DE102019207565A1

DE102019207565A1 - Berty reactor and kit for one

Info

Publication number: DE102019207565A1
Application number: DE102019207565.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Schmacks
Original assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Current assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Es wird ein Bausatz (45) für einen Berty-Reaktor (1) angeben. Der Bausatz (45) umfasst ein Gehäuse (2), das einen Aufnahmeraum (5) druckdicht umschließt, und eine Strömungsmaschine (9), die ein Laufrad (8) zur Erzeugung einer Kreisströmung in dem Aufnahmeraum (5) umfasst. Der Bausatz (45) umfasst mehrere Katalysatorkörbe (6) oder Teile zum Aufbau verschiedener Katalysatorkörbe (6). Jeder der Katalysatorkörbe (6) weist eine ringförmige Korbwand auf, die einen in einer Axialrichtung durchströmbaren freien Innenraum (20) zur Aufnahme eines Katalysators umschließt. In dem Innenraum (20) eines jeden Katalysatorkorbs (6) sind jeweils zwei Siebe (28, 29) angeordnet oder anordenbar, die ein mit dem Katalysator zu befüllendes Füllvolumen (30) begrenzen. Die Katalysatorkörbe (6) sind gegeneinander vertauschbar in den Aufnahmeraum (5) einsetzbar, so dass zwischen dem Katalysatorkorb (6) und einer Umfangswand (21) des Gehäuses (2) ein Abstand gebildet ist. Die Katalysatorkörbe (6) unterscheiden sich durch einen jeweiligen Durchmesser des Innenraums (20) und/oder eine axiale Position mindestens eines Siebs (28,29).A kit (45) for a Berty reactor (1) is specified. The kit (45) comprises a housing (2) which encloses a receiving space (5) in a pressure-tight manner, and a turbomachine (9) which comprises an impeller (8) for generating a circular flow in the receiving space (5). The kit (45) comprises several catalyst baskets (6) or parts for assembling different catalyst baskets (6). Each of the catalyst baskets (6) has an annular basket wall which encloses a free interior space (20) through which a flow can flow in an axial direction for receiving a catalyst. In the interior (20) of each catalyst basket (6), two sieves (28, 29) are arranged or can be arranged, which limit a filling volume (30) to be filled with the catalyst. The catalyst baskets (6) can be interchanged in the receiving space (5), so that a distance is formed between the catalyst basket (6) and a peripheral wall (21) of the housing (2). The catalyst baskets (6) differ in their respective diameter of the interior space (20) and / or an axial position of at least one sieve (28, 29).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Berty-Reaktor sowie auf einen Bausatz für einen solchen.The invention relates to a Berty reactor and a kit for such a reactor.

Als „Berty-Reaktor“ wird eine bestimmte Bauform eines chemischen Reaktors bezeichnet, der für kinetische Untersuchungen von heterogenen katalytischen Reaktionen eingesetzt wird. Ein vorteilhaftes Merkmal des Berty-Reaktors liegt dabei insbesondere darin, dass in einem solchen Reaktor für ein einen Katalysator durchströmendes Reaktionsgas vollständig oder zumindest nahezu gradientenfreie Bedingungen geschaffen werden.The “Berty reactor” is a certain type of chemical reactor that is used for kinetic studies of heterogeneous catalytic reactions. An advantageous feature of the Berty reactor is, in particular, that in such a reactor completely or at least almost gradient-free conditions are created for a reaction gas flowing through a catalyst.

Ein Berty-Reaktor weist üblicherweise ein Gehäuse auf, das einen Aufnahmeraum druckdicht umschließt. In den Aufnahmeraum ist ein Katalysatorkorb mit einer ringförmigen Korbwand eingesetzt, wobei die Korbwand einen in einer Axialrichtung durchströmbaren freien Innenraum zur Aufnahme des Katalysators umschließt. In dem Innenraum sind zwei Siebe angeordnet, die ein mit dem Katalysator zu befüllendes Füllvolumen begrenzen.A Berty reactor usually has a housing which encloses a receiving space in a pressure-tight manner. A catalyst basket with an annular basket wall is inserted into the receiving space, the basket wall enclosing a free interior space through which a flow can flow in an axial direction for receiving the catalyst. In the interior there are two sieves which limit a filling volume to be filled with the catalyst.

Zwischen dem Katalysatorkorb und einer Umfangswand des Gehäuses ist bei einem herkömmlichen Berty-Reaktor ein ringförmiger Außenraum gebildet, der an beiden Axialenden des Katalysatorkorbs mit dem Innenraum des letzteren über Umlenkräume fluidisch verbunden ist. Der Innenraum des Katalysatorkorbs, der ringförmige Außenraum und die beiden Umlenkräume bilden somit ein torusartiges freies Volumen innerhalb des Aufnahmeraums, in dem eine Kreisströmung des Reaktionsgases erzeugt wird. Dieses freie Volumen ist zusammenfassend auch als Reaktionsraum bezeichnet.In a conventional Berty reactor, an annular outer space is formed between the catalyst basket and a peripheral wall of the housing, which is fluidically connected at both axial ends of the catalyst basket to the interior of the latter via deflection spaces. The interior of the catalyst basket, the annular exterior and the two deflection spaces thus form a toroidal free volume within the receiving space in which a circular flow of the reaction gas is generated. This free volume is collectively referred to as the reaction space.

Zur Erzeugung der Kreisströmung des Reaktionsgases umfasst der Berty-Reaktor üblicherweise eine Strömungsmaschine mit einem in dem Aufnahmeraum angeordneten Laufrad.To generate the circular flow of the reaction gas, the Berty reactor usually comprises a turbo-machine with an impeller arranged in the receiving space.

Ein solcher Berty-Reaktor ist aus DE 20 2014 006 675 U1 bekannt.Such a Berty reactor is out DE 20 2014 006 675 U1 known.

Berty-Reaktoren sind üblicherweise für vergleichsweise eng definierte Reaktionsbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Temperatur, des Gasdrucks, der Strömungsrate des Reaktionsgases, der Art des Reaktionsgases und der Art und Korngröße des Katalysators, ausgelegt und auch nur bei entsprechenden Reaktionsbedingungen sinnvoll betreibbar. Ein einzelner Berty-Reaktor ist daher nur eingeschränkt für unterschiedliche Untersuchungen einsetzbar. Vielmehr werden bisher mehrere Berty-Reaktoren verschiedener Bautypen oder Baugrößen benötigt, um einen größeren Bereich von Reaktionsbedingungen, insbesondere einen größeren Druckbereich, abzudecken.Berty reactors are usually designed for comparatively narrowly defined reaction conditions, in particular with regard to temperature, gas pressure, flow rate of the reaction gas, the type of reaction gas and the type and grain size of the catalyst, and can only be operated sensibly under the corresponding reaction conditions. A single Berty reactor can therefore only be used to a limited extent for different investigations. Rather, several Berty reactors of various types or sizes have been required to date in order to cover a larger range of reaction conditions, in particular a larger pressure range.

Dies macht die Durchführung kinetischer Untersuchungen von heterogenen katalytischen Reaktionen allgemeiner Art - also in allen Fällen, in denen keine wohldefinierten und gleichbleibenden Reaktionsbedingungen vorliegen - aufwändig.This makes carrying out kinetic investigations of heterogeneous catalytic reactions of a general kind - i.e. in all cases in which there are no well-defined and constant reaction conditions - complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible und rationelle Möglichkeit zur Durchführung kinetischer Untersuchungen von heterogenen katalytischen Reaktionen zu schaffen.The invention is based on the object of creating a flexible and efficient way of carrying out kinetic studies of heterogeneous catalytic reactions.

Diese Aufgabe wird bezüglich eines Bausatzes für einen Berty-Reaktor erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich eines Berty-Reaktors wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8 sowie, alternativ oder zusätzlich hierzu, durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved according to the invention with regard to a kit for a Berty reactor by the features of claim 1. With regard to a Berty reactor, this object is achieved according to the invention by the features of claim 8 and, alternatively or in addition to this, by the features of claim 10. Advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims and the following description.

Erfindungsgemäß wird ein Bausatz für einen Berty-Reaktor angegeben, aus dem unter Wiederverwendung einer Vielzahl von gleichen Teilen ein Berty-Reaktor in unterschiedlichen Konfigurationen für eine Vielzahl unterschiedlicher Reaktionsbedingungen montiert werden kann. Dieser Montageprozess ist hierbei reversibel. Der in einer bestimmten Konfiguration montierte Berty-Reaktor kann also beliebig oft wieder auseinander genommen und in einer anderen Konfiguration erneut zusammengestellt werden.According to the invention, a kit for a Berty reactor is specified, from which a Berty reactor can be assembled in different configurations for a large number of different reaction conditions by reusing a large number of identical parts. This assembly process is reversible. The Berty reactor installed in a certain configuration can therefore be dismantled again as often as desired and reassembled in a different configuration.

