DE1079004B

DE1079004B - Furnace for carrying out gas reactions

Info

Publication number: DE1079004B
Application number: DEL31927A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Barfuss
Original assignee: Lentia GmbH
Current assignee: Lentia GmbH
Priority date: 1958-12-09
Filing date: 1958-12-09
Publication date: 1960-04-07

Description

Ofen für die Durchführung von Gasreaktionen Bei chemischen Reaktionen in der Gasphase bei höheren, insbesonldere bei Glühtemperaturen, wie z. B bei katalytischen Gasprozessen an metallischen Katalysatoren, etwa in Netzform oder von auf körnigen Trägern fein verteilt aufgebrachten Katalysatoren, aber auch bei Filtrafionsvorgängen von Feststoffe in feinster Verteilung mitführenden Gasen oder bei sonstigen Verfahren zur Behandlung von heißen Gasen mit Hilfe fester, feinverteilter oder körniger Stoffe, ist es eine für fast alle Fälle auch bei größerer Ausdehnung der Auflagerfläche wesentliche Forderung, daß das Katalysatornetz oder die körnige Katalysatorträgermasse oder die Filter- oder sonstige Behandlungsmasse auch bei langer Ofenreise bei der herrschenden Reaktionstemperatur völlig eben bzw. bei gleichmäßiger Schichtdicke erhalten bleibt. Dies ist durch die in solchen Vorrichtungen bisher angewendeten Lochbleche selbst dann nicht zu erzielen, wenn - diese durch starkwandige und hohe Stege unterstützt werden. Ein wenn auch- nur teilweises Durchhängen solcher Trägerlochbleche, oft aber auch der stützenden Träger durch Kriechverformung im Glühzustande, bewirkt ein Zusammenrinnen des körnigen Materials mit Entstehung von Randstellen unzulässig großer Gas durchlässigkeit und damit geringer Wirkung, bei Platinkatalysatornetzen dagegen ein Reißen derselben an den Durchhangstellen und ein Durchströmen von nicht ausreagiertem Gasgemisch.Furnace for carrying out gas reactions in chemical reactions in the gas phase at higher, in particular at annealing temperatures, such as. B for catalytic Gas processes on metallic catalysts, for example in network form or from granular ones Supports finely distributed catalysts, but also for filtration processes of solids in the finest distribution of entrained gases or other processes for the treatment of hot gases with the help of solid, finely divided or granular substances, it is one for almost all cases, even with a larger extension of the support surface essential requirement that the catalyst network or the granular catalyst carrier mass or the filter or other treatment mass even with a long oven journey The prevailing reaction temperature is completely even or with a uniform layer thickness preserved. This is due to those previously used in such devices Perforated sheets cannot even be achieved if they are made with thick-walled and high ones Bridges are supported. An even if only partial sagging of such perforated support plates, but often also the supporting girder caused by creep deformation in the annealing state a confluence of the granular material with the formation of edge areas is not permitted high gas permeability and thus little effect with platinum catalyst meshes on the other hand, it tears at the sagging points and does not flow through reacted gas mixture.

Die Herstellung von Lochblechen und dergleichen ist außerdem wegen der nötigen Blechstärken und der Stanzarbeit für die zahlreichen Löcher sehr teuer und bedingt außerdem einen mindestens 50 °/oigen Abfall an kostspieligem Legierungsmaterial, abgesehen vom Verschnitt bei der Zurichtung auf die meist übliche I(reisform des Reaktionsraumes, wobei der Abfall nicht weiterverwendet werden kann. The production of perforated sheets and the like is also because of the necessary sheet thicknesses and the punching work for the numerous holes very expensive and also requires at least a 50% waste of costly alloy material, Apart from the offcuts when dressing to the most common I (rice form of Reaction space, whereby the waste cannot be reused.

Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Ofen für die Durchführung von Gas reaktionen an oder mit festen Stoffen, wie Katalysatoren, Filter- oder Auffangmassen bei höheren bis Glühtemperaturen, bei welchem der Träger für solche Katalysatoren oder sonstige Behandlungsmassen auch bei lang andauernder Hitzebeanspruchung unter Belastung nicht durchsinkt oder sich verwerfen kann, so .daß die Schüttung auf diesem Träger stets eben und von gleicher Schichtdicke bleibt. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, daß der Massenträger in Form eines Gitterrostes ausgebildet ist, bei welchem die Gittermaschen durch senkrecht stehende und an den Berührungsstellen miteinander verschweißten, gewellten Blechstreifen gebildet werden. Wesentlich für die hier erwünschte Standfestigkeit bei hohen Temperaturen ist, daß der erfindungsgemäße Trägerrost aus nicht eingeschnittenen Blechstreifen hergestellt ist. Bei den als Treppenstufen oder für die Abdeckung von Lichtschächten verwendeten Gitterrosten werden nämlich die Blechstreifen eingeschnitten, die Bleche mit Hilfe der Schlitze ineinandergeschoben und so verschweißt. Bei den erfindungsgemäßen Gitterrosten würde diese Vereinigungsart, insbesondere bei größeren Rostdurchmessern bis oder iiber 3 m, nicht zum Ziele führen. The subject of the invention now forms a furnace for the implementation of gas reactions on or with solid substances such as catalysts, filter or collection media at higher to annealing temperatures at which the support for such catalysts or other treatment masses even with long-term exposure to heat Load does not sink through or can be discarded, so .that the bulk on this The carrier always remains even and of the same layer thickness. This effect is made by it achieved that the mass carrier is designed in the form of a grating, in which the grid meshes by standing vertically and at the points of contact with one another welded, corrugated sheet metal strips are formed. Essential for here Desired stability at high temperatures is that of the invention The support grid is made from non-cut sheet metal strips. The as Steps or gratings used to cover light shafts namely, the sheet metal strips are cut, the sheets with the help of the slots pushed into each other and so welded. The gratings according to the invention would this type of union, especially with larger grate diameters up to or over 3 m, does not lead to the goal.

Die Vereinigung der Blechstreifen zu dem erfindungsgemäßen Gitter- oder Wabenrost geschieht also ausschließlich durch Wellung der Blechstreifen und durch Zusammenschweißen der einzelnen, bei Verschiebung um eine halbe Wellenlänge einander gegenüberliegenden Wellenbäuche, die zu diesem Zwecke mit Vorzug abgeplattet sind, so daß sich ein bienenwabenartiger, sechseckiger.oder quadratischer Grundriß der Maschen ergibt. The union of the sheet metal strips to the grid according to the invention or honeycomb grid is done exclusively by corrugating the sheet metal strips and by welding the individual parts together, shifting them by half a wavelength opposing corrugations, which are preferably flattened for this purpose so that there is a honeycomb-like, hexagonal or square plan of stitches results.

In den Zeichnungen ist der einen Bestandteil des erfindungsgemäßen Ofens bildende Gitterrost beispielsweise und für sich allein dargestellt. Die Fig. 1 und 2, letztere als Schnittnacha-b der Fig. 1, zeigen eine bevorzugte Ausführung in Form von Sechseckwaben, bei welcher verhältnismäßig schwache Blechstreifen der zur Aufnahme der Durchbiegungskräfte ausreichenden Breite durch Walzen oder Pressen in das dargestellte Profil gebracht, jeweils an den bei spiegelbildlicher Anordnung bzw. bei Verschiebung um eine halbe Wellenlänge sich ergebenden Berührungsstellen beiderseibs miteinander verschweißt werden. Durch Veränderung des Wabenp roflls kann gewünschtenfalls besondere Festigkeit in einer bestimmten Richtung erzielt werden. Zur Erzielung maximaler Festigkeit sind die den Tragrost bildenden Wellblechstreifen an den sich berührenden Wellenbäuchen zweckmäßig teilweise abgeflacht, um die für die Verschweißung der- selben miteinander nötigen Berührungsflächen oder -kanten zu ergeben. In the drawings, one is part of the inventive Oven-forming grating, for example, and shown on its own. The fig. 1 and 2, the latter as section after a-b of FIG. 1, show a preferred embodiment in the form of hexagonal honeycombs, in which the relatively weak sheet metal strips sufficient width to absorb the bending forces by rolling or pressing brought into the profile shown, each to the mirror-inverted arrangement or contact points resulting from a shift by half a wavelength both bodies are welded together. By changing the honeycomb profile can, if desired, achieve particular strength in a certain direction will. To achieve maximum strength, the corrugated iron strips forming the support grid are used expediently partially flattened at the touching corrugations to avoid the the welding of the the same necessary contact surfaces or edges.

