DE1081983B

DE1081983B - Electrically heated furnace with tubular heating elements

Info

Publication number: DE1081983B
Application number: DET15583A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Leif Rump
Original assignee: Haldor Frederik Axel Frydenlundsvej
Current assignee: Haldor Frederik Axel Frydenlundsvej
Priority date: 1958-09-03
Filing date: 1958-09-03
Publication date: 1960-05-19

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Ofen als Reaktionsgefäß für Reaktions- oder Heizgase, wobei dieHeizung durch einen oder mehrere elektrische Rohrheizkörper erfolgt, -deren Heizleiter als Seelen in eine pulverförmige Masse eingebettet sind, welch letztere wiederum in einem Metallrohr eingeschlossen ist.The present invention relates to an electrically heated furnace as a reaction vessel for reaction or heating gases, the heating being carried out by one or more electric tubular heating elements, -those Heating conductors are embedded as souls in a powdery mass, the latter in turn in a metal tube is included.

Elektrische Rohrheizkörper dieser Art, bei welchen ein oder mehrere Wärme erzeugende Heizleiter in eine pulverförmige Masse eingebettet sind, die ihrerseits wiederum von einem rohrförmigen metallenen Bauelement aufgenommen wird, sind bereits bekannt. Sie werden je nach dem Verwendungszweck und der in Frage kommenden Temperatur in Stahl, Chromstahl, Chromnickelstahl, Kupfer, Messing oder Leichtmetall ausgeführt. Auch werden sie mit elektrolytisch aufgebrachten Überzügen, z. B. Vernickelung oder Verchromung, oder mit umpreßten Überzügen nach doubleähnlicher Art ausgeführt. Die im Ofen erreichten Betriebstemperaturen liegen zwischen 250' und etwa 800° C. Hierbei können Heizleitungen von über 20 Watt je Zentimeter Rohrlänge des Rohrheizkörpers erzielt werden.Electric tubular heating elements of this type, in which one or more heat-generating heating conductors in one powdery mass are embedded, which in turn is made up of a tubular metal component are already known. Depending on the intended use and the in Question coming temperature in steel, chrome steel, chrome nickel steel, copper, brass or light metal executed. They are also provided with electrolytically applied coatings, e.g. B. nickel or chrome plating, or with over-molded coverings similar to doubles. The ones reached in the oven Operating temperatures are between 250 'and about 800 ° C. Here, heating cables of over 20 watts per centimeter of tube length of the tubular heater can be achieved.

Elektrische Rohrheizkörper, bei welchen die die Elektrizität leitenden Heizleiter sowie die Rohrmäntel, in welchen sich das Pulver befindet, aus einem stark dehnbaren Metall, wie z. B. Kupfer, verfertigt werden, können in beträchtlichen Längen, beispielsweise bis zu 300 m, hergestellt werden, wenn man als Ausgangsmaterial Rotationskörper geringer Länge von entsprechendem Querschnitt verwendet. Diese Rotationskörper werden dann einem Ziehvorgang unterworfen, wobei man darauf achten muß, daß während des Ziehens das Metall je nach Bedarf bei Temperaturen geglüht wird, die hoch genug sind, um dem Me- tall eine Streckbärkeit wiederzugegeben.Electric tubular heating elements, in which the heating conductors that conduct electricity and the tubular sheaths, in which the powder is, made of a highly ductile metal, such as. B. copper, are manufactured, can be produced in considerable lengths, for example up to 300 m, if one is the starting material Rotation body of short length of appropriate cross-section used. These bodies of revolution are then subjected to a drawing process, whereby care must be taken that during the drawing process, the metal is annealed as required at temperatures high enough to allow the metal tall a stretchable figure.

Derartige Rohrheizkörper werden in beträchtlichem Ausmaße für verschiedenartige Heizzwecke verwendet, bei welchen Biegsamkeit und leichter Einbau gefordert werden und die Rohrheizkörper ferner dem Einfluß von beispielsweise öl und Wasser, welche im allgemeinen die Isolationsfestigkeit beeinträchtigen, sowie gegenüber Wärmeeinwirkungen, beispielsweise bei Bränden, einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Wenn die pulverförmige Einbettungsmasse, welche beispielsweise aus Magnesiumoxyd oder CaI-ciumoxyd oder einem Gemisch beider Stoffe bestehen kann, alle Temperaturen aushält, welchen der Werkstoff der Rohrmäntel, beispielsweise Kupfer, widersteht, dann erreicht man damit nicht nur, daß die Rohrheizkörper bei kleinen Bränden unbeeinträchtigt bleiben, sondern erhält damit auch den Vorteil, daß die Rohrheizkörper derartige Brände nicht verursachen oder irgendwelche Brände weiterverbreiten Elektrisch, beheizter Ofen
mit RohrheizkörpernSuch tubular heaters are used to a considerable extent for various heating purposes, in which flexibility and easy installation are required and the tubular heaters also offer considerable resistance to the influence of, for example, oil and water, which generally impair the insulation strength, and to the effects of heat, for example in the event of a fire . If the powdery embedding compound, which can consist, for example, of magnesium oxide or calcium oxide or a mixture of both substances, can withstand all temperatures that the material of the pipe jackets, e.g. copper, can withstand, then this not only ensures that the tubular heating element is unaffected in the event of small fires stay, but also has the advantage that the tubular heating elements do not cause such fires or spread any kind of fire. Electric, heated furnace
with tubular heating elements

Anmelder:Applicant:

Dipl.-Ing. Haldor Frederik AxelTops0e,
Hellerup, Kopenhagen (Dänemark)Dipl.-Ing. Haldor Frederik AxelTops0e,
Hellerup, Copenhagen (Denmark)

Vertreter: Dr. M. Eule, Patentanwalt,
München 13, Kurfürstenplatz 2Representative: Dr. M. Eule, patent attorney,
Munich 13, Kurfürstenplatz 2

Dipl.-Ing. Leif Rump, Charlottenlund (Dänemark),
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Leif Rump, Charlottenlund (Denmark),
has been named as the inventor

können, wie es bei Rohrheizkörpern vorkommen kann, die mit organischen Isolierstoffen isoliert sind. Daher eignen sich diese Rohrheizkörper für die Hauptstromleitungen in Schiffen oder Maschinenräumen und weiterhin für viele Fälle, wo die Feuersgefahr besonders groß ist oder wo ein Feuer besonders ernste Folgen haben könnte oder auch dort, wo große Anschlüsse vorhanden sind, welche, wenn die Rohrheizkörper mit einem organischen Stoff isoliert wären, selbst Anlaß zur Entstehung von Bränden geben könnten.can, as can happen with tubular heaters that are insulated with organic insulating materials. Therefore these tubular heating elements are suitable for the main power lines in ships or engine rooms and furthermore for many cases where the risk of fire is particularly great or where a fire has particularly serious consequences or where there are large connections, which if the tubular heater with isolated from an organic substance could even give rise to fires.

