DE2154010A1

DE2154010A1 - Katalysatorvorrichtung

Info

Publication number: DE2154010A1
Application number: DE19712154010
Authority: DE
Inventors: Paolo della Mailand; Giorgi Tiziano Rho; Ferrario Bruno Rescaldina; Montalenti Paolo Mailand; Porta (Italien)
Original assignee: S.A.E.S. Getters S.p.A., Maitand (Italien)
Priority date: 1970-11-03
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1972-05-04
Also published as: JPS5551624B1; NL7115134A; US3857680A; DE2154010C3; NL173247B; DE2154010B2; GB1374301A; SU434641A3; FR2113249A5; NL173247C

Description

PATENTANWALT DIPL. INQ. RAINER VIETHEN

KDLN-Lindcnthal

Bachemer Straße 54-56

27. Oktober 1971 V/Re

Mein Zeichen: G 17/18

Anmelderin: S.A.E.S. GETTERS S.p.A.

Via Gallarate 215
1-20151 Mailand / Italien

Bezeichnung: Katalysatorvorrichtung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Katalysatoren und betrifft im einzelnen eine Katalysatorvorrichtung mit einem verbesserten Wärmeaustauschsystem.

Bei katalytischen Behandlungsverfahren werden die Reaktionsteilnehmer normalerweise durch ein Bett aus porösen Katalysatorpartikeln in Gestalt von Perlen oder Kügelchen geleitet. Bei vielen, organische Substanzen benutzenden Reaktionsvorgängen erscheint auf der Oberfläche des Katalysators eine schmutzige, schlechte kohlenstoffhaltige Ablagerung. Diese Verschmutzung kann sehr groß werden, wenn die Reaktionsteilnehmer oder Produkte zu lang mit der Oberfläche des Katalysators in Berührung bleiben. Die Verschmutzung führt zu einer Änderung der katalytischen Aktivität und verringert außerdem die Fähigkeit des Katalysators zur Wärmeableitung, so daß überhitzte Stellen oder "heiße Stellen" entstehen.

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Die Temperatur, bei der eine katalytische Reaktion stattfindet, soll bzw. muß gewöhnlich genau gesteuert werden. Wenn die Temperatur von der Solltemperatur abweicht, kann das Verfahren eine sehr schiechte Ausbeute an Reaktionsprodukten liefern, so daß das Verfahren unwirtschaftlich wird. Andererseits kann die Reaktion zu weit gehen, indem zunächst die gewünschten Reaktionsprodukte erzeugt werden, die aber dann sofort in andere, unerwünschte Produkte umgesetzt werden. In wieder anderen Fällen kann der Reaktionsablauf von dem geforderten Reaktionsablauf vollkommen abweichen.

Wenn jedoch die stattfindende Reaktion exotherm oder endotherm ist, kann die auftretende Reaktionswärme die genaue Steuerung der Reaktionstemperatur sehr schwierig machen.

So kann beispielsweise die bei einer exothermen Reaktion entwickelte Wärme zu einer örtlichen Überhitzung des Katalysators, d.h. zur Bildung "heißer Stellen", führen. Wenn diese Hitze nicht schnell abgeleitet wird, kann die "heiße Stelle" andere, noch mehr exotherme Reaktionen auslösen, so daß noch mehr Wärme freigesetzt wird und folglich die "heiße Stelle" größer wird. Dieses Wachstum der "heißen Stelle" kann zu einer Kettenreaktion thermischer Instabilität der Kataiysatorvorrichtung führen. Hierdurch kann die Vorrichtung beschädigt werden, beispielsweise durch Sinterung des Katalysators infolge übermäßigen Temperaturanstieges.

Bei den herkömmlichen Katalysatoren besteht im Falle von stark exothermen oder endothermen Reaktionen die Neigung, daß durch die Reaktion der Katalysator im Bereich der 209819/0998

größten Reaktion am stärksten erhitzt oder abgekühlt wird. Solch eine unterschiedliche Erhitzung oder Abkühlung verursacht ein Temperaturgefälle oder Temperaturänderungen innerhalb des Katalysators. Wenn derartige Temperaturgefälle auftreten, befindet sich nur ein begrenzter Teil des Katalysators auf der optimalen Reaktionstemperatur. Der übrige Katalysator arbeitet daher nicht mit bestmöglichem Wirkungsgrad und seine Lebensdauer kann verringert sein. Die Folge ist, dab der Wirkungsgrad oder Leistungsfaktor der katalytischen Reaktion vermindert ist. I