Ebenso können neben oder an Stelle zusätzlicher Unterstützungen des Tragrostes an einer oder mehreren Stellen Verstärkungen in Form von dickeren und bzw. ader höheren Stegen durchgehend mit eingeschweißt werden. Bei Mitverwendung solcher Verstärkungen können gegebenenfalls die zur Verschweißung untereinander dienenden Sechs- oder Vierkantflächen kürzer gehalten werden, da die nötige Stabilität in diesem Falle durch die erwähnten Verstärkungsstreifen gegeben ist. Durch diese Verstärkerstreifen kann eine zusätzliche Unterstützung des Tragrostes erspart werden. In addition to or instead of additional support from the Support grate in one or more places reinforcements in the form of thicker and or the higher webs are continuously welded in. When using Such reinforcements can optionally be used for welding to one another Serving hexagonal or square surfaces are kept shorter because of the necessary stability in this case is given by the reinforcement strips mentioned. Through this Reinforcing strips can save additional support for the support grid.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des Gitterrostes in einem Haltekorb 3 üblicher Art, aber auch die Möglichkeit, bei besonders großen Durchmessern des Rostes, diesen mit Hilfe von Kühlmittel- oder Dampfüberhitzer-Rohrschlangen 4 zusätzlich zu stützen, die zumeist ohnehin vorhanden sein müssen. Ebenso können bereits vorhandene feuerfeste Mauerwerksteile als zusätzliche Stütze für den erfindungsgemäßen Tragrost dienen. 3 shows the arrangement of the grating in a holding basket 3 of the usual type, but also the possibility of especially large grate diameters, this with the help of coolant or steam superheater pipe coils 4 to support, which mostly have to be present anyway. Existing Refractory masonry parts as additional support for the support grate according to the invention to serve.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sind, neben der bereits erwähnten außergewöhnlichen Stabilität gegen das gefährliche Durchbiegen, in der Materialersparnis, in der billigen Herstellungsmöglichkeit und im geringen Gewicht des gesamten Masseträgers gegenüber den notwendigerweise viel stärke ren Lochblechen üblicher Art mit ihren kräftigen Stützen sowie im bedeutend größeren, freien Durchgangsquerschnitt gelegen. Ein übliches, für den gleichen Zweck bisher verwendetes Lochblech hatte bei einer 24-mm-Lochung und einer Stegbreite von 6 mm einen freien Querschnitt von 50 O/o der Gesamtfläche. The advantages of the device according to the invention are, in addition to that already mentioned exceptional stability against dangerous bending in which Material savings, in the cheap manufacturing possibility and in the low weight of the entire mass carrier compared to the necessarily much stronger perforated metal sheets of the usual type with their strong supports and with a significantly larger, free passage cross-section located. Had a standard perforated plate previously used for the same purpose with a 24 mm perforation and a web width of 6 mm a free cross-section of 50 per cent of the total area.

Der erfindungsgemäße Gitterrost dagegen weist einen freien Ouerschnitt von rund 90 O/o auf. Für die Herstellung eines Lochblechs von 50 O/o freier Durchtrittsfläche ist-mit rund 50 01o Abfall durch Lochung und außerdem einem zusätzlichen Randverschnitt von fast 2 m2 bei einem Durchmesser von 3 m zu rechnen. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gitterrostes gibt es keinen Abfall, wenn die zur Bildung der Gitterscheibe nötigen Streifen in der nach dem Profilwalzen oder -pressen nötigen Länge aus handel!süblichen Blechtafeln geschnitten werden, wobei der jeweilige Rest für die nächstfolgende Zeile zu einem entsprechend langen Profilstreifen verschweißt wird. Da ein Untergreifen beim Zusammenschweißen der Kanten der Berührungsflächen nicht nötig ist, macht auch der Zusammenbau der gewellten Bänder zum Gitterrost nicht annähernd die Schwierigkeiten und Kosten wie das Lochen von stärkeren Blechen. Mit Vorzug können die korrespondierenden Kanten durch einfaches Zusammenlaufenlassen, vorzugsweise durch Argonschweißung, also ohne Verwendung teurer Schweißelektroden, oder auch durch elektrische Punktschweißung miteinander vereinigt werden.The grating according to the invention, on the other hand, has a free cross-section of around 90%. For the production of a perforated sheet with 50% free passage area is -with around 50 01o waste due to perforation and also an additional edge trim of almost 2 m2 with a diameter of 3 m. When making the Grating according to the invention, there is no waste when used to form the lattice pane necessary strips in the length required after profile rolling or pressing from commercially available Metal sheets are cut, with the remainder for the next Line is welded to a correspondingly long profile strip. There is an underreach when welding the edges of the contact surfaces is not necessary, also makes The assembly of the corrugated belts to the grating did not come close to the difficulties and costs like punching thicker sheet metal. The corresponding Edges by simply merging, preferably by argon welding, So without using expensive welding electrodes, or by electrical spot welding be united with each other.