Der erfindungsgemäße Bausatz umfasst ein Gehäuse des Berty-Reaktors, das einen Aufnahmeraum druckdicht umschließt, sowie eine Strömungsmaschine mit einem Laufrad, das zur Erzeugung einer Kreisströmung in dem von dem Gehäuse umschlossenen Aufnahmeraum dient. Das Gehäuse und die Strömungsmaschine inklusive des Laufrads werden hierbei für alle unterschiedlichen Konfigurationen des Berty-Reaktors, die mittels des Bausatzes herstellbar sind, verwendet. Das Gehäuse und die Strömungsmaschine sind daher in dem Bausatz insbesondere jeweils nur in einfacher Ausführung vorhanden.The kit according to the invention comprises a housing of the Berty reactor, which encloses a receiving space in a pressure-tight manner, as well as a turbomachine with an impeller, which serves to generate a circular flow in the receiving space enclosed by the housing. The housing and the turbomachine including the impeller are used for all different configurations of the Berty reactor that can be produced using the kit. The housing and the turbomachine are therefore only present in the kit in particular in each case only in a simple design.

Anstelle des einzigen Katalysatorkorbs eines gewöhnlichen Berty-Reaktors umfasst der Bausatz erfindungsgemäß mehrere verschiedene Katalysatorkörbe oder Teile zum Aufbau verschiedener Katalysatorkörbe, wobei diese verschiedenen Katalysatorkörbe alternativ, d.h. im Austausch miteinander, zusammen mit dem einen Gehäuse und der einen Strömungsmaschine zum Aufbau einer bestimmten Konfiguration des Berty-Reaktors verwendbar sind. Jeder der mehreren Katalysatorkörbe weist eine ringförmige Korbwand auf, die einen zur Aufnahme des Katalysators bestimmten Innenraum umschließt. Der Innenraum ist hierbei in einer Axialrichtung des Katalysatorkorbs und des gesamten Berty-Reaktors durchströmbar. Die Korbwand des jeweiligen Katalysatorkorbs ist also an beiden Axialenden offen, so dass das Reaktionsgas axial durch den Katalysatorkorb hindurchströmen kann. Zur Lagerung und Fixierung des Katalysators sind in dem Innenraum eines jeden Katalysatorkorbs jeweils zwei Siebe angeordnet oder anordenbar, wobei diese Siebe zwischen sich ein mit dem Katalysator zu befüllendes Füllvolumen begrenzen.Instead of the single catalyst basket of an ordinary Berty reactor, the kit according to the invention comprises several different catalyst baskets or parts for the construction of different catalyst baskets, these different catalyst baskets alternatively, ie in exchange with one another, together with the one housing and the one flow machine for the construction of a specific configuration of the Berty Reactor can be used. Each of the plurality of catalyst baskets has an annular basket wall which encloses an interior space intended to receive the catalyst. The interior is here in one Axial direction of the catalyst basket and the entire Berty reactor can flow through. The basket wall of the respective catalyst basket is therefore open at both axial ends, so that the reaction gas can flow axially through the catalyst basket. For the storage and fixation of the catalyst, two screens are arranged or can be arranged in the interior of each catalyst basket, these screens between them delimiting a filling volume to be filled with the catalyst.

Jeder der Katalysatorkörbe ist in den Aufnahmeraum des Gehäuses einsetzbar, so dass zwischen dem Katalysatorkorb und einer Umfangswand des Gehäuses ein Abstand gebildet ist.Each of the catalyst baskets can be inserted into the receiving space of the housing, so that a gap is formed between the catalyst basket and a peripheral wall of the housing.

Die mehreren Katalysatorkörbe des Bausatzes unterscheiden sich hierbei jeweils in dem freien Durchmesser des Innenraums und/oder in der axialen Position, an der mindestens eines der Siebe in den Katalysatorkorb eingesetzt oder einsetzbar ist. Im Rahmen des Bausatzes kann wahlweise jeder Katalysatorkorb verschiedene, eigene Siebe aufweisen. Im Rahmen der Erfindung ist allerdings auch möglich, dass dieselben zwei Siebe zum Einsatz in unterschiedlichen Katalysatorkörben vorgesehen und einsetzbar sind.The several catalyst baskets of the kit differ in the free diameter of the interior and / or in the axial position at which at least one of the sieves is inserted or can be used in the catalyst basket. As part of the kit, each catalyst basket can optionally have its own different sieves. In the context of the invention, however, it is also possible for the same two screens to be provided and usable for use in different catalyst baskets.

Die vorstehend verwendeten Begriffe „angeordnet“ und „eingesetzt“ beziehen sich auf den zusammengebauten Zustand des jeweiligen Katalysatorkorbs. Die Begriffe „anordenbar“ und „einsetzbar“ beziehen sich dagegen auf einen demontierten Zustand des jeweiligen Katalysatorkorbs, in dem dieser in seine Einzelteile zerlegt ist. In gleicher Weise werden nachfolgend auch weitere entsprechende Begriffspaarungen, z.B. „gestapelt oder stapelbar“, zur Beschreibung des zusammengebauten bzw. auseinandergenommenen Zustands des Berty-Reaktors oder eines seiner Bestandteile verwendet.The terms “arranged” and “inserted” used above refer to the assembled state of the respective catalyst basket. The terms "can be arranged" and "can be used", on the other hand, refer to a dismantled state of the respective catalyst basket, in which it is dismantled into its individual parts. In the same way, further corresponding pairing of terms, e.g. “Stacked or stackable”, used to describe the assembled or disassembled state of the Berty reactor or one of its components.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Berty-Reaktor für kinetische Untersuchung von heterogenen katalytischen Reaktionen an sich vorteilhaft einsetzbar ist, so dass an dem grundsätzlichen Bauprinzip eines Berty-Reaktors festgehalten werden soll. Als Nachteil des gewöhnlichen Berty-Reaktors wird allerdings erkannt, dass dieser üblicherweise stets mit einem auslegungsbedingt festgelegten, und somit unveränderbaren Volumen des Reaktionsraums (d.h. des innerhalb und außerhalb des Katalysatorkorbs gebildeten, gasgefüllten Volumens) versehen sind, wodurch auch die Reaktionsbedingungen, für die der Berty-Reaktor verwendbar ist, in einem engen Bereich festgelegt sind. Die Erfindung beruht auf der weiteren Erkenntnis, dass sich das Reaktionsvolumen durch Variation des Innendurchmessers (d.h. des Durchmessers des Innenraums) des Katalysatorkorbs besonders einfach und unaufwendig variieren lässt, wenn weitere Teile des Berty-Reaktors, insbesondere schwere und aufwendig herstellbare Teile wie das Gehäuse und die Strömungsmaschine, ohne Anpassung beibehalten werden.The invention is based on the consideration that a Berty reactor can advantageously be used per se for the kinetic investigation of heterogeneous catalytic reactions, so that the basic construction principle of a Berty reactor should be retained. However, it is recognized as a disadvantage of the usual Berty reactor that it is usually always provided with a design-related and therefore unchangeable volume of the reaction space (i.e. the gas-filled volume formed inside and outside the catalyst basket), which also affects the reaction conditions for which the Berty reactor is usable, are set in a narrow area. The invention is based on the further finding that the reaction volume can be varied particularly easily and inexpensively by varying the inside diameter (ie the diameter of the interior) of the catalyst basket if other parts of the Berty reactor, in particular heavy and complex parts such as the housing and the flow machine can be maintained without adjustment.

Mit dem erfindungsgemäßen Bausatz wird ein Berty-Reaktor mit variablem Reaktionsraum zur Verfügung gestellt, der unter vielfältigen Reaktionsbedingungen einsetzbar ist. Insbesondere ist durch die Wahl des Katalysatorkorbs die Korbquerschnittsfläche variabel einstellbar, die einen wichtigen Parameter für die mögliche Größe der einsetzbaren Katalysatorpartikel, den Strömungswiderstand der Schüttung und damit verbunden die Verweilzeit des Reaktionsgases im Katalysator darstellt. Hierdurch ermöglicht ein- und derselbe Bausatz Untersuchungen an einer Vielzahl von Katalysatoren, die sich in der Form und Größe (insbesondere in der Form und Größe der Katalysatorpartikel) stark unterscheiden.The kit according to the invention provides a Berty reactor with a variable reaction space that can be used under a wide variety of reaction conditions. In particular, the cross-sectional area of the basket can be variably adjusted through the choice of the catalyst basket, which is an important parameter for the possible size of the catalyst particles that can be used, the flow resistance of the bed and the associated residence time of the reaction gas in the catalyst. As a result, one and the same kit enables tests on a large number of catalysts that differ greatly in shape and size (in particular in the shape and size of the catalyst particles).

