DE1007302B - Mit Kuehlanlagen im Stickoxydteil ausgestatteter Ammoniakverbrennungsofen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die katalytische Ammoniakverbrennung zu nitrosen Gasen in Gegenwart von Sauerstoff ist bekanntlich eine stark exotherme Reaktion. Die dabei frei werdende Wärmeenergie wird gewöhnlich in, der Weise genutzt, daß man mit den hocherhitzten Verbrennungsgasen Dampfkessel beheizt. Bei der großtechnischen Durchführung des Verfahrens wird gewöhnlich in einem Temperaturbereich zwischen 700 und 900° gearbeitet. Die dabei erzielten Stickoxydausbeuten sind von der Reaktionstemperatur, dem Konzentrationsverhältnis der Reaktionspartner, der Katalysatortemperatur und von der Wärmeabführung aus der Reaktionszone abhängig. Unter Ausbeute wird der Teil des eingeleiteten Ammoniaks, der zu Stickoxyd übergeführt wird, verstanden.

Es ist weiterhin bekannt, daß der Ammoniakverbrennungsofen materialtechnische Schwierigkeiten bietet, insofern, als der auf die Kontaktzone folgende Ofenteil, der sogenannte .Stickoxydteil, sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Diesen Schwierigkeiten begegnet man neuerdings in der Weise, daß man in den Stickoxydteil des Ofens, und zwar zwischen Kontaktzone und Dampfkessel, eine Kühlvorrichtung einbaut, durch die gleich unmittelbar hinter der Kontaktzone beginnend, ein Teil der Reaktionswärme abgeleitet wird. Die Kühlvorrichtung kann z. B. aus Kühlschlangen bestehen, durch die Kühlwasser im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen zirkuliert.

Durch solche Kühlschlangen wird nicht nur die Materialbeanspruchung der Kontaktöfen wesentlich verringert und damit ihre Lebensdauer verlängert, sie wirken sich auch auf den Energiehaushalt der Gesamtanlage außerordentlich günstig aus. So kann ein in dieser Weise ausgestatteter Ofen sehr viel leichter als bisher mit einer wirksamen Wärmeisolierung versehen werden und es können damit Wärmeverluste infolge von Wärmestrahlung nach außen weitgehend verhindert werden; abgesehen davon wird das zirkulierende Kühlwasser zur Dampf herstellung verwendet.

Die Stickoxydausbeute wird dagegen durch solche Kühlanlagen sehr nachteilig beeinflußt. Das liegt daran, daß die Kühlvorrichtung nicht nur die Wärme der sie umgebenden Verbrennungsgase ableitet, sondern auch die Wärme wegführt, die in Form von Strahlungswärme unmittelbar von der Kontaktmasse auf sie übertragen wird. Die Folge davon ist, daß die. Temperatur der Kontaktmasse abfällt und sogar unterhalb die für die Verbrennung optimale Temperatur absinkt. Unter optimaler Temperatur wird in diesem Zusammenhang die Temperatur verstanden, bei der unter bestimmten Konzentrationsverhältnissen in der Ammoniak-Luft-Mischung das günstigste Verhältnis zwischen Verbrennungsausbeute und Kontaktabnutzung erhalten wird. Da die Kontaktmasse infolge

Mit Kühlanlagen

im Stickoxydteil ausgestatteter

Ammoniakverbrennungsofen

Anmelder:

