DE1940980A1 - Vorrichtung zur Durchfuehrung exothermer katalytischer Gasreaktionen - Google Patents

Vorrichtung zur Durchfuehrung exothermer katalytischer Gasreaktionen

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Description

  • Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen Durch das Stammpatent Nr. 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 Synthesegasgemischf bestehend aus einem Druckkörper mit Fris chgaszuführung und Reaktionsgasabführung, einem den Watalysator vom Frischgasstrom trennenden Einsatzmantel oder Leitrohr, einem im Inneren des Reaktors angeordneten Hauptwärmetauscher und gegebenenfalls einem Brennrohr geschützt, die gekennzeichnet ist durch eine Xatalysatorsaule (9), die durch senkrechte Wand (12) mit an sich bekannten Gasdurchlässen, vorzugsweise Loch-. oder Schlitzblechen oder Gitter begrenzt ist-und zur wechselweisen Gasstromumlenkung (14) durch Schikanenbleche (8) mit abwechselnden Randauseparungen in zwei oder mehrere Abschnitte unterteilt ist, sowie durch zwei einander diametral gegenüberstehende, von frischem Synthesegasgemisch durchströmte, durchlaufende Kühlröhrenbündel (7) innerhalb des Leitrohres (2) aber außerhalb der senkrechten Wände (12), die den jeweils an der Innenwand des Leitrohres (2) anstehenden Teil (8a) der Schikanenbleche (8) durchsetzen.
  • Im Zusatzpatent .......... (P 15 42 293.2) zum Stammpatent wird eine demselben Zwecken dienende, in wesentlichen Grundzügen gleich konstruierte Vorrichtung unter Schutz gestellt, die durch die zentrale Anordnung eines, sich annähernd über die ganze Höhe der KatalysatorfüLlung (5) des Ofeneinsatzes erstreckenden, durchgehenden, primär vom vorgewärmten Frischgas durchströmten Kühlröhrensystems (7) als für das Reaktionsgas im Querstrom durchlässige Wand entlang eines ganzen Durchmessers des Leitrohres (2) und durch Schikanenbleche (6) mit abwechselnden wandseitigen Gasdurchlässen zur Erzeugung eines je Kühlstufe wechselnden Gasquerstromes durch das Kühlröhrensystem (7) gekennzeichnet ist0 Es hat sich gezeigt, daß in Abänderung dieser Vorrichtung mit einem zentral angeordneten Kühlröhrenbündel (7) eine günstigere konstruktive Lösung vor allem für Reaktoren in liegender Anordnung gefunden werden kann, wenn der Reaktor zwar ebenfalls mit einem KLihIröhrenbilndel ausgestattet wird, das aber innerhalb- des Leitrohres asymmetrisch angeordnet ist und nur an der , der Reaktorebene zugewendeten Seite an die Katalysatorschicht angrenzt.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach eine Abänderung der Vorrichtung gemaß Zusatzpatent ..............
  • (P 15 42 293.2), die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kühlröhrensystem (7) innerhalb des Leitrohres (2) asymmetrisch angeordnet ist, wobei es an seiner, der Mittelebene des Reaktors zugewendeten Seite durch eine mit an sich bekannten Gasdu.rchlässen versehene Wand, vorzugsweise durch ein Loch- oder Schlitzblech von der anliegenden Katalysatorlage getrennt ist und die einzelnen Kühlröhrenbündel im Kühlröhrensystem (7) so angeordnet sind, daß in der peripheren Randzone eine über die ganze Reaktorlänge reichender Schacht (13) entsteht, der gegebenenfalls von den Kühlröhrenbündeln durch eine an sich bekannte, gasdurchlässige Wand, vorzugsweise ein Loch- oder Schlitzblech, abgetrennt ist, wobei die den Innenraum des Leitrohres (2) in einzelne Xatalysatorlagen unterteilenden Schikanebleche (6) bis in diesen Schacht (13) reichen und dort wandseitig mit den Gasdurchlässen versehen sind0 Die spezielle Anordnung der Kühlröhrentündel im Kühlröhrensystem mit gleichzeitiger Aussparung des Schachtes (13) hat den Zweck, die Sammlung und Ableitung des um die Kühlröhren streichenden-Reaktionsgases zu erleichtern, wobei deren Wirkung noch durch zweckmäßige Anordnung von Leitblechen (14), die einen verkürzten Gasweg innerhalb der Kühlröhrnbündel verhindern, unterstützt werden kann.
  • Der die Kühlröhrenbündel enthaltende Raum des Kühlröhrensystems (7) kann dabei durch eine gasdurchlässige Wand gegenüber dem oben genannten Gassainmelsohacht (13) abgetrennt seine Dadurch wird das Kühlröhrensystem in mehrere Abschnitte geteilt und dadurch der Gasweg über den Gassammelschacht erzwungen. In diesen Gassammelschacht kann gewünschtenfalls noch eine kleine Menge Xaltgas zur Feinregulierung der Temperatur eingespeist werden0 Das Kühlröhrensystem (7) kann mit durchgehenden Kühlröhren versehen seine Es kann aber auch durch Gassammelkästen, die vorzugsweise in der Ebene der Schikanebleche (6), die den Innenraum in einzelne Katalysatorlagen unterteilen, angeordnet sind, in einzelne Abschnitte mit verschiedener Anzahl und Dimensionierung der Kühlröhren unterteilt sein. Dami-t kann durch Anpassung der Größe der Wärmetauscherflächen eine optimale Temperaturführung im Ofen eraielt werden. Vorzugsweise werden bei den Anfangskatalysatorlagen (mit Ausnahme der ersten) mehr Kühlröhren, gegebenenfalls mit veränderten Abmessungen angebracht, als in dem Abschnitt des Eühlröhrensystems, der vom Gas durchströmt wird, bevor es in die Endkatalysatorlage eintritt.
