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DE10141776A1 - Verfahren zum Starten eines katalytischen Reaktors - Google Patents

Verfahren zum Starten eines katalytischen Reaktors

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Publication number
DE10141776A1
DE10141776A1 DE10141776A DE10141776A DE10141776A1 DE 10141776 A1 DE10141776 A1 DE 10141776A1 DE 10141776 A DE10141776 A DE 10141776A DE 10141776 A DE10141776 A DE 10141776A DE 10141776 A1 DE10141776 A1 DE 10141776A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalytic reactor
temperature
starting material
region
methanol
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.)
Withdrawn
Application number
DE10141776A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Schonert
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.)
Mercedes Benz Fuel Cell GmbH
Original Assignee
Ballard Power Systems AG
Siemens VDO Electric Drives Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ballard Power Systems AG, Siemens VDO Electric Drives Inc filed Critical Ballard Power Systems AG
Priority to DE10141776A priority Critical patent/DE10141776A1/de
Priority to PCT/EP2002/009520 priority patent/WO2003019711A2/en
Priority to US10/487,017 priority patent/US20050037302A1/en
Publication of DE10141776A1 publication Critical patent/DE10141776A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Starten eines katalytischen Reaktors, welchem ein gasförmiges, sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft, und ein Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltender, flüssiger Ausgangsstoff, insbesondere eine Kohlenwasserstoffderivat, zugeführt wird. Eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur im Eintrittsbereich des katalytischen Reaktors und der Temperatur im Austrittsbereich des katalytischen Reaktors erfaßt wird. Bei fortwährendem Einströmen des gasförmigen Mediums wird eine Dosierung des flüssigen Ausgangsstoffs in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz variiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines katalytischen Reaktors nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens sowie die Verwendung eines derartigen Verfahrens, gegebenenfalls zusammen mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Brennstoffzellenanlage mit einem Gaserzeugungssystem in einem Kraftfahrzeug.
  • Es ist allgemein bekannt, daß für den Start von katalytischen Reaktoren, wie sie beispielsweise in einer Brennstoffzellenanlage mit einem Gaserzeugungssystem, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, bei niedrigen Temperaturen der dosierte Ausgangsstoff, beispielsweise ein flüssiger Kraftstoff, gasförmig zur Verfügung stehen muß. Bei den bekannten Anlagen wird daher dieser Ausgangsstoff über entsprechende Düsenmittel oder dergleichen in einem Gasstrom, wie z. B. ein Luftstrom, zerstäubt, welcher in den katalytischen Reaktor einströmt. Da beim Start eines derartigen Reaktors dieser Gasstrom kalt ist wird der Ausgangsstoff nicht vollständig verdampft. Da auch der katalytische Reaktor noch weit unter seiner eigentlichen Betriebstemperatur liegt kann diese nicht vollständige Verdampfung auch nicht im Bereich des katalytischen Reaktors vor der Umsetzung des Gemischs aus dem Ausgangsstoff und dem Gasstrom erfolgen.
  • Dies führt in besonders nachteiliger Weise dazu, daß der entsprechende Ausgangsstoff zumindest teilweise flüssig in den Reaktor dosiert wird. Der flüssige Anteil des Ausgangsstoffs kann sich dann bis zu seinem vollständigen Umsatz in dem Reaktor, insbesondere wenn es sich um einen Reaktor mit einem porösen Katalysatorträger handelt, in diesem Katalysatorträger anreichern. Wenn nun, gegenüber der eigentlichen Planung, verspätet ein Start des Katalysators erfolgt, so findet die Umsetzung, beispielsweise die katalytische Verbrennung des Ausgangsstoffs, aufgrund der zuvor erfolgten ununterbrochenen Dosierung, in dem katalytischen Reaktor bei einer weitaus höheren Ausgangsstoffkonzentration, als der in den Gasstrom dosierten Konzentration, in dem katalytischen Reaktor statt. Dies führt einerseits zu einer Schädigung bzw. Alterung des Katalysators, da dieser aufgrund der sehr hohen Ausgangsstoffkonzentration punktuell überhitzt.
