DE1451165A1

DE1451165A1 - Abschreckverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE1451165A1
Application number: DE19621451165
Authority: DE
Inventors: Hendrich Jun Earl George; Eagle Raymond Schneider
Original assignee: Pullman Inc
Current assignee: Pullman Inc
Priority date: 1962-03-28
Filing date: 1962-12-20
Publication date: 1969-10-23
Also published as: DE1451165B2; US3232726A

Description

DR. ILSE RUCH

MÜNCHENS TtUtM ltas! TtkfummWrejfei Palm ra&m*B> MMdMi MMM

A 67 400
2/2/1

The M.V/. Kellogg Company_? l-iov/ iork, i,.i,_t USA

Abgchreokverfahren und ^

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum raschen Abkühlen von Grasen, insbesondere bei der Herstellung von Wasserstoff.

Wasserstoff wird gemäß einem der Verfahren, die in der Technik Bedeutung erlangt haben, hergestellt, indem man Kohlenwasserstoffe bei erhöhter Temperatur in An- oder Abwesenheit eines Katalysators in einer bei geeigneten Bedingungen gehaltenen Gaserzeugungszone mit iiampf und/ oder Sauerstoff umsetzt, so daß Y/asserstofi" und Kohlenmonoxid erzeugt werden, den Abfluß der Gaserzeugungszone ill einer umgrenzten Zone mit einem flüssigen und/oder dampfförmigen Kühlmedium abschreckt, den gekühlten Abfluß in einer zweiten Umwandlungssone, ciie unter Bedingungen gehalten wird, bei denen Kohlendioxid gebildet rird,

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in G-egerAvart eines Katalysators weiter umsetzt, so daß durch die Umsetzung von .Kohlenmonoxid und 1/ampf weiterer Wasserstoff erzeugt wird, nicht kondensierte Materialien und Dampfkondensat voneinander trennt, und den Wasserstoff aus den nicht kondensierten iuaterialien gewinnt· Der als Produkt gewonnene Y/ass erst off ist ein wertvolles !tonmaterial für eine ueihe technisch wichtiger Verfahren, wie beispielsweise die Hydrierung ungesättigter Kohlenwasserstoffe und die üyntheae von !.!ethanol, ivoxilenwasaeratoxfen nach iPischer-Tropsch, Aiamoniak und Harnstoff.

wie erwähnt, v/ird bei diesem Verfahren der Abfluß der (laserzeugungszone abgeschreckt, üine wirksame Methode zur Durchführung de3 Abschreckens besteht darin, daß man den Abfluß in einer Abschirecktrommel direkt mit einem flüssigen und/oder dampfförmigen Material, bei pielsv/eise einem Teil des von der zwei ten Umwandlungszone abgetrennten Dampfkondensates in Berührung bringt.

Eine Abschrecktrommel kann beispielsweise einfach- aus einem Metallgefäß bestefeen, das den Verfahrenst eiaperaturen und -drücken standhält oder kann auch eine komplisiertere otruktur aufweisen, beispielsweise aus einem Metallgefäß mit einer darin angeordneten nicht metallischen Isolierung bestehen.

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Die iiaohteile eines einfachen Hetallbehälters ohne irgendwelohe Isolierung bei Vorliegen hoher Temperaturen und Djpioke und jomesenheit korrodierender öaae liegen auf der Hand. Temperatur Schwankungen führen bei erhöhtem Druck zu Ermüdungserscheinungen des lietalls und haben eine kurze !lebensdauer des Gefäßes zur i'olge. Bei dem oben erwähnten Verfahren mir Herstellung von Wasserstoff stellt die Neigung des Vaseerstoffs, Stahl bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck au entkohlen und seine Duktil!tat zu vermindern, eine ηοoh größere Gefahr der Schädigung des Metalls dar· Aber auob die Verwendung von Bpeziallegierungen ist sowohl teohniaoh als auch wirtschaftlich ebenso wenig zufriedenstellend wie die Verwendung einer nichtmetallischen Isolierung· Eine solche Isolierung kann sich verziehen oder rissig werden und als Ganzes unbrauchbar werden, was wiederum selbst ein schwerwiegendes Problem darstellt. Die Verwendung eines solchen Gefäßes macht eine häufige Unterbrechung des Verfahrens zwecks Wartung erforderlich und hat bisher of zu nicht vorauszuberechnenden Verzögerungen dee Verfahrens geführt.

Um die unmilängliohfcöLt solcher isolierter Abschreokgefäße au kompensieren, ist schon vorgeschlagen worden, innerhalb der Isolierung eine als Hölle (shroud) bezeichnete Metallauskleidung mi Terwenden, um die Isolierung vor thermischen

■*>

Schocks und Jirosion zu schützen und zu verhindern, daß 'Gas an die Außenwand ^elan^t. Die Hülle ist aber ihrerseits wieder energischen Bedingungen unterworfen, so daß auch durch ein solches Gefäß die oben genannten Probleme nicht gelöst werden, abgesehen davon, daß seine Erhaltung kostspielig ist.

