DE1258838B

DE1258838B - Seal for loose grids in a reaction container

Info

Publication number: DE1258838B
Application number: DEB72783A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Schulze; Karl Graessle
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1963-07-20
Filing date: 1963-07-20
Publication date: 1968-01-18

Description

Abdichtung für lose Roste in einem Reaktionsbehälter Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten von lose aufliegenden Rosten oder Böden in Reaktionsbehältern, Kolonnen oder Syntheseöfen.Sealing for loose grids in a reaction vessel The invention relates to a device for sealing loose grids or floors in reaction vessels, columns or synthesis ovens.

Bei chemischen Reaktionen unter hohem Druck und bei hoher Temperatur, an denen gasförmige oder flüssige Stoffe teilnehmen, z. B. bei der Ammoniak- oder Methanolsynthese, ist der Katalysator meist in mehrere übereinanderliegende Reaktionsräume unterteilt. Jede einzelne dieser Katalysatorschichten wird von einem Rost gehalten. Der für die Reaktion günstigste Temperaturverlauf wird bei diesen exothermen Reaktionen durch geregelte Zumischung von Kaltgas eingestellt. Das Kaltgas wird durch Mischblenden, die meist unmittelbar an dem Rost befestigt sind, dem heißen Gasstrom zugemischt. Um bei einem notwendigen Wechsel des Katalysators die Kolonnen oder Syntheseöfen zum Entleeren und Wiederfüllen nicht bewegen zu müssen, sind die einzelnen Roste in dem Ofen zur Aufnahme der Katalysatorschichten auf ringförmigen Konsolen innerhalb des Katalysatorbehälters aufgelegt. Es muß nun verhindert werden, daß das durch die Katalysatorschicht strömende Gas an der Auflagestelle des Rostes infolge Undichtheit zwischen diesem und der Konsole ohne gesteuerte, gegenseitige Durchmischung hindurchtritt. Daher muß der Rost gegen seine Auflage sicher abgedichtet werden, um einen Gaskurzschluß zu vermeiden. In chemical reactions under high pressure and at high temperature, in which gaseous or liquid substances participate, z. B. in the ammonia or Methanol synthesis, the catalyst is usually in several superimposed reaction spaces divided. Each of these catalyst layers is held in place by a grate. The most favorable temperature profile for the reaction is in these exothermic reactions adjusted by controlled admixture of cold gas. The cold gas is through mixing orifices, which are usually attached directly to the grate, mixed with the hot gas flow. To avoid the columns or synthesis ovens if the catalyst needs to be changed The individual grids do not have to be moved for emptying and refilling in the furnace for receiving the catalyst layers on annular brackets inside of the catalyst container. It must now be prevented that that through the catalyst layer flowing gas at the contact point of the grate as a result of a leak passes between this and the console without controlled, mutual mixing. Therefore, the grate must be securely sealed against its support in order to avoid a gas short circuit to avoid.

Die meist engen Katalysatorbehälter lassen es nicht zu, daß der Behälter betreten werden kann, um die Roste unter Verwendung einer Dichtung auf ihre Unterlage fest zu verschrauben. Die Dichtungen zwischen Rost und Konsole müssen daher so gestaltet sein, daß sie allein unter der Wirkung des Gewichts der Roste und des daraufliegenden Katalysators ein Durchströmen von Gas verhindern. The mostly narrow catalyst container does not allow the container can be entered to the grids using a seal on their backing to screw tight. The seals between the grate and the console must therefore be designed in this way be that they are solely under the action of the weight of the grids and the weight on them Prevent gas from flowing through the catalytic converter.

Bei den im Bereich der Dichtung herrschenden hohen Temperaturen bis zu 5500 C ist im allgemeinen ein Dichtungsmaterial mit Bindemitteln nicht mehr verwendbar. Man ist daher an Stellen so hoher Temperatur auf die Verwendung von Weichdichtungen, vorzugsweise von Dichtungsgeflechten aus Asbest, angewiesen. Derartige Dichtungsgeflechte, sei es in Rund- oder Vierkantform, sind jedoch sehr schwierig einzulegen, weil die Roste beim Einbringen in den Katalysatorbehälter aus einer Entfernung von mehreren Metern auf ihre Unterlage eingerichtet werden müssen. Die üblichen, in Nuten einzulegenden Dichtungen sind daher nicht verwendbar. Diese Dichtungen haben überdies den Nachteil, daß sich Faserteile an den Rändern herausdrücken, die zu schlechtem Sitz und Undichtheiten führen. At the high temperatures prevailing in the area of the seal up to At 5500 C, a sealing material with binders can generally no longer be used. It is therefore advisable to use soft seals in places with such high temperatures, preferably of asbestos sealing braids. Such sealing braids, be it in round or square shape, however, are very difficult to insert because the Grates when introduced into the catalyst container from a distance of several Meters need to be set up on your base. The usual ones to be inserted in grooves Seals cannot therefore be used. These seals also have the disadvantage that fiber parts push out at the edges, which lead to poor fit and leaks to lead.