Ein Katalysator hat gewöhnlich eine zusammengesetzte, partikel- oder kugelförmige Gestalt, bestehend aus einem aktiven oder eigentlichen Katalysator, der auf einem Träger gelagert ist. Der Träger ist im allgemeinen ein schlechter Wärmeleiter. Selbst wenn der partikel- oder kügelchenfürmige Träger aus Metall besteht, ist der wärmeleitende Kontakt zwischen den einzelnen Kugeleheη schlecht, da die Berührungsstellen zwischen den einzelnen Kügelchen sehr klein sind. Die Temperatursteuerung ist daher bei den herkömmlichen, die Gestalt eines festen f Bettes oder einer Säule aufweisenden Katalysatoren schwierig.

Für einige katalytische Reaktionsvorgänge hat man vorgeschlagen, Stücke aus Metall oder einem anderen, wärmeleitenden Material mit dem Katalysator zu mischen, um den Wärmeübergang zur Umgebung zu erleichtern. Zur Gewinnung eines weiteren Mittels für die Temperatursteuerung können die Reaktionsteilnehmer auch mit nicht reagierenden Gasen oder Dämpfen gelöst sein. Man kann zur Erleichterung der Temperatursteuerung auch geringe Strömungsgeschwindig-

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keiten oder niedrige Umsetzungsmengen anwenden, sO daß die Menge der erzeugten Wärme gering ist, in diesem Falle wird die Leistung des Verfahrens je Zeiteinheit jedoch gering und das Verfahren daher teuerer.

Zur Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit hat man auch Inhibitoren eingesetzt, diese können jedoch den Nachteil haben, dab sie den Träger oder andere Teile der Katalysatorvorrichtung chemisch angreifen. Sie können auch Neben- ^ reaktionen verursachen, durch die aus den Reaktionsteilnehmern unerwünschte Produkte erzeugt werden.

Zur Temperatursteuerung hat man auch bereits vorgeschlagen, den Katalysator auf einem durchgehenden Metallträger, wie etwa einem Drahtgewebe, zu lagern oder die Innenseite eines hohlen Rohres als Träger Mit de« Katalysator zu beschichten. In diesen Fällen muß un Kompromisse schließen «wischen den verschiedenen, gewünschten Eigenschaften. Wenn man beispielsweise einen dünnen Draht als Träger benutzt, ua eine große Menge an Katalysator in einem ver-. hältnlsaäSig kleinem Volumen unterbringen zu können, wird - dl« schnelle Weglcitung überschüssiger Hitze schwierig und die Vorrichtung nuß «regen ihrer Brucheapfindlichkelt vorsichtig behandelt warden. Verwendet »an hingegen als Träger dicker« Drähte, vm die Wärmeableitung zu verbessern, dann werden dl· Abmessungen und das Gewicht der ReaktloBskaaner größer. Dies wiederum bedeutet eine Erhöhung der Konstruktions- und Betriebskosten der Reaktionskaswer. Bei Verwendung eines auf der Innenseite mit des Katalysator beschichteten Rohres muß das Rohr lang sein, um einen ausreichenden Kontakt zwischen dem Katalysator und den Reaktionsmitteln zu gewährleisten. Folg-

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lieh ist eine verhältnismäßig große Druckdifferenz zwischen den beiden Enden des Rohres erforderlich, damit die Reaktionsteilnehmer durch das Rohr hindurchströmen. Wenn der Katalysator erschöpft ist, muß das ganze Rohr erneuert werden, was teuer und zeitraubend ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten katalytischen Reaktionskammern besteht in der Schwierigkeit, die Strömungscharakter istika so zu steuern, daß einerseits eine maximale katalytische Aktivität erreicht wird, während ande- g rerseits dem Strom der Reaktionsteilnehmer möglichst wenig Widerstand entgegengesetzt wird.

