DE1542029B1

DE1542029B1 - Kuehlsystem fuer die Wand eines Reaktors

Info

Publication number: DE1542029B1
Application number: DE19661542029
Authority: DE
Inventors: Koppe Dipl-Ing Rolf
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-10-20
Filing date: 1966-10-20
Publication date: 1970-07-23
Also published as: US3469624A; NL6713957A; AT277940B; FR1549418A; GB1194269A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Druck- schlage macht, die für die gesamte Wanddicke reaktoren, insbesondere solche mit großen Durch- aber noch keine außergewöhnlich hohen Werte messern, wobei innerhalb des Reaktors ein den Ka- liefern.

talysator aufnehmender Behälter angeordnet ist und Bei Reaktoren mit einem Durchmesser von 3 m

die Kühlung in dem Zwischenraum zwischen Ka- 5 und mehr kommt man ohne eine sichere Berechnungstalysatorbehälter und der Wand des Reaktors er- methode nicht mehr aus, denn eine beliebig gewählte folgt. Wanddicke für den Katalysatorbehälter führt zu Ab-

Die Entwicklung auf dem Gebiet der Hochdruck- messungen, die wirtschaftlich nicht mehr tragbar Synthesen geht aus wirtschaftlichen und technischen sind.

Gründen zu immer größeren Reaktoreinheiten hin. io Zur Lösung dieser Schwierigkeit wurde die Gas-Reaktoren mit einem Durchmesser von 3 bis 4 m und führung im Reaktor derart verändert, daß der Katalyeiner Länge von über 20 m werden heute allgemein satorbehälter durch Innendruck beansprucht wird, gebaut. Diese Maßnahme erlaubt es zwar, die Wanddicke des

Eine viel verwendete Ausführungsform derartiger Katalysatorbehälters zu berechnen, zugleich wurde Reaktoren besteht aus einer drucktragenden Wand 15 aber die Gasführung schwieriger, und einem den Katalysator aufnehmenden Behälter, Um eine Beanspruchung des Katalysatorbehälters

der in den Reaktor eingebaut ist. durch Außendruck, der sonst übermäßige Wandstär-

Die Betriebstemperatur im Innern des Katalysator- ken erforderlich machen würde, zu vermeiden, ist behälters liegt im allgemeinen zwischen 450 und bereits statt der Wärmeisolierung des Katalysator-550° C. Diese hohen Temperaturen müssen von der 20 behälters zusammen mit der Kühlwirkung des im drucktragenden Wand ferngehalten werden, um deren Zwischenraum zwischen Katalysatorbehälter und Festigkeit nicht zu gefährden. Dies geschieht bei be- Wand strömenden Gases zum Kalthalten der Wand kannten Ausführungen in der Weise, daß der Kataly- Wasser benutzt worden. Die Reaktionswärme wird satorbehälter entweder innen oder außen gegen hierbei aus den einzelnen Katalysatorschichten im Wärme isoliert ist und daß zur Kühlung der Wand das 25 Kontaktraum des Ofens durch zwischen diesen in den Reaktor eintretende, kalte Synthesegas in den Schichten angeordnete Wärmeaustauscher abge-Zwischenraum zwischen Katalysatorbehälter und führt. Das Kühlsystem ist über eine Druckausdrucktragender Wand geleitet wird. gleichsleitung mit dem Katalysatorinnenraum ver-

Bei kleineren Reaktoreinheiten bis etwa zu einem bunden.

Durchmesser von 1,5 m ist ein abnehmbarer Deckel 30 Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels bei vorgesehen. Der Katalysatorbehälter kann daher ein- einem Druckmantel von großem Umfang erscheint und ausgebaut werden. Der Ausbau geschieht vor hierbei indes nicht gewährleistet, allem dann, wenn eine Wasserdruckprobe durchge- Es wurde gefunden, daß der Mantel des Druckführt werden muß. reaktors auf seinem ganzen Umfang völlig gleichmäßig

Bei großen Reaktoren wird wegen der konstruktiv 35 gekühlt werden kann, wenn der Zwischenraum zwischwierigen und auch kostspieligen Ausführung auf sehen der Innenwand des Reaktors und der Außeneinen abnehmbaren Deckel verzichtet. Der Kataly- wand des Katalysatorbehälters durch eine koaxial ansatorbehälter wird daher bei diesen Großeinheiten geordnete und unterhalb des Wasserspiegels endende vor dem Schweißen der letzten Rundnaht des Reak- Trennwand in zwei Ringräume geteilt ist und in dem tors in diesen eingeschoben und bleibt danach ständig 40 Ringraum zwischen der Innenwand des Reaktors und im Reaktor eingeschlossen. Der Umstand, daß der der Trennwand Einrichtungen zum Kühlen des Was-Katalysatorbehälter auch bei Wasserdruckproben in sers vorgesehen sind.

dem Reaktor verbleiben muß, ist mit einem schwer- Die Trennwand wirkt als Hitzeschild und sorgt zuwiegenden Nachteil verbunden: Die zumeist aus or- gleich für einwandfrei definierte Strömungsverhältganischen oder mineralischen Stoffen bestehende 45 nisse im Zwischenraum.