Eine noch größere Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes des aus dem Bausatz aufbaubaren Berty-Reaktors bei gleichzeitig vergleichsweise geringer Teileanzahl des Bausatzes wird in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dadurch erreicht, dass mindestens einer der Katalysatorkörbe aus mindestens vier axial gestapelten oder stapelbaren Ringsegmenten (d.h. ringförmigen oder hülsenartigen Segmenten des Katalysatorkorbs) zusammengesetzt oder zusammen-setzbar ist, wobei mindestens eines der Siebe zur Variation des Füllvolumens alternativ zwischen verschiedenen Ringsegmenten einsetzbar ist. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist also nicht nur der Berty-Reaktor im Ganzen als Bausatz ausgebildet. Vielmehr ist hier auch zumindest einer der Katalysatorkörbe in sich bereits als Bausatz strukturiert, der reversibel in unterschiedlichen Konfigurationen zusammegebaut werden kann. Hierdurch können durch unterschiedliche Positionierung der Siebe mit ein- und demselben Katalysatorkorb unterschiedliche Füllhöhen realisiert werden. Hierdurch wiederum lassen sich bei ansonsten gleichen Reaktionsbedingungen der Strömungswiderstand des Katalysators und die Verweilzeit des Reaktionsgases in den Katalysator variabel einstellen. Die Begriffe „gestapelt“ und „zusammengesetzt“ beziehen sich - wie vorstehend erwähnt - wiederum auf den montierten Zustand des axial segmentierten Katalysatorkorbs, während sich die Begriffe „stapelbar“ und „zusammensetzbar“ auf den in Einzelteile zerlegten Vormontagezustand des Katalysatorkorbs beziehen.In a preferred embodiment of the invention, even greater flexibility with regard to the use of the Berty reactor that can be built up from the kit with a comparatively small number of parts of the kit is achieved in that at least one of the catalyst baskets is made up of at least four axially stacked or stackable ring segments (ie ring-shaped or sleeve-like Segments of the catalyst basket) is put together or can be put together, with at least one of the sieves for varying the filling volume being used alternatively between different ring segments. In the embodiment described above, not only the Berty reactor is designed as a kit as a whole. Rather, at least one of the catalyst baskets is already structured in itself as a kit, which can be reversibly assembled in different configurations. As a result, different filling heights can be achieved by different positioning of the sieves with one and the same catalyst basket. This in turn allows the flow resistance of the catalyst and the residence time of the reaction gas in the catalyst to be set variably with otherwise identical reaction conditions. The terms “stacked” and “assembled” relate - as mentioned above - in turn to the assembled state of the axially segmented catalyst basket, while the terms “stackable” and “assemblable” relate to the pre-assembled state of the catalyst basket disassembled into individual parts.

Grundsätzlich ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die mindestens vier Ringsegmente des axial segmentierten Katalysatorkorbs lose und nacheinander in das Gehäuse des Berty-Reaktors einsetzbar sind. Auch ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Ringsegmente unmittelbar aneinander fixierbar sind, z.B. durch Verschraubung. Vorzugsweise umfasst der axial segmentierte Katalysatorkorb aber zusätzlich zu den Ringsegmenten eine Außenhülse, die die gestapelten Ringsegmente außenseitig umgibt und aneinander fixiert. Sofern der Bausatz mehrere axial segmentierte Katalysatorkörbe umfasst, kann im Rahmen der Erfindung jeder dieser Katalysatorkörbe eine eigene Außenhülse umfassen. Vorzugsweise umfasst der Bausatz aber eine Außenhülse, die austauschbar mit Ringsegmenten unterschiedlichen Innendurchmessers zum Aufbau verschiedener Katalysatorkörbe wiederverwendet werden kann.In principle, it is conceivable within the scope of the invention that the at least four ring segments of the axially segmented catalyst basket can be inserted loosely and one after the other into the housing of the Berty reactor. It is also conceivable within the scope of the invention that the ring segments can be fixed directly to one another, for example by screwing. Preferably comprises the axially segmented In addition to the ring segments, the catalyst basket has an outer sleeve which surrounds the stacked ring segments on the outside and fixes them to one another. If the kit comprises a plurality of axially segmented catalyst baskets, each of these catalyst baskets can comprise its own outer sleeve within the scope of the invention. However, the kit preferably comprises an outer sleeve which can be interchangeably reused with ring segments of different inner diameters to build different catalyst baskets.

In denkbaren Ausführungsformen der Erfindung kann der zwischen dem jeweils eingesetzten Katalysatorkorb und der Umfangswand des Gehäuses gebildete Abstand - wie bei dem aus DE 20 2014 006 675 U1 bekannten Berty-Reaktor - unter Bildung eines Ringspalts frei bleiben. Vorzugsweise umfasst der Bausatz aber zusätzlich zu dem Gehäuse, der Strömungsmaschine und den mehreren Katalysatorkörben als weiteres Teil mindestens einen ringförmigen Korbträger, der in das Gehäuse eingesetzt oder einsetzbar ist, und in dem wiederum mindestens einer der Katalysatorkörbe eingesetzt oder einsetzbar ist. Der Korbträger ist hierbei derart ausgebildet, dass er den zwischen dem jeweils eingesetzten Katalysatorkorb und der Umfangswand des Gehäuses gebildeten Abstand vollständig ausfüllt und somit insbesondere sowohl dicht an der Umfangswand des Gehäuses als auch dicht am Außenumfang des jeweiligen Katalysatorkorbs anliegt. Um dennoch eine Strömung des Reaktionsgases außenseitig des Katalysatorkorbs zu ermöglichen, ist der Korbträger von einer Mehrzahl von in Axialrichtung verlaufenden Strömungskanälen durchsetzt. Die Strömungskanäle sind hierbei (insbesondere gleichmäßig) um den Umfang des Korbträgers, d.h. um eine zur Aufnahme des Katalysatorkorbs vorgesehene zentrale Bohrung des Korbträgers herum, verteilt. Der Korbträger ermöglicht einerseits eine stabile Halterung des jeweiligen Katalysatorkorbs in dem Gehäuse und ermöglicht andererseits auf besonders einfache Weise eine hinsichtlich des Strömungswiderstandes an den Innenraum des Katalysatorkorbs angepasste und verwirbelungsfreie (laminare) Führung des Reaktionsgases um die Außenseite des Katalysatorkorbes herum.In conceivable embodiments of the invention, the distance formed between the catalyst basket used in each case and the peripheral wall of the housing - as in the case of DE 20 2014 006 675 U1 known Berty reactor - remain free while forming an annular gap. However, in addition to the housing, the turbomachine and the multiple catalyst baskets, the kit preferably comprises at least one ring-shaped basket carrier that is inserted or insertable into the housing and in which at least one of the catalyst baskets is inserted or insertable. The basket support is designed in such a way that it completely fills the gap formed between the respectively inserted catalyst basket and the circumferential wall of the housing and thus rests in particular both close to the circumferential wall of the housing and close to the outer circumference of the respective catalyst basket. In order to nevertheless enable a flow of the reaction gas on the outside of the catalyst basket, the basket support is penetrated by a plurality of flow channels running in the axial direction. The flow channels are (in particular evenly) distributed around the circumference of the basket support, ie around a central bore of the basket support provided for receiving the catalyst basket. On the one hand, the basket support enables the respective catalyst basket to be held securely in the housing and, on the other hand, enables the reaction gas to be guided around the outside of the catalyst basket in a particularly simple manner, adapted to the interior of the catalyst basket in terms of flow resistance and without turbulence (laminar).

Grundsätzlich kann der Bausatz im Rahmen der Erfindung mehrere Korbträger umfassen, die zur Aufnahme eines oder mehrerer jeweils zugeordneter Katalysatorkörbe vorgesehen sind. Vorzugsweise umfasst der Bausatz aber lediglich einen Korbträger, in den alle Katalysatorkörbe des Bausatzes alternativ (d.h. gegeneinander austauschbar) einsetzbar sind. Zur Anpassung des (freien) Strömungsquerschnitts des Korbträgers an den - durch Wahl des entsprechenden Katalysatorkorbs - anpassbaren Querschnitt des Innenraums ist dem Korbträger hierbei in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mindestens eine Reduzierhülse zugeordnet, die in einen der Strömungskanäle des Korbträgers eingesetzt oder einsetzbar ist. Vorzugsweise umfasst der Bausatz für jeden Strömungskanal des Korbträgers eine zugeordnete Reduzierhülse, um umfänglich symmetrische Strömungsverhältnisse innerhalb des Korbträgers zu gewährleisten. Als „(freier) Strömungsquerschnitt“ ist hierbei derjenige Teil der von dem Korbträger eingenommenen Querschnittsfläche bezeichnet, der von dem Reaktionsgas durchströmbar ist.In principle, within the scope of the invention, the kit can comprise a plurality of basket supports which are provided for receiving one or more associated catalyst baskets. However, the kit preferably comprises only one basket carrier, in which all the catalyst baskets of the kit can be used alternatively (i.e. interchangeably with one another). In order to adapt the (free) flow cross-section of the basket support to the cross-section of the interior, which can be adjusted by choosing the appropriate catalyst basket, the basket support is assigned at least one reducing sleeve in an advantageous embodiment of the invention, which is inserted or can be inserted into one of the flow channels of the basket support. The kit preferably comprises an associated reducing sleeve for each flow channel of the basket support in order to ensure circumferentially symmetrical flow conditions within the basket support. The “(free) flow cross-section” here denotes that part of the cross-sectional area occupied by the basket carrier through which the reaction gas can flow.