Das Verfahren der Erfindung zum Abschrecken eines heißen Gases, bei dem dieses Gas mit einem flüssigen und/oder dampfförmigen Abschreckmedium in Berührung gebracht wird, um seine Temperatur herabzusetzen, ist dadurch gekennzeichnet, dais die Abschreckzone in indirektem Wärme aus tausch mit einer Kühlzone, die eine Kühlflüssigkeit enthält, gehalten v/irdj Durch Übertragung von Yiärme von der Abschreokzone wird ein Teil der flüssigkeit in der Kühlzone verdampft und der Abschreckzone zugeleitet, v/o der Dampf wenigstens einen Teil des Kühlraediums-bildet.

Vorzugsweise wird ein überhitztes Gas oder ein überhitzter Dampf mit dem Kühlmedium in Berührung gebrächt. Aber auch ein gesättigter Dampf kann in dieser Weise bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mit dem Kühlmedium in Berührung gebracht werden, um ihn rasch abzukühlen und damit die weitere Verarbeitung in einer üblichen Anlage zu erleichtern, und/oder eine weitere Umsetzung zn verhindern»

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Sie vorliegende iSrfindum; ist von besonderem ^ert bei Verfahren, bei denen Gase unter erhöhten Drücken abgeschreckt werden müssen, wie weiter unten näher erläutert.

Das in die Absohreckzone eingeleitete heiße d'iS wird mit kühlem Absohreckmedium in .Berührung gebracht, das je nach dem erforderlichen Ausmaß des Abschreckens entweder vollständig in der Form von Dampf oder teilweise als Dampf und teilweise als Flüssigkeit in die Abschreckzone eingeleitet v/ird. In jedem Fall bewirkt das in einem Abschnitt der Kühlzone gehaltene Kühlmedium, wenn es durch Übertragung von Wärme von der Abschreckzone verdampft wird, eine Kühlung, die seiner latenten Verdampfungswärme entspricht. Der 3) gebildete Dampf bewirkt bei seinem Durchtritt durch die Abacnreckzone eine weitere Kühlung, die der fühlbaren Wärme des Danpfes entsprioht.

Allgemein wird der Absohreckzone wenigstens ein Teil des Abschreokmediums in der Form von Dampf, der von einer Flüasigkeit in einer Kühlzone erzeugt wird, zugeleitet. Der Dampf sammelt sich in einem Dampfabschnitt der Kühlzone über dem ■flüssigkeitsniveau und strömt von dort in die Abschreckzone. Oft ist es erwünscht, weiteren Dampf von anderer Quelle einzuleiten, um weiteres Abschreokmedium bereitzustellen oder für andere Zwecke des Verfahrens. Die Einleitung von Dampf in einen Dampf enthaltenden Abschnitt der Kühlzone ist eine bevorzugte Methode, um den Eintritt von Dampf aus der

Kühlzone in die Abschreckzone zu gewährleisten und zu ver-909843/0030

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hindern, daß heisses Gas in die Lühlsona eindringt, und os let ein wesentliches lierkmal der vorliegenden jsiri'indunr:,. daß der Dampf aus der Kühlsone in die Äbsehreckzone strömt und daß dadurch das Eindringen von heißem Gas aus dex· Abschreckzone in die Äühlzohe verhindert wird,

Wenn die Verdampfung der Kühlflüssigkeit in der Kühlzone selbst ausreicht, um das Eindringen von heißem Gas in dem Dampf enthaltenden Abschnitt der Lühlsime su verhindern, so kann das Abschrecksiedium direkt als Dampf in die Abschreckzone eingeleitet werden. In jedem nall v.ird aber oft noch ■weiteres Abschreekmedium in flüssiger ü'orm direkt in die Abschreckzone geleitet. Die Flüssigkeit v;ird durch IJertihrung mit heißem Gas wenigstens teilweise verdampft, und von der Abschreckzone wird ein Gemisch von abgeschreckten Gas und Ab3chreokmedium abgezogen, das dann weiter verarbeitet wird. Überschüssige Flüssigkeit und D ..mpf kondensat v/erden vom Bodenteil der Abschreckzone abgezogen und entweder rückgeführt oder von dem System entfernt.

Die Abschreckzone ist im allgemeinen wenigstens teilweine von einer sie umgebenden Kühlzone begrenzt, die so zu der Abschreckzone angeordnet ist, daß von dem heißen Gas in der Abschreckzone leicht V/ärme über die Zonenbegrenzung an die Kühlflüssigkeit, die die Kühlzone wenigstens teilweise

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ausfallt, abgegeben wird. Der zufolge der Wärmeübertragung von der ¥lüssi«keit gebildete Dampf strömt in die ^bsciireckaone wie oben erwähnt.

Pie Anwendung der Abschreckmethode gemäß der Erfindung bringt beträchtliohe Vorteile gegenüber bekannten Abschreokmethoden, insbesondere bei Hochdruckverfahren mit sich. Ein Hauptproblem bei Hoehdruckabsöhreckgefäßen wird durcii die vorliegende Erfindung Aelöst, da sie die Verwendung eines Absohreokbehälfers» dessen Brucjcv/and niemals mit cen heiesen Gasen, die abgeschreckt v/erden* in üerfUii'ung kommt, ermöglicht« Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Anwesenheit der Kühlflüssigkeit, die mit der die Absöhreckzone begrenzenden and in Berülirung steht* Burch die Wärmeübertragung von der V/and an die Kühlflüssigkeit, die durch die Wärmeaufnahme verdampft und durch weitere Kühlflüssigkeit ereetat wird, wird die Temperatur der V/and und der Temperaturgradient in der V/and niedrig gehalten, und Teaperatursohwankungen in der Y/and des Abschreckgefäßes werden ^weitgehend vermieden.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen nähetf erläutern weiden*

Figur 1 zeigt scheÄatiscJi ia Aufriß ein Dampf abs ehre Gk-

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gefäß j \v±e es für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung ver\vendet wird.

Ji'"igur 2 zeigt ein i'ließ schema eines Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoff, worin der Abfluß einer ersten Umvvandlungszone oder eines Reformierungsofens gemäß einer Dur G hf üli rungs form der riethode der vorliegenden Erfindung abgeschreckt wird.

Die in .s'igur 1 gezeigte Dampf abschreckvorrichtung 9 besteht aus einem äußeren Druckgefäß 50 mit geeigneten Mitteln für den,Ein-;und Austritt von Kühlmedium und einem innerhalb des Gefäßes bO angeordneten Innengefäß 20, das ebenfalls, wie weiter unten beschrieben, mit Mitteln ausgestattet ist, die das Durchströmen flüssiger Medien gestattet·

In Figur 1 ist das Innengefäß 20 in einer bevorzugten Ausführungsform als ein vertikal angeordnetes, langgestrecktes, zylinderförmiges Gefäßdargestellt. Im allgemeinen wird die i'orm des Gefäßes 20 derjenigen des Aussengefäßes entsprechend so gewählt, daß innerhalb des Gefäßes 50 ein ausreichender Haum für flüssigkeit bleibt. Das Gefäß hat einen Bodenteil 65, der in der Zeichnung die Form einer Schale hat, jedoch; auch konisch oder halbkugelig auegebildet sein kann, und von dem duroh den Auslaß 24 Flüssigkeit

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aus dem Gefäß 20 abgelassen werden kann. Das in i'igur 1 gezeigte Gefäß 20 hat einen langgestreckten zylindrischen mittleren Teil 25 mit Mitteln 14 zum Einleiten von heißem ü-as und einen oberen Teil 26 von geringerem !Durchmesser, der über die Schulter 27 mit dem mittleren Toil 25 verbunden ist. An seinem oberen Teil steht das Gefäß 20 durch sein offenes Ende 28 in offener Verbindung mit dem Außengefäß 50, so daß Dämpfe von dem Außengefäß 50 in das Innengefäß 20 eintreten können.

Die Wand des Innengefäßes 20 wird aus weiter unten genannten ü-runden im wesentlichen unabhängig von dem Betriebsdruck gewählt.

Das Außengefäß 50 ist so ausgebildet, daß es ein Eintauchrohr 40 oder andere geeignete Mittel zum Abziehen von (las aus dem innengefäß 20 aufzunehmen vermag. Da3 Eintauchrohr erstreckt sich vom Deckteil des Außengefäßes 50 senkrecht nach unten bis in das Innengefäß 20, mit dem es durch sein offenes Ende 42 in offener Verbindung steht und einen Durohtrlttsv/eg für das abgeschreckte Gasgemisch nach oben bildet. Das Deokteil des Außengefäßes 50 ist weiterhin so ausgebildet, daß .es den flüssigkeit seinlaß 56 aufzunehmen vermag, der sich, ebenfalls vertikal" nach unten in das Innengefäß 20 erstreckt und in einer Sprühdüse 30 oder in mehreren solchen Sprühdüsen endet.