Für Destillierkolonnen mit eingebauten Böden ist eine Abdichtung bekannt, bei der die elastische Dichtung in einer Nut über dem Spalt zwischen Boden und Mantel eingelegt und mit einer waagrecht liegenden Dichtungsleiste abgedeckt wird. Die Anpreßkraft für die Abdichtung wird hierbei nicht von dem Gewicht des abzudichtenden Bodens selbst, sondern über Stützen vom Gewicht des nächst höherliegenden Bodens erzeugt. Auf diese Weise sind sämtliche Böden lose aufeinandergestellt und bilden eine innerhalb des Mantels stehende Säule. A seal is required for distillation columns with built-in trays known in which the elastic seal in a groove above the gap between the floor and jacket inserted and covered with a horizontal sealing strip will. The contact pressure for the seal is not influenced by the weight of the to be sealed soil itself, but via supports from the weight of the next higher one Generated soil. In this way, all floors are loosely placed on top of each other and form a column standing inside the jacket.

Ein Nachteil dieser Ausführung ist, daß bei den stets vorhandenen Temperaturunterschieden zwischen dieser Säule und dem Mantel unter dem Einfluß der Wärmedehnung die Säule sich gegenüber dem Mantel unterschiedlich längt, wodurch die eingelegten Dichtungen bei zunehmender Temperatur aus den Nuten herausgedrückt oder die auf den Spalt aufgelegten Dichtungen von der Auflage abgehoben werden. Undichtwerden der Abdichtung ist dann die Folge. A disadvantage of this design is that the always present Temperature differences between this column and the jacket under the influence of the Thermal expansion, the column lengthens differently compared to the jacket, whereby the inserted seals are pushed out of the grooves as the temperature increases or the seals placed on the gap are lifted from the support. The result is a leak in the seal.

Ein weiterer Nachteil tritt bei mit Katalysator gefüllten Reaktionsgefäßen auf. Bei dieser Ausführung ist es unmöglich, durch das auf einem Boden schon liegende Katalysatorbett hindurch die Stützelemente des darüberliegenden Bodens auf die Abdichtung des mit Katalysator belegten Bodens zu führen. Da zudem die Temperaturunterschiede zwischen Katalysatorbett und Mantel erfahrungsgemäß beträchtlich sind, würden sich noch größere Undichtigkeiten ergeben. Another disadvantage occurs when reaction vessels are filled with catalyst on. With this version it is impossible to get through the already lying on a floor Catalyst bed through the support elements of the overlying floor onto the seal of the catalyst-covered soil. As also the temperature differences experience has shown that between the catalyst bed and the jacket are considerable result in even greater leaks.

Bei einer anderen bekannten Ausführung ist ein elastischer U-förmiger Ring so zwischen dem Boden und der Kolonnenwand angebracht, daß sich der eine Schenkel des Ringes federnd gegen die Kolonnenwand, der andere gegen den Boden legt. Für Temperaturen im Bereich zwischen 500 bis 5500 C gibt es keinen Werkstoff, auch nicht einen metallischen, der auf die Dauer eine ausreichende Elastizität behält, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten. Für die Verwendung in Reaktionsbehältern ist diese Ausführung daher nicht geeignet. In another known embodiment, a resilient U-shaped one Ring so attached between the bottom and the column wall that one of the legs of the ring resiliently against the column wall, the other against the bottom. For Temperatures in the range between 500 and 5500 C there is no material, either a metallic one, which in the long run retains sufficient elasticity to achieve a to ensure secure sealing. For use in reaction vessels is this version is therefore not suitable.

Es wurde nun gefunden, daß die genannten Nachteile bei einer Abdichtung für lose Roste in einem Reaktionsbehälter mit einer umlaufenden Konsole an der Innenwand, einem elastischen Dichtungsring zwischen Konsole und Rost und einem Führungsring, dadurch vermieden werden, daß erfindungsgemäß der ringförmige Raum für den Dichtungsring zwischen Konsole und Rost durch eine Ausdrehung in der äußeren Fläche des zylindrischen Außenringes des Rostes, die obere Auflagefiäche der Konsole und den auf die Konsole aufgelegten frei beweglichen Führungsring gebildet wird. It has now been found that the disadvantages mentioned in a seal for loose grids in a reaction container with a circumferential bracket on the inner wall, an elastic sealing ring between the console and the grate and a guide ring, be avoided by the fact that according to the invention the annular space for the sealing ring between the console and the grate through a recess in the outer surface of the cylindrical Outer ring of the grate, the upper support surface of the console and the one on the console applied freely movable guide ring is formed.