Um den Strömungsquerschnitt des Korbträgers noch variabler einstellen zu können, sind in einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Bausatzes für mindestens einen der Strömungskanäle (vorzugsweise wiederum für jeden der Strömungskanäle) mehrere alternativ (d.h. im Austausch gegeneinander) in den Strömungskanal einsetzbare Reduzierhülsen vorgesehen, die sich hinsichtlich ihres freien Innendurchmessers unterscheiden.In order to be able to adjust the flow cross-section of the basket carrier even more variably, several reducing sleeves which can be inserted into the flow channel alternatively (i.e. in exchange for one another) are provided in an advantageous further development of the kit for at least one of the flow channels (preferably again for each of the flow channels) differentiate between the free inner diameter.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst der Bausatz eine Entnahmeleitung für das Reaktionsgas und/oder eine Messsonde (beispielsweise zur Messung der Temperatur oder des Drucks in dem Reaktionsraum), wobei die Entnahmeleitung bzw. Messsonde radial (d.h. senkrecht zu der Axialrichtung) durch das Gehäuse hindurch in den Innenraum des jeweils in das Gehäuse eingesetzten Katalysatorkorbs einführbar oder eingeführt ist. Die Entnahmeleitung bzw. Messsonde ist hierbei vorteilhafterweise innerhalb des Korbträgers zwischen zwei Strömungskanälen hindurchgeführt. Hierdurch wird erreicht, dass die Entnahmeleitung bzw. Messsonde im Bereich des Katalysatorkorbs nicht unmittelbar von dem Reaktionsgas umspült werden. Hierdurch wird wiederum auf einfache Weise vermieden, dass durch die radiale Entnahmeleitung bzw. Messsonde eine Unsymmetrie im Strömungsverlauf des Reaktionsgases erzeugt wird, wodurch die Präzision des Berty-Reaktors (also die Messgenauigkeit der damit durchgeführten Untersuchungen) verbessert wird.In an expedient embodiment, the kit comprises a sampling line for the reaction gas and / or a measuring probe (for example, for measuring the temperature or pressure in the reaction chamber), the sampling line or measuring probe radially (ie perpendicular to the axial direction) through the housing in the interior of the respective catalyst basket inserted into the housing can be introduced or introduced. The extraction line or measuring probe is advantageously passed through within the basket support between two flow channels. This ensures that the sampling line or measuring probe in the area of the catalyst basket is not directly washed around by the reaction gas. This in turn avoids, in a simple manner, that the radial sampling line or measuring probe creates an asymmetry in the flow path of the reaction gas, which improves the precision of the Berty reactor (i.e. the measuring accuracy of the investigations carried out with it).

Eine weitere Verkörperung der Erfindung ist ein Berty-Reaktor, der - ähnlich einem herkömmlichen Berty-Reaktor - zusätzlich zu einem Gehäuse und einer Strömungsmaschine der vorstehend genannten Art einen einzigen Katalysatorkorb aufweist. Die erfindungsgemäß Idee eines variablen Reaktionsraums ist bei diesem Berty-Reaktor dadurch realisiert, dass der Katalysatorkorb in der vorstehend beschriebenen Weise axial segmentiert ist, d.h. aus mindestens vier axial gestapelten oder stapelbaren Ringsegmenten zusammengesetzt bzw. zusammensetzbar ist, wobei mindestens eines der Siebe zur Variation des Füllvolumens alternativ zwischen verschiedenen Ringsegmenten einsetzbar ist. Wie vorstehend beschrieben, weist der axial segmentierte Katalysatorkorb vorzugsweise zusätzlich eine Außenhülse auf, in der die Ringsegmente fixiert oder fixierbar sind.A further embodiment of the invention is a Berty reactor which, similar to a conventional Berty reactor, has a single catalyst basket in addition to a housing and a fluid flow machine of the type mentioned above. The inventive idea of a variable reaction chamber is implemented in this Berty reactor in that the catalyst basket is axially segmented in the manner described above, ie composed of at least four axially stacked or stackable ring segments, with at least one of the sieves to vary the Filling volume can be used alternatively between different ring segments. As described above, the axially segmented catalyst basket preferably additionally has one Outer sleeve in which the ring segments are fixed or can be fixed.

Zusätzlich oder alternativ hierzu weist der erfindungsgemäße Berty-Reaktor einen Korbträger der vorstehend beschriebenen Art auf. Vorzugsweise umfasst der Berty-Reaktor weiterhin mindestens eine Reduzierhülse, die in einen der Strömungskanäle des Korbträgers eingesetzt oder einsetzbar ist, um den Strömungsquerschnitt des Korbträgers zu reduzieren. Optional umfasst der Berty-Reaktor dabei mehrere Reduzierhülsen mit unterschiedlichem freiem Innendurchmesser, die gegeneinander austauschbar in einen der Strömungskanäle einsetzbar sind. In addition or as an alternative to this, the Berty reactor according to the invention has a basket support of the type described above. The Berty reactor preferably further comprises at least one reducing sleeve which is inserted or can be inserted into one of the flow channels of the basket support in order to reduce the flow cross section of the basket support. The Berty reactor optionally comprises several reducing sleeves with different free inner diameters, which can be used interchangeably in one of the flow channels.

Weiterhin umfasst der Berty-Reaktor in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Entnahmeleitung und/oder Messsonde, die radial durch das Gehäuse hindurch in den Innenraum des Katalysatorkorbs eingeführt ist, und die hierbei in der vorstehend beschriebenen Weise zwischen zwei Strömungskanälen durch den Korbträger hindurch geführt ist.Furthermore, in an advantageous embodiment, the Berty reactor comprises a sampling line and / or measuring probe which is introduced radially through the housing into the interior of the catalyst basket and which is guided through the basket support between two flow channels in the manner described above.

Zu einzelnen Ausführungsvarianten des axial segmentierten Katalysatorkorbs, des Korbträgers, der mindestens einen Reduzierhülse und der Entnahmeleitung bzw. Messsonde, sowie zu den damit jeweils verbundenen Vorteilen wird auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Bausatz entsprechend verwiesen.For individual design variants of the axially segmented catalyst basket, the basket support, the at least one reducing sleeve and the sampling line or measuring probe, as well as the advantages associated therewith, reference is made to the above statements on the kit according to the invention.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einem Längsschnitt einen Berty-Reaktor mit einem Gehäuse, einer Strömungsmaschine, einem Korbträger, einem Katalysatorkorb, einer Zuführleitung und einer Entnahmeleitung,
2 in einem gegenüber 1 vergrößerten Längsschnitt einen Katalysatorkorb des Berty-Reaktors gemäß 1,
3 in einer perspektivischen Darstellung einen Korbträger des Berty-Reaktors gemäß 1 mit einer darin zu Reduzierung des Strömungsvolumens einsetzbaren Reduzierungshülse,
4 in einer transparenten perspektivischen Darstellung ein Laufrad der Strömungsmaschine,
5 in Draufsicht entlang einer Achse der Strömungsmaschine das Laufrad gemäß 4,
6 in einer transparenten Seitenansicht das Laufrad gemäß 4,
7 in einer transparenten perspektivischen Darstellung das Laufrad gemäß 4 mit einem aufgesetzten Raddeckel,
8 in einer längsgeschnittenen perspektivischen Darstellung das Laufrad gemäß 4 mit aufgesetztem Raddeckel,
9 in einer (gegenüber 6 um 180° gedrehten) transparenten Seitenansicht das Laufrad gemäß 4 mit aufgesetztem Raddeckel, und
10 in einer Explosionsdarstellung in einer transparenten Seitenansicht Teile eines Bausatzes, aus dem der Berty-Reaktor gemäß 1 in unterschiedlichen Konfigurationen reversibel zusammengebaut werden kann.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

1 in a longitudinal section a Berty reactor with a housing, a turbo machine, a basket support, a catalyst basket, a supply line and an extraction line,
2 in an opposite 1 enlarged longitudinal section according to a catalyst basket of the Berty reactor 1 ,
3 in a perspective illustration a basket support of the Berty reactor according to FIG 1 with a reducing sleeve that can be used to reduce the flow volume,
4th in a transparent perspective illustration an impeller of the turbomachine,
5 in plan view along an axis of the turbomachine, the impeller according to FIG 4th ,
6th in a transparent side view the impeller according to 4th ,
7th in a transparent perspective illustration the impeller according to FIG 4th with an attached wheel cover,
8th in a longitudinally sectioned perspective illustration the impeller according to 4th with attached wheel cover,
9 in a (opposite 6th rotated by 180 °) transparent side view the impeller according to 4th with attached wheel cover, and
10 in an exploded view in a transparent side view parts of a kit from which the Berty reactor according to 1 can be assembled reversibly in different configurations.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference symbols in all figures.