Im allgemeinen sind die Stoßkanten beider Seiten des Rostes miteinander verschweißt, doch genügt es in Ausnahmefällen, jeweils nur die Stoßkanten der Untersicht des Gitterrostes zu verschweißen, um die nötige Stabilität neben einer hier noch höheren Elastizität zu erhalten. In general, the abutting edges of both sides of the grate are with one another welded, but in exceptional cases it is sufficient to only use the abutting edges of the soffit of the grating to be welded to provide the necessary stability in addition to one here to maintain higher elasticity.

Bei grobkörnigen Reaktionsmassen kann unter Umständen die Maschenweite des Gitterrostes etwas unterhalb der Korngröße gewählt werden; im allge meinen aber und insbesondere bei feinkörnigen Massen ist es, wie auch bei den bekannten Lochblechen, nötig, den verbälfnismäß ig weitmaschigen Gitterrost mit einem der Körnung entsprechend feinmaschigen Drahtnetz als Schüttfläche zu bedecken. In the case of coarse-grained reaction materials, the mesh size the grating can be chosen slightly below the grain size; but in general and especially with fine-grained masses, as with the known perforated sheets, necessary, the verbal wide-meshed grating with one of the grain size to cover fine-meshed wire netting as a pouring area.

Die Auswahl der Dicke und Breite der Blechstreifen, des Materials und der Maschenweite des Gitterrostes richtet sich nach den Anforderungen durch die Reaktionstemperatur, die Einsatzdauer und das Gewicht der Schüttmasse und kann unschwer nach den allgemein gültigen Regeln der Festigkeitslehre errechnet werden. The selection of the thickness and width of the sheet metal strips, the material and the mesh size of the grating depends on the requirements the reaction temperature, the duration of use and the weight of the bulk mass and can can easily be calculated according to the generally applicable rules of strength theory.

Der erfindungsgemäße Tragrost ist universell anwendbar, insbesondere in Öfen oder Reaktionseinrichtungen, die bei höheren bis Glühtemperaturen durch lange Zeit hindurch störungsfrei in Betrieb stehen müssen. Er wird demgemäß mit besonderem Vorzug in den Öfen für die Ammoniakverbrennung zu Stickstoffoxyden oder den Syntheseöfen für Blausäure angewendet. The support grid according to the invention is universally applicable, in particular in furnaces or reaction facilities that operate at higher to annealing temperatures have to be in operation for a long time without interference. He is accordingly with special preference in the furnaces for ammonia combustion to nitrogen oxides or used in the synthesis furnaces for hydrogen cyanide.

Den technischen und wirtschaftlichen Fortschritt. der durch den erfindungsgemäßen Gitterrost erzielt wird, zeigt das Beispiel eines Einsatzkorbes als Auflage für eine Platinkatalysatornetzlage in einem Ammoniakverbrennungsofen einer Salpetersäurefabrik: In einem Einsatzkorb von 2820 mm Durchmesser mußte ein Lochblech von 4 mm Stärke mit einem Lochdurchmesser von 24 mm und einer Stegbreite von 6 mm durch 32 Stege von 15 mm Blechstärke und 70 bis 125 mm Höhe unterstützt werden, um einer Betriebstemperatur von 8200 C durch längere Zeit standzuhalten. Technical and economic progress. by the invention Grating is achieved, shows the example of an insert basket as a support for a platinum catalyst mesh layer in an ammonia incinerator of a nitric acid factory: A perforated sheet 4 mm thick had to be placed in an insert basket with a diameter of 2820 mm with a hole diameter of 24 mm and a bar width of 6 mm through 32 bars of 15 mm sheet thickness and 70 to 125 mm height can be supported to an operating temperature of 8200 C for a long period of time.

