AT119949B - Device for the catalytic conversion of gases. - Google Patents

Device for the catalytic conversion of gases.

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S Te A Me D Ougree Marihaye
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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    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.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



    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.

 

Claims (1)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung erfolgt, indem die zu behandelnden Gase durch ein oberhalb der Katalysatorkammer angeordnetes und von ihr durch eine Scheidewand getrenntes Röhrenbündel geleitet werden, wobei auf dieser Scheidewand einerseits das Röhrenbündel und anderseits der Träger für den Katalysator aufruht, so dass der Übergang der Gase vom Vorwärmer zur Katalysatorkammer auf das äusserste abgekürzt und jede Abkühlung der vorgewärmten Gase vermieden wird. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the preheating takes place in that the gases to be treated are passed through a bundle of tubes arranged above the catalyst chamber and separated from it by a partition, on this partition on the one hand the bundle of tubes and on the other hand the carrier for the The catalyst rests, so that the transition of the gases from the preheater to the catalyst chamber is shortened to the utmost and any cooling of the preheated gases is avoided. 3. Katalysatorkammer, insbesondere für die Verwendung in einer Vorrichtung für katalytische Umwandlung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator auf einer sackförmigen Fläche verteilt ist, in deren Hohlraum die zu behandelnden Gase geleitet werden, wobei diese Oberfläche die Form einer Rotationsfläche hat, die von einem um eine mit der Zuführungsrichtung der zu behandelnden Gase identische Achse rotierenden Bogen einer Kettenlinie erzeugt wird. 3. Catalyst chamber, in particular for use in a device for catalytic conversion according to claims 1 or 2, characterized in that the catalyst is distributed on a sack-shaped surface, in the cavity of which the gases to be treated are passed, this surface having the shape of a Has a surface of revolution which is generated by an arc of a chain line rotating about an axis identical to the direction of feed of the gases to be treated. 4. Katalysatorkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand der den über die sackförmige Fläche verteilten Katalysator enthaltenden Kammer sich der Oberfläche des Katalysators anschmiegt und eine Reihe von das Abströmen der behandelten Gase gestattenden Durchlässen besitzt. 4. Catalyst chamber according to claim 3, characterized in that a wall of the chamber containing the catalyst distributed over the sack-shaped surface nestles against the surface of the catalyst and has a series of passages allowing the treated gases to flow out. 5. Katalysatorkammer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase in die Höhlung der sackförmigen Fläche durch einen als Verteiler dienenden Rohrstutzen geführt werden, der das Gasgemenge gegen den Katalysatorleitet und die Verteilung des Gasstromes gleichförmig gestaltet. 5. Catalyst chamber according to claims 3 and 4, characterized in that the gases are guided into the cavity of the sack-shaped surface through a pipe socket serving as a distributor, which guides the gas mixture against the catalyst and makes the distribution of the gas flow uniform. 6. Vorrichtung zur Wiedergewinnung von durch die behandelten Gase in einem Katalysenapparat wie nach Anspruch 1 mitgerissenen Katalysatorteilchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase in einen Behälter mit Prallplatten, z. B. durch einen Stutzen, der mit diesem Behälter einen Ringraum bildet, in den die Gase in tangentialer Richtung eingeleitet werden, eingeführt werden, während sie in axialer Richtung durch den Stutzen abgezogen werden. 6. Apparatus for the recovery of catalyst particles entrained by the treated gases in a catalysis apparatus as claimed in claim 1, characterized in that the gases are introduced into a container with baffle plates, e.g. B. through a nozzle, which forms an annular space with this container, into which the gases are introduced in the tangential direction, are introduced while they are drawn off in the axial direction through the nozzle. 7. Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Gasen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass seine Bestandteile in zwei Kolonnen angeordnet sind, deren eine den Zuführungskanal für die zu behandelnden Gase, den in die Katalysatorkammer mündenden Vorwärmer und deren andere die Rückgewinnungsvorrichtungfür die von den behandelten Gasen mitgerissenenKatalysatcr- teilchen und eine Verlängerungsröhre für diese Vorrichtung enthalten, wobei diese beiden Kolonnen durch verschiedene Leitungen verbunden sind, deren eine dazu dient, um die Gase nach erfolgter Katalyse in die Rückgewinnungsvorrichtung zu leiten, eine zweite, um aus der vertikalen Röhre gegen den Vorwärmer hin einen Teil der behandelten Gase abzuleiten und eine dritte, 7. Device for the catalytic conversion of gases according to any one of claims 1 to 5, characterized in that its components are arranged in two columns, one of which is the feed channel for the gases to be treated, the preheater opening into the catalyst chamber and the other the recovery device for the catalyst particles entrained by the treated gases and an extension tube for this device, these two columns being connected by different lines, one of which is used to conduct the gases into the recovery device after catalysis, and a second to lead out of the vertical tube to divert part of the treated gases towards the preheater and a third, um den durch den Vorwärmer abgezweigten Teil in den Abzugskanal für die behandelten Gase zurückzuleiten. in order to return the part branched off by the preheater to the exhaust duct for the treated gases.
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