Überdies verwendet man derartige Rohrheizkörper von jeher in manchen Fällen als elektrische Widerstandsheizelemente für Temperaturen unterhalb 250° C, insbesondere zur ausreichenden Erhöhung der Temperatur zwecks Verhinderung des Einfrierens von Wasser oder des Erstarrens von öl in langen Rohrleitungen während der Kälteperioden, wobei die Rohrheizkörper entweder innerhalb der Rohre oder außen an denselben angebracht werden, wobei man sich ferner den Umstand zunutze macht, daß die bei diesen Rohrheizkörpern allgemein verwendeten Kupferkerne bei den für diesen Zweck erforderlichen geringen Belastungen bei langen Rohrheizkörpern nur einen geringen Spannungsabfall verursachen.In addition, such tubular heating elements have always been used in some cases as electrical resistance heating elements for temperatures below 250 ° C, in particular to sufficiently increase the Temperature to prevent water from freezing or oil solidifying for a long time Pipelines during cold spells, with the tubular heater either inside the pipes or be attached to the outside of the same, further making use of the fact that the at these tubular heating elements generally used copper cores with the small required for this purpose Loads on long tubular heaters only cause a small voltage drop.

Für die Widerstandsbeheizung strömender Medien verwendet man hauptsächlich zwei Typen von elektrischen Widerstandsheizelementen.Two types of electrical ones are mainly used for resistance heating of flowing media Resistance heating elements.

Bei der ersten dieser Typen kommt das zu erhitzende Medium, im allgemeinen ein Gas, in direkte Berührung mit dem elektrischen Leiter. Ein solcher Lei-In the first of these types, the medium to be heated, generally a gas, comes into direct contact with the electrical conductor. Such a passion

OM 5W267OM 5W267

ter kann in sehr großen Längen angefertigt werden, jedoch können von der relativ kleinen Oberfläche des elektrischen Heizleiters nur geringe Heizleistungen auf das Medium übertragen werden. Bei diesem Typ von elektrischen Widerstandsheizelementen muß der Leiter von Isolotaren gehalten werden. Die elektrische Isolierung wird aber leicht beschädigt, da es vorkommen kann, daß die Isolatoren von Staub bedeckt werden, welcher aus dem zu erhitzenden Medium oder von Körpern, an denen das Medium vorbeistreicht oder mit denen dasselbe in Berührung gebracht wird, herrührt, beispielsweise dem Katalysator eines Ofens oder Reaktionsgefäßes zur Ausführung katalytischer Prozesse mit dem Medium.ter can be made in very long lengths, but the relatively small surface area of the electrical heat conductor only low heat output can be transferred to the medium. With this guy the conductor must be held in place by isolotars of electrical resistance heating elements. The electric However, insulation is easily damaged because the insulators can be covered with dust which from the medium to be heated or from bodies on which the medium sweeps past or with which it is brought into contact, for example the catalyst of a furnace or reaction vessel for carrying out catalytic processes with the medium.

Der andere Typ von Widerstandsheizelementen besteht aus einem Rohr aus Metall, in welchem sich ein elektrischer Heizleiter befindet, der zylindrisch oder auch schraubenförmig sein kann. Als Isoliermaterial verwendet man Magnesiumoxyd oder einen ähnlichen Stoff in Pulverform, welcher den Heizleiter umgibt und trägt. Der Vorzug dieses Typs von Heizelement ist der, daß im wesentlichen die ganze Länge des Heizleiters so vollständig eingeschlossen ist, daß ein Versagen der Isolation infolge abgelagerten Staubes nicht eintreten kann.The other type of resistance heating element consists of a tube made of metal in which a electrical heating conductor is located, which can be cylindrical or helical. As an insulating material use magnesium oxide or a similar substance in powder form, which surrounds the heating conductor and carries. The advantage of this type of heating element is that substantially the entire length of the Heating conductor is so completely enclosed that failure of the insulation due to deposited dust cannot occur.

Diese Rohrheizkörper können, wenn Stahl, Chromstahl oder Chromnickelstahl für ihre Herstellung verwendet werden soll, nicht durch Ziehen hergestellt werden, weil derartige Werkstoffe nicht die gleiche Dehnbarkeit haben wie Kupfer. Sie sind deshalb meist nur in kurzen Längen verfügbar. Infolgedessen wird deren Verwendungsfähigkeit durch den Umstand beschränkt, daß die Enden der Heizelemente bis zu einer Stelle in dem Ofen geführt werden müssen, an der es keinen Staub gibt und deren Temperatur unter 350° C liegt, denn die Rohrenden bzw. die freien Enden der Heizleiter an den Rohrenden könnten durch Staub oder hohe Temperaturen — etwa 500° C — beschädigt werden.These tubular heating elements can, if steel, chromium steel or chromium nickel steel is used for their manufacture should not be made by drawing, because such materials are not the same Have ductility like copper. They are therefore usually only available in short lengths. As a result, will their usefulness is limited by the fact that the ends of the heating elements up to one Place in the oven where there is no dust and its temperature below 350 ° C, because the pipe ends or the free ends of the heating conductors at the pipe ends could through Dust or high temperatures - around 500 ° C - can be damaged.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist der elektrisch beheizte Ofen als Reaktionsgefäß für in zwangläufigem Durchsatz oder Umlauf durch- bzw. eingeleitete Reaktions- oder Heizgase mit elektrischen Rohrheizkörpern, die einen kupfernen Heizleiter und einen die isolierende Einbettungsmasse des Heizleiters umgebenden Kupferrohrmantel aufweisen, erfindungsgemäß so gebaut, daß der Kupferrohrmantel als Innenmantel ausgebildet und zusätzlich mit einem an sich bekannten Mantel aus hitzebeständigem Werkstoff als Außenmantel nach Doubleart umgeben ist und daß jeder der im Ofen angeordneten Rohrheizkörper, deren Länge jeweils ein Mehrfaches der Heizrohre ist, durch die das Heiz- oder Reaktionsgas hindurchströmt, nacheinander durch mehrere dieser Heizrohre haarnadelförmig hindurchgeführt ist. Es kommen also lange Rohrheizkörper zur Anwendung, bei welchen die Heizleiter in an sich bekannter Weise aus Kupferdraht bestehen, während die Rohrmäntel aus einer Innenschicht aus Kupfer oder einem ähnlichen Werkstoff und der Außenmantel aus einem metallischen Werkstoff, der hohen Temperaturen besser als das Kupfer widersteht, ausgeführt ist.To avoid these disadvantages, the electrically heated oven is inevitable as a reaction vessel Throughput or circulation through or introduced reaction or heating gases with electrical Tubular heating elements that have a copper heating conductor and an insulating embedding material for the heating conductor have surrounding copper pipe jacket, built according to the invention so that the copper pipe jacket as an inner jacket formed and additionally with a known jacket made of heat-resistant material as Outer jacket is surrounded in the double style and that each of the tubular heating elements arranged in the furnace, the length of which is a multiple of the heating pipes through which the heating or reaction gas flows, is passed successively through several of these heating pipes in the shape of a hairpin. So there are coming long tubular heating elements for use in which the heating conductors are made of copper wire in a manner known per se consist, while the pipe jackets consist of an inner layer of copper or a similar material and the outer sheath made of a metallic material, the high temperatures better than that Copper is resistant to running.

