DE19754012C2 - Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Wasserdampfrefor­ mierung eines Kohlenwasserstoffs. Anlagen dieser Art werden bei­ spielsweise im mobilen Einsatz in brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugen zur Wasserdampfreformierung von flüssig mitge­ führtem Methanol verwendet, um dadurch den für die Brennstoff­ zellen benötigten Wasserstoff bereitzustellen, ohne einen größe­ ren Wasserstoffspeicher zu benötigen. Für diesen Anwendungsfall ist eine kompakte Bauform der Anlage gefordert, die sich mit re­ lativ geringem Gewicht und möglichst geringem Aufwand realisie­ ren läßt. Des weiteren ist für die Kraftfahrzeuganwendung ein rasches Reagieren der Anlage auf Lastwechsel erwünscht, wozu wiederum eine kompakte Bauform günstig ist. Weitere wünschens­ werte Eigenschaften gerade auch solcher mobiler Anlagen sind ein hoher Wirkungsgrad und ein geringer Steuerungs- und Regelungs­ aufwand, wodurch sich eine hohe Systemzuverlässigkeit erreichen läßt.

Es sind bereits Anlagen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen zur Erzielung einer kompakten Bauform gewisse Anlagenkom­ ponenten in ein jeweiliges gemeinsames Bauteil integriert sind. So sind in den Offenlegungsschriften JP 62138306 A, JP 63021203 A und JP 63040701 A Reformierungsanlagen beschrieben, bei denen der die Reformierungsreaktion durchführende Reformer und ein vorgeschalteter Verdampfer in ein gemeinsames Reaktorbauteil in­ tegriert sind, dem außerdem ein Brenner zugeordnet ist, in wel­ chem ein Brennstoff unter Entflammen verbrannt wird, um den Ver­ dampfer direkt aufzuheizen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, den Reformer durch die heißen Verbrennungsabgase des Brenners zu be­ heizen.

Bei einer in der Patentschrift US 5 516 344 offenbarten Refor­ mierunganlage ist der Reformer zusammen mit einem diesem nachge­ schalteten CO-Shiftkonverter in einem gemeinsamen Bauteil inte­ griert, dem ein Brenner zugeordnet ist, der ein zugeführtes, brennbares Gemisch unter Entflammung verbrennt. Mit den heißen Verbrennungsabgasen werden dann unter anderem der Reformer und der CO-Shiftkonverter aufgeheizt.

In der Offenlegungsschrift JP 07126001 A ist eine Anlage der eingangs genannten Art beschrieben, die eine Reaktorbaueinheit vom Plattenstapeltyp beinhaltet. Diese Reaktorbaueinheit enthält integriert einen Verdampfer, einen Reformer und einen CO-Oxida­ tor, wobei diese drei Anlagenkomponenten seriell in einer Sta­ pelquerrichtung hintereinanderliegend in Form einer ersten Grup­ pe übernächster Plattenschichten angeordnet sind. Dem Verdampfer ist ein Brenner vorgeschaltet, in welchem ein zugeführtes Ge­ misch unter Entflammung verbrannt wird. Die heißen Verbrennungs­ abgase werden parallel zum Reformierungsgasstrom durch eine zweite Gruppe übernächster Plattenschichten des eine Wärmeüber­ tragerstruktur bildenden Plattenstapels hindurchgeleitet, die sich mit denjenigen der ersten Gruppe abwechseln, und heizen da­ durch den Verdampfer, den Reformer und den CO-Oxidator auf.

In der Patentschrift US 4 746 329 ist ein Methanolreformierungs­ reaktor mit einem zylindrischen Aufbau aus mehreren radial auf­ einanderfolgenden Ringräumen offenbart. An der Unterseite des Reaktorzylinders befindet sich eine Brennereinheit, die von ei­ nem katalytischen Brenner gebildet sein kann. Die heißen Bren­ nerabgase werden durch den radial äußersten Ringraum nach oben geführt und dann in den radial innen benachbarten Ringraum umge­ lenkt, wo sie in Wärmekontakt zu einem radial innen anschließen­ den Reformierungsringraum stehen. Dabei erstreckt sich ein obe­ rer Teil des Reformierungsraums über die äußeren, das Verbren­ nungsgas führenden Ringräume hinaus, so daß in diesem Bereich eine geringere Betriebstemperatur herrscht. Dieser kühlere, obe­ re Reformierungsraumbereich dient als CO-Shifteinheit. An den Re­ formierungsraum schließt sich innen ein Verdampferringraum an, der seinerseits radial nach innen über einen zylindrischen Docht an einen inneren Temperierraum angrenzt, in den die Verbren­ nungsgase nach abwärtiger Durchströmung des zweitäußersten Ring­ raums im unteren Zylinderbereich umgelenkt werden. Als Brenn­ stoff für die Brennereinheit dient das wasserstoffhaltige An­ odengas eines Brennstoffzellensystems. Die Verbrennungsabgase enthalten daher Wasserdampf, von dem nach Austreten der Verbren­ nungsabgase an der oberen Zylinderstirnseite wenigstens ein Teil dem Verdampfer zugeführt wird.

