DE1901758A1 - Reaktionselement zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Reaktionselement zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen

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DE1901758A1 DE19691901758 DE1901758A DE1901758A1 DE 1901758 A1 DE1901758 A1 DE 1901758A1 DE 19691901758 DE19691901758 DE 19691901758 DE 1901758 A DE1901758 A DE 1901758A DE 1901758 A1 DE1901758 A1 DE 1901758A1
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Description

Reaktionselement zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Keaktionselenient zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem an seinem unteren Ende beschlossenen Außenrohr und einem innerhalb des Außo-nrohres angeordneten Innenrohr, das im unteren Teil des Auiiönrohx'ea in den Innenraum des Außenrohree mündet.
Bei der Umwandlung oder Keformie^ung von Flüssigkeiten oder Gasen auf Kohlenwasserstoffoasis ist es bekannt, die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf, evtl. unter Zusatz von Luft oder Sauerstoff, kontinuierlich in sog. Röhrenöfen vorzunehmen. Zur Erzeugung
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1 ... ι
von technisch verwendbaren Gasen, wie z.B. Synthese- oder Stadtgasen, dienen kubisch oder zylindrisch ausgebildete öfen, die je nach Produktionskapazität eine Anzahl von Heaktionselementen, im allgemeinen hitzebeständige Rohre von beispielsweise 50 bis 200 mm Durchmesser und einer Länge von ca. 3 bis 8 m, enthalten. Die kontinuierliche Umsetzung der Reaktionsgemische, bestehend aus Kohlenwasserstoffen, Dampf und/oder Luft bzw. Sauerstoff, erfolgt bei vorgegebenen Verfahrensbedingungen, wie Druck und Temperatur, an geeigneten, in die Reaktionselemente eingebrachten Katalysatoren. Die mit Katalysatoren gefüllten Reaktionselemente werden meist direkt beheizt, um den hohen Reaktionswärmebedarf zu decken. Bei diesen hohen Temperaturen treten sehr groiie Materialbeanspruchungen auf, denen durch eine Anzahl unterschiedlicher Kohrkonstruktionen begegnet wird.
Bekannt sind neben einfacnen, tJlatt durch den Wärmebehandlungsofen geführten Rohren aucn Ausführungen in U-Rohr- oder Doppelx'ohrform, sog. Fiel.^rohre. Reaktionselemente mit Innenrohren oder anderen ü-nbauten sind gegenüber der durch die hohe Feuerraumtemperutur bedingten Verformung besonders gefährdet, weil durch die unterschiedliche Verformung der Innenrohre oder der anderen Einbauten gegenüber dem Außenrohr leicht eine Zerstörung oder Beschädigung des Reaktionselementes herbeigeführt werden kann. Die unterschiedlichen Dehnungs- und Festigkeitseigensehaften von eingefüllten Katalysatoren oder WärmeUbertragungskörpem gegenüber dem Keaktionselement begünstigen diese Deformationsneigung» üs zeigt sich, daß diese Verformungen insbesondere dann zur Zerstörung oder Beschädigung der
009833/1678 bad or.g.mal
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KeaRtionaelGmente führen, wenn diese stark una häufig wechselnden Tenperatürbedingungen ausgesetzt werden. In dexvjPraxie versueht aan daher, die Reaktionselemente unter Äöelicnet konstanten Terapuratur- und Belastungabedin^tuigtn eu |»«tir«ib«n unu die Aufheiz- una Abkühlungsproeeeee hur sehr lan^euui und schrittweise durchzuführen. KuraBeittge Betriebeunterbrechungen sowie die intermittierende Betriebsweise, wie sie etwa von Gaaversor^untisunternehtnen euta Zwecke der iSpitzenabdeckun^ erwünscht werden, Bind praktisch nicht oder nur unter Inkaufnahme eines erhöhten Kostenaufwandes- durch veruixiuerte Lebensdauer der KeaktiQ&eeieiuonte möglich.
Der Erfindung liegt eomit die Aufgabe zugrunde, die genftnnten bohwierigkeiten zu beheben unu KeaKtionseletaente a|sr eingangs geechilderten Gattung eu entwickeln, die aufgrund ihrer Koiietruktionsmerkmale extreme Temperaturweoheel uttd den 4nteraittieren.len Botrieb der aauit beetUokten Anlagen erlauben* Dies wird bei einem rieaktionseleeient eur Umseteung von Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem an seinem unteren Enue geschlossenen Au^enrohr Und eineiu innerhalb des Außenrohres angeordneten Innenrohr t das im unteren Teil dee Außenrohres in den Innenraiua des Aulynrohres ntindet, crfindui^sgemäü uauurch erreicht, daß das Innenronr über seine ganze Lunge wenael-, wellen- oder spiralförmig gebogen ist.
Der besondere Vorteil der Krfinaung liegt in αer Möglichkeit« einen mit Uurartigon heuKtioneelementen bestückten Wärmebebandluiiiiüofen kurzzeitig abzustellen, ohne ihn durch den sonst ublicht-n Warmliulteuetrieb auf einer kindest temperatur halten zu müssen. Durch die iormgebunö des
_ 4 _ 009833/1678 8AD
