技术领域
[0001] 本
发明涉及一种例如对含
烃的原料气流进行蒸汽重整的转化炉，以及一种相应的方法。
背景技术
[0002] 尤其甲烷的蒸汽重整是一种广为认可的
合成气制备技术。与其它方法相比，当前尤其偏爱将蒸汽重整用于制备氢。
[0003] 所述蒸汽重整涉及一种吸热反应，例如以
天然气或甲烷为原料的情况下，在有一种合适催化剂存在的条件下按照以下反应方程式进行的吸热反应：
[0004] CH4+H2O→CO+3H2。
[0005] 优选将高温
水蒸气与将要重整的原料(例如天然气或甲烷)混合，并且通过燃烧一种
燃料连续供应
能量，在气相中有催化剂存在的条件下使其反应转
化成合成气或氢。
发明内容
[0006] 因此本发明的任务在于提供一种用于产生合成气、尤其是产生氢的改良装置或改良方法。
[0007] 这一任务是通过采用具有
权利要求1所述特征的转化炉来解决的。本发明的优选实施方式均在相应的
从属权利要求中给出，并且以下将对其进行说明。
[0008] 根据权利要求1所述，其提供一种对尤其具有甲烷的含烃原料进行蒸汽重整的转化炉，所述转化炉具有：
[0010] -至少一个反应管，所述反应管以分段方式在燃烧室中延伸，并且用于容纳催化剂以及引导原料流通过，
[0011] -至少一个
燃烧器，所述燃烧器用来使燃料在燃烧室中燃烧，从而加热所述至少一个反应管，
[0012] 所述至少一个反应管具有在燃烧室上方以及下方延伸的管段，其中在该管段上布置感应器，所述感应器可用来感应加
热管段。就是说感应器可用来产生交变
磁场，在管段的材料中感应出
涡流，涡流引起管段变热。
[0013] 换句话说，至少一个反应管可以经由燃烧室的上方(尤其水平)延伸的壳壁从燃烧室通向外面，使得至少一个反应管的那个管段在燃烧室上方以及之
外延伸。
[0014] 与反应管的
电阻加热方式相比，优点是反应管与其余结构不会出现
电隔离的问题。
[0015] 原则上转化炉当然可以具有多个反应管，这些反应管具有布置在燃烧室上方和之外的相应管段，在所述管段上各自布置一个感应器。
[0016] 本发明尤其利用公认的蒸汽重整技术来制备合成气或氢，根据本发明所述的技术方案，有利于节省至少一部分燃料，例如当存在多余或者低价
电能的时候，可以通过感应加热反应管的方式辅助加热原料流，或者临时予以替代。
[0017] 按照本发明所述转化炉的一种优选实施方式，所述燃烧器或多个燃烧器布置在燃烧室的上方壳壁上，该壳壁向上形成燃烧室的边界，所述燃烧器优选向下点火进入燃烧室之中。除此之外，也可以选择将燃烧器布置在燃烧室的侧面上，或者布置在燃烧室下方(例如燃烧室的底部)。
[0018] 此外按照本发明所述转化炉的一种优选实施方式所述，至少一个反应管或者多个反应管通入一个总管之中，可以通过该总管从反应管中抽出在一种合适催化剂存在的条件下在反应管中发生的蒸汽重整的相产物或粗合成气流。
[0019] 至少一个反应管适宜沿着平行于垂线的纵轴线或圆柱轴线延伸。如果采用了多个反应管，那么这些反应管优选相互平行地各自沿者平行于垂线的纵轴线或圆柱轴线延伸。
[0020] 所述管段优选相对于该纵轴线或垂线在燃烧室上方以及之内延伸。
[0021] 总管相对于垂线布置在燃烧室下方以及之外(或者也可选择在之内)，并且优选垂直于至少一个反应管或者沿着水平线延伸。
[0022] 若为布置在燃烧室下方的燃烧器(见上)，则还可以将总管布置在燃烧室上方。
[0023] 所述至少一个反应管和/或者总管可以至少局部为空心柱体形状，尤其是空心圆柱体形状。可想而知也可以是其它横断面形状。此外所述至少一个反应管优选由导电材料构成，或者具有至少一种此等材料从而能够感应加热至少一个反应管。
[0024] 按照本发明的一种实施方式所述，将感应器设置在所述管段上可以将原料流引入至少一个反应管之中的某个部位的下游以及在所述燃烧室的下游(上方以及之外)。
[0025] 按照本发明的一种实施方式所述，感应器还具有卷绕在所述管段周围的线圈。
[0026] 按照本发明的一种实施方式所述，感应器与电源相连或者可以与电源相连，所述电源可在感应器中产生交变
电流，从而产生所述的交变磁场，所述交变磁场在所述管段中引起涡流，所述涡流导致管段变热。