Einige oder alle diese Nachteile treten auch bei anderen, derartigen Verfahren auf _x beispielsweise bei der katalytischen Reinigung von Gasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Katalysatorvorrichtung zu schaffen, mit der diese Nachteile ganz oder teilweise überwunden werden. Hierzu schafft die Erfindung eine Katalysatorvorrichtung, bei der die Katalysatorpartikel an der Oberfläche eines Metallbleches be- * festigt sind, so daß dieses Blech nach Bedarf Wärme von den Katalysatorpartikeln weg- oder zu diesen hinleiten kann. Wenigstens einige der Kanten dieses Metallbleches werden in wärmeleitender Nähe einer Wärmequelle oder einer Wärmeableitung angeordnet, um das Metallblech nach Bedarf zu erhitzen oder zu kühlen, so daß die Katalysatorpartikel auf möglichst gleichbleibender Temperatur gehalten werden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung haben den Vorteil, daß die Katalysatorvorrichtung ohne umfangreiche Änderungen in den übrigen Konstruktionsteilen der Reaktions-209819/0998

kammer leicht entfernt und ausgewechselt werden kann. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine große Menge katalytisch aktiven Materials in einem kleinen Volumen vorhanden, ohne dati die Strömung der Reaktionsteilnehmer beeinträchtigt wird.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht wegen der gleichmäßigeren Temperatur innerhalb der Katalysatorkartusche die Anwendung einer höheren Reaktions· temperatur, ohne daß die Nachteile der herkömmlichen Katalysatorkammern auftreten.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger der Erläuterung und nicht etwa der Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Metaliblech mit eingebetteten Katalysatorpartikeln zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie A-A' in Fig. 2,

Fig. 4 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer anderen Katalysatorkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie B-B¹ in Fig. 4,

Fig. 6 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer anderen Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

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Fig. 7 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer weiteren Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

Fig. 8 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer weiteren Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt nach der Linie C-C in Fig. 8,

Fig. 10 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer weiteren Ausführungsform der Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

Fig.11 einen Längsschnitt nach der Linie D-D* in Fig.10, f

Fig.12 eine Stirnansicht einer Reaktionskammer mit einer anderen Katalysatorkartusche gemäß der Erfindung,

Fig.13 eine perspektivische, aufgeschnittene Teildarstellung dar Berührungsstelle zwischen einem gefalteten Blech und der äußeren Hills«, wobei dies· Figur «inen mit einem Strömungsmittel arbeitenden Wärmeaustauscher in Verbindung sdt dar äußeren Hülse zeigt,

Flg.14 eine perspektivische Darstellung einer anderen _Λ Ausführungsfom dar leaktionaksasttr,

Fig. 15 und 16 Einzelheiten der Ausbildung der «*n«Uit«B-dan Berührung zwischen 4mm. llach un4 4*r Hülse,

Fig.17 in eine* vergrößerten Tailechnitt «Ina bevorzugt* Au·führung*f«r* 4er Erfindung,

Fig.18, 19 und 20 «in bevorzugtes Verfahren x\m Falten des bei dar Ausführungsfor* geaäd Fig. 17 verwendeten Bleches und

Fig.21 schematisch eine bevorzugte Anwendung der Erfindung.

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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Metallblech 1, auf dessen beiden Seiten Katalysatorpartikel 2 und 3 befestigt sind. Die Konstruktion eines derartigen Bleches ist in der USA-Patentanmeldung Serial No. 33 695 vom
1. Mai 1970 ausführlich erläutert. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist eine sehr große Zahl Katalysatorpartikel 2 und 3, die aus einem härteren Material bestehen als das Blech 1, am Metallblech durch einen Walzvorgang befestigt, bei dem die Partikel teilweise in das Blech eingebettet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Katalysatorpartikel vorzugsweise auf beiden Seiten des Metallbleches befestigt, man kann jedoch
selbstverständlich auch ein Blech herstellen und benutzen, das nur auf einer Seite mit Katalysatorpartikeln versehen ist.

Diese Katalysatorpartikel gehen im allgemeinen durch ein U.S. Standardsieb mit 10 Maschen je Zoll und vorzugsweise durch ein Sieb mit 100 Maschen je Zoll. Sie sollen auf
einem Sieb mit 600 Maschen je Zoll zurückgehalten werden. A Zur Verwendung als Katalysatoren kommen beispielsweise

infrage: Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Eisenoxyd, Eisenojgdul, Nickeloxyd, Zinkoxyd, Chromkali, Alaunerdechlorid, Wolframsulfid, Silberfluorid, Kupferchlorid, Ag, Zr, Pt, Au, Ir, Ni, Co, Fe, Pd, Os, Mn, Mo, Rh, usw.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine grundsätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Fig. 3
ein Schnitt nach der Linie A-A¹ in Fig. 2 ist. In der
Darstellung ist eine Katalysierkammervorrichtung 10 zur Bildung einer Reaktionskammer in einer zylindrischen
Hülse oder einem Gehäuse 11 angeordnet. Ein Metallblech

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12, auf dessen beiden Seiten Katalysatorpartikel befestigt sind, ist sternförmig um eine Mittelachse gefaltet. Der Außendurchmesser der so gebildeten, sternförmigen Kartusche ist vorzugsweise etwas größer als der Innendurchmesser der Katalysierkammer, so daß nach der Einbringung der Kartusche in das Gehäuse die außenliegenden Kanten des sternförmig gefalteten Bleches gegen die Innenseite des Gehäuses drücken. Auf diese Weise wird die Kartusche fest aber herausnehmbar im Gehäuse gehalten und befindet sich in inniger, wärmeleitender Berührung mit dem Ge- ä häuse.