Ein Einsatzkorb gleicher Abmessungen, mit dem erfindungsgemäßen Gitterrost versehen, der lediglich von vier Dampfschlangen unterstützt war, blieb über eine weit längere Betriebsdauer bei noch höherer Temperatur eben, und die aufgelegten Platinnetze wiesen keine Risse auf. Gleichzeitig lagen die Herstellungskosten des Einsatzkorbes mit dem erfindungsgemäßen Gitterrost weit unter dfer Hälfte der Kosten für das Lochblech mit den Stützstegen. Ein weiterer Gewinn liegt also in der Einsparung bei den Platinnetzen und deren Reparaturkosten sowie an vermeidharem Produktionsausfall infolge Reparaturnotwendigkeit. An insert basket of the same dimensions with the grating according to the invention provided, which was only supported by four steam coils, remained about one Much longer operating time at an even higher temperature, and the applied Platinum meshes showed no cracks. At the same time, the manufacturing costs of the Insert basket with the grating according to the invention far less than half the cost for the perforated sheet with the support bars. Another benefit is the savings in the case of platinum nets and their repair costs as well as avoidable production downtimes as a result of the need for repairs.

In einem anderen Falle war die körnige, mineralische Auffangmasse für Platinmetalle, die sich im Laufe des Betriebes einer Ammoniakverbrennungsanlage von den Katalysatornetzen ablösen, auf einem üblichen Lochblech gelagert, vergleichsweise hierzu in anderen Ofeneinheiten auf dem erfindungsgemäßen Gitterrost. Die wiedergewonnene Menge an abziehenden Platinmetallen war, bei im übrigen völlig gleichen Bedingungen beiderseits, im ersteren Falle ein Bruchteil der im letzterwähntenFalle erhaltenen Menge. Die auf demLochblech gelagerteSchüttung war trotz vielfacher kräftiger Unterstützung des Lochblechs in zahlreichen Durchhängen desselben zusammengefallen; beim erfindungsgemäßen Gitterrost war an keiner Stelle eine Verminderung der Schichtdicke wahrzunehmen. In another case was the granular, mineral collecting mass for platinum metals, which are in the course of the operation of an ammonia incineration plant detach from the catalyst gauzes, stored on a conventional perforated plate, for comparison for this purpose in other oven units on the grating according to the invention. The recovered The amount of platinum metals to be withdrawn was, under otherwise completely identical conditions on both sides, in the former case a fraction of that obtained in the latter case Lot. The fill, which was stored on the perforated plate, was despite multiple strong support the perforated plate collapsed in numerous sags of the same; in the invention At no point in the grating was there any noticeable reduction in the layer thickness.

Claims

PATENT LANGUAGE: 1. Furnace for carrying out gas reactions or with solid substances that are on a support grid, such as catalysts, filter or collecting masses at higher to annealing temperatures, characterized in that the support grid for catalyst nets or the like or other catalyst masses or; for the horizontal storage of granular collecting masses for the fully reacted Gas stream leaving catalyst metals from a from upright There is rust generated by not incised strips of corrugated iron, which is caused by displacement points of contact with one another by half a wavelength are welded.

2. Oven according to claim 1, characterized in that the waves of the The corrugated sheet metal strips forming the supporting grid are partially flattened at the corrugated bulges are to the contact surfaces necessary for the welding of the same to one another or edges.

3. Furnace according to claims 1 and 2, characterized in that which are shifted against each other with half a wavelength and welded together Corrugated iron strips of the support grate an almost regular hexagonal to square one Mesh floor plan result.

4. Oven according to claims 1 to 3, characterized in that the touching edges the corrugated iron strip only on the underside of the support grid are welded together.

5. Furnace according to claims 1 to 4, characterized in that the support grid after a few rows of corrugated iron strips reinforcement rails made of straight sheet metal strips, possibly of greater thickness and height, also welded in contains.

6. Furnace according to claims 1 to 5, characterized in that he one consisting of corrugated iron strips welded together, if necessary Supporting grid reinforced with continuous straight sheet metal strips as a support for the catalyzing platinum networks of ammonia combustion or hydrogen cyanide synthesis and optionally an essentially identical grate as a carrier for a collecting mass for the platinum metals leaving the platinum networks under the operating conditions having.