Derartige Rohrheizkörper mit in Doubleart ausgeführtem Zweischichten-Rohrmantel können unter Beibehaltung der Fälligkeit der bekannten Rohrheizkörper mit Meinem Krümmungsradius gebogen werden, was der Leichtigkeit des Einbaues dient. Während Rohrheizkörper, die lediglich einen Kupfermantel haben, bereits bei Temperaturen bis herab zu etwa 250⁰C sehr rasch oxydieren, halten die Rohrheizkörper mit dem vorbeschriebenen Zweischichten-Rohrmantel höhere Temperaturen aus, und zwar mindestens bis zu etwa 800° C, wenn entsprechender Werkstoff, wie Chromstahl oder Chromnickelstahl, verwendet wird. Da die kupfernen Heizleiter eine relativ hohe Strombelastung aufnehmen können, wenn die pulverförmige Masse in bekannter Weise aus stark verdichtetem Magnesiumoxyd besteht, kann die Belastung bis zu etwa 20 Watt je QuadratzentimeterSuch tubular heating elements with a double-layer tubular jacket executed in the double style can be bent while maintaining the maturity of the known tubular heating elements with my radius of curvature, which facilitates installation. While tubular heater having only a copper coat, oxidize very rapidly even at temperatures down to about 250 ⁰ C, keeping the tubular heater with the above-described two-layer pipe casing higher temperatures, at least up to about 800 ° C, if appropriate material, such as chrome steel or chrome nickel steel is used. Since the copper heating conductors can absorb a relatively high current load when the powdery mass consists of highly compressed magnesium oxide in a known manner, the load can be up to about 20 watts per square centimeter

ίο Oberfläche des Heizleiters erhöht werden. Je Längeneinheit des Rohrmantels wird also genügend Wärme erzeugt, so daß der Rohrheizkörper in öfen für chemische Reaktionen verwendet werden kann. Die elektrischen Heizelemente können in großen Längen hergestellt werden, während gleichzeitig die Heizleistung je Längeneinheit des Rohrheizkörpers gerade so groß sein kann wie diejenige, die man bei den bekannten Heizelementen mit schraubenförmig gewickeltem Widerstandsdraht erhält. Infolge der größeren Länge der Heizelemente können elektrische Verbindungen innerhalb des Ofens oder der Reaktionskammer vermieden oder es kann deren Anzahl vermindert werden; gleichzeitig können Kabeldurchführungen, durch, die Ofenwandung hindurch auf ein Mindestmaß eingeschränkt werden.ίο the surface of the heatsealing band can be increased. Per unit of length of the pipe jacket so enough heat is generated so that the tubular heater in ovens for chemical reactions can be used. The electrical heating elements can be of great lengths are produced while at the same time the heating power per unit length of the tubular heater is straight can be as large as the one that is used in the known heating elements with helically wound Resistance wire receives. Due to the greater length of the heating elements, electrical Connections within the furnace or the reaction chamber avoided or their number be decreased; at the same time, cable bushings can be opened through the furnace wall Minimum dimensions are restricted.

Die Enden jedes Heizleiters werden selbstverständlich nicht im Inneren des Ofens angeklemmt, sondern durch zu den elektrischen Anschlüssen außerhalb des Ofens geführt. Da der Heizleiter völlig in einem nicht stromführenden Rohrmantel eingeschlossen ist, kann dieser in entsprechenden Abständen geerdet werden. So ist der Draht keinem Kurzschluß oder Erdschluß durch leitenden Staub aus der Atmosphäre des Ofens oder Reaktionsgefäßes oder beispielsweise von einem Katalysator innerhalb des Ofens oder Reaktionsgefäßes herrührend ausgesetzt. Infolge der erheblichen Länge der Heizelemente können die Wärmeverluste, an den Durchführungen durch die Ofenwandung, deren Temperatur niedrig ist, vernachlässigt werden.The ends of each heating conductor are of course not clamped inside the furnace, but through to the electrical connections outside the furnace. Since the heating conductor is completely in one not current-carrying pipe jacket is included, this can be grounded at appropriate intervals. So the wire is not short-circuited or grounded by conductive dust from the atmosphere of the furnace or reaction vessel or, for example, from a catalyst within the furnace or reaction vessel. As a result of the substantial The length of the heating elements can reduce the heat losses at the ducts through the furnace wall, whose temperature is low can be neglected.

Die Rohrbogen können, wie wiederholt erwähnt, mit kleinem Krümmungsradius ausgeführt werden, wodurch es möglich wird, die einzelnen Heizelemente parallel zueinander und dicht nebeneinander anzuordnen. As mentioned repeatedly, the pipe bends can be designed with a small radius of curvature, as a result of which it becomes possible to arrange the individual heating elements parallel to one another and close to one another.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Gase im Ofen oder Reaktionsgefäß durch Kanäle gedrückt, in welchen Teile des Rohrheizkörpers bildende Heizelemente völlig lose angebracht oder nur an einigen wenigen Stellen befestigt sind. Auf diese Weise erhält man einen guten Wärmeaustausch zwischen Heizkörper und Gas sowie einen geringen Strömungswiderstand.In one embodiment of the present invention, the gases are in the furnace or reaction vessel pressed through channels, in which parts of the tubular heater forming heating elements are attached completely loosely or are only attached in a few places. In this way a good heat exchange is obtained between radiator and gas as well as a low flow resistance.

Durch die Heizrohre hindurch läßt man die Reaktionsgase bzw. Heizgase .strömen. Sie sind auf diese Weise gezwungen, durch den die Rohrheizkörper umgebenden Ringraum zu strömen, welcher durch die Innenwandung des Rohres bzw. Kanals begrenzt wird, während die äußere Wandung mit dem Raum des Ofens in Berührung steht, welcher für Wärmebehandlungszwecke verfügbar ist.The reaction gases or heating gases are allowed to flow through the heating pipes. You are on this Way forced to flow through the annular space surrounding the tubular heater, which through the Inner wall of the pipe or channel is limited, while the outer wall with the space of the Furnace is in contact, which is available for heat treatment purposes.

Bei einer wahlweisen Ausführungsform des Ofens sind die Heizrohre für die Ofen- bzw. Reaktionsgefäßatmosphäre ringförmig und enthalten hauptsächlich Längen oder Schleifen des Heizkörpers, wobei diese Längen oder Schleifen in der S.trömungsrichtiang hintereinander angeordnet sind; man erzielt dadurch eine Konzentration der Heizelemente bei geringem Strömungswiderstand.In an optional embodiment of the furnace, the heating tubes are for the furnace or reaction vessel atmosphere annular and mainly contain lengths or loops of the radiator, being these lengths or loops are arranged one behind the other in the direction of flow; one achieves thereby a concentration of the heating elements with low flow resistance.

