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V orricl1tullg zur katalytischen Umwandlung von Gasen.
Die Erfindung betrifft eine zur katalytischen Umwandlung von Gasen, insbesondere zur Oxydation von Ammoniak zu Stickoxyden, bestimmte Vorrichtung, die einen Vorerhitzer für das Gas vor der Katalyse enthält.
Insbesondere gestatteten die bisher verwendeten Vorerhitzer bei den Vorrichtungen zur Ammoniakverbrennung nicht, die Kondensations-und Ausdehnungswirkungen vollständig zu verhüten, welche eine schnelle Zerstörung der Apparatur verursachen.
Weiter hatten die bekannten in Form von Metalldrahtnetzen angewandten Katalysatoren in ihrer Form begründet Nachteile, insbesondere geringe mechanische Widerstandsfähigkeit und mangelhafte Ausbeute infolge der Unregelmässigkeit in den Wirkungsbedingungen der verschiedenen Oberflächen- elemente. Schliesslich traten auch in gewissen Fällen merkliche Verluste an Katalysatorsubstanz auf.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben.
Zu diesem Zweck zist ein Apparat zur Katalyse vorgesehen, der eine Wiedergewinnungsvorrichtung für die von den behandelten Gasen mitgerissenen Katalysatorteilchen sowie einen Vorerhitzer enthält, der derart konstruiert ist, dass er eine freie Ausdehnung des Rohrbündels gestattet. Dies wird insbesondere durch die Verwendung von Stopfbüchsen od. dgl. erreicht, die vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie ein die Gase zuführendes Rohrbündel umschliessen. Infolge dieser Bauweise verhütet die Anordnung die Kondensation der Gase und deren Nebenwirkungen.
Weiter ist erfindungsgemäss eine Verteilung der umzusetzenden Gase auf einen Katalysator von besonderer Form vorgesehen, derart, dass die mechanischen Spannungen auf den geringstmöglichen Wert gebracht und gleichmässig gestaltet werden. Die erhitzten Gase werden in geeigneter Weise durch einen Verteiler entsprechender Form derart auf den Katalysator geleitet, dass die Dichte des Gasstromes auf der ganzen Oberfläche des Katalysators gleichmässig ist. Diese Oberfläche selbst ist der Einwirkung der von den Innenwänden der Reaktionskammer ausgestrahlten Wärme unterworfen. Diese können erfindungsgemäss die charakteristische Oberfläche des Katalysators frei umfassen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die die verschiedenen neuen Merkmale der Anordnung wiedergibt.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Ammoniak in Stickoxyde.
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Form eines zur Katalyse dienenden Metallgewebes. Das beispielsweise mit Luft gemischte Ammoniakgas tritt durch die Rohrleitung 2 in das
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und des Heizmantels 5 gestatten, welche zusammen den Vorerhitzer bilden. Das Ammoniakgas erwärmt sich durch Wärmeaustausch mit den an der Aussenseite des Röhrenbündels umlaufenden Gasen. Das Röhrenbündel ist durch innerhalb des Heizmantels 5 angebrachte Prallplatten 6 versteift. Nach Verlassen des Vorerhitzers werden die heissen Gase mit geeignetem Eintrittswinkel durch einen Verteiler 7 von geeigneter Form auf das Metallgewebe 8 des Katalysators geleitet.
Das Katalysatorgewebe ist unmittelbar am Verteiler 7 befestigt, so dass alle zu behandelnden Gase durch den Katalysator gehen.
Der Verteiler 7 dient überdies dazu, um die Verteilung des Gasstromes auf dem Katalysatorgewebe gleichmässig zu gestalten, um so die Wirksamkeit jedes einzelnen Teiles des Katalysators zu verbessern und um seine mechanische Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.
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Das Katalysatorgewebe hat eine beispielsweise in Fig. 2 dargestellte sackartig Form. Diese Form entspricht einer Rotationsfläche, die durch einen Kettenbogen erzeugt wird, welcher um eine der Einleitungsrichtung der Gase zu dem Katalysator im wesentlichen parallele Symmetrieachse rotiert. Das Katalysatorgewebe kann aus mehreren Schichten von metallischem Gitterwerk bestehen, das durch Verlöten, Vernähen oder in anderer geeigneter Weise verbunden ist. Das der Katalyse unterworfene Gas wird durch Öffnungen abgeleitet, die durch die Wand 5a der den Katalysator umgebenden Kammer gebohrt sind.
Die Gase werden nach der Katalyse tangential in einen zur Wiedergewinnung der mitgerissenen Katalysatorteilchen dienenden Behälter 9 eingeleitet, der zu dem genannten Zweck mit Prallfläche versehen ist. Letztere werden von einem Rohrstutzen. M gebildet, der innerhalb des Behälters einen ringförmigen Raum bildet, in welchen die Gase radial eingeleitet. werden, während sie in axialer Richtung durch den genannten Rohrstutzen und ein anschliessendes aufrecht stehendes Rohr 11 abgeleitet werden.