Der in 1 in einer Schnittansicht dargestellte Berty-Reaktor 1 umfasst ein druckdichtes (Generator-)Gehäuse 2 mit einem Gehäusetopf 3 und einem Gehäusedeckel 4. In dem Gehäuse 2 ist ein hohler Aufnahmeraum 5 gebildet, in den ein Katalysatorkorb 6 sowie ein Korbträger 7 eingesetzt sind.The in 1 Berty reactor shown in a sectional view 1 includes a pressure-tight (generator) housing 2 with a housing pot 3 and a housing cover 4th . In the case 2 is a hollow recording room 5 formed, in which a catalyst basket 6th as well as a basket carrier 7th are used.

In der Darstellung gemäß 1 ist in dem Aufnahmeraum 5 ein Laufrad 8 einer Strömungsmaschine 9 über dem Katalysatorkorb 6 angeordnet. Die Strömungsmaschine 9 umfasst ein außenseitig auf den Gehäusedeckel 4 aufgesetztes (Motor-)Gehäuse 10, in dem ein elektrischer Motor 11 und eine von dem Motor 11 angetriebene Rotorwelle 12 angeordnet sind. Das Motorgehäuse 10 oder ein Teil desselben sind optional einstückig mit dem Gehäusedeckel 4 ausgebildet. Die Rotorwelle 12 ist an einem (von dem Aufnahmeraum 5 abgewandten) distalen Ende 13 mit einem Rillenkugellager 14 gegenüber dem Motorgehäuse 10 drehbar gelagert. Mit einem (zu dem Ende 11 entgegengesetzten) proximalen Ende 15 ist die Rotorwelle 12 durch den Gehäusedeckel 4 hindurch in den Aufnahmeraum 5 des Gehäuses 2 eingeführt. Das proximale Ende 15 der Rotorwelle 12 ist hier drehfest mit dem Laufrad 8 verbunden. In einem mittleren Bereich zwischen dem distalen Ende 13 und dem proximalen Ende 15 ist die Rotorwelle 12 mittels eines Nadellagers 16 gelagert.In the representation according to 1 is in the recording room 5 an impeller 8th a turbo machine 9 above the catalyst basket 6th arranged. The turbo machine 9 includes an outside on the housing cover 4th attached (motor) housing 10, in which an electric motor 11 and one from the engine 11 driven rotor shaft 12 are arranged. The motor housing 10 or a part of it are optionally integral with the housing cover 4th educated. The rotor shaft 12 is at one (of the recording room 5 distal end facing away 13 with a deep groove ball bearing 14th opposite the motor housing 10 rotatably mounted. With a (to the end 11 opposite) proximal end 15th is the rotor shaft 12 through the housing cover 4th through into the recording room 5 of the housing 2 introduced. The proximal end 15th the rotor shaft 12 is here rotatably with the impeller 8th connected. In a middle area between the distal end 13 and the proximal end 15th is the rotor shaft 12 by means of a needle bearing 16 stored.

Die Rotorwelle 12, und damit das Laufrad 8, werden direkt (d.h. ohne zwischengeschaltetes Getriebe) von dem Motor 11 angetrieben, der hier beispielhaft als Synchronmotor ausgebildet ist. Ein Rotor des Motors 11 ist hierzu unmittelbar auf die Rotorwelle 12 drehfest aufgepresst. Ein Stator des Motors 11, der den Rotor koaxial umgibt, ist drehfest in dem Gehäuse 10 montiert. Zur Kühlung des Motors 11 ist das Gehäuse 10 optional von einem (nicht dargestellten) Kühlmantel umgeben, wie er an sich z.B. aus DE 20 2014 006 675 U1 bekannt ist.The rotor shaft 12 , and with it the impeller 8th , are directly (ie without an interposed gearbox) from the engine 11 driven, which is designed here as a synchronous motor, for example. A rotor of the engine 11 is for this purpose directly on the rotor shaft 12 non-rotatably pressed on. A stator of the motor 11 , which surrounds the rotor coaxially, is rotationally fixed in the housing 10 assembled. For cooling the engine 11 is the case 10 optionally surrounded by a (not shown) cooling jacket, such as that per se DE 20 2014 006 675 U1 is known.

Das Gehäuse 2, der Katalysatorkorb 6, der Korbträger 7 und die Strömungsmaschine 9 sind koaxial, also an einer gemeinsamen Achse 19 ausgerichtet. Entlang dieser Achse 19 ist der Katalysatorkorb 6 durchströmbar. Der Katalysatorkorb 6 ist hierzu als ringförmige Struktur ausgebildet, die einen mit einem Katalysator zu befüllenden Innenraum 20 umschließt. An beiden Axialenden ist der Katalysatorkorb 6 hierbei offen, so dass ein Reaktionsgas durch ein unteres Axialende in den Innenraum 20 eintreten und den Innenraum 20 nach Kontakt mit dem Katalysator durch ein oberes Axialende wieder verlassen kann.The case 2 , the catalyst basket 6th , the basket carrier 7th and the turbo machine 9 are coaxial, i.e. on a common axis 19th aligned. Along this axis 19th is the catalyst basket 6th permeable. The catalyst basket 6th is designed as a ring-shaped structure for this purpose, which has an interior space to be filled with a catalyst 20th encloses. The catalyst basket is at both axial ends 6th here open, so that a reaction gas through a lower axial end into the interior 20th enter and the interior 20th after contact with the catalyst can exit again through an upper axial end.

Der Korbträger 7 ist durch einen ringförmigen Körper gebildet, der den Katalysatorkorb 6 koaxial umgibt und dabei einen Abstand zwischen dem Katalysatorkorb 6 und einer Umfangswand 21 des Gehäuses 2 (hier konkret des Gehäusetopfes 3) vollständig überbrückt. Der Korbträger 7 liegt somit einerseits an der Umfangswand 21 und andererseits an dem Außenumfang des Katalysatorkorbs 6 an. Um dennoch eine den Katalysatorkorb 6 außenseitig umgebende Gasströmung in dem Aufnahmeraum 5 zu ermöglichen, sind in den Korbträger 7 mehrere Strömungskanäle 22 (beispielhaft 15 Strömungskanäle 22, s. auch 3) eingebracht, die den Korbträger 7 in axialer Richtung durchsetzen und um den Umfang des Korbträgers 7 verteilt angeordnet sind. Die Strömungskanäle 22 sind mit dem Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 über zwei Umlenkräume 23 und 24 fluidisch verbunden, die zu den beiden Axialseiten des Katalysatorkorbes 6 in den Gehäusedeckel 4 beziehungsweise in einem Boden 25 des Gehäusetopfes 3 eingebracht sind. Der Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 und die Strömungskanäle 22 in dem Korbträger 7 bilden somit zusammen mit den Umlenkräumen 23 und 24 ein zusammmenhängendes, torusartiges freies Volumen, in dem das Reaktionsgas zirkulieren kann und das deshalb als Reaktionsraum 26 bezeichnet ist. The basket carrier 7th is formed by an annular body that holds the catalyst basket 6th surrounds coaxially and thereby a distance between the catalyst basket 6th and a peripheral wall 21st of the housing 2 (here specifically the housing pot 3 ) completely bridged. The basket carrier 7th is thus on the one hand on the peripheral wall 21st and on the other hand on the outer periphery of the catalyst basket 6th at. In order to still have the catalyst basket 6th gas flow surrounding the outside in the receiving space 5 to enable are in the basket carrier 7th several flow channels 22nd (15 flow channels as an example 22nd , s. also 3 ) introduced that the basket carrier 7th enforce in the axial direction and around the circumference of the basket support 7th are arranged distributed. The flow channels 22nd are with the interior 20th of the catalyst basket 6th via two deflection rooms 23 and 24 fluidically connected to the two axial sides of the catalyst basket 6th in the housing cover 4th respectively in a soil 25th of the housing pot 3 are introduced. The interior 20th of the catalyst basket 6th and the flow channels 22nd in the basket carrier 7th thus form together with the deflection spaces 23 and 24 a contiguous, torus-like free volume in which the reaction gas can circulate and therefore acts as a reaction space 26th is designated.

