AT201620B - Kontaktofen zur Durchführung katalytischer Hochdrucksynthesen - Google Patents

Description

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  Kontaktofen zur Durchführung katalytischer Hochdrucksynthesen 
In den Kontaktröhren von Öfen der katalytischen Hochdrucksynthese, wie sie insbesondere zur Ammoniaksynthese benützt werden, verläuft der exotherme Syntheseprozess, beispielsweise der Ammoniakbildung aus dessen Komponenten, so, dass ein grosser Teil des Syntheseproduktes bereits in den Anfangsabschnitten der Kontaktröhren gebildet wird und die Endabschnitte derselben nur mehr der Vervollständigung der Umsetzung dienen. Dementsprechend wird auch in den Anfangsabschnitten der mit Katalysatormasse gefüllten Kontaktröhren überwiegend mehr Wärme frei und gerade diese Stellen bedürfen einer   erhöhten Kühlung,   um das Reaktionsgleichgewicht des Prozesses in diesem Teil der Apparatur durch Einhalten der optimalen Temperatur einzustellen. 



   Es ist nun bekannt, die erwähnten Endabschnitte der Kontaktröhren durch eine gemeinsame, den Kontaktröhren nachgeschaltete   Vollraumschüttung   des Katalysators zu ersetzen, wodurch eine leichtere Handhabung der GesamtVorrichtung beim Zusammenbau und beim Füllen mit Katalysator, aber auch beim Austausch der verbrauchten Kontaktmasse gegen frische und beim Ausbau anlässlich von Reparaturen erzielt werden konnte. 



   Diese Anordnung erlaubt nun erfindungsgemäss, eine weitere Vereinfachung der Handhabung dadurch zu erzielen, dass der sämtliche funktionellen Einrichtungsteile des Ofens innerhalb des Druckkörpers 1 der Zeichnung umschliessende Einsatzmantel 2, auch Leitrohr genannt, an einer oder an mehreren, der Anzahl der funktionellen Einrichtungsabschnitte entsprechenden Stellen in zwei oder mehrere Abschnitte leicht trennbar unterteilt ist. So ist zumindest an der Grenze zwischen dem Kontaktröhrenteil I und der nachfolgenden Vollraumschüttung II der Einsatzmantel unterbrochen und wird an dieser Stelle etwa mittels eines Flansches 6 und Schraubenmuttern aus hitzebeständigem und eventuell zunderfestem Stahl am unteren Kontaktröhrenboden 11 befestigt.

   Eine gleiche Trennmöglichkeit kann auch am unteren Boden 15 des Vollraumteiles II vorgesehen sein, um auch diesen vom Wärmetauscherteil III abheben zu können. 



   Die erfindungsgemäss teilbare Anordnung des Ofeneinsatzes bringt in erster Linie den Vorteil, dass es nicht mehr nötig ist, das ganze schwere Hochdruckgefäss umzulegen, wonach erst der gesamte Einsatz, meist unter Schwierigkeiten, seitlich herausgezogen werden kann, wobei erst unter Zerstörung des Einsatzmantels durch Aufschneiden desselben dessen Einzelteile zugänglich waren. Der Druckkörper verbleibt dagegen nunmehr an Ort und Stelle und es wird der Einsatzmantel immer nur soweit aus demDruckkörper herausgehoben, bis die Trennungsstelle oder eine von mehreren oberhalb von dessen oberem Rande sichtbar geworden ist, worauf nach Lösen der   Schrauben- od.   dgl. Verbindung der erste und sodann nach weiterem Anheben der nächste-Teil herausgehoben werden kann. 



   Dass bei dieser-Anordnung ein besonders schwerer und überhoher Kran nicht mehr nötig ist, ist mit ein beachtenswerter Vorteil der Erfindung. 



     Selbstverständlich   ist die erfindungsgemässe Unterteilung des Ofeneinsatzes bzw. des diesen umschliessenden Leitrohres nicht nur, wie bisher angedeutet, bei einem aus Kontaktröhren und Vollraumteil bestehenden Ofen anwendbar, sondern kann ebensogut bei jeder andern Ofentype vorgesehen werden, die aus mehreren funktionellen Teilen besteht. So kann beispielsweise auch eine Kombination aus einem Röhrenwärmeaustauscher mit einem Kontaktröhrenteil allein ebenso im beschriebenen Sinne trennbar unterteilt werden wie eine solche aus einem Röhrenwärmeaustauscher mit einem sogenannten Blendenofen oder einem Vollraumteil allein. 