[0027] 按照本发明的一种实施方式所述，所述管段同样可用来容纳催化剂，或者管段装有催化剂。催化剂材料优选不仅位于燃烧室之内，而且也在燃烧室上方所述的管段之中，从而也能在那里使用感应产生的热量进行蒸汽重整。尤其可以将感应器与催化剂相邻布置。例如所述的线圈各自可以包围位于相应管段中的催化剂，从而尤其可以直接在所包围的催化剂材料中产生热量，以便在那里进行蒸汽重整。
[0028] 本发明的另一方面涉及权利要求4所述的蒸汽重整方法。
[0029] 本发明所述的方法首选使用本发明所述的转化炉，并且尤其可以根据上述特征对其加以改进。
[0030] 按照本发明所述的方法，使得含烃、尤其含甲烷以及具有水蒸气的原料流经过转化炉的至少一个反应管(或者多个反应管)，并且在有合适的催化剂布置于所述至少一个反应管中的条件下在此将其转换成具有CO和H2的粗合成气流，所述原料流在至少一个反应管中经过燃烧室，在燃烧室中可以燃烧或者燃烧一种燃料来加热原料流。按照本发明所述，[0031] -感应加热所述至少一个反应管，由此还至少暂时加热所述至少一个反应管中的原料流，或者
[0032] -至少暂时感应加热至少一个反应管，而不是通过燃烧燃料加热原料流。
[0033] 以下将根据
附图描述
实施例，对本发明的其它特征和优点进行解释。
附图说明
[0034] 附图1为本发明所述转化炉的局部透视图。
具体实施方式
[0035] 附图1所示为本发明所述用来对含烃、尤其含有甲烷的原料流E进行蒸汽重整的转化炉1。转化炉1具有燃烧室10，该燃烧室具有
辐射段11以及
对流段12。在辐射段11中例如将燃烧器30设置在燃烧室10的上方水平壳壁13上，所述燃烧器可在燃烧室10或辐射段11中有
氧气存在的条件下使燃料燃烧，将所产生的热量传递给多个反应管20(或者至少一个反应管20，见上)，这里为了简单起见仅仅绘出了三个。反应管20各自沿着垂直纵轴线z穿过燃烧室10的辐射段11。将催化剂K设置在反应管20之中。所述催化剂不仅在燃烧室10之内延伸的相应反应管20的管段20b之中，而且也在燃烧室10上方以及之内的相应反应管20的管段20a之中。
[0036] 辐射段11中产生的热量尤其经过适当计算，使得送入反应管20之中的、尤其预先在转化炉1或燃烧室10的对流段12中经过预热的原料流E在反应管20中在使用所述热量的情况下通过蒸汽重整转化为具有CO和H2的粗合成气流R。
[0037] 反应管20通入到燃烧室10下方的总管21之中，可以通过该总管从转化炉1或反应管20中抽出所产生的粗合成气流R。
[0038] 重整气R通常例如在780℃～1050℃、优选在820℃～950℃
温度范围内离开重整转化炉1的辐射段11。气体的压
力范围在10～50bar、优选15～40bar范围内。
[0039] 按照本发明所述，除了有燃烧器30之外，转化炉1现在还具有感应器23，所述感应器布置在上方管段20a上并且可用来感应加热管段20a。为此感应器可以具有导电的线圈23，所述线圈各自卷绕在相应管段20a周围，各个感应器或线圈23均与电源2相连，所述电源在感应器23中产生电流，该电流产生交变磁场，该磁场又在管段20a中产生涡流，涡流导致相应的管段20a变热。
[0040] 因此按照本发明所述，可以使用电能替代燃料来加热原料流E，或者作为燃料的补充。所述电能适宜是多余的电能或者价格特别低廉的电能。
[0041] 本发明所述的转化炉1特别适合用来执行本发明所述的方法。就此而言，本发明的技术方案可以实现例如除了点火之外还可以暂时加热反应管20中的原料流E，方法是在同样装填了催化剂的反应管20的管段中各自以上述方式利用感应器或线圈23感应产生电涡流。此外尤其还可以临时替代燃烧，各自感应加热反应管20的所述管段20a，从而加热原料流E。因此本发明能够以有利的方式将尤其多余存在的电能以及价格特别低廉的电能用于蒸汽重整过程。
[0042] 附图标记清单
[0043] 1 转化炉
[0044] 2 电源
[0045] 10 燃烧室
[0046] 11 辐射段
[0047] 12 对流段
[0048] 13 壳壁
[0049] 20 反应管
[0050] 20a，20b 管段
[0051] 21 总管
[0052] 23 感应器(例如线圈)
[0053] R 粗合成气流
[0054] Z 纵轴线
