte Wärme wirkungsvoll zu einer Anzahl katalysatorgefüllter Rohre 82 übertragen wird, wobei'die Temperatur, die sich über die fluidisierte Schicht 81 verteilt konstant ist. Wie aus· der Zeichnung ersichtlich, ist eine Anordnung so getroffen, daß die fluidisierte Schicht 81 unterhalb der Ebene angelegt ist, die sich in der Nähe des oberen Endes der katalysatorgefüllten Rohre 82 befindet, wodurch sich der Querschnitt innerhalb des Hohlraumes jäh vergrößert wird, der sich oberhalb der fluidisierten Schicht 81,. befindet, durch die die Geschwindigkeit des Gases jäh gebremst wird. Als Ergebnis kann das Auftreten des sogenannten Mitreiß-Phänomens . minimiert werden.Again with reference to FIG. the air A introduced into the combustion chamber 86 burns the fuel flowing out of the burners 92 and the combustion gas generated thereby flows upward in the state of an ascending flow while creating a fluidized layer 81 within the Housing 83 forms so that the generated heat is effectively transferred to a number of catalyst-filled tubes 82, whereby'die temperature which is distributed over the fluidized layer 81 is constant. As can be seen from the drawing, an arrangement is made so that the fluidized layer 81 is applied below the plane which is located near the upper end of the catalyst-filled tubes 82, whereby the cross-section within the cavity is increased abruptly located above the fluidized layer 81 ,. which suddenly slows down the speed of the gas. As a result, the so-called entrainment phenomenon may occur. be minimized.

Dieses Mitreiß-Phänomen führt zu einer solchen, Fehlfninktipn, daß das. zu fluidisierende Material zusammen mit dem aufsteigenden Strom weggerissen wird. Das bedeutet, daß die zusätzliche Zufuhr von zu fluidisierendem Material minimiert ist. Eine Anzahl von Rohrbrennern 92.ist im unteren Teil der fluiäisierten Schicht 81 angeordnet, soThis entrainment phenomenon leads to such a malfunction that the material to be fluidized is torn away together with the ascending flow. This means that the additional supply of material to be fluidized is minimized. A number of tube burners 92.ist in the lower part of the f luiäisierten layer 81 arranged so

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daß letztere für eine kurze Zeitperiode betriebsfähig wird, wobei die Temperaturdifferenz die über die fluidisierte Schicht verteilt ist mini- ' miert ist.that the latter is operational for a short period of time where the temperature difference that is distributed over the fluidized layer is mini- ' is mated.

Figur 13 (a) bis (c) zeigen detailliert die innere Struktur eines doppelwandigen katalysatorgefüllten Rohres, bei welchem der Ringraum'zwischen dem äußeren Rohr 82 und dem inneren Rohr 88 mit dem Katalysator 93 angefüllt is.t und wo Rohgas G>,, welches reformiert werden soll, gezwungen wird über, eine Gaseinlaßleitung, in Form eines aufsteigenden Stromes, nach oben, zu strömen.. Während Rohgas durch die eingefüllten Katalysator-Schichten nach oben strömt, wird die Wärme z'u dem äußeren Rohr 88 von der verflüssigten Schicht 81 übertragen, so daß die Katalysator-Schicht auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, die zum Stattfinden der Reformier-ReakÜon erorderlich ist. Wenn für die Vorrichtung eine fluidisierte Schicht benutzt wird, ist zu erwarten, daß der Wärmeleitkoeffizient im Bereich von 200 bis 250 k cal/ m2 h°0 liegt, was bedeutet, daß die für die Wärmeleitung erforder-· liehe Rohrlänge wesentlich reduziert werden kann. Während das auf Kohlenwasserstoff basierende Heizgas die Katalysator-Schicht passiert, wird es zu einem Gas reformiert, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Hauptkomponenten enthält, bis es das obere Ende des doppelwandigen katalysatorgefüUten ' Rohres erreicht.13 (a) to (c) show in detail the inner structure of a double-walled, catalyst-filled pipe, in which the annular space between the outer pipe 82 and the inner pipe 88 is filled with the catalyst 93 and where raw gas G> ,, which is to be reformed, is forced to flow upwards via a gas inlet line in the form of an ascending stream. While raw gas flows upwards through the filled catalyst layers, the heat is transferred to the outer pipe 88 from the liquefied layer 81 transferred so that the catalyst layer is kept at an elevated temperature which is necessary for the reforming reaction to take place. If a fluidized layer is used for the device, it is to be expected that the coefficient of thermal conductivity will be in the range from 200 to 250 k cal / m 2 h °, which means that the pipe length required for heat conduction can be significantly reduced . As the hydrocarbon-based fuel gas passes through the catalyst layer, it is reformed into a gas containing hydrogen and carbon monoxide as main components until it reaches the top of the double-walled, catalyst-fed tube.