Zur Sicherung der Lage des Führungsringes wird der zylindrische Außenring des Rostes an der Dichtungsstelle außen mit einer zusätzlichen, an die Ausdrehung anschließenden Ringnut für den Führungsring versehen, wobei die gesamte Höhe von Ausdrehung und Ringnut größer ist als die Höhe des Führungsringes und die Höhe des Führungsringes größer ist als die Höhe der Ausdrehung. The cylindrical outer ring is used to secure the position of the guide ring of the grate at the sealing point on the outside with an additional, to the recess subsequent annular groove provided for the guide ring, the total height of The recess and the annular groove are greater than the height of the guide ring and the height of the Guide ring is greater than the height of the recess.

Die obere Fläche der Ausdrehung ist als nach außen abfallende Kegelfläche ausgebildet. The upper surface of the recess is an outwardly sloping conical surface educated.

In den Figuren ist beispielsweise die erfindungsgemäße Abdichtung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Katalysatorbehälter eines Syntheseofens mit aufgelegtem Rost und F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1. In the figures, for example, the seal according to the invention shown. 1 shows a longitudinal section through the catalyst container of a Synthesis furnace with grate and F i g. 2 shows an enlarged section F i g. 1.

Der Syntheseofen besitzt einen Katalysatorbehälter mit einer zylindrischen Innenwand 1, die teilweise an ihrer inneren Oberfläche durch korrosionsbeständige, zunderfeste Bleche 2 geschützt ist. An der Innenfläche der Wand 1 ist eine Konsole 3 angebracht und fest mit ihr verbunden. Die Konsole besitzt eine obere ebene Auflagefläche 4. The synthesis furnace has a catalyst container with a cylindrical Inner wall 1, which is partially covered on its inner surface by corrosion-resistant, scale-resistant sheets 2 is protected. On the inner surface of the wall 1 is a console 3 attached and firmly connected to it. The console has an upper flat support surface 4th

Der lose eingelegte Rost besteht aus Roststäben 5, die von einem zylindrischen Außenring 6 gehalten werden. Auf den Roststäben 5 liegt in einer Eindrehung 7 des Ringes 6 ein Sieb 8, das an seinem Außenrand von einem flachen Druckring 9 gehalten wird. Der Druckring 9 liegt mit geringem Abstand der Wand 1 bzw. dem Blech 2 an. The loosely inserted grate consists of grate bars 5, which of a cylindrical outer ring 6 are held. On the grate bars 5 lies in a recess 7 of the ring 6 a sieve 8, which is supported on its outer edge by a flat pressure ring 9 is held. The pressure ring 9 is at a small distance from the wall 1 or the sheet metal 2 on.

Der Ring 6 geht nach unten in ein Ringstück 10 mit kleinerem Innendurchmesser über. Oberhalb der Konsole3 ist das Ringstück 10 verdickt ausgeführt und hier nach außen mit einer Ausdrehung 11 versehen, deren innere Begrenzungsfläche zylindrisch ist. Die obere Begrenzung der Aus drehung 11 wird von einer schräg nach außen abfallenden Fläche 12 in Form eines Kegelringes gebildet. Die Ausdrehung 11 dient zur Aufnahme einer Dichtung n3. Auf die obere ebene Fläche 4 der Konsole ist als äußere Begrenzung der Dichtung 13 lose ein zylindrischer Führungsring 15 aufgelegt, dem in der Verdickung der Konsole eine zylindrische Ringnut 16 entspricht. The ring 6 goes down into a ring piece 10 with a smaller inner diameter above. The ring piece 10 is made thickened above the console 3 and here after provided on the outside with a recess 11, the inner boundary surface of which is cylindrical is. The upper limit of the rotation 11 is from an obliquely outwardly sloping Surface 12 formed in the form of a conical ring. The recess 11 is used for recording a seal n3. On the upper flat surface 4 of the console is as an outer boundary the seal 13 loosely placed a cylindrical guide ring 15, which in the thickening a cylindrical annular groove 16 corresponds to the console.

Zur Abdichtung wird in der Ausdrehung 11 des Ringstückes 10 die Dichtung 13 eingelegt. Sie ist bei- spielsweise als Geflechtdichtung mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und wird seitlich außen von dem Führungsring 15 gehalten. Dieser verhindert, daß die Dichtung beim Auflegen auf die obere Fläche 4 der Konsole 3 seitlich hinausgedrückt werden kann. Der Führungsring 15 gleitet in der Ringnut 16 am Ringstück und kann sich vertikal in ihr bewegen. For sealing, the seal is in the recess 11 of the ring piece 10 13 inserted. She is both for example as a braided seal with a square cross-section and is held laterally outside by the guide ring 15. This prevents that the seal when placed on the upper surface 4 of the console 3 is pushed out laterally can be. The guide ring 15 slides in the annular groove 16 on the ring piece and can move vertically in it.