Das Gas lagert vor seinem Entweichen nach dem Vorerhitzer in dem Wiedergewinnungsbehälter 9 die gegebenenfalls in Suspension gehaltenen festen Teilchen ab. Hierauf kann der zum Wärmeaustausch benötigte Teil der Gase durch entsprechende Einstellung der Durchlässe 11 a und 11b derart durch den Vorerhitzer geleitet werden, dass die heissen Gase das Röhrenbündel und die Prallfläche im Innenraum des Vorerhitzers umströmen und dabei das in dem Röhrenbündel zugeleitete Ammoniak erhitzen. Nach ihrer Verwendung zur Vorerhitzung werden die Gase durch die Leitung 13 in die Leitung 12 geführt, wo sie sich mit dem Rest der behandelten Gase wieder vereinigen, der den Durchlass 11b durchströmt hat.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeichnete Ausführungsform beschränkt, vielmehr sind mannigfache Abänderungen möglich, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Gasen, insbesondere zur Oxydation des Ammoniaks, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Gase vor ihrem Durchgang durch eine Kammer für die Katalyse durch Wiedergewinnung der Wärme von den bereits behandelten durch die Kammer gegangenen Gasen vorgewärmt werden, wobei diese Einrichtung überdies eine Wiedergewinnungsvorriel-- tung für die von den behandelten Gasen mitgerissenen Katalysatorteilchen enthält.
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V orricl1tullg for the catalytic conversion of gases.
The invention relates to a device for the catalytic conversion of gases, in particular for the oxidation of ammonia to nitrogen oxides, which device contains a preheater for the gas before the catalysis.
In particular, the preheaters used hitherto in the devices for ammonia combustion did not allow the condensation and expansion effects to be completely prevented, which cause rapid destruction of the apparatus.
Furthermore, the form of the known catalysts used in the form of metal wire nets had justified disadvantages, in particular low mechanical resistance and poor yield due to the irregularity in the operating conditions of the various surface elements. Finally, noticeable losses of catalyst substance also occurred in certain cases.
The invention aims to remedy these disadvantages.
To this end, a catalysis apparatus is provided which includes a device for recovering the catalyst particles entrained by the treated gases and a preheater designed to allow the tube bundle to expand freely. This is achieved in particular through the use of stuffing boxes or the like, which are preferably arranged in such a way that they enclose a tube bundle which supplies the gases. As a result of this construction, the arrangement prevents the condensation of the gases and their side effects.
Furthermore, according to the invention, a distribution of the gases to be converted over a catalytic converter of a particular shape is provided in such a way that the mechanical stresses are brought to the lowest possible value and made uniform. The heated gases are passed in a suitable manner through a distributor of a suitable shape onto the catalyst in such a way that the density of the gas flow is uniform over the entire surface of the catalyst. This surface itself is subject to the action of the heat radiated from the inner walls of the reaction chamber. According to the invention, these can freely encompass the characteristic surface of the catalyst.
The drawing shows an exemplary embodiment of the invention, which reproduces the various novel features of the arrangement.
Fig. 1 is a section through an apparatus for the catalytic conversion of ammonia into nitrogen oxides.
2 shows a perspective view of the shape according to the invention of a metal fabric used for catalysis. The ammonia gas mixed with air, for example, passes through the pipe 2 into the
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and the heating jacket 5, which together form the preheater. The ammonia gas heats up through heat exchange with the gases circulating on the outside of the tube bundle. The tube bundle is stiffened by baffle plates 6 attached inside the heating jacket 5. After leaving the preheater, the hot gases are passed at a suitable inlet angle through a distributor 7 of suitable shape onto the metal mesh 8 of the catalyst.
The catalyst fabric is attached directly to the distributor 7, so that all gases to be treated pass through the catalyst.
The distributor 7 also serves to make the distribution of the gas flow on the catalyst fabric uniform, so as to improve the effectiveness of each individual part of the catalyst and to increase its mechanical resistance.
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The catalyst fabric has a sack-like shape, shown for example in FIG. This shape corresponds to a surface of revolution that is generated by an arc of a chain which rotates about an axis of symmetry which is essentially parallel to the direction in which the gases are introduced to the catalyst. The catalyst fabric can consist of several layers of metallic latticework, which is connected by soldering, sewing or in another suitable manner. The gas subjected to catalysis is discharged through openings bored through the wall 5a of the chamber surrounding the catalyst.
After the catalysis, the gases are introduced tangentially into a container 9 which is used to recover the entrained catalyst particles and which is provided with a baffle for the stated purpose. The latter are supported by a pipe socket. M formed, which forms an annular space inside the container, into which the gases are introduced radially. while they are diverted in the axial direction through said pipe socket and a subsequent upright pipe 11.
Before it escapes after the preheater in the recovery container 9, the gas deposits the solid particles which may be kept in suspension. The part of the gases required for the heat exchange can then be passed through the preheater by setting the passages 11a and 11b in such a way that the hot gases flow around the tube bundle and the baffle in the interior of the preheater and thereby heat the ammonia fed into the tube bundle. After being used for preheating, the gases are passed through line 13 into line 12, where they recombine with the remainder of the treated gases which have passed through passage 11b.
The invention is of course not limited to the embodiment shown, but many modifications are possible without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Device for the catalytic conversion of gases, in particular for the oxidation of ammonia, characterized in that the gases to be treated are preheated prior to their passage through a chamber for catalysis by recovering the heat from the gases that have already passed through the chamber The facility also contains a recovery store for the catalyst particles entrained by the treated gases.