V/ie aus Fig. I3 (c) ersichtlich, stellt eine Vielzahl von Ablenkflächen 95 eine Brücke zwischen derAs can be seen from Fig. I3 (c), represents a multitude of baffles 95 a bridge between the

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inneren V/andung des äußeren Rohres und dem obe- . ren Endteil des inneren Rohres in der radialen Richtung dar» so daß das wasserstoffreiche Gas - ' nach oben durch den mit katalysatorgefüllten Ringraum strömt, worin es allmählich seine Strö-· mungs-Richtung um 180° ändert um in das innere Rohr zu gelangen. Um zu gewährleisten, daß der Effekt der Wärmeleitung durch wiederholte Schritte des Zusammentreffens- und des Richtungswechsels des Gasflusses maximiert ist, kann eine Anzahl von Übergangsstücken (nicht gezeigt) feststehend an der inneren Wand des äußeren Rohres und/oder der äußeren Wand des inneren Rohres befestigt sein, so daß das Wärmeleitgebiet wesentlich vergrößert, ist.inner V / andung of the outer tube and the top. ren end part of the inner tube in the radial direction so that the hydrogen-rich gas - ' flows upwards through the annular space filled with catalyst, in which it gradually increases its flow changes direction by 180 ° to get into the inner tube. To ensure that the effect heat conduction through repeated steps of meeting and the change in direction of the gas flow is maximized, a number of transition pieces can be used (not shown) fixed to the inner wall of the outer tube and / or the outer one Wall of the inner tube be attached, so that the heat conduction area is significantly increased.

' Nach Beendigung der Reformierung zu einen wasserstoff reichen Reaktionsgas .Gp, strömt dieses abwärts durch das Innere des inneren Rohres 88 in Form eines abwäftsströmenden Stromes. In Anbetracht der Tatsache, daß das wasserstoffreiche Gas einen Wärmeleitkoeffizienten besitzt, der höher ist als der des auf Kohlenwasserstoff basierenden Gases, ist ein wärmeleitendes Band 96 gefertigt aus einem hitzebeständigen metallischen Material wie z. B. SUS J)QA- ensprechend 315 oder einem ähnliehen in dem inneren Rohr angeordnet, um dadurch die vorteilhaften Merkmale eines wasserstoffreichen Gases zu maximieren, wodurch'ein vergrößertes ',Varmeleitgebiet, ebenso wie eine erhöhte Wärmeleitrate erlangt werden.After completion of the reforming to a hydrogen-rich reaction gas .Gp, this flows downward through the interior of the inner tube 88 in the form of a downflowing stream. In view of the fact that the hydrogen-rich gas has a coefficient of thermal conductivity higher than that of the hydrocarbon-based gas, a heat-conductive tape 96 is made of a heat-resistant metallic material such as e.g. B. SUS J) QA- arranged in accordance with 315 or a similar in the inner tube in order to thereby maximize the advantageous features of a hydrogen-rich gas, whereby 'an enlarged' heat conduction area as well as an increased heat conduction rate are obtained.

3as Bezugszeichen 94- kennzeichnet eine Katalysator-Halteplatte in Form einer perforierten Platte mit einer Anzahl schmaler darin befindlicher Löcher3as reference number 94- denotes a catalyst holding plate in the form of a perforated plate with a number of narrow holes therein