Als Unterlage für das Katalysatormaterial kann irgendein Metall verwendet werden, dessen Härte geringer ist als die des Katalysatormaterials. Die Unterlage soll jedoch mit den Reaktionsteilnehmern und dem Katalysator nicht chemisch reagieren. Außerdem soll die Wärmeleitfähigkeit der Unterlage möglichst groß sein. Auch soll die Unterlage gute Elastizitätseigenschaften haben, wenn die innige, wärmeleitende Berührung durch den Anpreßdruck der Unterlage gegen das Gehäuse erzeugt wird. Ein bevorzugtes ä Metall für die Unterlage ist Aluminium, jedoch sind auch Bronze, rostfreier Stahl, Chromnickel und Kupfer anwendbar.

Durch die sternförmige Faltung des Bleches 12 werden eine Anzahl kleinerer Metallbleche 13 gebildet, die an ihren Kanten 14 und 15 miteinander verbunden sind. Wenigstens einige dieser Kanten des Bleches, beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Kanten 14, werden gegen die Innenwand 16 des Gehäuses 11 gepreßt, um hier eine gut wärmeleitende Berührung zu erzeugen. Daher kann das Gehäuse 11

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als Wärmequelle oder Wärmeableitung benutzt werden oder die Verbindung zu einer Wärmequelle oder Wärmeableitung herstellen. Flansche 17 und 18 sind zum Anschluß der Katalysierkammer an einen nicht dargestellten Einlaß für das katalytisch zu behandelnde Erzeugnis und an einen nicht dargestellten Auslaß für das katalytisch behandelte Erzeugnis vorgesehen. Um das Gehäuse 11 kann man ein (nicht dargestelltes) Heiz- oder Kühlgerät außen anordnen.

Die Reaktionsteilnehmer treten durch eine Einlaßöffnung 39 in die Reaktionskammer ein, fließen durch die Kammer hindurch, wobei die katalytischen Reaktionen stattfinden, und die Reaktionsprodukte sowie die unkatalysierten Reaktionsteilnehmer verlassen die Kammer über eine Auslaßöffnung 20. Man kann die Flansche auch benutzen, um mehrere Reaktionskammern in Reihe hintereinander zu befestigen oder man kann mehrere Kartuschen in Reihe in einem Gehäuse anordnen.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine andere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie B-B* in Fig. 4. Bei dieser Ausführung·form ist eine Katalysierkammer 30 ausgebildet, die der Kammer 10 gleicht mit der Ausnahme, daß zusätzlich in der Mitte der Kammer ein Träger 24 angeordnet ist, der auch als zweite Wärmequelle oder Wärmeableitung benutzt werden kann. Die Innenkanten 15 der Bleche 13 sind dann in inniger, wärmeleitender Berührung mit dem Träger 24 angeordnet, der auch mit Flanschen 25 und 26 versehen ist. Die Innenkanten 15 der einzelnen Bleche können durch mechanische Anpressung in inniger wärmeleitender Berührung mit dem Träger 24 stehen, man kann sie aber auch anlöten,

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anschweißen oder auf irgendeine andere Weise befestigen. Die in den Figuren 4 und 5 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 und 3 bezeichneten Elemente sind den im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 beschriebenen Elementen gleich.

Fig. 6 zeigt eine Katalysatorkammer 40, bei der die Hülse oder das Gehäuse 11 und der Träger 24 eine Anzahl einzeln ausgebildeter Metallbleche 41 tragen, die mit Katalysatorpartikeln beschichtet sind. Die Kanten 42 und 43 der a Bleche 41 sind in wärmeleitender Berührung mit dem Träger 24 und dem Gehäuse 11 der Kammer angeordnet, die als Wärmequelle oder Wärmeableitungen ausgebildet sind.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Katalysatorkammer 50, die desgleichen eine äußere Hülse oder ein Gehäuse 11 und einen Träger 24 aufweist. Eine erste Kataiysatorkartusche aus einem sternförmig gefalteten Blech 52 ist mit ihren außenliegenden Kanten 53 in wärmeleitender Berührung mit der Innenseite des Gehäuses 11 angeordnet. Eine zweite Katalysatorkartusche aus einem _Λ sternförmig gefalteten Blech 54 ist mit ihren innenliegenden Kanten 55 in wärmeleitender Berührung mit dem Träger 24 angeordnet.