Beim Einbau des Rostes mit den Roststäben 5 liegen die unteren Flächen der Dichtung 13 und des Führungsringes 15 in einer Ebene. Beim Aufsetzen des Rostes auf die obere Auflagefläche der Konsole 3 wird die Dichtung 13 etwas zusammengedrückt. Der frei bewegliche Führungsring 15 gleitet in der Ringnut 16 um das Maß der Zusammendrückung nach oben und verhindert ein Ausweichen der Dichtung 13. Diese ist nunmehr allseitig eingespannt und kann auch unter dem Führungsring 15 hindurch nicht ausfasern. Die freie Beweglichkeit des Führungsringes muß so groß sein, daß nur die Dichtung 13, nicht aber der Führungsring 15 zusammengedrückt wird. Die nach außen abfallende schräge Fläche 12 an der Oberseite der Ausdrehung 11 bewirkt dabei noch ein sattes Anliegen der Dichtung 13 an der inneren zylindrischen Fläche der Ausdrehung 11. When installing the grate with the grate bars 5, the lower surfaces are the seal 13 and the guide ring 15 in one plane. When placing the grate The seal 13 is compressed somewhat on the upper bearing surface of the console 3. The freely movable guide ring 15 slides in the annular groove 16 by the amount of compression upwards and prevents the seal 13 from evading. This is now on all sides clamped and cannot fray under the guide ring 15. the Free movement of the guide ring must be so great that only the seal 13, but not the guide ring 15 is compressed. The outward sloping one inclined surface 12 on the top of the recess 11 still causes a full The seal 13 rests against the inner cylindrical surface of the recess 11.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Abdichtung mit ebener Auflagefläche 4 auf der Konsole 3 ist auch die unter dem Einfluß einer Erwärmung auftretende radiale Ausdehnung des Rostes in keiner Weise behindert. Genaue Maße der abzudichtenden Flächen mit kleinen Toleranzen, die bei den unter dem Einfluß der Temperatur nicht vermeidbaren Dehnungen des Werkstoffes im Betrieb nicht erreichbar wären, sind bei der vorgeschlagenen Aus führung der Dichtung nicht erforderlich. Der Rost kann bei der vorgegebenen Toleranz an jeder Stelle seiner Auflage satt dichtend aufgesetzt werden. In the embodiment of the seal according to the invention with a flat contact surface 4 on the console 3 is also the radial which occurs under the influence of heating Expansion of the grate is not hindered in any way. Exact dimensions of the one to be sealed Surfaces with small tolerances that are not under the influence of temperature avoidable expansions of the material would not be achievable during operation are at the proposed execution of the seal is not required. The rust can be the specified tolerance at each point of its support seated tightly sealing will.

Als unteren Abschluß besitzt der Rost einen offenen Boden 17, einen Abschlußboden 18 und einen Siebboden 19. Zum Durchlassen der Gase befinden sich in der Wand und im Ringstück Bohrungen 20 und 21. As a lower end of the grate has an open bottom 17, a Closing bottom 18 and a sieve bottom 19. For the passage of the gases are located holes 20 and 21 in the wall and in the ring piece.

Die gleiche Art der Abdichtung für Roste und Böden ist auch in anderen Apparaturen für chemische oder physikalische Verfahren unter ähnlichen Bedingungen anwendbar, z. B. zur sicheren Abdichtung von Glockenböden oder Trennböden für Füllkörperschüttungen in Trennkolonnen, Waschkolonnen oder Absorbern. The same type of sealing for grates and floors is also used in others Apparatus for chemical or physical processes under similar conditions applicable, e.g. B. for the secure sealing of bubble cap trays or dividing trays for random packings in separation columns, wash columns or absorbers.

Claims

Claims: 1. Sealing for loose grids in a reaction vessel with a circumferential console on the inner wall, an elastic sealing ring between console and grate and a guide ring, characterized in that the annular space for the sealing ring between the console and the grate by means of an off rotation in the outer surface of the cylindrical outer ring of the grate, the upper Support surface of the console and the freely movable one placed on the console Guide ring is formed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylindrical Outer ring of the grate at the sealing point on the outside with an additional, to the Is provided from rotation subsequent annular groove for the guide ring, wherein the total height of the recess and ring groove is greater than the height of the guide ring and the height of the guide ring is greater than the height of the recess.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the upper Surface of the rotation is designed as an outwardly sloping conical surface.

Considered publications: German Patent Specifications No. 641814, 681477, 745661.