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«-β «β β*«-Β« β β *

-Vh--Vh-

oder einer netzartigen Platte. Wenn der Katalysator über viele Jahre benutzt wird, so verschlechtert er sich graduell und tendiert dazu .- ■ teilweise zerbrochen oder pulverisiert zu werden.·. · Zerbrochene oder pulverisierte Katalysatoren fallen auf den Boden der doppelwandigen katalysatorgefüllten Rohre um hier zu akkumilieren und dadurch besteht die Gefahr der Verursachung von Schwierigkeiten., wie das Verhindern eines gleichmäßigen Strömens von reformiertem Gas, eine Unterbrechung desselbigen oder ähnliches. Jedoch verhindert die Anordnung der porösen Katalysator tragenden Platte das Auftreten von oben beschriebenen Schwierigkeiten* Wenn die Katalysator-' schicht überholt" oder durch eine neue ersetzt werden muß, so wird sie das. innere Rohr haltende Platte 98 zuerst entfernt und dann das innere Rohr 88 durch Herunterziehen.or a reticulated plate. If the catalyst is used for many years, it deteriorates it increases gradually and tends to be partially broken or pulverized. · Broken or powdered catalysts fall to the bottom of the double-walled catalyst-filled ones Pipes to accumulate here and thereby there is a risk of causing Difficulties such as preventing reformed gas from flowing smoothly, an interruption the same or the like. However, the arrangement prevents the porous catalyst bearing plate the occurrence of the difficulties described above * If the catalyst ' If the layer has to be overhauled "or replaced by a new one, it becomes the plate holding the inner tube 98 removed first and then the inner tube 88 by pulling down.

Fig. 14- zeigt ein Diagramm, das die Temperaturverteilung über die doppelwandigen katalysatorgefüllten Rohre angibt, wobei die Temperatur A in der fluidisierten Schicht, Temperatur B im auf- . steigenden Strom und Temperatur C im herunterkommenden Strom als Funktion der.iage im katalysatorgefüllten Rohr gezeigt werden.14 shows a diagram showing the temperature distribution over the double-walled, catalyst-filled Specifies pipes, where the temperature A in the fluidized layer, temperature B in the up. increasing current and temperature C in the descending stream as a function of the position in the catalyst-filled Tube to be shown.

V/ie aus dem Diagramm ersichtlich, besitzt das Reaktionsgas eine Temperatur' von 85P°C am oberen Endteil des katalysatorgefüllten Rohres,' wobei es am Auslaß eine Temperatur von 7000C besitzt, und das bedeutet, daß die katalysatorgefüllten Rohre ebenso als wirksame Wärmeleiter zur Vorwärmung des ein- V / ie from the diagram be seen that the reaction gas has a temperature 'of 85P ° C at the upper end portion of the catalyst-filled tube,' and it has a temperature of 700 0 C at the outlet, which means that the catalyst-filled tubes as well as effective heat conductor to preheat the

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7 O ',7 O ',

strömenden Fluids wie gleichzeitig auch zur Reformierung des letzteren dienen.flowing fluids as well as for reforming at the same time serve the latter.

V/ie oben,beschrieben ist oe(ies· der katalysatorgefüllten Rohre derart angeordnet, daß der untere Endteil fest befestigt ist, während der obere Endteil frei gehalten wird. Andererseits kann die Anordnung um 180° umgekehrt ».erden, das bedeutet, daß jedes der katalysatorgefüllten Rohre vom oberen und unteren Endteil aufgehängt ist und deshalb frei gehalten wird.V / ie o e (ies · the catalyst-filled tubes is described above, arranged such that the lower end portion is fixedly attached, while the upper end is kept free. On the other hand, the arrangement 180 ° can be reversed ».erden, which means that each of the catalyst-filled pipes is suspended from the upper and lower end portions and is therefore kept free.

Die fluidisiert© Schicht kann entweder unter Normaldruck, oder unter einer besonderen druckdichten ·. Atmosphäre betrieben werden.The fluidized © layer can either be under normal pressure, or under a special pressure-tight ·. Atmosphere.

Weiterhin sollte erwähnt werden, daß die Erfindung nicht nur auf Kraftstoff-Reformier-Vorrichtungen beschränkt ist, sondern ebenso für Wärmeaustauscher vom Flüssigkeits-Schicht-Typ oder für eine ähnliche Vorrichtung angewandt, werden kann.It should also be mentioned that the invention not just on fuel reformers is limited, but also for heat exchangers of the liquid-layer type or the like Device applied can be.