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   Hier ist zu erwähnen, dass es bereits bekannt war, Teile von   Hochdruck-Katalyseeinrichtungen   in Teilstücken einzurichten, u. zw. einmal durch Anbringen von   Scheidewänden     in. der Katalysatorschüttung,   um so entstandene Einzelschüsse derselben funktionell parallel zueinander schalten zu können. Ein anderesmal handelt es sich um die längst veraltete Anfertigung eines   Hochdruckkörpers   selbst in zwei Teilen. Hier ist aber ein vom Hochdruckkörper unabhängiger Einsatzmantel als Behälter für die katalysierende Inneneinrichtung des Hochdruckapparates überhaupt nicht erwähnt.

   Das der vorliegend beschriebenen Erfindung zugrunde liegende Prinzip, die innerhalb eines aus einem Stück bestehenden Hochdruckkörpers in einem Ofeneinsatzmantel angeordnete, funktionell in Reihe geschaltete katalysierende Einrichtung so   auszuführen,   dass funktionelle Einzelteile zusammen mit diesen entsprechenden Schüssen des Einsatzmantels aus dem Ofen entfernt werden können, ist den angedeuteten älteren Vorschlägen in   I'emf Weise   zu entnehmen gewesen. 



   Es hat sich, insbesondere bei   Kontaktröhrenöfen,   weiters als notwendig herausgestellt, gegenläufige   Gasr, e\legungeI1 in enge beuachbarten   koaxialen Röhren, insbesondere in Nähe des Brenners zu vermeiden, um   gefährIL   he Warmestauungen im Material zu vermeiden. 



   Aus diesem Grunde, aber auch um im   gegenständlichen   Falle die leichte Trennbarkeit der einzelnen funktionellen Teile des Kontaktofens nicht zu beeinträchtigen bzw. begünstigt durch die trennbare Unterteilung des Ofeneinsatzes, wird erfindungsgemäss der Gasweg des Frischgases nach dem Wärmeaustauscher III 
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    VollraumteilSchutzrohr   13 hindurch in einen Gassammlerraum 9 geführt wird bzw. dass dies mit Hilfe solcher Verteilerröhren 7 geschieht, die unter Vermeidung des zentralen Sammlerrohres 8 direkt der Haube 17 des Wärmetauschers III entspringen.

   Der Umstand, dass bei einer solchen Anordnung lediglich am oberen Kontaktröhrenboden 12 Stoffbüchsen 16 zwischen den Verteilerröhren 7 und den koaxialen Schutzrohren 13 nötig sind und dass diese ausserdem einfach und klein gehalten sein können, begünstigt einerseits die Trennbarkeit der Ofenteile und verhindert anderseits zu grosse Beanspruchung dieser Frischgas-Verteilerrohre 7 bzw. des darunter befindlichen Röhrensystems für die Frischgasaufwärmung und-zufuhr. 



   Dieses der Frischgaszuführung dienende Röhrensystem 5,17, 8,7 kann nun noch zusätzlich an passender, leicht zugänglicher Stelle durch einen Ausdehnungskompensator gegen Reissen oder Stauchen geschützt sein. Solche Kompensatoren können bei Bedarf an der Einmündung der Verteilerröhren 7 in den   Gassammelraum 9,   an irgendeiner Stelle des Sammelrohres 8 oder auch an der Einmündung der Verteilerröhren 7 in die Haube 17 des Wärmeaustauschers III oder an mehreren dieser Stellen gleichzeitig vorgesehen sein.

   Als Kompensatoren eignen sich hier teils an sich bekannte Einrichtungen, teils kann eine Ausgleichwirkung   erfindungsgemäss   auch dadurch erzielt werden, dass die Verteilerröhren 7 der Rohr- 
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 einer mehr oder minder langen spiraligen, etwa horizontalen Windung in das aufsteigende, den Kontaktraum I durchsetzende Trum   übergehen.   



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Kontaktofen zur Durchführung katalytischer Hochdrucksynthesen   gas-und/oder   dampfförmiger Reaktionspartner, insbesondere für die Ammoniaksynthese, bestehend aus einem druckfesten Mantel (1), einem Einsatzmantel (2) zur Aufnahme von Katalysatorröhren (3) und/oder gegebenenfalls unterteilten Vollraumschüttungen (4) des Katalysators und einem Gegenstromwärmeaustauscher (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzmantel (2) (Leitrohr) des Ofens in einer den funktionell verschiedenen Abschnitten des   Ofeneinsatzes,   wie Kontaktröhrenteil (I), gegebenenfalls Vollraumteil (II) oder Blendenteil, allenfalls   auch Wärmeaustauscherteil (in),   entsprechenden Anzahl voneinander trennbarer und, etwa durch Schraubenverbindungen (6), aneinander befestigter Einzelteile derart unterteilt ist,

   dass jeder dieser Teile des Einsatzmantels (Leitrohres) (2) samt dem darin befestigten funktionellen Teil der Ofeneinrichtung nach Lösen der Verbindung für sich allein aus dem Druckkörper des Kontaktofens herausgehoben werden kann, was dadurch erleichtert wird, dass das im   Wärmeaustauscherteil (III)   erhitzte Frischgas durch mehrere exzentrisch liegende Röhren (7) durch den gesamten Kontaktteil (I, II) gasdicht bzw. durch den   Kontaktröhrenteil   (I) auch wärmegeschützt bis in den Gassammelraum (9) oberhalb des Kontaktröhrenteiles (I) geführt wird.

Claims (1)

1. 2. Kontaktofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischgaszuführung in den Gassammelraum (9) oberhalb des Kontaktröhrenteiles (I) entweder von der Haube (17) des Wärmeaustauscherteiles (III) direkt durch exzentrisch angeordnete Einzelröhren (7) oder von einem axialen Sammelrohr (8) EMI2.3 <Desc/Clms Page number 3> dessen oberen Ende ausgehenden Rohrspinne (18) mit den Kontaktröhrenteil (I) durchsetzenden Einzelröhren (7) erfolgt.

   3. Kontaktofen nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet durch ein den oberen Gassammel- raum (9) mit dem Innenraum des Kontaktröhrenteiles (I) verbindendes Zentralrohr (10), durch welches das aus den Verteilerröhren (7) ankommende, teilweise vorgewärmte Frischgas, am üblichen Brenner vorbei, bis an den Fuss der oben offenen Kontaktröhren (3) strömt.

   4. Kontaktofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Kontaktvollraum (II) zentral durchsetzende Sammelrohr (8) vor seiner Auflösung in eine Rohrspinne durch einen Ausdehnungskompensator gegen Reissen oder Stauchen geschützt ist.

   5. Kontaktofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Haube (17) des Wärmeaustauscherteiles (III) direkt oder vom oberen Ende des Gassammelrohre (8) ausgehenden einzelnen Verteilerröhren (7) einer Rohrspinne den unteren Kontaktrohrboden (11) und den oberen Ab- schlussboden (12) des Kontaktteiles (I) in koaxialen, in beiden Böden gasdicht befestigtenSchutzröhren (13) gasdicht durchsetzen, wobei die einzelnen Verteilerröhren (7) am oberen Ende der Schutzröhren (13), ebenso wie die oberen Enden der Schutzröhren (13) selbst am oberen Kontaktrohrboden (12), verschiebL. ch abgedichtet sind.

   6. Kontaktofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Temperaturwechsel bedingte Längenänderungen der Frischgaszuführungsrohre zwischen dem Wärmetauscherboden (14) und der Halterung (16) der Verteilerröhren (7) am oberen Abschlussboden (12) dadurch ausgeglichen werden, dass die einzelnen Verteilerröhren (7) einer Rohrspinne (18) vom Gassammlerrohr (8) tangential oder als kurze Rohrkrümmer od. dgl. abzweigen und nach einer mehr oder minder langen spiraligen, etwa horizontalen Windung in das aufsteigende, den Kontaktraum (I) durchsetzende Trum übergehen.

   7. Kontaktofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kontaktröhrenteil (I) bzw. diesen und den Vollraumteil (II) durchsetzenden Verteilerröhren (7) für das Frischgas an passenden Stellen, vorzugsweise an ihrer Mündung in den Gassammlerraum (9) oder gegebenenfalls oberhalb ihrer Einmündung in die Haube (17) des Wärmeaustauschers (I) durch einen Ausdehnungskompensator gegen Reissen oder Stauchen geschützt sind.-