In der Offenlegungsschrift DE 38 03 080 A1 sind eine Reformie­ rungsanlage zur Erzeugung von Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid enthaltenden Synthesegasen aus kohlenwasserstoff­ haltigen Einsatzstoffen sowie ein Betriebsverfahren hierfür be­ kannt, mit denen die Einsatzstoffe zunächst einer wenigstens einstufigen Primärreformierung, dann einer partiellen Oxidation, anschließend einer weiteren, sekundären Reformierung und schließ­ lich einer Kohlenmonoxidumwandlung unterzogen werden. Dabei wird die Abwärme der exothermen Kohlenmonoxidumwandlung für die pri­ märe Dampfreformierung genutzt, wozu die entsprechende primäre Reformierungsstufe und die CO-Konvertierungsstufe über eine wär­ meleitende Trennwand in Wärmekontakt stehen.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Anlage der eingangs genannten Art zugrunde, die einen ver­ gleichsweise hohen Wirkungsgrad und eine auch für den mobilen Einsatz in brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugen ausrei­ chende Dynamik mit geringem Steuerungs- und Regelungsaufwand be­ sitzt und die sich sehr kompakt und mit relativ geringem Aufwand bauen läßt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Anlage beinhal­ tet eine Reaktorbaueinheit vom Plattenstapeltyp oder Rohrbündel­ typ oder einem aus beiden Typen kombinierten Typ, die mindestens einen Verdampfer, eine Vorreformierungseinheit, einen Hauptre­ former, eine CO-Entfernungseinheit und eine katalytische Bren­ nereinheit in integrierter Form enthält. Mit dem Vorhandensein dieser Komponenten läßt sich ein Reformierungsumsatz mit hohem Wirkungsgrad erzielen, wobei die Konzentration des im Reformat­ gas enthaltenen Kohlenmonoxids durch die CO-Entfernungseinheit auf einen gewünschten Wert begrenzt werden kann. Die integrierte Bildung dieser Anlagenkomponenten in der gemeinsamen Reaktorbau­ einheit schafft die Voraussetzung für eine hohe Dynamik der An­ lage, so daß sie in zufriedenstellender Weise auf Lastwechsel reagieren kann, wie sie z. B. für den Betrieb von Kraftfahrzeugen typisch sind. Das Betriebsverhalten der Anlage wird weiter da­ durch günstig beeinflußt, daß einerseits der Verdampfer und der Hauptreformer mit der katalytischen Brennereinheit und anderer­ seits die Vorreformierungseinheit mit der CO-Entfernungseinheit jeweils direkt über ein wärmeleitendes Trennmedium in Wärmekon­ takt stehen.

Bei einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Anlage beinhaltet die Brennereinheit wenigstens zwei katalytische Brenner, von denen der eine mit dem Verdampfer und der andere mit dem Hauptreformer unter Bildung je eines Moduls mit Wärmeübertragerstruktur in Wärmekontakt steht. Die Modulbauweise für die Verdampfer/Ver­ brenner-Komponente und die Hauptreformer/Brenner-Komponente be­ günstigt einen flexiblen, modularen Aufbau der Reaktorbauein­ heit.

Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Anlage beinhaltet die Vorreformierungseinheit ebenso zwei Stufen wie die CO-Entfer­ nungseinheit, wobei sich letztere aus einer CO-Shiftstufe und einer dieser nachgeschalteten CO-Oxidationsstufe zusammensetzt. Dabei bilden die CO-Oxidationsstufe mit der ersten Vorreformie­ rungsstufe sowie die CO-Shiftstufe mit der zweiten Vorreformie­ rungsstufe je ein Modul mit Wärmeübertragerstruktur. Diese Mo­ dulbauweise begünstigt wiederum, in erhöhtem Maße bei Verwendung zusammen mit dem Verdampfer/Brenner- und dem Hauptreformer/Bren­ ner-Modul der nach Anspruch 2 ausgestalteten Anlage, einen kom­ pakten, modularen Aufbau der Reaktorbaueinheit und damit der An­ lage insgesamt. Dabei sind in einer weiteren Ausgestaltung die­ ser Modulbauweise die betreffenden vier Module gemäß Anspruch 4 nebeneinanderliegend angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung dieser Maßnahme sind gemäß Anspruch 5 thermisch isolierende Trennelemente zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Modulen vor­ gesehen.

Bei einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Anlage sind im Oxida­ tionsstufen/Vorreformierungs-Modul und/oder im Shiftstufen/Vor­ reformierungs-Modul Heizkanäle vorgesehen, durch die heißes Ver­ brennungsabgas der katalytischen Brennereinheit durchgeführt werden kann, um diese Module aktiv zu beheizen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Reaktor­ baueinheit vom Plattenstapeltyp für eine Anlage zur Was­ serdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs,

Fig. 2 eine schematische Längsschnittsansicht einer weiteren Re­ aktorbaueinheit vom Plattenstapeltyp für eine Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine für die Reaktorbaueinheiten der Fig. 1 und 2 verwendbare Einzelplatte und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine gemäß Fig. 1 aufgebaute Reaktor­ baueinheit.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Reaktorbaueinheit vom Plattenstapeltyp eignet sich als zentraler Teil einer Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere einer mobilen Anlage zur Wasserdampfreformierung von Methanol im mobilen Einsatz in einem brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahr­ zeug, um den für die Brennstoffzellen benötigten Wasserstoff aus flüssig mitgeführtem Methanol zu erzeugen. In die Reaktorbauein­ heit sind ein Verdampfer 1, eine diesem nachgeschaltete Vorre­ formierungseinheit mit einer ersten Vorreformierungsstufe 2 und einer dieser nachgeschalteten zweiten Vorreformierungsstufe 3, ein an die zweite Vorreformierungsstufe 3 anschließender Haupt­ reformer 4, eine dem Hauptreformer nachgeschaltete CO-Entfer­ nungseinheit aus einer CO-Shiftstufe 5 und einer dieser nachge­ schalteten CO-Oxidationsstufe 6 sowie zwei katalytische Brenner 7, 8 integriert.

Dabei steht der eine katalytische Brenner 7 mit dem Verdampfer 1 in Wärmekontakt, indem diese beiden Anlagenkomponenten von einem entsprechenden Verdampfer/Brenner-Modul 9 gebildet sind, das ei­ nen Plattenstapelaufbau mit einer Wärmeübertragerstruktur be­ sitzt, bei der mehrere parallele Schichten des Verdampfers 1 ei­ nerseits und des Brenners 7 andererseits in alternierender Folge angeordnet sind und dadurch über je eine wärmeleitende Platten­ wandung in Wärmekontakt stehen. Das Verdampfer/Brenner-Modul 9 besitzt einen Brennereinlaß 10 mit zugehörigem Verteilerkanal zu den parallelen Brennerschichten und einen Verdampfereinlaß 11 mit zugehörigem Verteilerkanal zur Zuführung von Methanol und Wasser zu den parallelen Verdampferschichten.

An das Verdampfer/Brenner-Modul 9 schließt sich ein Oxidations­ stufen/Vorreformierungs-Modul 12 an, das wiederum einen Platten­ stapelaufbau mit Wärmeübertragerstruktur besitzt, bei der zwei Gruppen jeweils übernächster, unter sich paralleler Platten­ schichten über wärmeleitende Plattenwandungen in Wärmekontakt stehen. Dabei gehört die eine Gruppe übernächster Plattenschich­ ten zur ersten Vorreformierungsstufe 2, während die andere Grup­ pe übernächster Plattenschichten die CO-Oxidationsstufe 6 dar­ stellt. Dazu passend besitzt das Oxidationsstufen/Vorreformie­ rungs-Modul 12 einen Lufteinlaß 13 mit zugehörigem Verteilerka­ nal für die CO-Oxidationsstufe 6 und einen von der CO-Oxida­ tionsstufe 6 abführenden Reformatgasauslaß 14 mit zugehörigem Sammelkanal, wobei der Lufteinlaß 13 und der Reformatgasauslaß 14 das Verdampfer/Brenner-Modul 9 durchsetzen. Außerdem führt ein Verbindungskanal 15 mit verdampferseitigem Sammelkanal und vorreformierungsseitigem Verteilerkanal vom Verdampfer 1 zur er­ sten Vorreformierungsstufe 2.