Abschließend soll eine Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Figur I5 beschrieben werdenFinally, a fuel reforming device is intended will be described according to the sixth embodiment of the invention with reference to Figure I5

In der Zeichnung.kennzeichnet das Bezugszeichen 121 ein Gehäuse für die Kraftstoff-Reformier-Vorrichtung, das; Bezugszeichen 122 eine fluidisierte Schicht, das Bezugszeichen 123 einen oberhalb der fluidisiertes Schicht 122 angeordneten Hohlraum, das; Bezugszeichen 124 ein äußeres Rohr, welches das doppelwandige katalysatorgefüllte Rohr bildet und das Bezugszeichen 125 ein inneres Rohr, welchesIn the drawing, reference numeral 121 denotes a housing for the fuel reforming device, which; Reference numeral 122 a fluidized layer, reference numeral 123 a cavity arranged above the fluidized layer 122, the; Reference numeral 124 an outer pipe which forms the double-walled catalyst-filled pipe and reference numeral 125 an inner pipe which

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selbiges bildet. Weiterhin kennzeichnet dass.. .· · Bezugszeichen 126 einen Verbrennungsgasauslaß- .'■' kanal,.das Bezugszeichen 12? eine Gasturbine, das Bezugszeichen 128 einen Abgaskanai der Gas- · ' turbine, das Bezugszeichen 129 einen Dampfkessel (Boiler) zur Abgas-Wärme-Rückgewinnung und das Bezugszeichen 130 einen Schornstein. Das Bezugszeichen 131 kennzeichnet ein Leitungsrohr zur Be-' förderung von auf Kohlenwasserstoff basierendem Kraftstoff. Das Bezugszeichen 132 kennzeichnet ein Kraftstoffrohr für die Brenner und das Bezugszeichen 132* eine Vielzahl von Brennern, die in der Art eines Rohrstutzens, gebaut sind. Das Bezugszeichen 133 kennzeichnet das"Leitungsrohr für ' Rohgas, das reformiert werden soll. Das Bezugszeichen 134 kennzeichnet einen Rohgas-Dampf-Mischer und das Bezugszeichen 138 ein Pörderrohr für die Mischung-aus Rohgas und Dampf.the same forms. Furthermore, that ... · · reference number 126 denotes a combustion gas outlet. '■' channel, .the reference number 12? a gas turbine, the reference number 128 an exhaust duct of the gas turbine, the reference number 129 a steam boiler (boiler) for exhaust gas heat recovery and the reference number 130 a chimney. The reference numeral 131 denotes a line pipe for conveying fuel based on hydrocarbons. The reference number 132 denotes a fuel pipe for the burners and the reference number 132 * denotes a multiplicity of burners which are constructed in the manner of a pipe socket. The reference numeral 133 denotes the "line pipe for 'raw gas that is to be reformed. The reference numeral 134 denotes a raw gas-steam mixer and the reference numeral 138 a delivery pipe for the mixture of raw gas and steam.

Das Bezugszeichen 135 kennzeichnet ein Speisewasserrohr für den Dampferhitzer, das Bezugszeiciien eine Speisewasserpumpe und das B zugszeichen 137 ein Dampfrohr für den zu reformierenden Kraftstoff.■ Das Bezugszeichen 139 kennzeichnet eine Leitμng für Reaktionsgas, das Bezugszeichen 140 einen Wär-2^ meaustauscher, das Bezugszeichen 141 ein Einlaßrohr für den C0-Konverter (shift converter) und das Bezugszeichen 142 einen CO-Konverter. Weit-erhin kennzeichnet das Bezugszeichen 143 einen Kompressor (Gebläse) für Dferbrennungsluft A, das Bezugszeichen 144 einen Verbrennungsluftkanal, das Bezugszeichen· 145 eine Verbrennungsluftkainmer und das BezugszeichenThe reference numeral 135 denotes a feed water pipe for the steam heater, the reference mark a feed water pump and the B numeral 137 a steam pipe for the fuel to be reformed The reference number 139 denotes a Leitμng for reaction gas, the reference numeral 140 a heat-2 ^ meaustauscher, reference numeral 141 an inlet pipe for the C0 converter (shift converter) and the reference numeral 142 a CO converter. Farther Reference numeral 143 denotes a compressor (blower) for combustion air A, reference numeral 144 a combustion air duct, the reference number 145 a combustion air chamber and the reference number

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146 einen Generator. ·., · ·146 a generator. ·., · ·

Als nächstes wird die Arbeitsweise einer Kraftstoff -Reformer-Vorrichtung oben'beschriebener Bauart erläutert.'Next, the operation of a fuel reformer device is described in greater detail above Design explained. '

