DE19848208A1 - Reaktor für die katalytische Umsetzung von Reaktionsmedien, insbesondere von gasförmigen Reaktionsmedien - Google Patents
Reaktor für die katalytische Umsetzung von Reaktionsmedien, insbesondere von gasförmigen ReaktionsmedienInfo
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Abstract
Es handelt sich um einen Reaktor für die katalytische Umsetzung für Reaktionsmedien, mit einem Plattenwärmetauscher zum Kühlen eines Katalysators in einem Reaktorbehälter. In dem Reaktorbehälter sind Wärmetauscherplatten angeordnet. Zwischen diesen Wärmetauscherplatten befindet sich der von dem jeweiligen Reaktionsmedium durchströmte Katalysator. Die von einem Kühlmedium durchströmten Wärmetauscherplatten bilden ein Plattenpaket aus Thermoblechen. Das Plattenpaket weist eine Einhausung auf. Das eingehauste Plattenpaket ist ohne Anpassung an die Behälterinnenwand in den Rechteckbehälter eingesetzt. Das bringt fertigungstechnische und Kostenvorteile.
Description
Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die katalytische
Umsetzung von Reaktionsmedien, insbesondere von gasförmigen
Reaktionsmedien, mit einem Plattenwärmetauscher zum Kühlen
eines Katalysators in einem Reaktorbehälter, wobei in dem
Reaktorbehälter nebeneinander mit vorgegebenem Abstand von
einander Wärmetauscherplatten angeordnet und zwischen den
Wärmetauscherplatten der von dem jeweiligen Reaktionsmedium
durchströmte Katalysator unter Festbettbildung angeordnet
ist, mit einer Kühlmediumzuführung im Bereich der Behälter
decke und einer Kühlmediumabführung im Bereich des
Behälterbodens, wobei die Wärmetauscherplatten ein oder
mehrere von dem Kühlmedium durchströmte Plattenpakete aus
Thermoblechen bilden und der Plattenwärmetauscher auf einen
Siebboden aufgesetzt ist, ferner der Siebboden eine
Maschenweite aufweist, die geringer als die Korngröße der
Katalysatoren ist, wobei im Bereich des Behälterbodens eine
Reaktionsmediumzuführung und im Bereich der Behälterdecke
eine Reaktionsmediumabführung vorgesehen und das jeweilige
Reaktionsmedium im Gegenstrom zu dem Kühlmedium geführt
ist.
Bei einem derartigen Reaktor nach älterem Recht gemäß
Patentanmeldung 197 54 185.2 kann an Stelle des Kühlmediums
auch mit einem Heizmedium gearbeitet werden, wenn bei der
katalytischen Reaktion Wärme nicht abgeführt, sondern zuge
führt werden muß. Stets wird eine einwandfreie Temperatur
lenkung entlang der Reaktionsstrecke erreicht. Denn bei
Thermoblechen handelt es sich um mindestens zwei Blech
platten aus rostfreiem Stahl, die an vorgegebenen Punkten
zusammengeschweißt und unter gleichsam Kissenbildung derart
ausgeformt sind, daß elliptische Strömungskanäle entstehen,
welche infolge der kissenförmigen Ausbildung die Turbulenz
der Strömung erhöhen und damit zu hervorragenden Wärmeüber
tragungsverhältnissen führen. In diesen Strömungskanälen
zirkuliert das Kühlmedium oder gegebenenfalls auch Heiz
medium. Derartige Thermobleche sind selbsttragend und
ermöglichen die Verwirklichung eines kompakten Wärme
tauschers mit großer Heizflächendichte ohne Strömungs
todzonen. Da die Thermobleche nicht nur die Funktion der
Wärmetauscherplatten übernehmen, sondern auch die für das
Kühlmedium (gegebenenfalls Heizmedium) erforderlichen
Strömungskanäle bilden, kann im Gegenstromverfahren
gearbeitet werden, zumal sich der Festbettkatalysator in
den Zwischenräumen zwischen den Wärmetauscherplatten bzw.
Thermoblechen befindet.