Die Figuren 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Katalysatorkammer 60 gemäß der Erfindung. Hierbei zeigt Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie G-C in Fig. 8. Zwischen dem Träger 24 und der Hülse oder dem Gehäuse 11 ist eine Katalysatorkartusche angeordnet, die desgleichen aus einem sternförmig gefalteten Blech 61 besteht, wobei hier allerdings die "Sternzacken" nach Art eines Feuerrades geschwungen sind. Die beiden Kanten 62 und 63 der 209819/0998

einzelnen Bleche befinden sich in wärmeleitender Berührung mit der Hülse bzw. dem Gehäuse 11 und dem Träger 24. Selbstverständlich kann man die Kartusche auch aus einzelnen Blechen ausbilden, deren Kanten miteinander verbunden werden, vorzugsweise stellt man die Kartusche jedoch durch Faltung eines entsprechenden Bleches her.

Die Figuren 10 und 11 zeigen eine andere Ausführungsform einer Katalysatorkammer 70 gemäß der Erfindung. Fig. 11 ist dabei ein Schnitt nach der Linie D-D¹ in Fig. 10. Die Katalysatorkammer 70 enthält eine Katalysatorkartusche, die aus einem sternförmig gefalteten Metallblech 71 besteht, wobei die innen- und außenliegenden Kanten mit 72 bzw. 73 bezeichnet sind. Dieses sternförmig gefaltete Blech ist in Metallringen 74 gehalten, die in wärmeleitender Berührung mit den Kanten 73 der einzelnen kleineren Bleche stehen. Ein Gehäuse 75 befindet sich in wärmeleitender Berührung mit den Ringen, so daß Wärme zwischen den Katalysatorpartikeln und dem Gehäuse über das Blech 71 und die Ringe 74 frei fließen kann. Die Ringe 74 weisen einen Schlitz oder Spalt 76 auf, so daß die Kataly- Ψ eatorkartusche leicht in das Gehäuse eingesetzt werden kann.

Fig. 12 zeigt eine Katalysatorkammer 80, bei der die Katalysatorkartusche eine Reihe von Katalysierstrukturen 81 mit Kanten 82 und 83 umfaßt. Die Krümmung dieser Strukturen ist derart, daß der senkrechte Abstand (d'-d") zwischen irgendwelchen zwei Strukturen konstant bleibt, wodurch die strömungadynamische Fließcharakteristik der Reaktionsgase gesteuert werden kann.

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Beispiel

Eine Katalysiervorrichtung gemäß den Figuren 2 und 3 wird hergestellt, wobei das Gehäuse 11 aus rostfreiem Stahl gefertigt wird. Auf ein Metallblech 12 aus Aluminium mit einer Dicke von 0,2 mm wird mit bekannten Verfahren eine Schicht aus feinzerteiltem Katalysatormaterial durch teilweise Einbettung desselben in die Oberfläche des Bleches aufgebracht. Bei dem Kataiysatorma- | teriai handelt es sich um ein Gemisch aus 70 % Silber, dessen Härte größer als die des Aluminiums der Unterlage, und aus 30 % Aluminiumoxyd, das durch ein U.S. Standardsieb mit 100 Maschen je Zoll hindurchgeht und auf einem U.S. Standardsieb mit 600 Maschen je Zoll zurückgehalten wird. Das Kataiysatormaterial wird teilweise eingebettet

mit einer Dichte von 50 mg/cm auf beiden Seiten des Aluminiumbleches. Das Aluminiumblech wird dann derart sternförmig gefaltet, daß es einen Innendurchmesser von 1 cm und einen Außendurchmesser von 5 cm hat, woraufhin das so gefaltete Blech in das Gehäuse eingesetzt wird. Die An- f zahl der Falten ist derart, daß die Kartusche 400 g Silber je Liter an eingenommenem Volumen enthält. Das Außengehäuse 11 wird mit einem Ölbad auf 250°C erhitzt und ein Gemisch aus Sauerstoff und Äthylen wird durch die Katalysatorkammer hindurchgeleitet, wobei die folgende Reaktion stattfindet!