Der mit komprimierter Luft gemischte Kraftstoff, der über die Leitung 144 kommt, wird mit Hilfe der Brenner 132' verbrannt, so daß eine fiuidisierte erhitzende Schicht 122 im druckdichten Zustand, in dem das zu fluidisierende Material gezwungen wird zu «schweben, gebildet wird. Die dadurch gebildete fluidisierte Schicht 122 erhitzt eine Vielzahl doppelwandiger^katalysatorgefüllter Rohre, die aus beiden 'dem äußeren und dem inneren Rohren 124 und 125 einheitlich zusam- · mengesetzt sind, bis zu einer vorbestimmten erhöhten Temperatur, wodurch die Mischung aus Rohgas und Dampf,zugeführt über das Rohr 138, reformiert wird, während sie die in den doppelwandigen Rohren angefüllte Katalysatorschicht durchströmt, bis reformiertes Gas, das Wasserstoff und Kohlendioxid als Hauptbestandteile enthält, erzeugt ist. Nach' Beendigung der Reformier-Reaktion wird das Reaktionsgas aus dem Reformier-System über die Leitung entnommen. Das Reaktionsgas gelangt in einen Wärmeaustauseher 140, in welchem es bis zu einer zuvor bestimmten Temperatur durch Wärmeaustausch abgekühlt wird. Danach wird es in den CO-Konverter· 142 geleitet, in welchem Kohlenmonoxid zu Wasserstoff entsprechend der chemischen Gleichung (GO + H2O —> GO2 + H2) reformiert wird, so daßThe fuel, mixed with compressed air, which comes via the line 144, is burned with the aid of the burners 132 ', so that a fluidized heating layer 122 is formed in the pressure-tight state in which the material to be fluidized is forced to float. The fluidized layer 122 thus formed heats a large number of double-walled, catalyst-filled tubes, which are uniformly composed of both the outer and inner tubes 124 and 125, up to a predetermined elevated temperature, whereby the mixture of raw gas and steam is supplied is reformed via the pipe 138 while flowing through the catalyst layer filled in the double-walled pipes until reformed gas containing hydrogen and carbon dioxide as main components is generated. After the reforming reaction has ended, the reaction gas is withdrawn from the reforming system via the line. The reaction gas passes into a heat exchanger 140, in which it is cooled down to a previously determined temperature by heat exchange. It is then passed into the CO converter 142, in which carbon monoxide is reformed to hydrogen according to the chemical equation (GO + H 2 O - > GO 2 + H 2 ), so that

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das wasserstoffreiche Gas H erhalten wird.the hydrogen-rich gas H is obtained.

Das nach der Verbrennung in der fluidisierten Schicht erzeugte Abgas gelangt über den Hohlraum der sich oberhalb der fluidisierten Schicht befindet und über den Verbrennungsgaskanal 126 zur Gasturbine 127. Die Gasturbine 127 ist mit dem Kompressor (Gebläse) 1-4-3 und dem Generator 146 wirksam verbunden, so daß die Verbrennungsluft bis zu einem gewünschten Druck komprimiert ist und dann zu der fluidisierten Schicht über den Verbrennungsluftkanal 144 und die Verbrennungsluftkammer 145 -befördert wird. The exhaust gas generated in the fluidized layer after the combustion reaches the gas turbine 127 via the cavity located above the fluidized layer and via the combustion gas duct 126. The gas turbine 127 operates with the compressor (blower) 1-4-3 and the generator 146 connected so that the combustion air is compressed to a desired pressure and then conveyed to the fluidized layer via the combustion air duct 144 and the combustion air chamber 145.

Außer zum Betrieb des Kompressors (Gebläse)"143 wird . eine zusätzliche Kraft zum Antrieb des GeneratorsExcept for the operation of the compressor (blower) "143 is . an additional force to drive the generator

•15 146 benötigt, die in Elektrizität umgewandelt wird. Nach dem Verlassen der Gas-Turbine strömt das Abgas in den Abgaswärmerückgewinnungs-Boiler 129 in dem der /Värmeaustausch zur Wärmerückgewinnung der Abgaswärme bewirkt wird. Danach wird das Abgas die äußere Atmosphäre über den Abzug 130 abgelassen. Das Speisewasser für den Abgaswärmeruckgewinnungsboiler 129 wird von der Speisewasserpumpe 136 eingeleitet, so daß dieses dann darin verdampft wird. Derauf diese V/eise erzeugte Dampf wird mit Kraftstoff· im Kohgas-Lampf-Mischer 134 gemischt.• 15 146 needed to be converted into electricity. After leaving the gas turbine, the exhaust gas flows into the exhaust gas heat recovery boiler 129 in the the / Värmeaustausch for heat recovery of the exhaust gas heat is effected. Thereafter, the exhaust gas is vented to the outside atmosphere via the vent 130. That Feed water for the exhaust gas heat recovery boiler 129 is introduced from the feed water pump 136, so that this is then evaporated in it. The steam generated in this way is mixed with fuel Kohgas-Lampf-Mixer 134 mixed.