Im Betrieb des Berty-Reaktors 1 wird ein Katalysator in den Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 eingefüllt. Der Katalysator kann in unterschiedlicher Form vorliegen, z.B. als Pulver, in Form von größeren Partikeln mit glatter oder unregelmäßiger Oberfläche, in Form von Pellets, etc. Nach dem druckdichten Verschließen des Gehäuses 2 wird der Reaktionsraum 26 über eine in den Boden 25 des Gehäusetopfes 3 mündende Zuführleitung 27 mit dem Reaktionsgas bis zum Erreichen eines vorgesehenen Gasdrucks befüllt. Mittels der Strömungsmaschine 9 wird dabei in dem Reaktionsraum 26 eine Kreisströmung des Reaktionsgases erzeugt, im Verlauf welcher das Reaktionsgas durch den Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 von unten nach oben und durch die Strömungskanäle 22 außenseitig des Katalysatorkorbs 6 wieder nach unten strömt. In den Umlenkräumen 23 und 24 wird das Reaktionsgas von innen nach außen bzw. von außen nach innen umgelenkt. Zur Vermeidung von Turbulenzen in der Kreisströmung ist der dem Katalysatorkorb 6 strömungstechnisch vorgeschaltete Umlenkraum 24 nach Art einer Torus-Halbschale gerundet. Auch der das Laufrad 8 aufnehmende Umlenkraum 23 hat zur weitest möglichen Vermeidung von Turbulenzen ausgerundete Kanten. Ebenfalls zur weitest möglichen Vermeidung von Turbulenzen sind die axialen Endbereiche des Innenraums 20 jeweils trichterartig verbreitert (s. auch 2).In operation of the Berty reactor 1 becomes a catalyst in the interior 20th of the catalyst basket 6th filled. The catalyst can be in various forms, for example as a powder, in the form of larger particles with a smooth or irregular surface, in the form of pellets, etc. After the pressure-tight sealing of the housing 2 becomes the reaction space 26th about one in the ground 25th of the housing pot 3 opening feed line 27 filled with the reaction gas until a specified gas pressure is reached. By means of the turbomachine 9 is in the reaction chamber 26th a circular flow of the reaction gas is generated, in the course of which the reaction gas passes through the interior 20th of the catalyst basket 6th from bottom to top and through the flow channels 22nd outside of the catalyst basket 6th flows down again. In the turning rooms 23 and 24 the reaction gas is diverted from the inside to the outside or from the outside to the inside. To avoid turbulence in the circular flow, that of the catalyst basket 6th Fluidically upstream deflection space 24 rounded like a torus half-shell. Also the impeller 8th receiving deflection space 23 has rounded edges to avoid turbulence as much as possible. The axial end areas of the interior are also used to avoid turbulence as much as possible 20th each widened like a funnel (see also 2 ).

Zwei in dem Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 angeordnete Siebe 28 und 29 (2) begrenzen ein innerhalb des Innenraums 20 zur Verfügung stehendes Füllvolumen 30 (2), d.h. den mit dem Katalysator ausfüllbaren Teil des Innenraums 20. Die Siebe 28 und 29 halten dabei den Katalysator in dem Innenraum 20 und verhindern eine Verwirbelung des Katalysators unter Wirkung der Kreisströmung. Sofern das Füllvolumen 30, also der Raum zwischen den Sieben 28 und 29, nicht vollständig mit dem Katalysator ausgefüllt wird, wird der gegebenenfalls verbleibende Freiraum mit Glaswolle oder einem ähnlichen Füllstoff ausgefüllt.Two in the interior 20th of the catalyst basket 6th arranged sieves 28 and 29 ( 2 ) limit one inside the interior 20th available filling volume 30th ( 2 ), ie the part of the interior that can be filled with the catalyst 20th . The sieves 28 and 29 keep the catalyst in the interior 20th and prevent turbulence in the catalyst under the effect of the circular flow. Provided the filling volume 30th , the space between the seven 28 and 29 , is not completely filled with the catalyst, any remaining space is filled with glass wool or a similar filler.

Zur Entnahme von Gas aus dem Reaktionsraum 26 ist eine Entnahmeleitung 31 vorgesehen, die im Innenraum 20 des Katalysatorkorbs 6 entspringt und von dort radial (das heißt quer zu der Achse 19) durch den Katalysatorkorb 6, den Korbträger 7 und die Umfangswand 21 des Gehäusetopfes 3 hindurchgeführt ist. Die Entnahmeleitung 31, die vorzugsweise auch einen Sensor (z.B. einen Temperatur-, Druck- und/oder Strömungssensor) trägt, ist dabei vorzugsweise derart durch den Korbträger 7 hindurchgeführt, dass sie den Korbträger 7 in einem zwischen zwei benachbarten Strömungskanälen 22 liegenden Bereich passiert, ohne diese Strömungskanäle 22 zu schneiden oder ganz oder teilweise zu verschließen.For removing gas from the reaction chamber 26th is a sampling line 31 provided in the interior 20th of the catalyst basket 6th rises and from there radially (i.e. transversely to the axis 19th ) through the catalyst basket 6th , the basket carrier 7th and the perimeter wall 21st of the housing pot 3 is passed through. The sampling line 31 , which preferably also carries a sensor (for example a temperature, pressure and / or flow sensor), is preferably in this way through the basket carrier 7th passed through that they carry the basket 7th in one between two adjacent flow channels 22nd lying area happens without these flow channels 22nd to cut or to close completely or partially.

Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, ist der Katalysatorkorb 6 aus mehreren Ringsegmenten 32a, 32b, 32c, 32d und 32e (übergreifend als Ringsegmente 32 bezeichnet) gebildet, die in Axialrichtung übereinander gestapelt sind. Die äußeren Ringsegmente 32a und 32e haben hierbei jeweils eine sich trichterartig nach außen hin aufweitende Bohrung, während die inneren Ringsegmente 32b, 32c und 32d jeweils eine Bohrung mit gleichem und konstantem Durchmesser haben. Die Siebe 28 und 29 sind hierbei jeweils zwischen zwei benachbarte Ringsegmente 32 eingesetzt und hierdurch fixiert. In dem dargestellten Beispiel sind das Sieb 28 zwischen den Ringsegmenten 32a und 32b, und das Sieb 29 zwischen den Ringsegmenten 32d und 32e eingesetzt. Die Siebe 28 und 29 können aber auch zwischen anderen beliebigen anderen benachbarten Ringsegmenten 32 eingesetzt werden, um die Position und Größe des Füllvolumens 30 zu variieren. Zudem können die inneren Ringsegmente 32b, 32c und 32d auch in anderer Reihenfolge zusammengesetzt werden, um die Siebpositionen in noch größerem Maße variieren zu können. Die inneren Ringsegmente 32b, 32c und 32d haben hierzu vorzugsweise verschiedene axiale Ausdehnungen.Like in particular from 2 becomes clear is the catalyst basket 6th from several ring segments 32a , 32b , 32c , 32d and 32e (across the board as ring segments 32 designated), which are stacked in the axial direction. The outer ring segments 32a and 32e each have a funnel-like outward widening bore, while the inner ring segments 32b , 32c and 32d each have a hole with the same and constant diameter. The sieves 28 and 29 are in each case between two adjacent ring segments 32 inserted and thereby fixed. In the example shown, these are the sieve 28 between the ring segments 32a and 32b , and the sieve 29 between the ring segments 32d and 32e used. The sieves 28 and 29 but can also be between any other adjacent ring segments 32 used to set the position and size of the filling volume 30th to vary. In addition, the inner ring segments 32b , 32c and 32d can also be assembled in a different order in order to be able to vary the screen positions to an even greater extent. The inner ring segments 32b , 32c and 32d for this purpose preferably have different axial dimensions.

Der Katalysatorkorb 6 umfasst zusätzlich zu den Ringsegmenten 32 eine Außenhülse 33, in die die Ringsegmente 32 eingestapelt sind, sowie eine mit der Außenhülse 33 verschraubte Druckschraube 34, durch die die Ringsegmente 32 in der Außenhülse 33 fixiert sind. Die aus der Außenhülse 33 und den mittels der Druckschraube 34 darin fixierten Ringsegmenten 32 gebildete Baueinheit bildet somit eine ringförmige Korbwand, die den Innenraum 20 umfänglich umgibt.The catalyst basket 6th includes in addition to the ring segments 32 an outer sleeve 33 into which the ring segments 32 are stacked, as well as one with the outer sleeve 33 screwed pressure screw 34 through which the ring segments 32 in the outer sleeve 33 are fixed. The one from the outer sleeve 33 and by means of the pressure screw 34 ring segments fixed therein 32 The structural unit formed thus forms an annular basket wall that defines the interior 20th surrounds extensively.