Wärmeisolierung wird vom Wasser durchtränkt, wo- Die Kühleinrichtung in dem Ringraum zwischen

durch sie zerfällt oder bei dem notwendig werdenden der Innenwand des Reaktors und der Trennwand Trockenprozeß durch Dampfbildung zerstört oder be- ist zweckmäßig als Kühlschlange ausgebildet, schädigt wird. Um sicherzustellen, daß zur Aufrechterhaltung des

Dieser Nachteil ist nicht der einzige, der sich aus 50 Thermosiphonumlaufs das Wasser stets flüssig bleibt, der Vergrößerung eines Reaktors ergibt. Der Druck darf die Temperatur des unter Synthesegasdruck im Synthesegas nimmt auf dem Weg durch den Reak- stehenden Wassers nicht höher sein als seine Sättitor ab. Der Bauweise des Reaktors entsprechend hat gungstemperatur bei diesem Druck, das eintretende, in dem Zwischenraum zwischen Ka- Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung

talysatorbehälter und Wand strömende Synthesegas 55 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, stets einen höheren Druck gegenüber jeder Stelle Die Figur zeigt ein Kühlsystem mit Kühlung im Zwiseines nachfolgenden Weges. schenraum.

Da es auf diesem Wege auch das Innere des Kataly- Der Hochdruckreaktor besteht aus einer drucktra-

satorbehälters durchströmt, besteht die größte Druck- genden Wand 1, einem eingebauten Katalysatorbehäldifferenz zwischen dem Druck im Zwischenraum und 60 ter 2 und einem Wärmeaustauscher 3, in den das Syndem Innendruck am Ausgangsende des Katalysator- thesegas durch einen Stutzen 4 eintritt; es durchströmt behälters. Der Katalysatorbehälter wird also infolge den Wärmeaustauscher 3 und danach die Katalysatordieser Druckdifferenz durch Außendruck bean- schichten 5 im Innern der Katalysatorbehälters 2. Das spracht. Bei dieser Beanspruchung gibt es nur sehr umgesetzte Gasgemisch verläßt den Reaktor durch aufwendige Berechnungsmethoden zur Bestimmung 65 ein Zentralrohr 6, die Rohre des Wärmeaustauschers 3 der Wanddicke eines Behälters. Bei Reaktoren kleine- und einen Stutzen 7.

ren Durchmessers berücksichtigt man diese Tatsache Der Zwischenraum zwischen der Wand 1 und dem

dadurch, daß man entsprechende Wanddickenzu- Katalysatorbehälter 2 ist nur teilweise mit Wasser ge-

füllt. Der Zwischenraum wird durch eine senkrechte zylindrische Trennwand 13 in zwei Ringräume geteilt. In dem Ringraum zwischen der zylindrischen Trennwand 13 und der Wand 1 ist eine Kühlschlange 12 angeordnet. Dem Druckausgleich dient eine Verbindungsleitung 14, die am Ausgang des Reaktors beim Stutzen 7 und am höchsten Punkt des Zwischenraums (Stutzen 11) zwischen Katalysatorbehälter 2 und Wand 1 angeschlossen ist.

Der Kreislauf des Wassers im Zwischenraum zwisehen der Wand 1 und dem Katalysatorbehälter 2 wird nach dem Thermosiphon-Prinzip dadurch hergestellt, daß das Wasser in dem von der Wand des Katalysatorbehälters 2 erhitzten inneren Ringraum aufsteigt, während es in dem von der Kühlschlange gekühlten äußeren Ringraum abfällt. Um den Kühlkreislauf zu sichern, muß die obere Begrenzung der zylindrischen Trennwand 13 im Zwischenraum 15 zwischen der Wand 1 und dem Katalysatorbehälter 2 unterhalb des Wasserspiegels liegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlsystem für die Wand eines unter hohem Druck stehenden Reaktors mit einem Katalysatorbehälter im Innenraum des Reaktors, wobei das Kühlsystem über eine Druckausgleichsleitung mit dem Inneren des Katalysatorbehälters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der teilweise mit Wasser gefüllte Zwischenraum zwischen der Innenwand des Reaktors und der

ίο Außenwand des Katalysatorbehälters durch eine koaxial angeordnete und unterhalb des Wasserspiegels endende Trennwand in zwei Ringräume geteilt ist und in dem Ringraum zwischen der Innenwand des Reaktors und der Trennwand Einrichtungen zum Kühlen des Wassers vorgesehen sind.

2. Kühlsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringraum zwischen der Innenwand des Reaktors und der Trennwand eine Kühlschlange angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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