DE1542288C - Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes 1 254 604 ist eine Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen, insbesondere der Ammoniaksynthese, mit reaktorinterner Temperaturregelung mittels stufenweiser, indirekter Kühlung des heißen Reaktionsgases, jeweils nach dessen Austritt aus den einzelnen von zwei oder mehreren Katalysatorlagen, durch frisches Synthesegasgemisch, bestehend aus einem Druckkörper mit Frischgaszuführung und Reaktionsgasabführung, einem den Katalysator vom Frischgasstrom trennenden Einsatzmantel oder Leitrohr, einem im Inneren des Reaktors angeordneten Hauptwärmetauscher und gegebenenfalls einem Brennerrohr, gekennzeichnet durch eine Katalysatorsäule, die durch senkrechte Wände mit an sich bekannten Gasdurchlässen, vorzugsweise Loch- oder Schlitzblechen oder Gitter, begrenzt ist und zur wechselweisen Gasstromumlenkung durch Schikanenbleche mit abwechselnden Randaussparungen in zwei oder mehrere Abschnitte unterteilt ist, sowie durch zwei einander diametral gegenüberstehende, von frischem Synthesegasgemisch durchströmte, durchlaufende Kühlröhrenbündel innerhalb des Leitrohres, aber außerhalb der senkrechten Wände, die den jeweils an der Innenwand des Leitrohrs anstehenden Teil der Schikanenbleche durchsetzen.

Die dem Hauptpatent gemäße Vorrichtung weist zwei gegebenenfalls anzuwendende Besonderheiten auf (Anspruch 5 und 7). Die eine ist gekennzeichnet durch eine das oder die peripher angeordneten Frischgas-Kühlröhrenbündel unterbrechende Mischkammer mit gesonderter Kaltgaszuführung und die andere besteht aus einer mittels eines Ringbleches um die erste oder gegebenenfalls weitere Katalysatorlagen und eines weiteren, das Ringblech umfassenden, durch eine Bodenplatte gasdicht abgeschlossenen Ringbleches gebildeten Umlenkungseinrichtung für den diese Katalysatorlagen ungekühlt durchsetzenden Gasstrom, wobei auch hier die durch waagrechte Schikanenbleche gebildeten einzelnen Katalysatorlagen vom Gasstrom in wechselnder Richtung durchflossen werden.

Demgegenüber ist Gegenstand des vorliegenden Zusatzpatentes je eine Verbesserung bzw. Abänderung der beiden vorgenannten Einrichtungsteile, mit deren Hilfe eine noch subtilere Einregelung für die Betriebstemperatur möglich ist.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Kaltgaszufuhr in eine die Kühlröhrenbündel 7 unterbrechende Mischkammer 17 unter Umständen überflüssig ist, wenn an bestimmten Stellen, insbesondere an den heißesten Umlenkstellen für das Reaktionsgas um die Kühlröhren, letztere dadurch noch besser wärmeaufnahmsfähig gemacht werden, indem man ihre Anzahl, soweit dies der vorhandene Platz zuläßt, vervielfacht und bzw. oder im Querschnitt verkleinert und bzw. oder mit dünneren Wänden versieht. Diese gegenüber der Zu- oder Abführung des kühlenden Frischgases veränderten Kühlröhrenpartien beginnen und enden jeweils in Mischkammern 17, die aber hier für gewöhnlich ohne Kaltgaszuführung ausgeführt sein können.

Eine einfache Ausführungsform zeigt Fig. 1, während

Fig. 2 einen Teil der Möglichkeiten in diesem Sinne andeutet.