An das Oxidationsstufen/Vorreformierungs-Modul 12 schließt sich ein Shiftstufen/Vorreformierungs-Modul 16 an, das gleichfalls als Plattenstapel mit einer Wärmeübertragerstruktur aus zwei Gruppen alternierender, über jeweilige Plattenwandungen in Wär­ mekontakt stehender Plattenschichten aufgebaut ist. Dabei bildet die eine Gruppe übernächster Plattenschichten die zweite Vorre­ formierungsstufe 3, während die andere Gruppe übernächster Plat­ tenschichten die CO-Shiftstufe 5 bildet. Ein Verbindungskanal 17 mit entsprechendem eintrittsseitigem Sammelkanal und austritts­ seitigem Verteilerkanal führt vom Ausgang der ersten Vorrefor­ mierungsstufe 2 zum Eingang der zweiten Vorreformierungsstufe 3, und ein weiterer Verbindungskanal 18 führt vom Ausgang der CO- Shiftstufe 5 zum Eingang der CO-Oxidationsstufe 6.

An das Shiftstufen/Vorreformierungs-Modul 16 schließt sich ein Reformer/Brenner-Modul 19 an, wiederum in Form eines Plattensta­ pelaufbaus mit einer Wärmeübertragerstruktur, bei der zwei Grup­ pen übernächster Plattenschichten miteinander über entsprechende Plattenwandungen in Wärmekontakt stehen. Die eine Gruppe über­ nächster Plattenschichten bildet den Hauptreformer 4, während die andere Gruppe übernächster Plattenschichten den zugehörigen katalytischen Brenner 8 bildet. Dem Reformer/Brenner-Modul 19 ist ein Verbindungskanal 20 zugeordnet, der von der Auslaßseite des verdampferseitigen Brenners 7 zur Einlaßseite des reformer­ seitigen Brenners 8 führt und dabei die zwischenliegenden Module 12 und 16 passiert. Durch den Verbindungskanal 20 werden die beiden katalytischen Brenner 7, 8 seriell verbunden. Über einen in den Verbindungskanal 20 mündenden Einlaß 20a kann zusätzlich sauerstoffhaltiges Gas und gegebenenfalls auch Brennstoff für den reformerseitigen Brenner 8 in den Verbindungskanal 20 zudo­ siert werden. Das Verbrennungsabgas verläßt den reformerseitigen katalytischen Brenner 8 über einen Abgasauslaß 21 mit zugehöri­ gem Sammelkanal. Ein Verbindungskanal 22 mit eintrittsseitigem Sammelkanal und austrittsseitigem Verteilerkanal führt vom Hauptreformer 4 zur CO-Shiftstufe 5, und ein weiterer Verbin­ dungskanal 23 mit eintrittsseitigem Sammelkanal und austritts­ seitigem Verteilerkanal führt von der zweiten Vorreformierungs­ stufe 3 zum Hauptreformer 4.

Fig. 2 zeigt eine weitere Reaktorbaueinheit, die in ihrem Aufbau im wesentlichen derjenigen von Fig. 1 entspricht, wobei für funktionell gleiche Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet sind. Die Reaktorbaueinheit von Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch, daß die verschiedenen Module 9, 12, 16, 19 nicht direkt, sondern unter Zwischenfügung je einer thermisch isolierenden Platte 24, 25, 26 aneinandergrenzen. Da­ durch ist das Verdampfer/Brenner-Modul 9 vom Oxidationsstufen/­ Vorreformierungs-Modul 12, dieses wiederum vom Shiftstufen/Vor­ reformierungs-Modul 16 und dieses wiederum vom Reformer/Brenner- Modul 19 thermisch entkoppelt.