  • Des weiteren begünstigt das Vorhandensein von flüssigem Ausgangsstoff in dem katalytischen Reaktor den Start desselben nicht. Vielmehr wird durch den flüssigen Ausgangsstoff in dem Katalysatorträger erreicht, daß der Katalysator unter Ausschluß des zugeführten Gasstroms belegt wird. Der Start der gewünschten katalytischen Umsetzung, im allgemeinen einer Verbrennung, wird dadurch erheblich behindert.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mit einem flüssigen Ausgangsstoff betriebenen katalytischen Reaktor bei niedrigen Temperaturen in möglichst kurzer Zeit zu starten und auf seine Betriebstemperatur zu erwärmen, wobei die Emissionen an Resten des zudosierten Ausgangsstoffs und die Alterung des katalytischen Materials in dem Reaktor minimiert werden sollen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
  • Der katalytische Reaktor wird dabei mit einer Temperaturüberwachung am Ein- und Austritt mittels einer Dosierung von flüssigem Ausgangsstoff, beispielsweise Methanol, in einen kontinuierlich einströmenden Gasstrom, beispielsweise ein Luftstrom, zur Zufuhr des erforderlichen Sauerstoffs, gestartet. Der Ausgangsstoff wird in an sich bekannter Weise in einer Zuleitung vor dem katalytischen Reaktor zerstäubt und teilweise in dem Gasstrom verdampft. Dadurch kommt es in dem Gasstrom zu einer Abkühlung, welche durch den absinkenden Wert der Temperatur im Bereich des Eintritts erkennbar wird.
  • Der nunmehr gasförmig vorliegende Ausgangsstoff soll dann und zusammen mit den Bestandteilen aus dem Gasstrom auf der katalytisch aktiven Oberfläche des katalytischen Reaktors, welche beispielsweise als Beschichtung auf einem porösen Katalysatorträger aufgebracht sein kann, umgesetzt werden. Durch die bei der Umsetzung entstehende thermische Energie kann weiterer flüssiger Ausgangsstoff verdampfen und danach ebenfalls in dem katalytischen Reaktor umgesetzt werden.
  • Bei fehlender Aktivität des Katalysators oder zu wenig gasförmig vorliegendem Ausgangsstoff wird der katalytische Reaktor ausschließlich von einem gasförmigen Gemisch durchströmt, ohne daß eine Umsetzung stattfindet. Der flüssige Bestandteil des Ausgangsstoffs sammelt sich dann aufgrund der Kapillarwirkung in dem im allgemeinen vorhandenen porösen Katalysatorträger und belegt den dort befindlichen Katalysator unter Ausschluß der Bestandteile des Gasstroms. Die Umsetzung kann damit nicht mehr wie geplant erfolgen und wird gehemmt. In der Folge kühlt sich der Katalysatorträger daher auf die Temperatur des Gemischs ab, was am absinkenden Wert der Temperatur im Bereich des Austritts erkennbar wird. Trotz fortlaufender Dosierung an Ausgangsstoff in den Gasstrom kann der katalytische Reaktor nicht gestartet werden, da, wie oben erwähnt, die Temperatur weiter abfällt und das katalytische Material durch die flüssigen Bestandteile des Ausgangsstoffs belegt ist. Die Temperatur im Bereich des Austritts des katalytischen Reaktors nähert sich der Temperatur im Bereich des Eintritts an.
  • Durch die erfindungsgemäße Überwachung der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt des katalytischen Reaktors wird es nun möglich, bei einer fehlenden Temperaturerhöhung im Reaktor, die Dosierung des flüssigen Ausgangsstoffs zu verringern oder abzuschalten, während das gasförmige Medium weiterhin in den katalytischen Reaktor einströmt. Im weiteren Verlauf wird nun der Katalysatorträger des katalytischen Reaktors von der dem einströmenden Gasstrom, in welchem jetzt kein oder sehr viel weniger flüssiger Ausgangsstoff verdampft und ihm dabei thermische Energie entzieht, wieder leicht erwärmt, wodurch der im Bereich des Katalysatorträgers angereicherte Ausgangsstoff zumindest teilweise verdampfen kann. Der nunmehr gasförmig vorhandene Ausgangsstoff kann mit den Bestandteilen aus dem Gasstrom in dem katalytischen Reaktor umgesetzt werden. Sobald die Umsetzung des verdampften Ausgangsstoffs im Bereich des Katalysatorträgers lokal startet, breitet sich die bei dieser Umsetzung im allgemeinen entstehende Wärme aus, so daß es zu einer Verdampfung des Ausgangsstoffs in den umliegenden Bereichen des Katalysatorträgers kommt. Letztendlich startet die Reaktion in dem gesamten katalytischen Reaktor.
  • Der Start der Reaktion ist an einer Temperaturerhöhung im Bereich des Austritts des katalytischen Reaktors zu erkennen. Nach Erreichen einer bestimmten Austrittstemperatur kann die Dosierung des Ausgangsstoffs wieder eingeschaltet bzw. kontinuierlich erhöht werden. Der Start des katalytischen Reaktors ist erfolgt.
  • Kommt es dagegen zu keiner Umsetzung des Ausgangsstoffs, so bleibt lediglich das Einströmen des Gasstroms bestehen. Der katalytische Reaktor kühlt sich durch den in dem Gasstrom verdampfenden Ausgangsstoff wieder ab. Bleibt diese Abkühlung aus, also steigt die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur im Eintrittsbereich und der Temperatur im Austrittsbereich auf Null oder einen Wert größer als Null an, so ist dies ein Zeichen dafür, daß kein flüssiger Ausgangsstoff mehr in Katalysatorträger vorhanden ist, welcher verdampfen kann. Auch dies führt dann wieder zu einem Start bzw. einer Erhöhung der Dosierung an flüssigem Ausgangsstoff, so daß die beschriebenen Abläufe von vorn beginnen können.
  • Das gesamte Verfahren kann dabei beliebig oft wiederholt werden, bis ein erfolgreicher Start des katalytischen Reaktors erreicht worden ist.
  • Der besondere Vorteil des derartigen Verfahrens liegt darin, daß dieses sehr einfach zu realisieren ist, und daß über die Überwachung der Temperaturdifferenz sowohl ein Indikator für den dosierten flüssigen Ausgangsstoff, aufgrund der Abkühlung des Gemischs beim Verdampfen des Ausgangsstoffs in dem Gasstrom sowie ein Indikator für den Umsatz des Gemischs in dem katalytischen Reaktor gegeben ist.
  • Der konstruktive Aufbau einer derartigen Vorrichtung, wie sie beispielsweise durch den Anspruch 7 beschrieben wird, ist dabei sehr einfach, da hier lediglich ein weiterer Temperatursensor gegenüber dem Stand der Technik erforderlich ist.
  • Durch die fortwährende Dosierung von gasförmigem Medium, was wiederum zu einem Austrag von unverbranntem flüssigem Ausgangsstoff aus dem Bereich des katalytischen Reaktors führt, kann die Alterung des katalytischen Materials des Reaktors minimiert werden, da auch lokal keine allzu hohen Konzentrationen an dem Ausgangsstoff anfallen, so daß es auch nicht zu einer lokalen Überhitzung kommt. Bei der Verwendung eines Kohlenstoff und Wasserstoff aufweisenden Ausgangsstoffs und Luft bewirkt diese Minimierung der lokal überhöhten Konzentration an flüssigem Ausgangsstoff die Vermeidung oder zumindest Verringerung von Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen, welche bei einer lokalen Verbrennung mit einem Lamda-Wert von λ < 1, also Brennstoffüberschuß, auftreten können.
  • Ein weiterer Vorteil des oben genannten Verfahrens liegt darin, daß gegenüber einem Startabbruch mit einer kompletten Trocknung der Anlage und einem dann erfolgenden Neustart eine erhebliche Zeitersparnis aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Start eines derartigen katalytischen Reaktors erreicht werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Möglichkeiten zur Verwendung desselben ergeben sich aus den Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1 eine erste mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt einen katalytischen Reaktor 1 mit einem prinzipmäßig angedeuteten Katalysatorträger 2, welcher beispielsweise aus einem mit einem Katalysator beschichteten porösen Material, einer Schüttung von mit Katalysator beschichteten Pellets, einem einem Plattenreaktor ähnlichen Aufbau oder dergleichen bestehen kann.
  • Über ein Leitungselement 3 als Zuleitung gelangt ein sauerstoffhaltiger Gasstrom, z. B. ein Luftstrom, in einen Eintrittsbereich 4 des katalytischen Reaktors 1. In dem Leitungselement 3 ist eine Zerstäubungseinrichtung 5 angeordnet, über welche ein flüssiger Ausgangsstoff, beispielsweise ein Kohlenwasserstoffderivat CnHmOH, in den Luftstrom eingebracht werden kann. Das flüssige Kohlenwasserstoffderivat, beispielsweise Methanol, wird dabei insbesondere in dem Luftstrom zerstäubt und kann so zumindest teilweise in dem Luftstrom verdampfen.
  • Das Gemisch aus Methanol und Luft gelangt dann in den Bereich des Katalysatorträgers 2 und wird dort umgesetzt bzw. verbrannt, falls die erforderlichen Betriebsbedingungen, wie Temperatur etc., in dem katalytischen Reaktor vorliegen und kann über ein Leitungselement 6, welches in einem Austrittsbereich 7 des katalytischen Reaktors 1 angeordnet ist, aus dem katalytischen Reaktor 1 abströmen.
  • Ein derartiger katalytischer Reaktor 1 kann beispielsweise Teil eines Gaserzeugungssystems oder Teil einer Abgasverwertung in einer Brennstoffzellenanlage sein, beispielsweise eine Brennstoffzellenanlage, welche zum Erzeugen der für den Vortrieb erforderlichen Energie in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
  • Soll ein derartiger katalytischer Reaktor 1 nun gestartet werden, so werden sich im allgemeinen sämtliche Komponenten des katalytischen Reaktors sowie das einströmende gasförmige Medium und der zudosierte flüssige Ausgangsstoff bei einer vergleichsweise geringen Temperatur befinden, beispielsweise der jeweils aktuellen Umgebungstemperatur eines Fahrzeugs, in welchem das entsprechende System eingesetzt wird.
  • Der katalytische Reaktor 1 wird mittels der Dosierung von flüssigem Methanol über die Zerstäubungseinrichtung 5 in den Luftstrom gestartet. Das im Bereich des Leitungselements 3 zerstäubte Methanol wird dabei teilweise in dem Luftstrom verdampfen. Das Gemisch wird in dem Eintrittsbereich 4 des katalytischen Reaktors 1 an einem Temperatursensor 8 vorbeiströmen, durch welchen die Temperatur T1 im Eintrittsbereich 4 des katalytischen Reaktors 1 erfaßt wird. Durch eine entsprechende Temperaturüberwachung der Temperatur T1 ist hier zu erkennen, daß die Dosierung des Methanols bereits erfolgt, da mit einsetzender Dosierung Methanol in dem Luftstrom verdampft wird und sich dieser gegenüber dem Zustand ohne Methanoldosierung entsprechend abkühlt. Es ist also über eine sehr einfache Messung der Temperatur T1 eine entsprechende Überwachung der Dosierung des Methanols durch die Zerstäubungseinrichtung 5 möglich. Das nun zumindest teilweise gasförmig vorliegende Methanol kann dann zusammen mit dem Sauerstoff aus dem Luftstrom im Bereich der katalytisch aktiven Oberfläche des Katalysatorträgers 2 umgesetzt werden.