In der Zeichnung bedeutet 2 den Einsatzmantel oder das Leitrohr.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen, insbesondere der Ammoniaksynthese mit zwischen Leitrohr und Katalysatorsäule angeordneten, von Sammelkästen unterbrochenen Kühlröhrenbündeln gemäß Anspruch 5 des Patentes 1 254 604, dadurch gekennzeichnet, daß die. in Strömungsrichtung von den Kästen abgehenden Kühlröhren in vermehrter Anzahl mit geringerem Querschnitt

ίο und/oder verminderter Wandstärke vorhanden sind. Ferner kann die im Patentanspruch 7 des Hauptpatentes beschriebene Umlenkung des Gasstromes in der ersten oder in den ersten Eingangskatalysatorlagen auch unter Weglassung bzw. Einsparung der entsprechenden, den Katalysator unterteilenden Schikanenbleche bewirkt werden.

Die Abänderung der Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen mit Kühlröhrenbündeln zwischen Leitrohr und Kataly-

zo satorsäule, wobei die erste oder die ersten Katalysatorlagen durch eine aus einem Ringblech und einer Bodenplatte gebildete Umlenkeinrichtung von den Kühlröhren abgeschirmt sind gemäß Anspruch 7 des Patentes 1 254 604, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, innerhalb der Umlenkeinrichtung angeordnete Ringblech die jeweilige Katalysatorlage gasdicht umschließt und diese Katalysatorlage unter Fortfall von den Katalysator unterteilenden Schikanenblechen auf einem gleichzeitig dem Gasaustritt dienenden Rost aufruht.

Im folgenden soll dies an Hand der schematischen und beispielsweisen Darstellung der Fig. 3 der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei sind für gleiche Teile die entsprechenden Bezugsziffern des Hauptpatentes verwendet.

F i g. 3 zeigt wie die jeweilige vom Ringblech 23 gasdicht umschlossene Katalysatorlage 22 auf Rosten oder Lochblechen 24 ruht und das Gas den Katalysator senkrecht der Länge nach durchströmen muß, bevor es, durch das Ringblech 19 bzw. die Bodenplatte 20 umlenkt, auf den obersten Teil der Kühlröhren 7 trifft. Hierdurch werden, entsprechend dem Hauptpatent, einzelne, insbesondere aber die oberste der Katalysatorlagen von der Kühlung an den Röhrenbündeln 7 auf eine gewisse Strecke ausgeschaltet, wodurch es in diesen Lagen zu einer höheren Katalysator- bzw. Gastemperatur kommt/ wobei aber der erhöhte Wärmeinhalt des Gases sofort wieder an das Frischgas in den obersten Teilen der Kühlröhren abgegeben wird, wozu dort im Vergleich zu den unteren Katalysatorlagen auch eine längere Kühlstrecke zur Verfügung steht, bevor das Gas in die nächstfolgende Katalysatorschüttung eintritt. Diese Art der Intensivierung des Anfangsumsatzes bewirkt ein rascheres Annähern der Reaktion an die Ideallinie des Temperaturverlaufs der Synthese ohne die Gefahr, diese in das Gebiet der rückläufigen Reaktion zu überschreiten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen, insbesondere der Ammoniaksynthese, mit zwischen Leitrohr und Katalysatorsäule angeordneten, von Sammelkasten unterbrochenen Kühlröhrenbündeln gemäß Anspruch 5 des Patentes 1 254 604, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung von den Kästen abgehenden Kühl-

röhren in vermehrter Anzahl mit geringerem Querschnitt und/oder verminderter Wandstärke vorhanden sind.

2. Abänderung der Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen mit Kühlröhrenbündeln zwischen Leitrohr und Katalysatorsäule, wobei die erste oder die ersten Katalysatorlagen durch eine aus einem Ringblech und einer Bodenplatte gebildete Umlenkeinrichtung von den Kühl röhren abgeschirmt sind, gemäß Anspruch 7 des Patentes 1 254 604, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, innerhalb der Umlenkeinrichtung angeordnete Ringblech (23) die jeweilige Katalysatorlage gasdicht umschließt und diese Katalysatorlage unter Fortfall von den Katalysator unterteilenden Schikanenblechen auf einem gleichzeitig dem Gasaustritt dienenden Rost (24) aufruht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen