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Rohrofen für die Durchführung von Gasreaktionen in keramischen Rohren
Die Erfindung betrifft einen Rohrofen für die, vorzugsweise kontinuierliche, Durchführung von Gasreaktionen, bei dem der eigentliche Reaktionsraum aus keramischen Rohren besteht. Derartige Rohröfen sind namentlich für endotherme Gasreaktionen bestimmt, die bei Temperaturen oberhalb 9000 C ablaufen ; sie eignen sich insbesondere für die Darstellung von Blausäure aus Methan und Ammoniak.
Bei endotherm verlaufenden katalytischen Reaktionen tritt im Reaktionsraum, also in jedem einzelnen Rohr, in dem Bereich, in dem die Reaktion im wesentlichen abläuft, ein erhöhter Wärmebedarf auf. An diesen Stellen sollte im Interesse eines schnellen Ablaufs solcher Reaktionen und einer gleichmässigen Temperaturbeanspruchung des Rohres möglichst rasch eine erhöhte Wärmemenge in das Innere des Rohres übertragen werden. Anderseits muss schon wegen der mangelnden Temperaturwechselbeständigkeit solcher Rohre, aber auch wegen der Empfindlichkeit der Reaktionsprodukte oder des Katalysators gegenüber Erhitzung eine unbeschränkt hohe Wärmezufuhr auf das Reaktionsgut vermieden werden.
Bei dem Ofen gemäss der Erfindung lässt sich nun die örtlich begrenzte Übertragung erhöhter Wärmemengen aus dem Heizraum in die darin befindlichen Reaktionsrohre ohne weiteres durchführen, wenn die Geschwindigkeit der Heizgase in der Nähe des höheren Wärmebedarfs auf eine beschränkte Strecke des Ofenraumes parallel den Reaktionsrohren erhöht wird, d. h. die Gase beschleunigt werden. Gemäss der Erfindung wird zu diesem Zwecke der die Reaktionsrohre umgebende Heizraum im Innern mit einer oder mehreren kragenförmigen Verengungen oder Einschnürungen versehen. Durch diese wird der Ofenraum in wenigstens zwei oder gegebenenfalls mehrere Teile zerlegt, die nun je einen oder mehrere gesonderte Ableitungsstutzen für die Heizgase aufweisen können, um ein getrenntes Abziehen der Heizgase vor und hinter der Stelle der Beschleunigung zu ermöglichen.
Die getrennte und unabhängig voneinander einzustellende Wärmebeaufschlagung der durch die Verengung in der Heizkammer geschaffenen Teilräume kann vorteilhaft durch die Anordnung verschiedener unabhängig voneinander zu betreibender Brenner oder Brennergruppen in den einzelnen Heizraumabschnitten unterstützt werden, was sich als besonders zweckmässig erweist, wenn längs der Reaktionsrohre eine unterschiedliche Beheizung erwünscht ist.
Der freie Durchgang innerhalb der kragenförmigen Verengung des Heizraumes soll etwa dem von den Reaktionsrohren eingenommenen Querschnitt entsprechen. An Stelle einer solchen kragenförmigen Verengung kann bei einer andern Ausgestaltung des Ofens auch eine Lochplatte mit Durchgängen für die Reaktionsrohre treten.
Ebenso können bei einer mehrfachen Unterteilung des Heizraumes mehrere Lochplatten vorgesehen sein.
Eine Erläuterung der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Ofens der Erfindung ist an Hand der Zeichnung gegeben. Sie zeigt den Ofenkörper 21, der im Heizraum 22 eine Anzahl von Reaktionsrohren 23 enthält, die in dem Kopf 24 fest aufgehängt sind und am unteren Ende durch die Lochplatte 25 mit entsprechendem Spielraum den Ofenraum verlassen. Etwa in der Mitte des Ofenraumes befindet sich die kragenförmige Einschnürung 26, durch die die von unten nach oben streichenden Heizgase beschleunigt werden, wodurch eine erhöhte Wärmeübertragung auf die Rohre in dem hinter der Einschnürung 26 liegenden Bereich erfolgt.
Die Beheizung der durch die Einschnürung gebildeten Teilräume 221 und 222 geschieht mit Hilfe der Brennergruppen 27 und 28, die eine verschieden starke Wärmezufuhr in jeden Teilraum zulassen. Dementsprechend ist auch jeder Teilraum 221 und 222 mit mehreren zum Rekuperator führenden Rauchgasschächten 231 und 232 versehen, in denen unabhängig voneinander ein verschieden starker Zug eingestellt werden kann.
Während in der beschriebenen Weise ein schroffer Temperaturwechsel durch unterschiedlichen Wärmebedarf des Rohres innerhalb des Ofens vermieden wird, ist es gegebenenfalls vor allem bei hohen Heizraumtemperaturen wesentlich, auch am Austritt der Rohre aus der eigentlich beheizten Zone einen raschen Temperaturabfall
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zu vermeiden und den Temperaturverlauf längs des frei hängenden Rohrendes möglichst flach zu gestalten. Hiezu bedient man sich mit Vorteil auch für den unteren Verschluss des Heizraumes einer Lochplatte, durch deren Bohrungen die einzelnen Rohre so hindurchtreten, dass ein genügendes seitliches Spiel gewährleistet ist.
Dabei werden wegen des erstrebten langsamen Wärmeüberganges unter Vermeidung eines zu steilen Temperaturgradienten des Rohres am Heizraumausgang die Durchgänge der Lochplatte für die Rohre erfindungsgemäss konisch, u. zw. nach dem Ofeninnern sich öffnend, ausgebildet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrofen für die vorzugsweise kontinuierliche Durchführung von Gasreaktionen in keramischen Rohren, insbesondere bei Temperaturen über 900" C, dadurch gekennzeichnet, dass die die Reaktionsrohre (23) umgebende Heizkammer (22) mit einer oder mehreren kragenförmigen Verengungen (26) versehen ist, deren freier Durchgang etwa dem von den Rohrbündeln eingenommenen Querschnitt entspricht, und dass die dadurch gebildeten Räume (221, 222) der Heizkammer vorteilhaft mindestens je einen gesonderten Abzugskanal (231, 232) für die Heizgase aufweisen, wobei zweckmässig in den Kanälen unabhängig voneinander wirkende Regelorgane für die Einstellung des Zuges vorhanden sind.