  • Bei fehlender Aktivität des Katalysators, beispielsweise weil dieser mit flüssigem Methanol zugesetzt ist, oder wenn zu wenig gasförmiges Methanol in dem Methanol-Luft-Gemisch vorhanden ist, wird der katalytische Reaktor nicht gestartet, es findet also keine Umsetzung bzw. Verbrennung statt. Dann entsteht auch keine thermische Energie, was sich wiederum anhand einer Temperatur T2, welche im Austrittsbereich 7 des katalytischen Reaktors 1 von einem weiteren Temperatursensor 9 erfaßt wird, erkennen läßt. Vielmehr wird es bei diesem Ausbleiben der katalytischen Umsetzung dazu kommen, daß sich das flüssige Methanol, insbesondere auch aufgrund von Kapillarwirkung, in dem im allgemeinen porösen Katalysatorträger 2 ausbreitet und das katalytische Material unter Ausschluß von Luftsauerstoff belegt. Eine Umsetzung bzw. Verbrennung kann dann nicht mehr stattfinden, da hierfür jeweils Methanol und Sauerstoff notwendig wären.
  • Aufgrund der fehlenden Verbrennung wird sich der katalytische Reaktor 1 im folgenden auf die Temperatur des Methanol-Luft-Gemischs abkühlen, was sich wiederum am absinkenden Wert der Temperatur T2 am Austrittsbereich 7 des katalytischen Reaktors 1 erkennen läßt. Trotz fortlaufender Methanoldosierung über die Zerstäubungseinrichtung 5 in den Luftstrom kann der Brenner aufgrund der oben beschriebenen Belegung des Katalysators nicht gestartet werden. Die Temperatur T2 im Austrittsbereich 7 des katalytischen Reaktors 1 nähert sich der Temperatur T1 im Eintrittsbereich 4 des katalytischen Reaktors 1 an.
  • Aufgrund einer entsprechenden Überwachung der Temperaturdifferenz T2-T1 zwischen Eintrittsbereich 4 und Austrittsbereich 7 kann beim Fehlen einer deutlichen Temperaturerhöhung, also einer positiven Temperaturdifferenz, im katalytischen Reaktor 1 die Dosierung des Methanols vermindert bzw. abgeschaltet werden. Der Luftstrom strömt dabei weiterhin durch den katalytischen Reaktor 1. Im weiteren Verlauf wird deshalb das im Bereich des Katalysatorträgers 2 angereicherte flüssige Methanol in dem einströmenden Luftstrom, welcher sich aufgrund der fehlenden Verdampfung von zudosiertem Methanol langsam wieder erwärmt, verdampfen. Das im Bereich des Katalysatorträgers 2 nunmehr verdampfte und gasförmig vorliegende Methanol kann dann zusammen mit dem Luftsauerstoff katalytisch umgesetzt werden. Sobald die katalytische Umsetzung gestartet ist, breitet sich die Reaktion durch die bei der Umsetzung anfallende thermische Energie und die dadurch beschleunigte Verdampfung des flüssigen Methanols in lokalen Bereichen des Katalysatorträgers 2 auf die umliegenden Bereiche desselben aus. Der Start dieser Reaktion ist an einer Erhöhung der Temperatur T2 am Austrittsbereich 7 des Reaktors 1 und damit einer positiven Temperaturdifferenz T2-T1 zu erkennen. Nach dem Erreichen einer bestimmten Austrittstemperatur T2 kann dann die Dosierung des Methanols wieder eingeschaltet werden, der Reaktor 1 ist gestartet.