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Das -"-uß enge faß 50 ist ein Druckgefäß, vorzugsweise ein langgestrecktes, vertikal gelagertes, zylinderforraiges- Gefäß mit einem isodenteil 66, der schalenförmig, konisch oder halbkugelig ausgebildet ist und den x>'lüsslgkeitsatalaß 24 aufzunehmen vermag, üln unterer i'eil des Gefäßes 50 ist so ausgebildet, daß .es den Einlaß 14 für heißes Gas, dad durch diesen Einlaß in das Innengefäß 20 zu strömen vormag,: aufnehmen kann. Ein anderer Ie.il, vorzugsweise ein unterer Teil des Gefäßes 50 enthält einen Einlaß 5=3 für Kühlflüssigkeit. i;in;2eil 65 von verringerteüi Lurchmasser verbindet den Deckel 54 über die Schulter 59 iait dem langgestreckten Hauptteil des Außengexäßes 5U-. Der Deckel 54 ist mit einem Flansch:46 oder in anderer \_:eise ausge-. ! bildet. ' ' .

Das Außengefäß 50 ist dem darii. angev/andten Betriebsdruck angepaßt, während das Innengefäß 20 unabhängig von dem Druck gewählt wird. Wenn also hohe Brücke angewandt werden sollen, so ist die Wandstärke des Gefäßes 50 im allgemeinen "beträchtlich größer als die des Gefäßes 20.

3eim Betrieb der in IPigur 1; geaeigten Dampfabschreckvorrichtung wird durch Einlaß 14 heißes Gas aus der leitung δ in einen unteren Seil des inneren Gefäßes 20 geleitet und in diesem im Gegenstrom mit Absehrec&medium, das in den

■ ; ; κ ' ; ; BAD.'0RK3INAL.

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oberen ΐ-.il des Gafäßes 2υ eingeleitet wird, abgeschreckt. Ein Abschrecken iffi Uleiciistron kanu ia aer gezgLgten Vorrichtung dadurdli erzielt werder, daß sowohl heißes Gas als aucu Ab s ehre c lane di um aurcli die oberen 'feile der Vorriebt ng eingeleitet werden.

Der Einlaß 14 für Iieißes Gas besteht aus dem Sits 12 der die Leitung 8, die von dem zuvor durchströmten Teil der Anlage kommt, mit dem G-aseinlaß verbindet, einem Innengehäuse 1c> und einer außenwand 16, zwischen denen ein keramisches Isoliermaterial 17 lie^;t. Das ImiengehLuse 18 wird hohen Tenperaturen ausgesetzt unj besteht dalier vorzugsweise aus einer hitnebeständigen legierung.

Am unteren Teil der "Wand des Innengefäßes 20 gegenüber dem Einlaß für das heiße Gas ist eine Schutzplatte 22 angeordnet, durch die eine Erosion der ^T"aiid des Innengefäßes und lokale tfberhitzung dieser V and durch die mit hoher Geschwin digkeit und mit hoher Temperatur in dieses Gefäß einströmenden heißen Gase verhindert wird· Das heiße Gas kommt in dem weiteren Teil 25 mit kiililem Dampf, der über das offene Ende 28 von dem Außengefäß 50 zuströmt, und in den meisten fällen auch mit kühler KLüssigkeit aus der Sprühdüse 30 in Berührung.
t

Die flüssigkeit, die durch die Sprühdüse 30 in das Innen-

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: ■ ■ -ν - -

gefäß 20 gesprüht wird., wird durch Leitung 58, die den Deckel 54 des Gefäßes 50 durch die Einlaßmittel 56 durchsetzt, zugeleitet. Durch das Ventil 57 in Leitung 58 wird ■ die Strömungsgeschwindigkeit der flüssigkeit gesteuert, bzw. die Ji¹IUs sigkeiu vollständig abgeschaltet, wenn die kühlkapazität des dampfförmigen Abschreckmediums für den Betrieb ausreicht« Überschüssige AbschreckflUssigkeit oder Dampfkondensat werden durch den i<'lüssigkeitsablaß 24-am Boden des Innengefäßes 20 abgelassen.

Der Dampf, der in das Innengefäß 20 eintritt und das darin erforderliche Abschrecken wenigstens teilweise.bewirkt, kommt zum !Teil von der im unteren Teil des Aussengefäßes enthaltenen flüssigkeit, wie weiter unten beschrieben, und wird zum Teil durch den Dampfeinlaß 64 in dem Schulterteil in den oberen Teil des Aussengefäßes 50 eingeleitet. Durch die Leitung: 60 wird.Dampf von geeignetem Druck zugeführt, und die Strömungsgeschwindigkeit dieses Dampfes wird durch das Ventil 62 gesteuert.

Im allgemeinen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes durch Einlaß 64 so eingestellt, daß der Abeohnitt des Außengefäßes 50 über dem Flüssigkeitsniveau bei einer; Temperatur, die mit Hinblick auf das verwendete Metall ausreichend niedrig ist, gehalten wird. Das ist besonders

wich ti;; bei);; Einleiten oder Unterbrechen des Betriebes wegen der zu diesen Zeiten in dem Gefäß 50 anwesenden geringen Menge an flüssigkeit. Bei manchen v'erfahrejt., wie bei dem weiter unten beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, wird der Zustrom von Dampf durch Linlaß 64 in der V/eise gesteuert, daß für die anschließende Umsetzung ein bestimmtes Verhältnis von ii.ohlenwassersto.ff zu Wasser eingestellt wird.