Infolge des Umstandes, daß für den Heizleiter Kupfer verwendet wird, das ja für den spezifischenAs a result of the fact that copper is used for the heating conductor, this is the case for the specific one

elektrischen Widerstand einen großen Temperaturbeiwert besitzt, kann man einen einfachen Schutz gegen Überlastung erhalten. Bei der für den Heizkörper maximal zulässigen Temperatur besteht selbstverständlich, wie groß auch immer die Stromstärke sein möge, ein Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke. Wenn bei der Nennspannung die Stromstärke niedriger als normal ist, dann heißt das, daß die Temperatur im gleichen Verhältnis höher als normal ist. Man kann also ein Impedanzrelais vorsehen, das eine Alarmvorrichtung betätigt, wenn der Widerstand im Heizleiter Werte außerhalb bestimmter vorausbestimmter Grenzen annimmt, oder das dabei direkt den Heizkörper ein- und ausschaltet.electrical resistance has a large temperature coefficient, one can provide a simple protection against Received overload. At the maximum permissible temperature for the radiator, there is of course however great the current may be, a relationship between voltage and Amperage. If at the rated voltage the current is lower than normal, it means that the temperature is higher than normal in the same proportion. So you can provide an impedance relay, that activates an alarm device if the resistance in the heating conductor values outside certain values assumes predetermined limits, or that directly switches the radiator on and off.

Der Ofen nach der Erfindung ist besonders geeignet für die Reaktionsprozesse, die unter Hochdruck ausgeführt werden müssen. Selbstverständlich wird man den Außenmantel so stark ausführen, daß er den Beanspruchungen widerstehen kann, denen er im Betrieb ausgesetzt ist, beispielsweise einem Druck von 300 kg/cm² oder mehr, bei der jeweiligen Betriebstemperatur. The furnace according to the invention is particularly suitable for the reaction processes that have to be carried out under high pressure. Of course, the outer jacket will be made so strong that it can withstand the stresses to which it is exposed in operation, for example a pressure of 300 kg / cm ² or more, at the respective operating temperature.

Beispiele für derartige Öfen sind die Konverter, in welchen Wasserstoff und Stickstoff unter Druck sowie in Gegenwart eines Katalysators, wie z. B. Eisen, in Ammoniak umgewandelt werden. Der Katalysator wird dabei in Form eines Oxyds eingeführt und muß, bevor derselbe aktiv wird, reduziert werden. Wenn das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von etwa 400 bis 500° C durch den Katalysator hindurchgeht, findet eine Reduktion des Eisenoxyds zu Eisen statt, wodurch es dem Katalysator erst möglich wird, die Bildung von Ammoniak zu bewirken. Bei diesem letzterwähnten Vorgang wird eine beträchtliche Wärmemenge erzeugt, welche durch die Katalysatormasse hindurch übertragen wird; dadurch wird dieselbe in vollem Umfange aktiv. Sobald die Reaktion auf diese Weise eingeleitet wurde, ist keine weitere Wärmezufuhr mehr erforderlich. Die Einstellung der Temperatur erfolgt durch den Wärmeaustausch zwisehen dem in den Konverter eintretenden und dem den Konverter verlassenden Gas sowie durch den Zutritt einer veränderlichen geregelten Menge kalten Reaktionsgases oder auch durch die Änderung anderer Faktoren, um so die Temperatur innerhalb des günstigsten Bereiches zu halten. Außerdem kann es jedoch nach erfolgter Reduktion notwendig werden, dem Konverter für kurze Zeit von außerhalb Wärme zuzuführen, um Störungen in dem katalytischen Prozeß selbst zu begegnen; hier ist es von Wichtigkeit, daß diese Wärmezufuhr rasch und in einer solchen Weise erfolgt, daß ein Abkühlen des Konverters vermieden wird.Examples of such furnaces are the converters, in which hydrogen and nitrogen are under pressure as well in the presence of a catalyst, such as. B. iron, can be converted into ammonia. The catalyst is introduced in the form of an oxide and must be reduced before it becomes active. if the reaction mixture passes through the catalyst at a temperature of about 400 to 500 ° C, a reduction of the iron oxide to iron takes place, which is what makes it possible for the catalyst to To cause the formation of ammonia. This last-mentioned process involves a considerable amount Generated amount of heat which is transferred through the catalyst mass; thereby becomes the same fully active. Once the reaction has been initiated in this way, there is no further Heat supply required more. The temperature is set by exchanging heat the gas entering the converter and the gas leaving the converter as well as through the access a variable regulated amount of cold reaction gas or by changing others Factors to keep the temperature within the most favorable range. Besides, it can However, after the reduction has taken place, the converter needs to be heated from outside for a short time to supply in order to counteract disturbances in the catalytic process itself; here it is important that this supply of heat takes place rapidly and in such a way that the converter is cooled is avoided.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines solchen Ofens für andere, ähnliche Zwecke werden die Rohrheizkörper in einer großen Anzahl von Rohren untergebracht, die über den ganzen Querschnitt der Masse verteilt sind, durch welche hindurch das Reaktionsgas aufwärts oder abwärts oder sowohl aufwärts als auch abwärts geführt wird, wobei das Gas in direkter Berührung mit der Katalysatormasse steht.In a further embodiment of such a furnace for other, similar purposes, the tubular heating elements housed in a large number of tubes extending over the entire cross-section of the mass are distributed through which the reaction gas upwards or downwards or both upwards and is passed downwards, the gas being in direct contact with the catalyst mass.

Die Ausfertigung eines Rohrheizkörpers für einen Ofen nach der Erfindung kann in der Weise vorgenommen werden, daß man einen Rohrheizkörper bekannten Typs mit einem oder mehreren kupfernen Heizleitern in ein Rohr aus Chromstahl oder Chromnickel einbringt, dessen Innendurchmesser ein wenig größer ist als der Außendurchmesser des Rohrheizkörpers, worauf man das den Rohrheizkörper enthaltende Rohr durch eine Presse kufen läßt, in welcher es auf einen Durchmesser reduziert wird, welcher um so viel geringer ist, daß nicht nur eine gute Wärmeberührung zwischen Rohr und Rohrheizkörper zustande kommt, sondern daß das Rohr gleichzeitig auch ein wenig gestreckt wird, wobei die Dehnung jedoch nur gering zu sein braucht, beispielsweise etwa 5 bis 10%.The manufacture of a tubular heater for a furnace according to the invention can be made in the manner be that you have a tubular heater of known type with one or more copper Brings heating conductors into a tube made of chrome steel or chrome nickel, the inner diameter of which is a little is larger than the outer diameter of the tubular heater, whereupon one containing the tubular heater Lets the pipe run through a press, in which it is reduced to a diameter, which is so much lower that not only good thermal contact between the pipe and the tubular heating element comes about, but that the tube is also stretched a little at the same time, with the However, elongation only needs to be small, for example about 5 to 10%.

Bei dem Ofen nach der Erfindung soll die Länge des im Ofen verwendeten Rohrheizkörpers nicht geringer als etwa 25 m sein; das ist bei weitem mehr als die Längen, wie sie bisher bei den mit einem Pulver angefüllten Rohren mit schraubenförmig gewickeltem Widerstandsheizdraht als Heizkörper verwendet wurden.In the furnace according to the invention, the length of the tubular heating element used in the furnace should not be less than be about 25 m; that is by far longer than the lengths that have been found with one Powder-filled tubes with helically wound resistance heating wire used as heating elements became.