Bei Benutzung der verflüssigten Schichten im druckdichten Zustand, werden für die Vorrichtung folgende vorteilhafte Merknnle erhalten.When using the liquefied layers in the pressure-tight state, the following are required for the device Receive advantageous features.

(1) Die Bewegungsgeschwindigkeit im Hohlraum kann ;· mehr als beim Betrieb unter Normaldruck reduziert werden. Vorausgesetzt, die Bewegungsgeschwindigkeit im Hohlraum ist dieselbe, wie die beim Betrieb(1) The speed of movement in the cavity can be; · reduced more than when operating under normal pressure will. Provided that the speed of movement in the cavity is the same as that during operation

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unter Normaldruck, so ergibt sich, daß der für die fluidisierte Schicht erforderliche Raum reduziert werden kann, weshalb die gesamte Vorrichtung in kleineren Dimensionen gebaut werden kann.under normal pressure, the result is that the space required for the fluidized layer is reduced can be, so the entire device can be built in smaller dimensions.

(2) Angenommen, die Bewegungsgeschwindigkeit im Hohlraum ist wahlweise gering festgesetzt, so kann entsprechend die Korngröße des zu fluidisierenden Materials reduziert"werden.(2) Assuming that the speed of movement in the cavity is optionally set to be low, the grain size of the material to be fluidized can be correspondingly reduced.

Als Resultat nutzt sich die Anzahl der katalysatorgefüllten Rohre wenig ab und mehr noch, so findet ein Mitreißen in den Hohlraum oberhalb der flui- disierten Schicht selten statt. As a result, the number of catalyst-filled tubes wears little and even more so, entrainment into the cavity above the fluidized layer rarely takes place.

(3) Da die Fluidisierung im druckdichten Zustand bewirkt wird, behält die f-luidisierte Schicht einen Wärmeleitkoeffizienten, derhöher ist, als der beim Betrieb unter Normaldruck.(3) Since the fluidization is effected in the pressure-tight state, the f-fluidized layer maintains a coefficient of thermal conductivity which is higher than that when operating under normal pressure.

(4) Die im Abgas bei einer erhöhten Temperatur enthaltene thermische Energie wird in Form von mechanischer Kraft wiedergewonnen, die zum Antreiben von beiden, der Gasturbine und dem Kompressor (Gebläse) benutzt wird. Zusätzlich hierzu wird eine Zusatzkraft zum Antrieb des Stoßgenerators benutzt. Dadurch wird es ermöglicht, den Boiler für Abgas-7/ärmerückgewinnung zur Nutzung der wiedergewonnenen vVärme in einer geringeren Größe zu bauen.(4) The thermal energy contained in the exhaust gas at an elevated temperature is recovered in the form of mechanical power that is used for driving both the gas turbine and the compressor (blower). In addition to this, an additional force is used to drive the shock generator. This makes it possible to build the boiler for exhaust gas / heat recovery to use the recovered heat in a smaller size.

(5) Da das Gehäuse der Kraftstoff-Reformiervorrichtung den schwersten Bauteil darstellt,kann es in" kleineren Dimensionen gebaut werden, daraus resultiert, daß Transport und Einbau sehr einfach ausgeführt werden. Weiterhin, wenn sich die Vorrichtung(5) As the case of the fuel reformer represents the heaviest component, it can be built in "smaller dimensions, resulting in that transport and installation are carried out very easily. Furthermore, when the device

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aus einer Vielzahl von Baueinheiten zusammensetzt, kann der Transport mit Hilfe eines Anhängers oder eines ähnlichen Fahrzeuges leichter durchgeführt werden. - ■composed of a large number of structural units, the transport can be carried out more easily with the aid of a trailer or a similar vehicle. - ■