Optional umfasst der Korbträger 7 für jeden Strömungskanal 22 eine Reduzierhülse 35. In 3 ist aus Gründen der Übersicht lediglich eine dieser Reduzierhülsen 35 dargestellt. Diese Reduzierhülsen 35 werden optional in die jeweils zugeordnete Bohrung des Korbträgers 7 eingeschoben, um auf diese Weise den freien Querschnitt des jeweiligen Strömungskanals 22 bei Bedarf zu reduzieren.Optional includes the basket carrier 7th for every flow channel 22nd a reducing sleeve 35 . In 3 is only one of these reducing sleeves for reasons of clarity 35 shown. These reducing sleeves 35 are optionally in the respective assigned hole of the basket carrier 7th inserted in order in this way to the free cross section of the respective flow channel 22nd reduce if necessary.

Zusätzlich zu den die Strömungskanäle 22 bildenden dezentralen Bohrungen weist der Korbträger 7 eine zentrale Bohrung 36 auf, in die der Katalysatorkorb 6 passgenau eingesetzt wird. Zur axialen Positionierung des Katalysatorkorbs 6 ist an dem oberen Rand dieser zentralen Bohrung 36 eine umlaufene rückspringende Stufe 37 eingebracht, auf der der Katalysatorkorb 6 mit einem komplementär geformten Kragen 38 (2) der Außenhülse 33 aufliegt. Durch einen dicht unterhalb des Kragens 38 radial von dem Außenumfang der Außenhülse 33 abragenden Justierstift 39, der in eine korrespondierende Nut des Korbträgers 7 eingreift, wird der Katalysatorkorb 6 bezüglich seiner Drehstellung relativ zu dem Korbträger 7 justiert.In addition to the the flow channels 22nd The basket support has decentralized bores 7th a central hole 36 in which the catalyst basket 6th is used precisely. For the axial positioning of the catalyst basket 6th is at the top of this central hole 36 a revolving recessed step 37 introduced, on which the catalyst basket 6th with a complementary shaped collar 38 ( 2 ) of the outer sleeve 33 rests. By one just below the collar 38 radially from the outer circumference of the outer sleeve 33 protruding alignment pin 39 , which in a corresponding groove of the basket support 7th intervenes, the catalyst basket 6th with regard to its rotational position relative to the basket support 7th adjusted.

Der Korbträger 7 liegt wiederum auf einem Auflagerand 40 (1) auf dem Boden 25 des Gehäusetopfes 3 auf.The basket carrier 7th again lies on a support edge 40 ( 1 ) on the ground 25th of the housing pot 3 on.

Das in dem 4 bis 6 näher dargestellte Laufrad 8 der Strömungsmaschine 9 weist insgesamt sieben schrägradial angeordnete Schaufeln 41 auf. Zum Aufsetzen des Laufrads 8 auf den Katalysatorkorb 6 (s. 1) ist ein in den 7 bis 9 dargestellter Raddeckel 42 vorgesehen, der jeweils mit einem unteren Rand der Schaufeln 41 verbunden ist. Der Raddeckel 42 hat eine zentrale Öffnung 43, die mit der oberen Öffnung des Innenraums 20 des Katalysatorkorbs 6 korrespondiert. Die Öffnung 43 des Raddeckels 42 wird dabei von einem nach unten abragenden Dichtrand 44 flankiert, der mit geringem Spaltmaß über dem oberen Ende des Katalysatorkorbs 6 angeordnet ist.That in that 4th to 6th impeller shown in more detail 8th the turbo machine 9 has a total of seven obliquely arranged blades 41 on. For putting on the impeller 8th on the catalyst basket 6th (see 1 ) is a in the 7th to 9 illustrated wheel cover 42 provided, each with a lower edge of the blades 41 connected is. The wheel cover 42 has a central opening 43 that with the top opening of the interior 20th of the catalyst basket 6th corresponds. The opening 43 of the wheel cover 42 is thereby of a downward protruding sealing edge 44 flanked, the one with a small gap above the upper end of the catalyst basket 6th is arranged.

Bei Rotation des Laufrads 8 wird das durch den Innenraum 20 strömende Reaktionsgas durch die Öffnung 43 des Raddeckels 42 hindurch angesaugt. Das Reaktionsgas tritt somit in einen zentralen Bereich des Laufrads 8 ein und wird durch die Schaufeln 41 radial nach außen beschleunigt.When the impeller rotates 8th that becomes through the interior 20th flowing reaction gas through the opening 43 of the wheel cover 42 sucked through. The reaction gas thus enters a central area of the impeller 8th one and gets through the shovels 41 accelerated radially outward.

10 zeigt schließlich Teile eines (nicht vollständig dargestellten) Bausatzes 45, aus dem der vorstehend beschriebene Berty-Reaktor 1 reversibel in unterschiedlichen Konfigurationen zusammengebaut werden kann. Der Bausatz 45 umfasst in jeweils einfacher Ausführung

• das Gehäuse 2 (von dem in 10 lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der Gehäusetopf 3 dargestellt ist),
• die (in 10 nur teilweise dargestellte) Zuführleitung 27 und die Entnahmeleitung 31,
• die Strömungsmaschine 9 (von der in 10 ebenfalls lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nur das Laufrad 8 dargestellt ist),
• den Korbträger 7,
• die Außenhülse 33 und die Druckschraube 34, sowie
• die beiden Siebe 28 und 29.

10 finally shows parts of a (not completely shown) kit 45 , from which the Berty reactor described above 1 can be reversibly assembled in different configurations. The kit 45 includes in each case a simple version

• the housing 2 (from the in 10 only for reasons of clarity only the housing pot 3 is shown),
• in the 10 only partially shown) feed line 27 and the extraction line 31 ,
• the fluid flow machine 9 (from the in 10 also only for reasons of clarity only the impeller 8th is shown),
• the basket carrier 7th ,
• the outer sleeve 33 and the pressure screw 34 , as
• the two sieves 28 and 29 .

Des Weiteren umfasst der Bausatz 45 in dem dargestellten Beispiel

• zwei verschiedene Sätze an Ringsegmenten 32a-32e beziehungsweise 32a' bis 32e', wobei sich die einander entsprechenden Ringsegmente 32 der beiden Sätze jeweils durch den Innendurchmesser, d.h. den Durchmesser der Bohrung, unterscheiden; in dem dargestellten Beispiel weisen die Ringsegmente 32a-32e eine schmälere Bohrung auf als die Ringsegmente 32a' bis 32e'); sowie
• für jeden Strömungskanal 22 des Korbträgers 7 eine Reduzierhülse 35 (wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich zwei dieser Reduzierhülsen 35 dargestellt sind).

The kit also includes 45 in the example shown

• two different sets of ring segments 32a-32e respectively 32a ' to 32e ' , the corresponding ring segments 32 the two sets each differ by the inner diameter, ie the diameter of the bore; in the example shown, the ring segments 32a-32e a narrower hole than the ring segments 32a ' to 32e ' ); as
• for each flow channel 22nd of the basket carrier 7th a reducing sleeve 35 (For the sake of clarity, only two of these reducing sleeves 35 are shown).

Die Ringsegmente 32a bis 32e und die Ringsegmente 32a' bis 32e' können alternativ (also im Austausch miteinander) zusammen mit den Sieben 28 und 29 in die Außenhülse 33 eingesetzt werden, um auf diese Weise zwei Konfigurationen des Katalysatorkorbs 6 mit unterschiedlichem Volumen des Innenraums 20 zu schaffen. Unter Verwendung der Ringsegmente 32a bis 32e kann eine Konfiguration des Katalysatorkorbs 6 mit kleinerem Innenraumvolumen zusammengebaut werden, während eine Kombination der Ringsegmente 32a' bis 32e' mit der Außenhülse 33 eine Konfiguration des Katalysatorkorbs 6 mit größerem Innenraumvolumen ergibt.The ring segments 32a to 32e and the ring segments 32a ' to 32e ' can alternatively (i.e. in exchange with each other) together with the sieves 28 and 29 into the outer sleeve 33 In this way two configurations of the catalyst basket are used 6th with different volumes of the interior 20th to accomplish. Using the ring segments 32a to 32e can be a configuration of the catalyst basket 6th can be assembled with a smaller interior volume, while a combination of the ring segments 32a ' to 32e ' with the outer sleeve 33 a configuration of the catalyst basket 6th with a larger interior volume.