In nachstehendem soll die Erfindung an Hand der Zeichnungen noch ausführlicher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines elektrischen Rohrheizkörpers zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Ofen;In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawings. Fig. 1 shows the cross section of an electric tubular heater for use in the inventive Oven;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Rohrheizkörpers nach Fig. 1, wobei die einzelnen Schichten teilweise entfernt sind, um die darunterliegenden Schichten zu zeigen;FIG. 2 shows a side view of the tubular heater according to FIG. 1, the individual layers in part are removed to reveal the underlying layers;

Fig. 3 zeigt einen schematischen vertikalen Axialschnitt durch einen Ofen nach der Erfindung, bei welchem die Rohrheizkörper nach den Fig. 1 und 2 zur Beheizung und zur Regelung der Temperatur verwendet werden;Fig. 3 shows a schematic vertical axial section through a furnace according to the invention, at which the tubular heating element according to FIGS. 1 and 2 is used for heating and for regulating the temperature will;

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab den oberen Teil des Ofens nach Fig. 3 im vertikalen Axialschnitt;Fig. 4 shows, on a larger scale, the upper part of the furnace according to Fig. 3 in vertical axial section;

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Oberteil des in Fig. 4 dargestellten Ofens;Fig. 5 shows a section through the top of the furnace shown in Fig. 4;

Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Fig. 3, 4 und 5, und zwar einen vertikalen Axialschnitt durch ein Korbaustauscherrohr sowie die Anordnung des darin befindlichen Heizkörpers, zusammen mit Teilen der benachbarten Heizrohre im Aufriß;6 shows details of FIGS. 3, 4 and 5, specifically a vertical axial section through a basket exchanger tube and the arrangement of the heating element therein, together with parts of the adjacent heating pipes in elevation;

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt zur Darstellung nach Fig. 6;Fig. 7 shows a cross section for the representation of Fig. 6;

Fig. 8 ist ein weiterer Querschnitt zur Darstellung nach Fig. 6;Fig. 8 is a further cross section showing the illustration of Fig. 6;

Fig. 9 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt, eines Teiles des Korbaustauscherrohres; sie zeigt einen Ansatz zum Halten des Rohrheizkörpers nach Fig. 8.Fig. 9 is an elevation, partly in section, of a portion of the basket exchanger tube; it shows one approach for holding the tubular heater according to Fig. 8.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 ein Kupferleiter, 2 die isolierende pulverförmige Einbettemasse, 3 ein rohrförmiger kupferner Rohrmantel, welcher die Einbettemasse umgibt, 4 ein rohrförmiger Mantel aus Chromnickelstahl oder Chromnickel, der so gepreßt ist, daß er mit dem Kupfermantel 3 in inniger Oberflächenberührung steht.1 and 2, 1 is a copper conductor, 2 is the insulating powdery embedding compound, 3 is a tubular one copper tubular jacket surrounding the investment, 4 a tubular jacket made of chrome-nickel steel or chromium-nickel, which is pressed so that it is in intimate surface contact with the copper jacket 3 stands.

Der als Ammoniakkonverter ausgebildete Ofen in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht aus einem zylindrischen Hochdruckbehälter 5 mit einem Hals am unteren Ende für die Anschlußkanäle, welche in den Innenraum des Behälters führen. An der Innenwandung des Hochdruckbehälters 5 befindet sich eine Anpaßfläche 12; für eine Sockelplatte 8, welche eine zylindrische Wandung 9 trägt. Die letztere umgibt den unteren Wärmeaustauscher 7, dessen oberer Teil von einer durch die Wandung 9 getragenen Platte 13 gebildet wird. Diese Platte 13 trägt den Zylindermantel 14 des Katalysatorkorbes 6. Die Austauscherwandung 9, die obere Platte 13 und der Korbmantel 14 werden vor dem Einbau in den Hochdruckbehälter 5 miteinander verschweißt. Die erwähnten drei Teile sind in ihrem Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Hochdruckbehälters, so daß an ihrer Außenseite ein Ringraum 15 gebildet wird, der teilweise leer ist, teilweise aber auch von einer Isolier-The furnace designed as an ammonia converter in the embodiment shown in FIG. 3 consists of a cylindrical high-pressure container 5 with a neck at the lower end for the connection channels which lead into the interior of the container. On the inner wall of the high-pressure container 5 there is an adapting surface 12; for a base plate 8 which carries a cylindrical wall 9. The latter surrounds the lower heat exchanger 7, the upper part of which is formed by a plate 13 carried by the wall 9. This plate 13 carries the cylinder jacket 14 of the catalyst basket 6. The exchanger wall 9, the upper plate 13 and the basket jacket 14 are welded to one another before being installed in the high-pressure container 5. The three parts mentioned are smaller in diameter than the inner diameter of the high-pressure container, so that an annular space 15 is formed on their outside, which is partly empty, but partly also from an insulating

schicht 16 an der äußeren Oberfläche des Korbmantels und der Austaüscherwandung eingenommen wird. Der Korbmantel 14 ist an seinem oberen Ende abgeschlossen durch einen Katalysatorkorbdeckel 17., der vor dem Einbau des Katalysatorkorbes in das Hochdruckgefäß ebenfalls mit dem Korbmantel verschweißt würde und gleichfalls durch einen Isolierüberzug 16 abgedeckt ist. Die Höhe der Mantel 9 und 14 ist geringer als die Höhe des Hochdruckbehälters 5, so daß unten ein Raum 18 und oben ein Raum 19 verbleibt. Das Hochdruckgefäß wird oben durch einen Hochdruckdeckel 20 abgeschlossen.layer 16 on the outer surface of the basket shell and the Ausaüscherwandung is taken. The basket jacket 14 is closed at its upper end through a catalyst basket cover 17., which before the installation of the catalyst basket in the high pressure vessel would also be welded to the basket shell and likewise through an insulating cover 16 is covered. The height of the jacket 9 and 14 is less than the height of the high pressure container 5, so that a room 18 remains below and a room 19 above. The high pressure vessel is closed at the top by a high pressure lid 20 completed.

Am unteren Ende des Wärmeaustauschermantels 9 befinden sich öffnungen 11, welche den Ringraum 15 mit dem Inneren des Wärmeaustauschers verbinden. Die Austaus eher rohre 21 sind senkrecht zwischen der Sockelplatte 8 und der oberen Platte 13 des Wärmeaustauschers angeordnet. In dem von der Austauscherwandung 9 umgebenen Innenraum befinden sich ferner geeignete Prall- bzw. Umlenkbleche 22 und 23; ferner erstreckt sich in diesen Raum durch eine zentrale Öffnung in der Sockelplatte 8 hinein ein Rohr 24 für die Zuleitung eines kalten Reaktionsgases unter Druck durch den Hals des Hochdruckbehälters hindurch. In diesem Hals befindet sich weiterhin ein Auslaß 25 für Reaktionsgas, das durch die Rohre 21 und leeren unteren Raum 18 hindurchgegangen ist.At the lower end of the heat exchanger jacket 9 there are openings 11 which form the annular space 15 connect to the inside of the heat exchanger. The exchange rather tubes 21 are perpendicular between the Base plate 8 and the top plate 13 of the heat exchanger arranged. In the one from the exchanger wall 9 surrounded interior are also suitable baffle or deflection plates 22 and 23; Furthermore, a tube 24 extends into this space through a central opening in the base plate 8 for the supply of a cold reaction gas under pressure through the neck of the high-pressure container. In this throat there is also an outlet 25 for reaction gas, which flows through the tubes 21 and empty lower space 18 has passed through.