(6) Eine fluidisiert^ Schicht besitzt eine konstante Temperatur, die gleichmäßig über die Schicht verteilt ist. Deshalb ist es durch genaue Kontrolle der Arbeitsweise der fluidisierten .Schicht ge_ währleistet, daß die Anzahl der katalysatorgefüllten I?öhre, die dazu ausgelegt sind, die Temperaturbedindungen in der fluidisierten Schicht zu verschärfen, Regen Störungen, wie Brüche, Leckschäden oder ähnliches geschützt ist. Weiterhin können andere vorteilhafte Merkmale der fluidisierten Schicht, wie z.B. die Betriebscharakteristik unter partieller Belastung, d.ie ausgezeichnete Anpassungsfähigkeit an wechselnde Belastungen mit hoher Geschwindigkeit und weitere, zur Zufriedenstellung ausgenutzt werden.(6) A fluidized layer has a constant temperature which is evenly distributed over the layer. Precise control of the operation of the fluidized layer ensures that the number of catalyst-filled tubes that are designed to exacerbate the temperature conditions in the fluidized layer, rain disturbances such as breaks, leak damage or the like is protected. Furthermore, other advantageous features of the fluidized layer, such as, for example, the operating characteristic under partial load, i.e. the excellent adaptability to changing loads at high speed and others, can be used to the satisfaction.

hie Erfindung wurde oben im Hinblick auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es sollte aber verständlich sein, daß sie nicht nur auf diese begrenzt ist, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen können in geeignerter Art ausgeführt werden, ohne den Erfindungsgedanken und den Kern der Erfindung zu verlassen. The invention has been described above in terms of several preferred embodiments. It should be understood, however, that it is not limited to only these, but various changes and modifications can be appropriately made without departing from the spirit and gist of the invention.

Claims (7)