Innenrohres wird die Wärmeaustausenfxache erhöht. Dadurch kanu die Länge des Keaktionselementes bei gleichzeitiger Optimierung dos rwaktionsrohrdurchmesserB auf eine Mindestlun.^e reuuziert weraen. neben der £in.-/parung von .teuren, jucnle^ierten WerKstoffen bringt dies such den wirtsehaftliehen Vorteil, daß eier .varmebehandlun^sofen selbst verkleinert werdi-i. kann. Ferner liegt ein bedeutender Vorteil in der Vt-rri.it erun< uer Auetrittsteiripera türen dea umgesetzten aeakti ,Ji.j^eir.iacne-, wodurch der einsatz von preisgün- W stirer. .Verkstuffe;· technisch erinöglicnt wird. Die unterschiedlicne .vär»eau:;üennun^ zwischen ctem Innen- una Auiienroiir und aie aaa.it verbunuene Reibung mit uem Katalysator v/ird auf eix. uns cha j L ici.es i'lau reduziert.
(ieni-:ii; einer äi.aeren Aus;':ihrun6 xOrm der Erfindung, ist das wei.a^l-, wc-ileu- oaer spir^lför/aifa geoogene Irmenrohr über sein·? /ja.·.ze Lance mit einem Jchutzrohr umgeben, wobei aer ■ Katnlyaatorraam d^r^n aen xtin^spalt zwiscnen dem Schutzrohr Ui. ι α· πι Au-aenronr ^.«-!bildet wiru. j)as ;..chutzrohr verhindert t;ed· aireKto .'Gruhrun^ una riomit auch eine Beschädigung dea innenronre.' uuuii den eingebrachten Katalysator·
In weiterer AusbiluunfJ' der Erfindung können das bzw. die ir.:, rhrilb ü';: kub^nroiirer, bei'inulichen Kohre am oberen Enae des Au.;-mronrei3 voii einem Kompensator, beispielsweise Aell'^nrohr«.oif:pensator, gehalten werden. Dadurch werden untersci'.ieu ..iche Ausdehnun.-;en der innen- und des Außenrohres ir. f.-ii.f'icner .veise 'ui'^oi'.n^en. Zwecümäßigerweise aient der r.ciui <·....· tor in V\rbinaun. mit dem Auwenrohr zur Abaior.tunrj <n.z Kontaktrau;:.t.ij.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Beispiele näher erläutert.
Ea zeigt :
Fig. 1 ein Heaktionselement im Längsschnitt; Pig. 2 ein Keaktionselement im Längsschnitt, dessen Innenrohr mit einem Schutzrohr umgeben ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das Heaktionselement aus einem an beiden Enden geschlossenen Außenrohr 1 und einem über die gesamte Länge wendelförmig gebogenen Innenrohr 2, das am Kopfende mit dem Außenrohr 1 fest verbunden ist. Das wendelförmig gebogene Innenrohr 2 ist in bestimmten Abständen mit Führungsstutzen 2 a versehen. Das H aktionsgemisch tritt durch einen am Innenrohr 2 angebrachten Eintrittsstutzen 3 ein. Das umgesetzte Keaktionsgemisch wird liter einen seitlich am oberen Ende des Außenrohres 1 angeschweißten Austrittsstutzen 4 abgeleitet. Ein Wechsel der Strömungsrichtung des Ein- und Austrittsmediums in umgekehrte Richtung ist möglich. Unterhalb des oberen Rohrendes, an welchem die Ein- und Auotrittsstutzen 3 und 4 angebracht sind, befindet sich eine Auflagevorrichtung 5, die in Verbindung mit einem an dem Wärmebehandlungsofen befestigten hier nicht gezeigten Gegenstück die Einhängung des Reaktionselementes in den Ofen ermöglicht. Die Auflagevorrichtung 5 ist mit einer Führung für Abdichtungsmaterial versehen. Am unteren Ende des Innenrohres 2 befindet sich ein aus mehreren Ringen bestehender Katalysatorboden 6, der mit den Segmenten 7 und dem Inxienrohrende 8 verbunden ist.
ÖAD OFiIGIN 009833/1678
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Die Segmente 7 dienen zur Abstützung des Katalysatorbodens 6. Der Kataly.a'torboden 6 trägt das in den zwischen dem Außendurcnmesser des innenrohres 2 und dem Innendurchmesser des Außenrohres 1 gebildeten itingspalt 9 eingebrachte Katalysatorvoluinen.
Fig. 2 zeigt das Keaktionseleiaent mit dem Außenrohr 1, den Ein- und Austrittsatutzen 3 und 4, der Auflagevorrichtung 5, dem Katalysatorboden 6 und den Segmenten 7» wobei das Innenrohr 2 auf seiner ganzen Länge von einem Schutzrohr 10 umgeben ist. Das Schutzrohr 10 ist durch einen Welienrohricompensator 11 mit dem Ende des Außenrohres 1 verbunden. Das Innenrohr 2 ist unterhalb des lindes des liintrittsstut^ens 3 am Schutzrohr 10 befestigt. Zwischen dem Außendurchmeaser des Schutzrohres 10 und dem Innendurchmesser des Außenrohres 1 befindet sich der Ringspalt 9 zur Aufnahme des Katalysators.
- Patentansprüche -
copy 009833/1878
ORiGJNAt

Claims (3)

Patentansprüche
1. Keaktionselement zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem an seinein unteren Ende geschlossenen Außenrohr und einem innerhalb des Außenrohres angeordneten Innenrohr, das im unteren Teil des Außenrohres in den Innenraum des Außenrohres mündet, dadurch gekennzeichnet , daß das Innenrohr (2) über seine ganze Länge wendel-, wellen- oder spiralförmig gebogen ist.
2. Reaktiohselement nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) auf seiner ganzen Länge von einem Schutzrohr (10) umgeben ist.
3. Reaktionselement nach Anspruch 1 oaer 2, dadurch gekennzeichnet , daß aas bsw. die innerhalb des Außenrohree (1) befinalichen rtohre (2 bzw. 2 und 10) von einem Kompensator (11) &m oberen lande des Außenrohres (1) gehalten sind.
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COPV
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