Norsk Hydro-Elektrisk
Kvaelstofaktieselskab, Oslo

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 8. Januar 1953

Jon Martin Langaas, Heröya pr. Porsgrunn (Norwegen), ist als Erfinder genannt worden

ihrer Größenausdehnung nicht an allen Punkten gleich weit von den Kühlorganen entfernt ist, sind auch ihre Temperaturverluste durch, Wärmeabstrahlung nicht an allen Punkten gleich groß. Das hat wiederum zur Folge, daß auch die Verbrennungsausbeute, die bekanntlich in starkem Maße temperaturabhängig ist, nicht mehr an allen Punkten der Kontaktoberfläche die gleiche ist und die Kontaktmasse nicht mehr gleichmäßig aus- bzw. abgenutzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Ammoniakverbrennungsofen, der mit Kühlanlagen ausgestattet ist, ohne daß dadurch die Stickoxydausbeute beeinträchtigt wird.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man in dem freien Raum zwischen Katalysator und Kühlanlage einen gasdurchlässigen, aus hitzebeständigem und säurebeständigem Material hergestellten Schirm, der aus einem oder mehreren Netzen mit etwa 0,5 bis 1,5 mm starkem Draht und mit etwa 2 bis 5 mm großer Maschenöffnung hergestellt ist, derart anordnet, daß die Wärmestrahlung vom Katalysator zur Kühlanlage vermindert wird. Als hitzebeständiges Material wird eine Cr-Ni-Legierung bevorzugt.

Die ernndungsgemäße Vorrichtung soll an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden.

So In Fig. 1 bis 3 sind übliche Ammoniakverbrennungsöfen mit Gasstromrichtung von oben nach unten dargestellt, die die ernndungsgemäße Ab schirm vorrichtung in verschiedenartiger Ausführungsform ' enthalten. In allen drei Figuren bedeutet c die Kontakt-

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masse und es sind α die Kühlschlangen, mit denen der Ofenmantel des Stickoxydteiles b des Kontaktofens gekühlt wird. Zwischen Kontaktmasse c und Kühlvorrichtung wird die Abschirmvorrichtung, die aus einem oder mehreren hitzebeständigen Netzen d besteht, angeordnet.

Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist das Netz d fest in einen Doppelring e eingespannt, der zwischen. Kontaktteil und Stickoxydteil des Ofens angeordnet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 liegt der Doppelring e mit dem fest eingespannten. Netz einfach auf der obersten Kühlschlange auf.

Nach der dritten Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Schirm oder das Netz d mittels eines nicht gezeichneten hitzebeständigen. Drahtes an einem einfachen ebenfalls aus hitzebeständigem Material bestehenden Ring f, dessen Querschnitt die Form eines Winkeleisens hat, befestigt, und dieser Ring auf die oberste Kühlschlange aufgelegt.

In allen drei Figuren ist g ein an den Ofenmantel festgeschweißter ringförmiger Stahlstab. Auf diesen Ring g kann sowohl das in dem Doppelring e, als auch das in dem einfachen Ring / befestigte Netz lose aufgelegt werden.

In sämtlichen Figuren, sind Anlagen, dargestellt, die für einen von oben nach unten gerichteten Gasstrom vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich in sinngemäßer Abänderung auch in Verbrennungsöfen, verwendet werden, deren-Gasstrom entgegengesetzte Richtung hat.

Es ist zwar bekannt in Ammoniakverbrennungsöfen ohne Kühlanlagen sehr feinmaschige, vorzugsweise vergoldete Metalldrahtnetze anzuordnen,, um die feinteiligen vom Gasstrom mitgerissenen Platinpartikelchen abzufangen. Diese feinmaschigen Metalldrahtnetze werden vorzugsweise aus Tressengewebe hergestellt, deren Drahtdurchmesser für die Kette zwischen etwa 0,2 und 0,4 mm und für den Schuß zwischen etwa 0,1 und 0,2 mm beträgt. Die Netze werden gewohnlich in einem Abstand zwischen. 10^! und 1000 mm, also in einer Zone verhältnismäßig hoher Temperatur angeordnet, da unterhalb einer gewissen Temperaturgrenze die Platinpartikelchen nicht mehr von. dem Goldüberzug der Drähte durch Verschweißen, festgehalten werden und das Auffangnetz ungehindert passieren.