  • Bei einer fehlenden Umsetzung des verdampften Methanols in dem katalytischen Reaktor 1 bei abgeschalteter Methanoldosierung kommt es erst nachdem das Methanol in den Luftstrom verdampft ist wieder zu einer Erhöhung der Temperatur T2. Nach dem Erreichen einer positiven Temperaturdifferenz T2-T1 kann die Methanoldosierung dann ebenfalls wieder eingeschaltet werden. Nach einer erneuten Abkühlung des katalytischen Reaktors durch Zerstäuben von Methanol im Bereich des Leitungselements 3 wiederholt sich der beschriebene Ablauf und die Methanoldosierung muß gegebenenfalls wieder reduziert oder abgeschaltet werden. Dieser Prozeß kann sich solange wiederholen, bis ein erfolgreicher Start des katalytischen Reaktors 1 erfolgt ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das erneute Einschalten der Dosierung an Methanol auch so erfolgen, daß in entsprechenden Versuchsreihen vor einer Serienfertigung des katalytischen Reaktors 1 eine Zeitspanne für den jeweiligen katalytischen Reaktor 1 ermittelt wird, nach welcher die Bedingungen im allgemeinen so sind, daß eine erneute Dosierung des Methanols erfolgen kann. Diese ermittelte Zeitspanne wird dann gespeichert und für das Wiedereinschalten der Dosierung des Methanols vorgegeben, so kann hier auf eine entsprechende Überwachung bzw. Regelung verzichtet werden, wodurch der Aufwand hinsichtlich der Steuerungs- bzw. Regelungstechnik der entsprechenden Vorrichtung weiter verringerbar ist.
  • Fig. 2 zeigt nun eine alternative Ausführungsform des entsprechenden Aufbaus, wobei hier ein Leitungselement 3a eingesetzt wird, welches eine Richtungsänderung von wenigstens annähernd 90° vor dem Eintrittsbereich 4 des katalytischen Reaktors 1 beinhaltet. Dies hat den Vorteil, daß im Bereich dieser Richtungsänderung flüssig vorliegendes Methanol aufgrund der Fliehkräfte in den Bereich einer Wandung 10 des Leitungselements 3a gedrückt wird und sich dort flüssig sammelt. Über ein Leitungselement 11 kann dieses sich flüssig sammelnde Methanol abgeführt werden. Selbstverständlich sind im Bereich des Leitungselements 3a zusätzlich oder alternativ auch andere an sich bekannte Elemente denkbar, welche flüssiges Methanol aus dem Gasstrom abscheiden, beispielsweise Tröpfchenfänger in Form von Drahtgestricken oder dergleichen.
  • Ansonsten ist die Funktionsweise des Aufbaus gemäß Fig. 2 mit der Funktionsweise Fig. 1 vergleichbar.
  • Nun ist in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils ein optionales elektrisches Heizelement 12 bzw. 13 prinzipmäßig angedeutet. Dieses elektrische Heizelement kann beispielsweise in Form einer Heizwendel, einer Glühkerze oder dergleichen ausgeführt sein und kann in dem katalytischen Reaktor 1 selbst angeordnet sein sowie dies durch das Heizelement 12 in Fig. 1 prinzipmäßig dargestellt ist. Die alternative Ausführungsform gemäß Fig. 2 zeigt das elektrische Heizelement 13, welches ebenfalls in der oben genannten Art ausgebildet sein kann im Bereich des Leitungselements 3a, in welchem es dafür sorgt, daß der flüssige in das Leitungselement 3a eindosierte Ausgangsstoff, hier das Methanol, besser in dem Luftstrom verdampfen kann, so daß das oben genannte Verfahren zum Starten des katalytischen Reaktors 1 durch die elektrische Zuheizung gestützt werden kann.
  • Durch die elektrischen Heizelemente 12, 13 ist es dabei möglich, zumindest lokal, während der Dosierung des Methanols oder gegebenenfalls auch in einer Dosierpause durch den Wärmeeintrag, eine Reaktion in dem Bereich des katalytischen Reaktors 1 zu starten, so daß sich diese über den gesamten katalytischen Reaktor 1 ausbreiten kann.
  • Dabei ist die durch die Heizelemente 12, 13 eingetragene thermische Energie bei der Bildung der Temperaturdifferenz T2-T1 entsprechend zu berücksichtigen.