  • In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der efindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben0 In allen diesen Zeicimungen bedeutet 1- symbolisch den Ofenmantel oder Druckkörper, 2 das Leitrohr, 3 und 4 in Fig. 1 den Gasein- und -ausgang, 5 die Eatalysatorsaule, 6 die Schikanebleche, 7 das Kühlröhrensystem, 8 das Loch- oder Scnlitzblech zur Abtrennung des Kühlröhrensystems von der Katalysatorlage bzw. in Fig. 1 und 2 auch vom Gassarnmelschacht, 9 den Hauptwärmetauscher und 10 ein zentrales Gasführungsrohr, in das gleichzeitig der Brenner von oben hineinragt, 11 ein mit diesem koaxiales äußeres Gasurleitungsrohr. Mit 12 sind die Gassammelkästen zwischen den Abschnitten der Kühlröhrenbündel bezeichnet, 13 bedeutet den Gassamnelschacht und 14 die Leitbleche, die den Raum um die Kühlröhrenbündel in einzelne Abschnitte unterteilen.
  • Fig0 1 gibt einen Reaktor wieder, in dem der Gassammelschacht von dem Raum um die Kühlröhren abgetrennt ist.
  • Fig. 2 und 3 zeigen die gleiche Vorrichtung im Querschnitt.
  • Fig. 4 zeigt die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der keine gasdurchlässige Wand zwischen Kühlröhrenbündel und Gassammelschacht eingezogen ist.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e
    1c Abänderung der Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen, insbesondere der Amnoniaksynthese aus Stickstoff und Wasserstoff, vorzugsweise für liegende Anordnung, mit vorzugsweise reaktorinterner Temperaturregelung mittels stufenweiser indirekter Kühlung des im Querstrom durch den Reaktor geführten heißen Reaktionsgases jeweils beim übertritt von einer Katalysatorlage zu einer nachfolgenden durch frisches Synthesegasgemisch, bei der ein annähernd über die ganze Höhe der Katalysatorfüllung (5) des Ofeneinsatzes sich erstreckendes, durchgehendes Kühlröhrensystem (7), das primär von vorgewärmtem Frischgas durchströmt ist und für das Reaktionsgas eine im Querstrom dur.chlässige Wand entlang eines ganzen Durchmessers aes Leitrohres (2) bildet, zentral angeordnet ist, wobei durch Schikanenbleche (6) mit abwechselnden, wandseitigen Gasdurchlässen ein je Kühlstufe wechselnder Gasquerstrom durch das Kühlrohrsystem (7) erzeugt wird, nach Zusatzpatent Nr............ .(P 15 42 293.2) zu Stammpatent ITrO 1,254.604, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlröhrensystem (7) innerhalb des Leitrohres (2) asymmetrisch angeordnet ist, wobei es an seiner, der Mittelebene des Reaktors zugewendeten Seite durch eine mit an sich bekannten Gasdurchlässen versehene-Wand, vorzugsweise durch ein Loch- oder Schlitzblech von der anliegenden Katalysatorlage getrennt ist und die einzelnen Kühlröhrenbündel -im Kühlröhrensystem (7) so angeordnet sind, daß in der peripheren Randzone ein über dieganze Reaktorlänge reichender Schacht (13) entsteht, der gegebenenfalls von den KUhlröhrenbündeln durch eine an sich bekannte, gasdurchlässige Wand, vorzugsweise ein Loch- oder Schlitzblech, abgetrennt ist, wobei die den Innenraum des Leitrohres (2) in einzelne Katalysatorlagen unterteilenden Schikanebleche (6) bis in diesen Schacnt (13) reichen und dort wandseitig mit den GasdurcIAässen versehen sind.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlröhrensystem (7) in verschiedenen Höhen der Eatalysatorsäule, vorzugsweise in der Ebene der Schikanenbleche (6) durch Sammelkasten (12) unterbrochen ist, um auf jeder Seite eine von der anderen verschiedene Anzahl und/oder verschieden dimensionierte Kühlröhren aufzunehmen.
    3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlröhrensystem 7 erst ab der zweiten, gegebenenfalls nur bis zur vorletzten Katalysatorlage angeordnet ist0 40 Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum um die Kühlröhrenbündel durch waagrecht angeordnete Bleche (14) in einzelne, in senkrechter Richtung zu den Kühlröhren gasdichte, Abschnitte unterteilt wird.
    5. Vorrichtung nach den Ansprechen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei liegender Anordnung des Reaktors das Kühlröhrensystem (7) waagrecht angeordnet ist.
    L e e r s e i t e
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