Ersichtlich besitzen die beiden Reaktorbaueinheiten der Fig. 1 und 2 einen besonders kompakten Aufbau bei gleichzeitiger Inte­ gration aller für eine Wasserdampfreformierung von Methanol oder einem anderen Kohlenwasserstoff mit hohem Wirkungsgrad vorteil­ haften Komponenten in Form eines Verdampfers 1, einer zweistufi­ gen Vorreformierungseinheit 2, 3, eines Hauptreformers 4, einer zweistufigen CO-Entfernungseinheit 5, 6 und je eines katalyti­ schen Brenners 7, 8 für Verdampfer 1 und Hauptreformer 4. Jedes Modul 9, 12, 16, 19 kann aus einer individuell festlegbaren An­ zahl von Plattenschichtungen aufgebaut werden, so daß durch ein­ fache Modifikationen eine optimale Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall möglich ist und unterschiedliche Leistungsklassen für jede der in die Reaktorbaueinheit integrierten Anlagenkompo­ nenten realisierbar sind. Neben den gezeigten Modulen 9, 12, 16, 19 vom Plattenstapeltyp ist alternativ die Verwendung funktio­ nell gleicher Module vom Rohrbündeltyp für eines oder mehrere der Module 9, 12, 16, 19 möglich.

Anstelle der gezeigten Bauform der Module 9, 12, 16, 19, bei der im Plattenstapel jeweils eine Plattenschicht der einen Anla­ genkomponente mit einer Plattenschicht der anderen Anlagenkompo­ nente des Moduls abwechselt und daher das Verhältnis der Anzahl der Plattenschichten für die beiden Komponenten im wesentlichen 1 : 1 beträgt, sind je nach Bedarf modifizierte Module mit belie­ bigem anderen Verhältnis der Plattenschichtanzahl der beiden je­ weiligen Anlagenkomponenten verwendbar.

Eine weitere Modifikation der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Re­ aktorbaueinheiten besteht darin, innerhalb der CO-Entfernungs­ einheit einen mehrstufig ausgelegten CO-Oxidator vorzusehen. Bei einer weiteren, nicht gezeigten Variante sind im Oxidationsstu­ fen/Vorreformierungs-Modul 12 und/oder im Shiftstufen/Vorre­ formierungs-Modul 16 Heizplattenschichten integriert, die mit heißem Verbrennungsabgas der katalytischen Brennereinheit 7, 8 durchströmt werden können.

Der kompakte Aufbau der Reaktorbaueinheiten hat nur einen gerin­ gen Platzbedarf und weist aufgrund der geringen Oberfläche ver­ gleichsweise niedrige Wärmeverluste auf. Es ergibt sich ein ho­ her Wirkungsgrad der Anlage, wozu auch beiträgt, daß die Abwärme der CO-Oxidationsstufe 6 und der CO-Shiftstufe 5 zum Heizen der Vorreformierungsstufen 2, 3 genutzt wird. Durch die Plattensta­ pelanordnung und die Anordnung der verschiedenen Funktionskompo­ nenten der Anlage wirken Selbstregelmechanismen, die den Steue­ rungs- und Regelaufwand für die Anlage gering halten und gleich­ zeitig eine hohe Zuverlässigkeit des Systems gewährleisten. Durch das geringe Volumen der Reaktorbaueinheit und die kurzen Gasströmungswege besitzt die Reaktorbaueinheit und damit die An­ lage insgesamt eine vergleichsweise hohe Dynamik und ein schnel­ les Aufheizverhalten beim Kaltstart, wie es gerade auch für den mobilen Einsatz in brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugen wegen den dort typischen, raschen Lastwechseln erwünscht ist, da die Gesamtmasse der Reaktorbaueinheit relativ niedrig ist und außerdem Heizelemente in Form der katalytischen Brenner inte­ griert sind. Der modulare Aufbau ermöglicht eine einfache Hoch­ skalierung auf jedes jeweils gewünschte Leistungsvermögen der Anlage.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Wärmeübertragerplatte 27, wie sie in den Reaktorbaueinheiten der Fig. 1 und 2 für das Ver­ dampfer/Brenner-Modul 9 und in weitestgehend ähnlicher Bauform für die anderen Module verwendbar ist. An den gegenüberliegenden Plattenschmalseiten sind je drei Öffnungen 28, 29, 30, 31, 32, 33 vorgesehen, wobei jeweils lagegleiche Öffnungen der im Stapel aufeinanderfolgenden Platten unter Bildung entsprechender Ein­ laß- oder Auslaßkanäle bzw. Verteiler- oder Sammelkanäle fluch­ tend überlappen. Bei der Platte 27 von Fig. 3 bildet das mittle­ re Paar sich gegenüberliegender Öffnungen 29, 32 einen Teil ei­ nes entsprechenden Sammel- bzw. Verteilerkanals beispielsweise des Verdampfers 7 und fungiert als Fluideinlaß bzw. Fluidauslaß. Dabei gelangt das Fluid über den Einlaß in die Ebene der Platte 27 und strömt dort längs einer an der Platte vorgesehenen Stütz- und Verteilerstruktur 34 zum gegenüberliegenden Auslaß, wobei es mit dem an der anderen Plattenseite entlangströmenden Medium, beispielsweise dem heißen Brennerabgas, in Wärmekontakt tritt. Die übrigen, in Fig. 3 dick umrahmt gezeichneten Öffnungen 28, 30, 31, 33 und der Plattenrand 35 bilden gasdichte Verbindungen, mit denen die übrigen Medien im Plattenstapel die betreffende Plattenschicht passieren können. Diese Öffnungen 28, 30, 31, 33 können beispielsweise Teil des Brennereinlasses 10, des Refor­ matgasauslasses 14, des Lufteinlasses 13 für die CO-Oxidations­ stufe 2 bzw. des Verbindungskanals 20 vom verdampferseitigen Brenner 7 zum reformerseitigen Brenner 8 sein.

Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht die kompakte Reaktorbaueinheit von Fig. 1 mit ihrer Plattenstapelbauweise, wobei in dieser An­ sicht zwei Ein- bzw. Auslässe 36, 37 am einen Stapelstirnende und ein weiterer Ein- oder Auslaß 38 am gegenüberliegenden Sta­ pelstirnende zu erkennen sind. Zusätzlich ist deren Erstreckung in den Plattenstapelaufbau hinein zur Bildung entsprechender Einlaß- oder Auslaßkanäle bzw. Verteiler- oder Sammelkanäle 39, 40, 41 gestrichelt angedeutet. Des weiteren ist einer der inne­ ren Verbindungskanäle 42 gestrichelt angedeutet. Die übrigen Ein- und Auslässe münden ebenfalls an den Stapelstirnenden und sind in der Ansicht von Fig. 4 von den gezeigten Ein- oder Aus­ lässen 36, 37, 38 verdeckt.

Claims (6)

1. Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasser­ stoffs, gekennzeichnet durch eine Reaktorbaueinheit vom Plattenstapel- und/oder Rohrbündel­ typ, die einen Verdampfer (1), eine Vorreformierungseinheit (2, 3), einen Hauptreformer (4), eine CO-Entfernungseinheit (5, 6) und eine katalytische Brennereinheit (7, 8) integriert enthält, wobei zum einen der Verdampfer und der Hauptreformer mit der ka­ talytischen Brennereinheit und zum anderen die Vorreformierungs­ einheit mit der CO-Entfernungseinheit jeweils über ein wärmelei­ tendes Trennmedium in direktem Wärmekontakt stehen.

2. Anlage nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die katalytische Brennereinheit wenigstens zwei katalytische Brenner (7, 8) beinhaltet und
• 2. der Verdampfer (1) mit einem ersten (7) sowie der Hauptrefor­ mer (4) mit einem zweiten (8) der katalytischen Brenner je ein Modul (9, 19) mit Wärmeübertragerstruktur bilden.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Vorreformierungseinheit eine erste (2) und eine dieser nachgeschaltete zweite Vorreformierungsstufe (3) und die CO- Entfernungseinheit eine CO-Shiftstufe (5) sowie eine CO-Oxi­ dationsstufe (6) beinhalten und
• 2. die CO-Oxidationsstufe mit der ersten Vorreformierungsstufe und die CO-Shiftstufe mit der zweiten Vorreformierungsstufe je ein Modul (12, 16) mit Wärmeübertragerstruktur bilden.

4. Anlage nach Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfer/Brenner-Modul (9), das Oxidationsstufen/Vorrefor­ mierungs-Modul (12), das Shiftstufen/Vorreformierungs-Modul (16) und das Hauptreformer/Brenner-Modul (19) in dieser Reihenfolge nebeneinanderliegend angeordnet sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß thermisch isolierende Brennelemente (24, 25, 26) zwischen den nebeneinanderliegenden Modulen (9, 12, 16, 19) vorgesehen sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß im Oxidationsstufen/Vorreformierungs-Modul und/oder im Shiftstu­ fen/Vorreformierungs-Modul Heizkanäle vorgesehen sind, durch die Verbrennungsabgas der katalytischen Brennereinheit (7, 8) hin­ durchführbar ist.