PatentansprücheClaims Vorrichtung zur Reformierung vein -Kraftstoff, die eine Vy Vielzahl katalysatorgefüllter Rohre enthält, die dazu geeignet sind, bis zu einer erhöhten Temperatur durch Erwärmung von der Außenseite erhitzt zu werden, um dadurch Kraftstoff in Gas zu reformieren, welches Wasserstoff als Hauptbestandteil aufweist, wobei der Kraftstoff jedes der katalysatorgefüllten Rohre durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die katalysatorgefüllten Rohre (4, 69, 82, 88, 124, 125) in einer fluidisieren Schicht (24, 76, 81, 122) angeordnet sind.Device for reforming vein fuel, which is a Vy contains a large number of catalyst-filled pipes that support this are capable of being heated up to an elevated temperature by heating from the outside in order to thereby reforming fuel into gas, which has hydrogen as its main component, the fuel flowing through each of the catalyst-filled pipes, characterized in that the catalyst-filled tubes (4, 69, 82, 88, 124, 125) are arranged in a fluidized layer (24, 76, 81, 122). 2. Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff, die eine Vielzahl katalysatorgefUllter Rohre enthält, die dazu geeignet sind, bis zu einer erhöhten Temperatur durch2. Device for reforming fuel, which contains a large number of catalyst-filled tubes, which for this purpose are suitable up to an elevated temperature TELEX:TELEX: TELEGRAMM:TELEGRAM: TELEFON:PHONE: BANKKONTO:BANK ACCOUNT: POSTSCHECKKONTO:CHECK ACCOUNT: 1-Β5Θ441-Β5Θ44 INVENTIONINVENTION BERUNBERUN BERLINERBANKAaBERLINERBANKAa P. MESSNER. BLN-WP. MESSNER. BLN-W Inven dInven d BERLINBERLIN 030/891 60 37030/891 60 37 BERUN 31BERUN 31 404737-103404737-103 030/891 30 28030/891 30 28 36957160003695716000
Erwärmung von der Außenseite erhitzt zu werden, um dadurch Kraftstoff in Gas zu reformieren, welches Wasserstoff als Hauptbestandteil aufweist, wobei der Kraftstoff jedes der katalysatorgefüllten Rohre durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die katalysatorgefüllten Rohre (4,69,82, 88, 124, 125) in einer fluidisiertes Schicht (24,76, 81,122) angeordnet sind und ein Wärmeaustauscher (19, 72,129) an einer zuvor bestimmten Stelle angebracht ist, in dem der Wärmeaustausch zwischen dem ausströmenden Verbrennungsgas und der einströmenden Verbrennungsluft bewirkt wird.Heating from the outside to thereby reform fuel into gas having hydrogen as a main component, the fuel flowing through each of the catalyst-filled tubes, characterized in that the catalyst-filled tubes (4,69,82, 88, 124, 125 ) are arranged in a fluidized layer (24, 76, 81, 122) and a heat exchanger (19, 72, 129) is attached at a previously determined location in which the heat exchange between the outflowing combustion gas and the inflowing combustion air is effected.
3. Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff, die eine Vielzahl katalysatorgefüllter Rohre enthält, die dazu geeignet sind, bis zu einer erhöhten Temperatur durch Erwärmung von der Außenseite erhitzt zu werden, um dadurch Kraftstoff in Gas zu reformieren, welches Wasserstoff als Hauptbestandteil aufweist, wobei der Kraftstoff jedes der katalysatorgefülltea Rohre durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die katalysatorgefüllten Rohre (4,69f82,88,124,125) in einer fluidisierten Schicht (24,76,81,122) angeordnet sind und ein Rezirkulationsdurchgang (Umluftdurchgang) (30,32) vorgesehen ist, durch welchen ein Teil des Verbrennungsgases, welches aus dem Abzugskanal (28) abgezogen wurde, gezwungen wird, in druckdichtem Zustand zu rezirkulieren.3. A device for reforming fuel, which contains a plurality of catalyst-filled tubes which are capable of being heated to an elevated temperature by heating from the outside, thereby reforming fuel into gas having hydrogen as a main component, the Fuel flows through each of the catalyst-filled tubes, characterized in that the catalyst- filled tubes (4,69 f 82,88,124,125) are arranged in a fluidized layer (24,76,81,122) and a recirculation passage (circulating air passage) (30,32) is provided, by means of which part of the combustion gas which has been drawn off from the flue duct (28) is forced to recirculate in a pressure-tight state. 4. Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katalysatorgefüllten Rohre (4,69,82,88,124,125) in einer fluidisierten Schicht (24,76,81,122), die sich4. Device for reforming fuel according to claim 1, characterized in that the catalyst-filled tubes (4,69,82,88,124,125) in a fluidized layer (24,76,81,122), which aue nicht-brennbarem zu fluidisierendem Material zusammensetzt, angeordnet sind und eine Vielzahl von Rohrbrennern (5,60,92,132') oberhalb des ünterbodens der fluidisieren Schicht (24,76,81,122) angeordnet ist.aue composed of non-combustible material to be fluidized, arranged and a plurality of Pipe burners (5,60,92,132 ') above the sub-floor the fluidized layer (24,76,81,122) is arranged. 5. Vorrichtung zur Rtformierung von Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der katalysatorgefüllten Rohre (4,69,82,88,124, 125) in form eines doppelwandigen Rohres ausgebildet ist.5. Device for reforming fuel according to Claim 1, characterized in that each of the catalyst-filled tubes (4,69,82,88,124, 125) is designed in the form of a double-walled tube. 6. Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der doppelwandigen, katalysatorgefüllten Rohre einen Ringraum besitzt, der zwischen dem äußeren Rohr (82,124) und dem inneren Rohr (88,125) ausgeprägt ist, um den Katalysator darin anzufüllen und weiterhin enthält sie eine katalysatortragende poröse Platte (94), die fest an der äußeren Wandungsfläche6. Device for reforming fuel according to claim 2, characterized in that that each of the double-walled, catalyst-filled tubes has an annular space between the outer Tube (82,124) and the inner tube (88,125) is stamped to fill the catalyst therein and it also contains a catalyst-carrying porous plate (94) which is fixed to the outer wall surface des inneren Rohres angebracht ist, und eine Vielzahl von Ablenkflächen (95) ist an seinem oberen Ende angebracht, um die Richtung des Gras-Flusses zu ändern und die Wärmeleitung zu fördern und ein Wärmeleitband (96) ist innerhalb des inneren Rohres (88) angeordnet.of the inner tube and a plurality of baffles (95) are attached to its upper end to change the direction of grass flow and to promote heat conduction and a thermal tape (96) is disposed within the inner tube (88). 7. Vorrichtung zur Reformierung von Kraftstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fluidisierte Schicht (24,76,81,122) in ihrer Art so aufgebaut ist, daß sie im druckdichten Zustand arbeitet und daß eine Gasturbine an einer zuvor bestimmten Stelle eingebaut ist, die vom Verbrennungsgas angetrieben wird.7. Device for reforming fuel according to claim 1, characterized in that that the fluidized layer (24,76,81,122) is constructed in its type so that it is in the pressure-tight state works and that a gas turbine is installed at a predetermined location, from the combustion gas is driven.
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