  • Wird die Temperatur über das Heizelement 12 in den Bereich des katalytischen Reaktors 1 eingetragen, so reicht es aus, wenn die Temperatur, welche der eingetragenen thermischen Energie entspricht, von der Temperatur T2 im Austrittsbereich 7 abgezogen wird. Bei einem Eintrag im Bereich des als Zuleitung dienenden Leitungselements 3 bzw. 3a muß die eingetragene thermische Energie dagegen bei der Temperaturdifferenz T2-T1 insgesamt bzw. bei der Temperatur T1 im Eingangsbereich berücksichtigt werden.
  • Selbstverständlich gilt dies auch beim Einsatz von mehreren Heizelementen 12, 13 an verschiedenen Stellen, so daß auch hier entsprechende Korrektur der Temperaturen T2-T1 bzw. eine Korrektur des Schwellenwerts für das Ein- bzw. Ausschalten der Methanoldosierung erfolgt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Starten eines katalytischen Reaktors, welchem ein gasförmiges, sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft, und ein Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltender, flüssiger Ausgangsstoff, insbesondere ein Kohlenwasserstoffderivat, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturdifferenz (T2-T1) zwischen der Temperatur (T1) im Eintrittsbereich (4) des katalytischen Reaktors (1) und der Temperatur (T2) im Austrittsbereich (7) des katalytischen Reaktors (1) erfaßt wird, wobei bei fortwährendem Einströmen des gasförmigen Mediums (Luft) eine Dosierung des flüssigen Ausgangsstoffs (CnHmOH) in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz (T2-T1) variiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei negativer Temperaturdifferenz (T2-T1), wenn die Temperatur (T2) im Austrittsbereich (7) kleiner als die Temperatur (T1) im Eintrittsbereich (4) ist, die Dosierung des flüssigen Ausgangsstoffs (CnHmOH) so lange ausgesetzt wird, bis die Temperaturdifferenz (T2-T1) wieder einen positiven Wert annimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest wenn die Temperatur (T2) im Austrittsbereich (7) kleiner als die Temperatur (T1) im Eintrittsbereich (4) wird, die Dosierung des flüssigen Ausgangsstoffs (CnHmOH) für eine vorgegebene Zeitspanne abgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem katalytischen Reaktor (1) thermische Energie zugeführt wird, wobei die hierdurch erzeugte Temperaturänderung von der Temperatur (T2) im Austrittsbereich (7) abgezogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem gasförmige Medium (Luft) vor dem oder bei dem Einströmen in den katalytischen Reaktor (1) thermische Energie zugeführt wird, wobei die hierdurch erzeugte Temperaturänderung von der Temperaturdifferenz (T2-T1) abgezogen wird.
6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Starten eines katalytischen Reaktors (1) in einer Brennstoffzellenanlage mit einem Gaserzeugungssystem in einem Kraftfahrzeug, im Falle eines Kaltstarts der Brennstoffzellenanlage.
7. Vorrichtung zur Verwendung mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Reaktor (1) im Eintrittsbereich (4) und im Austrittsbereich (7) jeweils wenigstens einen Temperatursensor (8, 9) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Reaktor (1) elektrische Heizelemente (12) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (3, 3a) für das Medium (Luft) und den Ausgangsstoff (CnHmOH) zu dem katalytischen Reaktor (1) elektrische Heizelemente (13) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (3a) für das Medium (Luft) und den Ausgangsstoff (CnHmOH) zu dem katalytischen Reaktor in Strömungsrichtung vor dem Eintrittsbereich (4) des katalytischen Reaktors (1) eine Richtungsänderung um wenigstens annähernd 90° aufweist, wobei im Bereich der Richtungsänderung ein Leitungselement (11) zur Abfuhr von sich sammelndem flüssigem Ausgangsstoff (CnHmOH) angeordnet ist.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, in einer Brennstoffzellenanlage mit einem Gaserzeugungssystem in einem Kraftfahrzeug.
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