Die gemäß Erfindung vorgesehenen Netze haben dagegen eine ganz andere Funktion.. Sie sind für Ammoniakverbrennungsöfen mit Kühlanlagen bestimmt und mit ihnen soll die Wärmeabstrahlung von den Katalysatornetzen auf die in Gasströmungsrichtung nach dem Katalysator angeordneten Kühlanlagen, gehemmt werden. Zweck dieser Maßnahme ist, nicht nur eine gleichmäßigere Temperatur der Katalysatornetze zu erzielen, sondern gleichzeitig zu verhindern, daß die Temperatur der Katalysatornetze unterhalb¹ die für die Verbrennung optimale Temperatur absinkt. Dem andersartigen Verwendungszweck entspricht auch eine andersartige Ausgestaltung der gemäß Erfindung verwendeten Netze, die im Gegensatz zu der Vorveröffentlichung aus verhältnismäßig dickem etwa 0,5 bis 1,5 mm starkem Draht hergestellt werden, eine verhältnismäßig grobe Gewebestruktur aufweisen — die Maschenweite beträgt etwa 2 bis 5 mm — und nur aus hitzebeständigem und säurewiderstandsfähigem Material bestehen. Derartige Netze sind nicht nur verhältnismäßig billig in der Herstellung, sondern auch sehr haltbar im Gebrauch. Die Grobmaschigkeit der Netze gewährleistet überdies, daß diese Netze gar keinen oder höchstens nur einen ganz geringfügigen Druckabfall verursachen., der stets eine Verminderung der umgesetzten Ammoniakmenge zur Folge hat und bei feinmaschigen Netzen nicht zu vermeiden ist, will man nicht zusätzliche Antriebsvorrichtungen einbauen, um den Gasdurchsatz durch den Ammoniakverbrennungsofen auf der gewünschten. Höhe zu halten.

Die gemäß Erfindung verwendeten. Netze werden ihrem Verwendungszweck entsprechend in. dem freien Raum zwischen den Katalysatornetzen und der Kühlanlage angeordnet, wobei ihr Abstand von. den Katalysatornetzen, wie den Abbildungen zu entnehmen ist, variieren kann.

Claims (6)

PATENTANSPKOcHE:

1. Mit Kühlanlagen, im Stickoxydteil ausgestatteter Ammoniakverbrennungsofen, gekennzeichnet durch einen gasdurchlässigen Schirm aus einem oder mehreren Netzen mit etwa 0,5 bis 1,5 mm starkem Draht aus hitzebeständigem und säurewiderstandsfähigem Material, mit der Maßgabe, daß die Netze etwa 2 bis 5 mm große Maschen-Öffnungen besitzen und im freien Raum zwischen Katalysator und Kühlanlage derart angeordnet sind, daß sie die Wärmestrahlung vom Katalysator zur Kühlanlage vermindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Netzen aus Chrom-Nickel-Legierungen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein in einem Doppelring (e) festgespanntes Netz (d), das in dem Stickoxydteil des Kontaktofens in unmittelbarer Nähe der Kontaktmasse angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein, in einem Doppelring (e) festgespanntes Netz {d), das an der ersten., auf die Kontaktzone folgenden Kühlschlange, der im Stickoxydteil des Kontaktofens befindlichen Kühlanlage angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein mittels eines Ringes (f) mit gewinkeltem Profil gehaltenes Netz, das an der ersten auf die Kontaktzone folgenden Kühlschlange der im Stickoxydteil des Kontaktofens befindlichen Kühlanlage angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Anordnung eines von einem Doppelring (e) oder einem Ring (f) gehaltenen Netzes an einem ringförmigen Stahlstab, der seinerseits in dem Stickoxydteil des Kontaktofens in unmittelbarer Nähe der Kontaktmasse an der Ofenwandung festgeschweißt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 752 205;
Deutsche Patentanmeldung D960IVb/12c;
österreichische Patentschrift Nr. 125 172;
schweizerische Patentschrift Nr. 168 438.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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