Während eines kontinuierlichen Betriebes ist zufolge der kontinuierlichen Verdampfung der j.⁽'lü8siii;keit in dem Außengefäß 50 zufolge der Aufnahme von Wärme von dem heißen Gas im Imiengefäß 20 der Druck des Dampfes über der tflüosigkeit in dem Außengefäß'5O im allgemeinen hoher als der Arbeitsdruck des ^Gases im Innengefäß 20. Dadurch wird verhindert, daß heißes Gas aus dem Innengefäß 20 in das Außengefäß 50 strömt, während der erzeugte Dämpf über das offene Ende 28 in das Innengefäß 2u eintritt. Der Druckunterschied zwischen dem Außengefäß und dem Innengefäß muß so groß sein, daß die gewünschte Strömung von Gas in das Innengefäß 20 hinein erzielt wird« Da diese Druckdifferenz jedoch nicht groß Ist, und da das Innengefäß 20 in offener Verbindung mit dem Außengefäß 50 sieht-, ist es nicht notwendig, die Wand des Innengefäßes 20 so zu wählen, daß sie hohen Drücken zu widerstehen vermag. Außerdem

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kann diese land unabhängig von dem angewandten .Hetriebsdruck gewählt werden·

Die \,and des Außengefäßes 50 muß, wie oben erwähnt, entsprechend dem angewandten liruci: gewählt werden. In Gegensatz zu den bisher verwendeten Gefäßen ist jedoc-n dieqe dem hohen Druck ausgesetzte V/and gegen eine Berührung durch das heiße Gas, das abgeschreckt wird, durch die kühlflüasigkeit im:unteren Teil und den kühlen Dampf im oberen ¹IeIl des iiUidengefäßes ju f;e3C.üüt3t. "Die iüihliliisslglceit und . ; der Kühle Dampf haben ,insbesondere die \.'ία4θΗΐ/ί, daß; axe? die ^;

Temperatur der ^/äiide Tön AiüBen- und Innengefäß: niedrig halten und den Einfluß hoher lemperaturgradienten in öer Abschreckzone auf die Wand des Außengefäßes 50 und auch des Innengefäßes 20 beseitigen. '

Wie: erwähnt, stammt ein ieil des Dampfes, der in daß Innengefäß 20 eintritt, von; der irlüssigKeit, die in: dem unteren' Teil des Außengefäßes 50 enthalten ist und einen Teil des Innengefäßes 20 Luagibt* ¥on dein heißen G^a im-Innengefäß 2Ö wird Wäme über die Wand dieses.Gefäßes an die flüssigkeit in xiem Miß enge faß 50 abgegeben, so daß wenigstens ein. ieil dieser Müssigke;it verdampft. In dem MaiSe wie flüssigkeit verdampft, wird sie- durch Einleiten weiterer Flüssigkeit,.; durch den jj'lüssiglEeitseiniaß 53 in das Au©engöfaß-5(3 e_;r>« ... setzt«- Wem 2ihlai: 53 wird die^; llüssSgiseit-dureh lslitungi 5;ί

mit einer durch das Ventil 52 gesteuerten Geschwindigkeit zugeführt.

Das ITüssij-ikeitsniveau im Außengefäß 5-0 wird im allgemeinen sv/isclien der oclmlter 27 und dein oberen jinde 28 des Abschnittes 26 von verringertem !Durchmesser gehalten, indem die durch das Ventil 52 strömende Flüssigkeitsmenge.der Verdampfungsgeschv/indigkeit angepaßt wird. Die Verringerung des Durchmessers des oberen Teils des Innengefäßes 20 erleiciitert die Einhaltung eines bestimmten !flüssigkeit sniveaus. äs ist aber natürlich nicht notwendig, daß der Durchmesser iflfn bestimmter Weise abnimmt, bzw. der Teil 26 des Innengefäßes 20 die in i'igur 1 geas igte j?orm hat.

Die von der flüssigkeit gebildeten Dämpfe ströiaen .aufwärts durch den Durohtrittsweg, der vom oberen Ende 28 des Innengefäßes 2ü und der Schulter 59 gebildet wird. Vorzugsweise ist dieser Durchtrittsweg so eng, wie es sich mit der Menge an Dampf, die durchtreten muß, um die zum weiteren Schutz des Außengefäßes 50 erforderliche hohe Dampfgeschwindigkeit zu erhalten, vereinbar ist.