In der Mitte der oberen Platte 13 befindet sich eine Öffnung, die durch ein zentrales Anschlußrohr 26 mit dem Inneren des Sammelkastens 27 verbunden ist, letzterer in der Form eines zylindrischen Behälters mit einem Bodenteil 28, einem Deckelteil 29 und einem Zylindermantel 30 geringer Höhe. Der Durchmesser des Sammelkastens ist kleiner als der Innendurchmesser des Korbmantels, so daß rundherum ein Ringraum 31 verbleibt, durch welchen hindurch das Gas vom Inneren des oberen Teiles des Katalysatorkorbes zum unteren Teil desselben strömen kann, von welchem aus die Austauscherrohre 21 sich abwärts erstrecken. Von der oberen Deckelplatte 29 des Sammelkastens 27 aus gehen die Korbaustauscherrohre 32 ab, welche in nachstehendem ausführlicher beschrieben werden sollen. Diese Rohre 32 erstrecken sich bis in den obersten Teil des Katalysatorkorbes und gehen im unteren Teil desselben durch eine gelochte Tragplatte 33 hindurch, auf welche der Katalysator 34 geschüttet wird, und zwar bis zu der Ebene 35 etwas unterhalb der oberen Enden der Korbaustauscherrohre 32; in der Mitte des Hochdruckdeckels 20 befindet sich ein Einlaß 36.In the middle of the upper plate 13 there is an opening through a central connecting pipe 26 with connected to the interior of the collecting tank 27, the latter in the form of a cylindrical container with a bottom part 28, a cover part 29 and a cylinder jacket 30 of low height. The diameter the collecting tank is smaller than the inner diameter of the basket shell, so that there is an annular space around it 31 remains through which the gas from inside the upper part of the catalyst basket remains can flow to the lower part of the same, from which the exchanger tubes 21 extend downwards extend. The basket exchanger tubes go from the upper cover plate 29 of the collecting tank 27 32, which will be described in more detail below. These tubes 32 extend up to the top of the catalyst basket and go through a perforated in the lower part of the same Support plate 33 through which the catalyst 34 is poured, up to the plane 35 slightly below the upper ends of the basket exchanger tubes 32; in the middle of the high pressure cover 20 is an inlet 36.

In den Umlaufrohren werden Schleifen aus den elektrischen Rohrheizkörpern in einer Weise angeordnet, die ausführlicher im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 9 beschrieben werden wird.In the circulation pipes, loops from the electric tubular heaters are arranged in a way which will be described in more detail in connection with FIGS. 4-9.

Vor der Beschreibung der Einzelheiten der Anordnung der Heizkörper in den Korbaustauscherrohren 32 müssen die Betriebsweise sowie die Betriebsverhältnisse des Konverters kurz gestreift werden.Before describing the details of the location of the radiators in the basket exchanger tubes 32 the mode of operation and the operating conditions of the converter must be briefly touched upon.

Dem Konverter wird durch den Einlaß 36 ein Gasgemisch zugeführt, das in der Hauptsache aus Wasserstoff und Stickstoff besteht. Andere Bestandteile sind Ammoniak, das in Mengen-bis zu 10 Volumprozent vertreten sein kann, sowie inerte Gase, d. h. also Gase, welche an der Reaktion nicht teilnehmen, wie z. B. Argon, Methan und Helium. Das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Stickstoff beläuft sich normalerweise auf 2:1 bis zu 3 : 1 (Volumenverhältnis). Vom Einlaß 36 aus strömt das Gasgemisch durch den Ringraum 15 zu dem unteren Teil des Austauschers 7, wo es durch die Kanäle 11 in das Innere des Austauschers eintritt, also in den Raum, der von der Austauscherwandung 9 umgeben wird. In dem Austauscher strömt das Gasgemisch um die Kanten der Prall- bzw. Umlenkbleche 22 und 23 in Berührung mit der äußerenA gas mixture is fed to the converter through inlet 36, which gas mixture consists mainly of hydrogen and nitrogen is made. Other constituents are ammonia, which is available in quantities-up to 10 percent by volume can be represented, as well as inert gases, d. H. so gases which do not take part in the reaction, such as. B. Argon, methane and helium. The ratio between hydrogen and nitrogen usually amounts to to 2: 1 up to 3: 1 (volume ratio). From the inlet 36, the gas mixture flows through the annulus 15 to the lower part of the exchanger 7, where it passes through the channels 11 into the interior of the exchanger enters, that is, into the space that is surrounded by the exchanger wall 9. Flows in the exchanger the gas mixture around the edges of the baffle plates 22 and 23 in contact with the outer

■ Oberfläche der Austauscherrohre 21 zu dem Verbindungsrohr 26 und dem Sammelkasten 27, von welchem es in die Korbaustauscherrohre 32 gelangt. An den oberen Enden dieser Rohre befinden sich■ Surface of the exchanger pipes 21 to the connecting pipe 26 and the collecting box 27, from which it reaches the basket exchanger tubes 32. At the top of these tubes are

ίο öffnungen, durch welche das Gas bindurchströmt und nunmehr durch den Katalysatorkorb hindurch abwärts strömt, wobei es die auf der gelochten Platte 33 ruhende Katalysatorschicht 34 durchdringt. Mach dem Durchtritt durch den Katalysator und die gelochte Platte 33 gelangt das Gas in den unteren Teil des Korbes und strömt nun durch den Ringraum 31, welcher den Umfang des Sammelkastens umgibt, zu dem oberen Ende der Austauscherrohre 21. Hierauf strömt das Gas durch das Innere der letztgenannten Rohre zu dem Raum 18 im Hals des Hochdruckbehälters 5, aus welchem es durch den Auslaß 25 abzieht. ίο openings through which the gas flows and now flows downward through the catalyst basket, penetrating the catalyst layer 34 resting on the perforated plate 33. After passing through the catalyst and the perforated plate 33, the gas enters the lower part of the basket and now flows through the annular space 31, which surrounds the circumference of the collecting tank, to the upper end of the exchanger tubes 21. The gas then flows through the interior the latter pipes to the space 18 in the neck of the high pressure container 5, from which it withdraws through the outlet 25.

Ein anderer Teil des Gases kann durch das Rohr 24 eingeführt werden.Another part of the gas can be introduced through tube 24.