Bei dieser älteren Ausführungsform wird der Plattenwärme
tauscher aus den Thermoblechen an die Behälterinnenwand
angepaßt. Diese Anpassung an den Behältermantel ist ins
besondere dann, wenn es sich um einen Reaktorbehälter mit
kreisrundem Querschnitt handelt, in fertigungstechnischer
Hinsicht verhältnismäßig aufwendig und folglich auch
kostenaufwendig. - Hier will die Erfindung Abhilfe
schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor für
die katalytische Umsetzung von Reaktionsmedien, ins
besondere von gasförmigen Reaktionsmedien, der eingangs
beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, der sich durch
eine in fertigungstechnischer Hinsicht besonders einfache
und kostensparende Bauweise auszeichnet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Reaktor dadurch, daß das oder die Plattenpakete eine gegen
über dem Siebboden bodenfreie Einhausung aufweisen, und daß
das oder die eingehauste Plattenpakete umfangseitig
anpassungsfrei in den Reaktorbehälter eingesetzt sind. Im
Rahmen der Erfinder kann die Siebbodenfläche an die boden
freie Einhausungsfläche angepaßt sein. - Diese Maßnahmen
der Erfindung haben zur Folge, daß sich der Plattenwärme
tauscher und folglich das oder die Plattenpakete aus
Thermoblechen mit ihrer Einhausung unschwer in den Reaktor
behälter einbauen lassen, gleichgültig, ob dieser Reaktor
behälter einen kreisrunden oder mehreckigen Querschnitt
aufweist. Stets sind solche Abstände zwischen dem oder den
Plattenpaketen bzw. ihrer Einhausung und der Behälterinnen
wand vorgesehen, daß eine in fertigungstechnischer Hinsicht
aufwendige Anpassung nicht erforderlich ist. Denn die
Erfindung hat erkannt, daß es in fertigungstechnischer Hin
sicht einfach und weniger kostenaufwendig ist, einen
Reaktorbehälter mit einem größeren Mantelumfang bzw.
Wandumfang herzustellen, um einen Plattenwärmetauscher mit
gleicher Wärmetauscherfläche bzw. Kapazität ohne Anpassung
an die Behälterinnenwand einsetzen zu können als dessen
Anpassung an die Behälterinnenwand unter Berücksichtigung
eines kleineren Behälterquerschnittes und folglich eines
kleineren Mantelumfangs oder eines kleineren Wandumfangs
vornehmen zu müssen.
Im Rahmen der Erfindung kann das eingehauste Plattenpaket
als mehreckiger, z. B. rechteckiger oder quadratischer
Plattenwärmetauscher ausgebildet sein, wobei der Platten
wärmetauscher mit seinen Ecken der Behälterinnenwand am
nähsten kommt und diese nahezu tangieren kann. Das gilt
auch dann, wenn der Plattenwärmetauscher aus mehreren
Plattenpaketen aufgebaut ist. Weiter empfiehlt die
Erfindung, daß die Freiflächen zwischen dem Plattenwärme
tauscher bzw. der Einhausung des oder der Plattenpakete und
der Behälterinnenwand im oberen und unteren Bereich der
Einhausung mittels Leitblechen abgedeckt sind. Bei einem
kreisförmigen Behälter handelt es sich gleichsam um diese
Sekantenflächen zwischen dem Behältermantel und der Ein
hausung. Diese Abdeckung empfiehlt sich, damit kein
Reaktionsmedium austreten kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf einen
erfindungsgemäßen Reaktor,
Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch den
Gegenstand nach Fig. 1 und
Fig. 3 ausschnittsweise ein Thermoblech in schematischer
Darstellung.
In den Figuren ist ein Reaktor 1 für die katalytische
Umsetzung von Reaktionsmedien, insbesondere von gasförmigen
Reaktionsmedien, dargestellt. Dieser Reaktor 1 weist einen
Plattenwärmetauscher 2 zum Kühlen eines Katalysators 3 in
einem Reaktorbehälter 4 auf. In dem Reaktorbehälter 4 sind
nebeneinander mit vorgegebenem Abstand voneinander Wärme
tauscherplatten 5 angeordnet. Zwischen den Wärmetauscher
platten 5 ist der von dem jeweiligen Reaktionsmedium durch
strömte Katalysator 3 unter Festbettbildung angeordnet.
Ferner sind eine Kühlmediumzuführung 6 im Bereich der
Behälterdecke 7 und eine Kühlmediumabführung 8 im Bereich
des Behälterbodens 9 vorgesehen.
Die Wärmetauscherplatten sind als von dem Kühlmedium durch
strömte Thermobleche 5 ausgebildet. Der Plattenwärme
tauscher 2 aus den Thermoblechen 5 ist auf einen Siebboden
10 aufgesetzt. Der Siebboden 10 weist eine Maschenweite
auf, die geringer als die Korngröße des Katalysators 3 ist,
bei dem es sich um Kugeln, Zylinder od. dgl. Preßlinge
handeln kann. Im Bereich des Behälterbodens 9 ist eine
Reaktionsmediumzuführung 11 und im Bereich der Behälter
decke 7 eine Reaktionsmediumabführung 12 vorgesehen. Das
jeweilige Reaktionsmedium ist im Gegenstrom zu dem Kühl
medium geführt. Das ist durch Pfeile angedeutet. Ein
solches Gegenstromverfahren läßt sich grundsätzlich auch
dann verwirklichen, wenn das Reaktionsmedium oben in den
Reaktorbehälter 4 austritt und umgekehrt das Kühlmedium
unten in den Reaktorbehälter 4 eintritt und oben aus dem
Reaktorbehälter 4 austritt.