Durch leitung 132 wird aus dem Innengefäß 20 über das offene Ende 42 des in das Gefäß 20 hineinragenden Eintauchrohrs 40 oder durch andere geeignete Mittel ein Gemisch von abge-

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schrecktem G-as und Dämpfen zu weiterer Verarbeitung abgezogen.

In Figur 2 ist die Absohreckmethode und -Vorrichtung für ein bestimmtes Beispiel ihrer Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff veranschaulicht. , ,

Wasserstoff und Dampf werden durch die Leitungen 3 bzw. 4 eingeleitet, in Leitung 5 vereinigt und zusammen durch mehrere gehj}ezte icohre 6 in titrahlungsäbschnitt des iieformierungsofens 7 geleitet. Die geheizten üohre 6 sind mit einem Katalysator, der die Umsetzung der Beschickungsmaterialien unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid katalysiert, gefüllt. Außerhalb der liohre 6.wird in dem Ofen 7 durch nicht gezeigte Mittel ein Brennmaterial verbrannt, um die für die endotherme Umsetzung in den liohren 6 erforderliche Ivärme, zu liefern.

Der heiße Abfluß des Ofens 7, der beträchtliche Mengen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, wird durch."Leitung der Abschreckvorrichtung 9 zugeleitet, worin er gekühlt und das Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Y/asser so eingestellt wird, wie es für die anschließende zweite Umsetzung erwünscht ist.

" ^: - ' ' "- ■.■'■.■"■■ - BAD OFIiGIMAt-.

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i3in Beispiel für die Zusammensetzung eines heißen Abflusses dertersten Umwandlungszone "beim Eintritt in das Innengefäß 20 aus Leitung 8 ist in Tabelle I angeführt:

T a b e 1 1 e I

Zusammens etzung	des AtfLuüses der ex'sten	Umvmn d lun^ s ζ ο η e
H₂	1138,4	kol/Stde
^W2	0,1	Il
OO	245,0	Il
GO₂	111,2	Il
OH₄	103,0	Il
H₀O	569,4	Il
Insgesamt	' 2167,1	IiO l/S ΐα θ

Dieser Abfluß hat im allgemeinen eine Temperatur swisehen etwa 538⁰O und etwa 1090⁰O und steht unter einem Druck zwischen etwa 3,5 und etwa 17,5 atü. ijie Temperatur dieses Abflusses muß für eine leichtere Verarbeitung und für die anschließande zweite Umsetzung gesenkt werden»Außerdem ist für die zweite Umsetzung der Zusatz von Dampf erfor-derlioh» Beide Ziele.werden in der Abschreckvorrichtung erreicht, wo der keiße Abfluß direkt mit flüssigem Wasser, das durch den Sprühkopf 30 am ünde der Leitung 58 mit dem

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Ventil 57 sowie mit Dampf, der aus dem Aüßeni-efäß 5^:O ^; Ίΐ,ϊίιϊ über das obere offene Ende 28 des Innengefäßes 20 in dieses eintritt, in üer 'hrung gebracht "wird·--Der Äbflui3 wird einerseits durch diesen direkten Uärmeaustausch mit' -_2i Dampf und v.asser, das dabei verdampft, und '"andererseits-*-■"■---'" durch indirekten V/ärraeaustausch mit flüssigen' Lasser, das "-· das Innengefäß 20 umgibt, abgeschreckt'",". und ein Gemisch ■ von abgeschrecktem G-as und Dampf v/ird über das offene Ende 42 des Eintauchrohres 4'- durch Leitung 132 abgezogen.

In einen oberen Teil des"Außengefäßes 50 wird über Leitung 60, Ventil 62 und Einlaß 64 Dampf mit einem Druck über dera in dem Innen^efäß 20 zugeleitet, so daß er in das Innengefäß strömt. ; Das durch Leitung 56 ausgeführte V.asse-r ist vor- : zugsweiso aus dem Verfahren abfiesof;enes Dampf kondensat öder in anderer Veise vorbehandeltes Vasser, das keine Ablagerungen in dem Innengefäß 20 bildet. 'Auch von dem \<asset in dem AuSengefäß 50 v/ird Dampf gebildet, der ebenfalls; in das Innengefäß 20 strömt, und das verdampfende Nasser im Außengefäß 50 wird durch Leittmg 51, Vsntil 52 und Ein- " laß 53 in gesteuerter \7eise ergänzt, wie weiter unten beschrieben.

Ein Beispiel für diese verschiedenen Gase,- Dämpfe und' " ; Flüssigkeiten und die Bedingungen, unter denen sie stehen,:_

- " ■ BAD OBlQSSMAL

IQ3

ist in Tabelle Il angeführt«.

Tabelle II

Leitung 6 60 £1 58 132

Druck,atü 8,75 12,6 - - 8,68

Temperatur,⁰G 840 193 127 127 343

Phase Gas gesättig- flüssig flüs- Gas

ter Bmpf sig

kg/ötde 11761, 4368 1710 3416 21254

In diesem Beispiel erfolgt das Abschrecken zum großen Teil durch flüssiges Wasser, das durch Leitung 58 zugeführt wird und im übrigen durch flüssigkeit aus Leitung 51 und Dampf aus Leitung 60. Das Abschrecken gemäß der vorliegenden Erfindung kann aber auch durch Modifikationen der obigen Methode, wie den im folgenden beschriebenen, erfolgen. Beispielsweise kann das Abschrecken vollständig mit Dampf, der durch Leitung 60 zugeführt wird und Dampf, der durch indirekten Wärmeaustausch zwischen heißem Gas und Flüssigkeit im Außengefäß 50 erzeugt wird, erfolgen, während das Ventil 57 geschlossen bleibt, so daß keine Flüssigkeit au3 Leitung 58 in das Innengefäß 20 eintritt. Bin kontinuierlicher Betrieb ist auch dann gut möglich, wenn das Tentil geschlossen bleibt, so daß kein Dampf aus Leitung 60 ein-

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strömt und das Abschrecken vollständig durch Flüssigkeit aus Leitung 58 und Dampf, der, wie oben beschrieben, durch indirekten Wärmeaustausch erzeugt wird, erfolgt.

In Figur 1 ist eine bevorzugte' Ausfünrungsform einer Abschreckvorrichtunggemäß der Erfindung dargestellt« Es sind aber eine Jieihe anderer Ausführungsformen denkbar und geeignet» '.-'■..-'., ■ -

Durch das Eintauchrohr 40 wird das gekühlte gasförmige G-e·^- misch aus dem Innengefäß 2:0 der Abschreckvorrichtung 9 abgezogen und durch Leitung 1J2 dem ßeaktor 140 für die zweite Umsetzung zugeführt. Der Zusatz von Dampf zu dem Wasserstoffhaltigen Gemisch, das in der Abschreckvorrichtung 9 abgeschreckt v/ird, begünstigt die Bildung von Wasserstoff in der nachfplgenden zweiten Umsetzung, und es ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß, wie durch das Beispiel veranschaulicht wird, eine ausseiehende Menge Dampf für die liachfo.lgende zweite Umsetzung geliefert wird. Die Umsetzung Von Dampf u.nd Kohlenmonoxid in dem gekühlten Abfluß dar ersten Umsetzungszone wird durch die Verwendung eines geeigneten Katalysators in der zweiten ,", Umviandlungszone HO begünstigt.

. "■ . . ■ ■'-.-, '.'-.. J.' ■- ~- -- - ■ BAD ^:ORfQIWAL -

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Der Abfluß der zweiten Umwandlung son e HO wird durcii Leitung 142 abgezogen und gekühlt, um Dampf zu kondensieren· Das Kühlen erfolgt duroh eine Kombination von indirektem lärmeaustausch in den WärraeaListauschern 144 und 145 mit kühleren liedien und direktem Wärme aus tausch mit relativ kühlem umlaufenden Dampfkondensat, das durch Leitung 148 zugeführt wird. Zufolge dieses Kühlens ist der Abfluß der zweiten u"mwandlunj_:;saone 140, der schließlich, durch Leitung 149 in die Abscheidetrommel 150 eintritt, teilweise kondensiert. In der Trommel 150 wird Dampfkondensat abgetrennt, durch Leitung 152 abgezogen und teilweise durch die Leitungen 158 und 159 über die Pumpe 157 zwecks Rückführung den Leitungen 160 und 148 zugeführt.

Das Dampfkondensat in Leitung 160 wird durch den Wärmeaustauscher 162 geführt, wo seine Temperatur auf den für seine Verwendung in der Abschreckvorrichtung 9 gewünschten Wert eingestellt wird. In Leitung 166 wird erforderlichenfalls durch Leitung 164 weiteres Wasser zugesetzt, durch die Pumpe 170 unter Druck gesetzt und über Leitung 51 mit dem Ventil 52 dem Einlaß 53 zugeführt. Das an dieser Stelle zugeführte Wasser ist vorzugsweise ebenfalls so vorbehandelt, daß die Bildung von Ablagerungen in dem Außengefäß 50 vermieden wird.

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Das in der Trommel 150 a"bg et rennte nicht kondensierte Material wird durch Leitung 180 abgesoffen, im ^äiiueaus tauscher durch indirekten If; arm eau st aus eh mit eineaMüalere η Medium weiter gekühlt und einer Abscheide fcroBy.:eX 1^ljü suge führt-. Durch dieses weitere Kühlen wird weiterer Dampf kondensiert * so daß sich in der l'rommel 190 weiteres Dampf kondensat abscheidet. Dieses v.ird durch leitrad 192 abgezogen, in Leitung 194; mit Kondensat aus ueittan,: 152 vereinigt und durchs Leitung 196 aus dem Verfahren gesogen» liicht. ' kondensiertes Katerial wird aus der !rössel; 190 durch Leitung:2uO abgesogen und als v/asserstoffreicltes Produkt des Verfätirens gewonnen^. Je nach denAnioi'derungen an die ~-

xieinheit des nach diesem: "Verfahren gewöneiien ^Ts»asserstoffs kann das wasserstoffreiche Gas aus leitung 200 direkt oder nach weiterer Reinigung verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist; von Bedeutung für das Ab- ; schrecken des heißen gasförmigen ,-ibflusses zahlx'eicher TJmset'zungen, wie sie bei der Erdö'laufarbeitung und dea? chemischen Technik erfolgen* und ist nicirt auf eine Anwendung auf wasserstoffhaltige Gase irgendwelcher Zusammensetzung beschränkt· "■'."; - ; ! :

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Claims

Pate n t a η s ρ r ü ο Ii e

1. Verfahren sum ^"bsclireckeE eines heißen uases, wobei dieses Gas in einer umgrenzten Zone mit einem kühlen Iiedium in oerüiirung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese umgrenzte Zone in indirektem wärmeaustausch mit einer aweit en" umgrenzten Zone, die eine kühle flüssigkeit enthält, £'.ehalten wird, daß wenigstens ein £eil dieser kühlen flüssigkeit in der zweiten Zone durch Übertragung von Wärme von der ersten Zone verdampft wird und daß in der zweiten Zone gebildeter DaEipf der ersten Zone zugeleitet wird und in dieser wenigstens einen Teil des Kühlmediums bildet.

2ο Verfahren nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kühlmediums in flüssiger oder Dampf-Phase direkt in die erste Zone eingeleitet wird.

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit in der zvreiten Zone in der Weise ergänzt wird, daß der Druck in dieser Zone größer bleibt als der Druck in der ersten Zone*

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BAD OBIGiHAt

.4· Verfahren "nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein begrenzter Dur chtrittsveg zwischen der zweiten und der fersten Zone vorgesehen wird und die Druckdifferenz, zwischen den beiden Zonen so hoch gehalten wird, daß ein Übei-Gtröinen von Dämpfen aus der ersten Zone in die zweite Zone verhindert wird."

5o Vorfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, > dadurch gekennzeichnet,; daß als kühle Plüssigkeit in der; zweiten Zone Wasser verwendet wird. ; : ^: : : ί

6o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,: ; dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß eines Gasreformierungs^ ofens, in dem Kohlenwasserstoffe und Dampf /bei hohen Temperaturen und Drücken unter Bildung von Wasserstoff "■ und Kohlenmonoxid miteinander umgesetzt werden,; abgeschreckt wird; und daß das Gemisch aus abgesohreoktem : Gras und Dampf; von dem Kühlmedium; einer zweiten G-asumwandlungszone zugeleitet wird· -. : . . ' :

7. Abschreckvorrichtung·.bestehend aus einem Druckgefäß, das einem bestimmten Betriebsdruck zu widerstehen vermag, einem in {diesem Druckgefäß angeordneten Gefäß, Einlaßmitteln für heißes Gas, die sioh in das %nengefäß er- : strecken und Gasäbsugsmitteln in idem■ Druokgefäß_# 4i« sioh...^::

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nach unten bis wenigstens in den oberen Teil des Innenaefäßes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die v.and des Innengefäßes 20 in Wärmeaustausch mit -^;er Wand des Druckgefäßes 50 steht, daß der obere Teil des Innengefäßes in offener Verbindung mit einem oberen Teil des Druckgefäßes steht und daas Mittel 53 zum Einleiten von Kühlflüssigkeit iii3 Innere des Druckgefäßes außerhalb des Innengefäßes vorgesehen sind α

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurcn gekennzeichnet, daß sowohl das Druckgefäß 50 ala aucn das Innengefäß 20 eine langgestreckte Form haben und daß die Ivand des Innengefäßea relativ dünn ist und im oberen Soil 26 einen verminderten horizontalen Querschnitt aufweist, so daß in dem oberen Teil des ringförmigen ,Innenraums des Druckgefäßes der horizontale Querschnitt für Flüssigkeit vergrößert iat, und daß der obere Umfang 28 der Wand der Innenzone nur einen geringen Abstand von der benachbarten Vand des Druckgefäßes aufweist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die G-asabzugsmittel 40 einen Deckel 54 für das Druckgefäß 50 durchsetzen, daß außerdem flüssigkeitseinlafimittel 56 diesen Deokel 54 durchsetzen und sich nach unten in daa Innengefäß 2¹J erstrecken und daß Dampfeinlaßmittel sion in tinen «bete» Teil des Druckgefäßes 50 erstrecken.

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