Die Temperatur des zugeführten Gases kann sich auf beispielsweise 35° C belaufen. Wenn dieses Gas an der Innenseite des B ehälter mantels entlangstreicht, hält es dabei den Mantel auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, z. B. auf 50° C, obwohl die Temperatur der Isolierschicht 16 an der Außenseite des Korbmantels erheblich höher sein kann. In dem Wärmeaustauscher 7 nimmt die Temperatur das Gases infolge des Wärmeaustausches mit dem durch das Innere der Wärmeaustauscherrohre 21 strömenden heißen Gas zu. Wenn das auf diese Weise vorgewärmte Gas durch die Korbaustauscherrohre 32 strömt, nimmt es dabei eine Temperatur an, die für die Einleitung der Reaktion geeignet ist, beispielsweise 400° C. Gleichzeitig verhindert das Übergehen von Wärme von der Katalysatorschicht auf das Gas das Überhitzen und die Beschädigung des Katalysators durch die große bei der Reaktion entwickelte Wärmemenge. The temperature of the supplied gas can amount to 35 ° C., for example. If this gas strokes along the inside of the container jacket, it keeps the jacket on a relatively low temperature, e.g. B. to 50 ° C, although the temperature of the insulating layer 16 on the outside of the basket shell can be considerably higher. In the heat exchanger 7, the temperature of the gas increases due to the heat exchange with that flowing through the interior of the heat exchanger tubes 21 hot gas too. When the gas preheated in this way passes through the basket exchanger tubes 32 flows, it assumes a temperature that is suitable for initiating the reaction, for example 400 ° C. At the same time prevents the transfer of heat from the catalyst layer to the gas overheating and damage to the catalyst due to the large amount of heat generated in the reaction.

Beim Durchströmen der Katalysatormasse wird das.When flowing through the catalyst mass that becomes.

Gasgemisch teilweise in Ammoniak umgewandelt, wobei je nach den Betriebsverhältnissen das Gemisch einen Ammoniakgehalt von 10 bis 25 Volumprozent erreichen kann. Nach Durchströmen der Austauscherrohre 21 verläßt das Gas den Konverter mit einer Temperatur von beispielsweise 260° C, je nach dem Grad der Umwandlung. Wenn die Temperatur dazu neigt, über eine gewisse Grenze hinaus anzusteigen oder auch abzusinken, kann die Menge an kaltem Reaktionsgas, welches durch das Rohr 24 eingeführt wird, nach Bedarf geändert werden, um die Temperatur konstant zu halten.Gas mixture partially converted into ammonia, the mixture depending on the operating conditions can reach an ammonia content of 10 to 25 percent by volume. After flowing through the exchanger tubes 21, the gas leaves the converter at a temperature of, for example, 260 ° C, depending on the Degree of conversion. When the temperature tends to rise above a certain limit or also to decrease, the amount of cold reaction gas which is introduced through the pipe 24 can be can be changed as necessary to keep the temperature constant.

Der für die Ammoniaksynthese verwendete Katalysator besteht aus Eisen mit geringen Zusätzen aktivierender und stabilisierender Substanzen. Der Katalysator wird als Eisenoxyd in den Konverter eingefüllt und muß vor dem Zustandekommen der Ammoniaksynthese reduziert werden. Die Reduktion wird ausgeführt durch Erhitzen des Katalysators auf 400 bis 500° C in einem Strom von Wasserstoff oder eines wasserstoffhaltigen Gasgemisches, beispielsweise des normalen Ammoniaksynthesegases. Während der Reduktion wird Wasser gebildet, das durch den Gasstrom aus dem Konverter herausgeführt wird.The catalyst used for the ammonia synthesis consists of iron with small additions activating and stabilizing substances. The catalyst is filled into the converter as iron oxide and must be reduced before the ammonia synthesis can take place. The reduction is carried out by heating the catalyst to 400 to 500 ° C in a stream of hydrogen or a hydrogen-containing gas mixture, for example normal ammonia synthesis gas. During the Reduction, water is formed, which is led out of the converter by the gas flow.

Eine angemessene Reduktion ist für eine hohe Wirksamkeit des Katalysators wesentlich. In diesemAn adequate reduction is essential for the catalyst to be highly effective. In this

Zusammenhang sind insbesondere die folgenden Punkte von Wichtigkeit.In connection with this, the following points are particularly important.

1. Der reduzierte Katalysator erleidet durch die Berührung mit Wasserdampf in gewissem Umfange Schaden, wohingegen der Katalysator die Einwirkung von Wasserdampf recht gut aushält, solange sich derselbe im Zustande des Oxyds befindet. Es ist daher von Vorteil, wenn die Reduktion so vorgenommen wird, daß dieselbe in der Hauptsache vom Eintritt des Gases bis zum Austritt des Gases aus der Katalysator-Schicht fortschreitet, da der während der Reduktion entwickelte Wasserdampf dann hauptsächlich nur mit dem unreduzierten Katalysator in Berührung kommt.1. The reduced catalyst suffers to a certain extent on contact with water vapor Damage, whereas the catalyst can withstand the action of water vapor quite well as long as it is the same is in the state of oxide. It is therefore advantageous if the reduction is carried out in this way is that the same in the main from the entry of the gas to the exit of the gas from the catalyst layer progresses, since the water vapor developed during the reduction then mainly only with comes into contact with the unreduced catalyst.

2. Während der Reduktion ist es vorteilhaft, im Katalysator eine möglichst hohe Gasgeschwindigkeit *5 zu haben. Dadurch wird nicht nur der Gehalt des Gases an Wasserdampf niedrig gehalten, sondern es hat sich weiterhin erwiesen, daß eine hohe Gasgeschwindigkeit an sich die Reduktion günstig beeinflußt und schneller gestaltet. Eine hohe Gasgeschwindigkeit bewirkt auch ein gleichmäßiges Erhitzen der inneren Bestandteile des Konverters, was vom mechanischen Standpunkt aus gesehen von Wichtigkeit ist.2. During the reduction, it is advantageous to keep the gas velocity * 5 in the catalyst as high as possible to have. This not only keeps the water vapor content of the gas low, but it it has also been found that a high gas velocity has a beneficial effect on the reduction and designed faster. A high gas velocity also causes the internal components of the converter, which is important from a mechanical point of view.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform befinden sich die Rohrheizkörper in den Korbaustauscher rohr en 32 in einer Anzahl von beispielsweise sechzig. Da jeder der Rohrheizkörper 37 in der Form einer Anzahl von Haarnadelschleifen angeordnet ist, die sich abwärts und aufwärts durch jedes der Korbaustauscherrohre 32 in einer gewünschten Länge derselben erstrecken, sollen die Heizkörper mindestens je 25 m lang sein, wodurch man mittels einiger weniger Heizkörper Haarnadelbogen für alle Rohre bekommt. Bei der dargestellten Ausführungsform kann jeder Heizkörper zwölf solcher Schleifen bilden, wodurch die Anzahl der Anschlüsse und Durchführungen durch die Wandung des Hochdruckbehälters entsprechend herabgesetzt wird.In the embodiment shown here, the tubular heating elements are located in the basket exchanger tubes 32 in a number of for example sixty. Since each of the tubular heaters 37 in the form a number of hairpin loops extending down and up through each of the basket exchanger tubes 32 extend the same in a desired length, the radiators should at least each 25 m long, which means you can get hairpin bends for all pipes with just a few radiators. In the embodiment shown, each radiator can form twelve such loops, whereby the number of connections and feedthroughs through the wall of the high-pressure container accordingly is reduced.