Die Reduzierhülsen 35 werden nur bei Auswahl der (mit dem kleinen Innendurchmesser versehenen) Ringsegmente 32a bis 32e in den Korbträger 7 eingesetzt, um den freien Strömungsquerschnitt des Korbträgers 7 zu reduzieren und somit an den vergleichsweise geringen Durchmesser des Innenraums 20 anzupassen. Durch diese Anpassung des freien Strömungsquerschnitts wird eine besonders gleichmäßige und daher turbulenzfrei (oder zumindest turbulenzarme) Kreisströmung des Reaktionsgases erzielt.The reducing sleeves 35 are only used when selecting the ring segments (with the small inner diameter) 32a to 32e in the basket carrier 7th used to reduce the free flow cross-section of the basket support 7th to reduce and thus to the comparatively small diameter of the interior 20th adapt. By adapting the free flow cross section, a particularly uniform and therefore turbulence-free (or at least low-turbulence) circular flow of the reaction gas is achieved.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung enthält der Bausatz 45 mehr als zwei Sätze an Ringsegmenten 32, die sich jeweils durch den Innendurchmesser der Ringsegmente 32 unterscheiden. Vorzugsweise umfasst der Bausatz 45 hierbei auch mehrere Sätze an Reduzierhülsen 35, die sich durch den freien Innendurchmesser der Reduzierhülsen 35 unterscheiden.In further embodiments of the invention, the kit contains 45 more than two sets of ring segments 32 which are each characterized by the inner diameter of the ring segments 32 distinguish. Preferably the kit comprises 45 also several sets of reducing sleeves 35 , which are determined by the free inner diameter of the reducing sleeves 35 distinguish.

De Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.The invention is particularly clear from the exemplary embodiments described above, but is not limited to these exemplary embodiments. Rather, further embodiments of the invention can be derived from the claims and the above description.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Berty-ReaktorBerty reactor
22: (Reaktor-)Gehäuse(Reactor) housing
33: GehäusetopfHousing pot
44th: GehäusedeckelHousing cover
55: AufnahmeraumRecording room
66: KatalysatorkorbCatalyst basket
77th: KorbträgerBasket carrier
88th: LaufradWheel
99: StrömungsmaschineTurbo machine
1010: (Motor-)Gehäuse(Motor) housing
1111: Motorengine
1212: RotorwelleRotor shaft
1313: (distales) Ende(distal) end
1414th: RillenkugellagerDeep groove ball bearings
1515th: (proximales) Ende(proximal) end
1616: NadellagerNeedle roller bearings
1919th: Achseaxis
2020th: Innenrauminner space
2121st: UmfangswandPerimeter wall
2222nd: StrömungskanäleFlow channels
2323: UmlenkraumTurning space
2424: UmlenkraumTurning space
2525th: Bodenground
2626th: ReaktionsraumReaction space
2727: ZuführleitungFeed line
2828: SiebSieve
2929: SiebSieve
3030th: FüllvolumenFilling volume
3131: EntnahmeleitungSampling line
3232: RingsegmentRing segment
32a-32e32a-32e: RingsegmentRing segment
32a'-32e'32a'-32e ': RingsegmentRing segment
3333: AußenhülseOuter sleeve
3434: DruckschraubePressure screw
3535: ReduzierhülseReducing sleeve
3636: Bohrungdrilling
3737: Stufestep
3838: Kragencollar
3939: JustierstiftAdjustment pin
4040: AuflagerandSupport edge
4141: Schaufelshovel
4242: RaddeckelWheel cover
4343: Öffnungopening
4444: DichtrandSealing edge
4545: BausatzKit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202014006675 U1 [0006, 0021, 0033]

Claims

Kit (45) for a Berty reactor (1), - With a housing (2) which encloses a receiving space (5) pressure-tight, and - With a turbomachine (9) which comprises an impeller (8) for generating a circular flow in the receiving space (5), and - with several different catalyst baskets (6) or parts for building different catalyst baskets (6), - each of the catalyst baskets (6) having an annular basket wall which encloses a free interior space (20) through which a flow can flow in an axial direction for receiving a catalyst, - wherein in the interior (20) of each catalyst basket (6) two screens (28, 29) are arranged or can be arranged, which limit a filling volume (30) to be filled with the catalyst, - The catalyst baskets (6) being interchangeable and insertable into the receiving space (5) so that a distance is formed between the catalyst basket (6) and a peripheral wall (21) of the housing (2), and - The catalyst baskets (6) differing in a respective diameter of the interior space (20) and / or an axial position of at least one sieve (28, 29).

Kit (45) Claim 1 , wherein at least one catalyst basket (6) is composed or can be put together from at least four axially stacked or stackable ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e '), with at least one of the sieves (28, 29) for varying the filling volume ( 30) can alternatively be used between different ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e ').

Kit (45) Claim 2 wherein the catalyst basket (6) further comprises an outer sleeve (33) in which the at least four axially stacked ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e ') are fixed or can be fixed.

Kit (45) according to one of the Claims 1 to 3 , with an annular basket carrier (7) which is inserted or insertable into the housing (2) and in which one of the catalyst baskets (6) can be inserted or inserted, the basket carrier (7) being the one between the inserted catalyst basket (6) and the distance formed by the circumferential wall (21) of the housing (2) is completely bridged and is penetrated by a plurality of flow channels (22) running in the axial direction.

Kit (45) Claim 4 , with at least one reducing sleeve (35) which is inserted or insertable into one of the flow channels (22) in order to reduce a flow cross-section of the basket support (7).

Kit (45) Claim 5 , with several reducing sleeves (35) which can be inserted into one of the flow channels (22) and are interchangeable with one another and differ in terms of their free inner diameter.

Kit (45) according to one of the Claims 4 to 6th , with a sampling line (31) and / or a measuring probe which can be inserted or inserted perpendicular to the axial direction through the housing (2) into the interior (20) of the respective catalyst basket (6) inserted into the housing (2), wherein the extraction line (31) or measuring probe is passed through between two flow channels (22) within the basket support (6).

Berty reactor (1), - With a housing (2) which encloses a receiving space (5) pressure-tight, and - With a turbomachine (9) which comprises an impeller (8) for generating a circular flow in the receiving space (5), and - with a catalyst basket (6), - The catalyst basket (6) having an annular basket wall which encloses a free interior space (20) through which a flow can flow in an axial direction for receiving a catalyst, - Two sieves (28, 29) are arranged in the interior (20) which limit a filling volume (30) to be filled with the catalyst, - The catalyst basket (6) being inserted or insertable into the receiving space (5), so that a distance is formed between the catalyst basket (6) and a peripheral wall (21) of the housing (2), and - wherein the catalyst basket (6) is composed or can be assembled from at least four axially stacked or stackable ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e '), with at least one of the sieves (28, 29) for varying the filling volume ( 30) can alternatively be used between different ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e ').

Berty reactor (1) according to Claim 8 wherein the catalyst basket (6) further comprises an outer sleeve (33) in which the at least four axially stacked ring segments (32, 32a-32e; 32a'-32e ') are fixed or can be fixed.

Berty reactor (1), - with a housing (2) which encloses a receiving space (5) in a pressure-tight manner, and - with a turbomachine (9) which comprises an impeller (8) for generating a circular flow in the receiving space (5) - With a catalyst basket (6), - wherein the catalyst basket (6) has an annular basket wall which encloses a free interior space (20) through which a flow can flow in an axial direction for receiving a catalyst, - wherein two sieves (28, 29) are arranged in the interior (20), which limit a filling volume (30) to be filled with the catalyst, and - the catalyst basket (6) being inserted or insertable into the receiving space (5), so that a distance is formed between the catalyst basket (6) and a peripheral wall (21) of the housing (2), as well as - with an annular basket support (7) which is inserted or inserted into the housing (2) and in turn the catalyst basket (6) is inserted or can be used, the basket carrier (7) completely filling the gap formed between the inserted catalyst basket (6) and a peripheral wall (21) of the housing (2) and of a plurality of flow channels (22 ) is interspersed.

Berty reactor (1) according to Claim 10 , with at least one reducing sleeve (35) which is inserted or insertable into one of the flow channels (22) in order to reduce a flow cross-section of the basket support (7).

Berty reactor (1) according to Claim 11 , with several reducing sleeves (35) which can be inserted into one of the flow channels (22) and are interchangeable with one another and differ in terms of their free inner diameter.

Berty reactor (1) according to one of the Claims 10 to 12 , with a removal line (31) and / or a measuring probe, which is inserted perpendicular to the axial direction through the housing (2) into the interior (20) of the catalyst basket (6) inserted into the housing (2), the removal line ( 31) or measuring probe is passed within the basket support (6) between two flow channels (22).