Der Behälterboden 9 und/oder die Behälterdecke 7, bei der
es sich vorzugsweise um eine Haube handelt, sind lösbar mit
dem Behältermantel des Reaktorbehälters 4 verbunden. Der
Siebboden 10 ist mit dem Plattenwärmetauscher 2 und dem
Katalysator 3 aus dem Reaktorbehälter 4 entfernbar.
Die Thermobleche 5 sind als im wesentlichen geradflächige
punktgeschweißte Bleche mit kissenartigen Ausformungen 13
und elliptischen Strömungskanälen 14 ausgebildet und
geradlinig in vertikaler Orientierung auf dem Siebboden
angeordnet. Dadurch werden die Strömungsverhältnisse für
einerseits das Reaktionsmedium und andererseits das Kühl
medium optimiert, weil insoweit auf die Strömung des
Reaktionsmediums und Kühlmediums behindernde Umlenkungen
verzichtet wird. - Die Füllhöhe des Katalysators 3 zwischen
den Thermoblechen liegt bei 15 cm bis 20 cm unterhalb der
Oberkante des Plattenwärmetauschers 2 bzw. seiner Thermo
bleche 5.
Im Rahmen der Erfindung kann sich die Reaktionsmedium
zuführung 11 auch im Bereich der Behälterdecke 7 und die
Reaktionsmediumabführung 12 im Bereich des Behälterbodens 9
befinden.
Die Thermobleche 5 sind zu einem Plattenpaket 15 zusammen
gefaßt. Das Plattenpaket 15 weist eine gegenüber dem Sieb
boden 10 bodenfreie Einhausung 16 auf. Das eingehauste
Plattenpaket 15 ist umfangseitig anpassungsfrei und folg
lich mit vorgegebenen Abständen A zu der Behälterinnenwand
in den Reaktorbehälter 4 eingesetzt. Die Siebbodenfläche
ist an die bodenfreie Einhausungsfläche angepaßt. Das ein
gehauste Plattenpaket 15 ist nach dem Ausführungsbeispiel
als quadratischer Plattenwärmetauscher 2 ausgebildet, weil
der Reaktorbehälter 4 einen kreisrunden Querschnitt und
folglich einen den quadratischen Plattenwärmetauscher 2
umgebenden Behältermantel aufweist. Folglich kommt der
Plattenwärmetauscher 2 mit seinen Ecken 17 der Behälter
innenwand am nächsten und kann diese nahezu tangieren.
Die Freiflächen zwischen dem Plattenwärmetauscher 2 bzw.
seiner Einhausung 16 und der Behälterinnenwand ist im
oberen und unteren Bereich der Einhausung mittels Leit
blechen 18 abgedeckt, um dort einen Austritt von Reaktions
medium zu vermeiden.
Claims (4)
1. Reaktor für die katalytische Umsetzung von Reaktions
medien, insbesondere von gasförmigen Reaktionsmedien, mit
einem Plattenwärmetauscher zum Kühlen eines Katalysators in
einem Reaktorbehälter, wobei in dem Reaktorbehälter neben
einander mit vorgegebenem Abstand voneinander Wärme
tauscherplatten angeordnet und zwischen den Wärmetauscher
platten der von dem jeweiligen Reaktionsmedium durchströmte
Katalysator unter Festbettbildung angeordnet ist, mit einer
Kühlmediumzuführung im Bereich der Behälterdecke und einer
Kühlmediumabführung im Bereich des Behälterbodens, wobei
die Wärmetauscherplatten ein von dem Kühlmedium durch
strömtes Plattenpaket (oder Plattenpakete) aus Thermo
blechen bilden und der Plattenwärmetauscher auf einen Sieb
boden aufgesetzt ist, ferner der Siebboden eine Maschen
weite aufweist, die geringer als die Korngröße der Kataly
satoren ist, wobei im Bereich des Behälterbodens eine
Reaktionsmediumzuführung und im Bereich der Behälterdecke
eine Reaktionsmediumabführung vorgesehen ist und das
jeweilige Reaktionsmedium im Gegenstrom zu dem Kühlmedium
geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Plattenpaket (15) (oder Plattenpakete) eine gegen
über dem Siebboden (10) bodenfreie Einhausung (16) aufweist
und daß das eingehauste Plattenpaket (15) (oder Platten
pakete) umfangseitig anpassungsfrei in den Reaktorbehälter
(4) eingesetzt ist.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siebbodenfläche an die bodenfreie Einhausungsfläche
angepaßt ist.
3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das eingehauste Plattenpaket (15) als mehr
eckiger, z. B. rechteckiger oder quadratischer Platten
wärmetauscher (2) ausgebildet ist und der Plattenwärme
tauscher (2) mit seinen Ecken (17) der Behälterinnenwand am
nächsten kommt.
4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freiflächen zwischen dem Platten
wärmetauscher (2) bzw. der Einhausung (16) und der
Behälterinnenwand im oberen und unteren Bereich der Ein
hausung (16) mittels Leitblechen (18) abgedeckt sind.
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