Die Schleifen der Rohrheizkörper 37 sind in Fig. 6 dargestellt, und zwar von oben in dieKorbaustauscherrohre 32 eingesetzt. In der Mitte eines jeden Rohres 32 befindet sich ein rohrförmiges Füllstück 38, das gleichachsig bzw. konzentrisch zu dem Rohr 32 angeordnet ist und rundherum einen Ringraum 39 für den Gasstrom frei läßt, der am unteren Ende des Rohres 32 eintritt und nahe dem oberen Ende durch die oberen Öffnungen 40 oberhalb der oberen Oberfläche 35 der Katalysatorschicht austritt. In das obere Ende jedes Korbaustauscherrohres 32 wird ein Kopfstück 41 mit den Aussparungen 42 zur Aufnahme der Rohrheizkörperteile 37 sowie mit einem zentralen Ansatz 43 zur Führung des Füllstückes 38 eingesetzt. Das Kopfstück kann mit dem Füllstück sowie mit dem Rohr 32 in irgendeiner geeigneten Weise verbunden werden, so z. B. durch Verschrauben, Verschweißen usw. Das untere Ende des Füllstückes 38 ist ausgespart zur Aufnahme des Verbindungsteiles der beiden Schleifenzweige des Rohrheizkörpers 37, so daß die Wärmeausdehnung desselben frei erfolgen kann.- In geeigneten Abständen längs der Oberfläche des Füll-Stückes 38 sind Ansätze 44 vorgesehen, welche den Heizkörper 37 in der richtigen Lage innerhalb des Rohres 32 halten.The loops of the tubular heaters 37 are shown in Figure 6, from above into the basket exchanger tubes 32 used. In the middle of each tube 32 is a tubular filler piece 38, the is arranged coaxially or concentrically to the tube 32 and around an annular space 39 for the Leaves gas flow free which enters at the lower end of the tube 32 and near the upper end through the upper Openings 40 exits above the top surface 35 of the catalyst layer. In the top of each Basket exchanger tube 32 is a head piece 41 with the recesses 42 for receiving the tubular heater parts 37 and with a central approach 43 used to guide the filler piece 38. The head piece can with the filler piece as well as with the Tube 32 can be connected in any suitable manner, e.g. B. by screwing, welding etc. The lower end of the filler piece 38 is recessed to receive the connecting part of the two Loop branches of the tubular heater 37, so that the thermal expansion of the same can take place freely.- In Appropriate distances along the surface of the filler piece 38 lugs 44 are provided which the Hold the heating element 37 in the correct position within the tube 32.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Enden jedes Rohrheizkörpers so geformt, daß sie Expansionsbogen 45 bilden, und zwar innerhalb des oberen Raumes des Katalysatorkorbes. Mittels Durchführungen 46 in dem Korbdeckel sind diese Expansionsbogen an die Enden eines Heizkörpers angeschlossen, der zu einer Anzahl benachbarter Rohre 32 gehört. In entsprechender Weise befinden sich Expansionsbogen in dem oberen Raum des Hochdruckbehälters sowie in dem Deckel 20 desselben die Durchführungen 48. Jede dieser Durchführungen kann aus Metall bestehen; sie wird abgedichtet, indem man den die Kabelenden umgebenden Raum mit einer geeigneten Legierung ausfüllt.In the illustrated embodiment, the ends of each tubular heater are shaped so that they have expansion bends 45 form within the upper space of the catalyst basket. By means of bushings 46 in the basket lid, these expansion bends are connected to the ends of a radiator, belonging to a number of adjacent tubes 32. There are expansion bends in a corresponding manner in the upper space of the high-pressure container and in the cover 20 of the same, the bushings 48. Each of these bushings can be made of metal; it is sealed by removing the ends of the cable fills the surrounding space with a suitable alloy.

Durch die beschriebene Anordnung wird die Notwendigkeit einer außerhalb angeordneten und an den Konverter angeschlossenen Heizvorrichtung vermieden. Im Anfahrstadium besteht keine Gefahr, daß untere Schichten des Katalysators vor den oberen Schichten reduziert werden; vielmehr geht die Reduktion abwärts und gleichmäßig durch die ganze Katalysatormasse hindurch vor sich. Die Heizvorrichtung kann für verschiedene Leistungen ausgelegt werden, ohne daß man nötig hätte, den Rauminhalt des Hochdruckbehälters beträchtlich zu erhöhen, da der Wärmeübergang durch die beträchtliche Oberfläche der Umlaufrohre verbessert wird durch die erhöhte Gasgeschwindigkeit, die dadurch gesichert bleibt, daß die Mitte der Korbaustauscherrohre mit den Füllstücken ausgefüllt ist. Im Falle von Störungen während des normalen Betriebes kann das Aufheizen sehr rasch erfolgen. Die Rohrheizkörper können — wie bereits oben erklärt wurde — gegen eine Wärmeüberlastung durch ein den Heizstrom überwachendes Minimalstromrelais geschützt werden. Die Heizkörper werden weder durch gegebenenfalls in der Atmosphäre des Reaktionsgefäßes des Ofens vorhandenen Eisenstaub noch durch irgendeinen anderen Staub geschädigt. The arrangement described, the need for an outside and to the Converter connected heating device avoided. In the start-up stage there is no risk that lower layers of the catalyst are reduced before the upper layers; rather, the reduction works downwards and evenly through the entire catalyst mass in front of you. The heater can be designed for different services without having to change the volume of the high-pressure container to increase considerably, since the heat transfer through the considerable surface of the circulation pipes is improved by the increased gas velocity, which is ensured by the fact that the The middle of the basket exchanger tubes is filled with the filler pieces. In case of malfunctions during During normal operation, the heating can take place very quickly. The tubular heating elements can - as already was explained above - against a thermal overload by a minimum current relay monitoring the heating current to be protected. The radiators are neither exposed to the atmosphere Any iron dust present in the reaction vessel of the furnace is damaged by any other dust.

Claims

Patent applications:

1. Electrically heated furnace or reaction vessel for forced throughput or circulation through or introduced reaction or heating gases with electric tubular heaters that make a copper Heating conductor and a copper pipe jacket surrounding the insulating embedding material of the heating conductor have, characterized in that the copper pipe jacket is designed as an inner jacket and additionally with a known jacket made of heat-resistant material as the outer jacket is surrounded by doubleart and that each of the tubular heating elements arranged in the furnace, their Length is in each case a multiple of the length of the heating pipes through which the heating or reaction gas flows through, is passed successively through several of these heating pipes in the shape of a hairpin.

2. Oven according to claim 1, wherein the heating takes place under high pressure and the space in which the high temperature prevails, from an inner jacket or basket inside a high pressure container is surrounded, characterized in that the tightly through the walls of the inner jacket or basket as well as ends led out through the wall of the high-pressure container the tubular heating element have expansion loops in the spaces between these walls.

3. Furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the gas passage through the Tubes has an annular cross-section and contains a number of straight tubular heating elements, which are in the Direction of flow are arranged, the individual lengths being parts of one or more loops ■ educate.

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I 081983

IIII

4. Oven or reaction vessel according to any one of the preceding claims, characterized by switching on a minimum current relay that monitors the heating current of the tubular heating element in the circuit.

Considered publications:

German Patent No. 436 009;

Publication from Elektrobaiu Leicht and Trambauer, K.G. in Pfungstadt near Darmstadt: "Eltra heating rods" from 1940.

For this purpose 2 sheets of drawings