Silber CH₂ CH₂

CH₀ - CH₀ + 1/2 O₀ * „ ^> "^ / ² 2 ' 2 *25O"C. 0

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Ein Gemisch aus Reaktionsteilnehmern, bei denen keine Reaktion stattgefunden hat, aus unerwünschten Produkten und Äthylenoxyd verläßt die Reaktionskammer, um mit Mitteln, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, separiert zu werden.

Fig. 13 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Berührungspunktes zwischen der Hülse 11 und zwei an der Kante 14 miteinander verbundenen Einzelblechen 13 bei den in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen. In die Innenwand 16 der Hülse oder des Gehäuses 11 sind vorzugsweise Nuten 90 eingeschnitten, die die Faltkanten 14 des Bleches 12 aufnehmen. Bei der Anordnung derartiger Nuten 90 ist die der Wärmeleitung dienende Berührungsfläche zwischen den Kanten 14 und der Hülse 11 größer als dann, wenn die Biechkanten 14 nur gegen die glatte Innenwand 16 des Gehäuses 11 anliegen. Ferner kann man eine Wärmeaustauschvorrichtung 91 in wärmeleitender Berührung mit der Hülse 11 anordnen, um den Wärmeaustausch zu verbessern. Diese Wärmeaustauschvorrichtung 91 kann Rohre oder Kanäle 92 aufweisen, durch die ein Fluid geleitet wird, dessen Temperatur derart ist, daß durch Wärmezufuhr oder Wärmeentzug zur bzw. aus der Hülse 11 deren Temperatur in der gewünschten Richtung verändert wird. Dieses Fluid kann also entweder erwärmt oder gekühlt sein, je nach dem, ob die kataiytische Reaktion endotherm oder exotherm ist.

Fig. 14 zeigt eine weitere Aus führungs form der Erfindung, bei der eine sternförmige Katalysatorkartusche an der Innenseite einer Zylinderhülse 100 angeschweißt ist, in deren Mantel ein Spalt 102 ausgebildet ist. Der Schweiß-

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anschluß wird auf der Innenseite der Zylinderhülse entlang Linien hergestellt, wie sie durch die gestrichelte Linie 104 dargestellt sind. Während die Schweißung in jedem Falle technisch durchführbar ist, macht die durch den Spalt 102 geschlitzte Zylinderhülse 100 dies praktikabel, da der Zylinder zur Einführung in eine permanente Hülse oder ein Gehäuse etwas zusammengedrückt werden kann.

Fig. 15 zeigt im Detail die Befestigung des Bleches 106 an einer Hülse 107 mit einer Schweiß- oder Lötlinie 108. Selbstverständlich könnte man den Kontakt gemäß der Darstellung in Fig. 16 auch durch einfache Berührung zwischen dem Blech 106 und der glatten Innenseite der Hülse 107 herstellen, die hierbei gegebene Berührungsfläche ist jedoch klein, so daß dies nicht als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu bezeichnen ist.

Die Figuren 17 bis 20 erläutern eine geeignete Art der Herstellung einer Katalysatorkartusche mit im wesentlichen spiralförmig geschwungenen Sternarmen gemäß den in den Figuren 8 und 12 dargestellten Ausführungsformen.

Fig. 17 zeigt in einem Teilquerschnitt mehrere geschwungene Bleche 110, 111 und 112, die in einer im wesentlichen sternförmigen Kartusche zwischen der Hülse 11 und einem inneren Träger 24 angeordnet sind. Jedes Blech ist mit Katalysatormaterial beschichtet und weist breite Kanten, beispielsweise die Kanten 113 und 114, auf, die in wärmeleitender Nähe, d.h. in zur Wärmeleitung geeigneter Anordnung, zum Träger 24 und der Hülse 11 angeordnet sind.

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Fig. 18 zeigt im Querschnitt, wie ein Blech, das gemäß der Darstellung in Fig. 19 vorbereitet worden ist, gefaltet werden kann, um in der Ausführungsform gemäß Fig. 17 verwendet zu werden.

Fig. 20 zeigt einen Querschnitt durch die Stanzbacken einer Stanzmaschine zur schrittweisen Bearbeitung eines Blechstreifens. Diese Stanze weist eine Stanzbacke 120 mit einem Vorsprung 121 und eine Stanzbacke mit einem ^ Vorsprung 123 auf, zwischen denen ein mit Katalysator- ~ material beschichtetes Blech 125 bearbeitet wird. Der Vorsprung 121 erzeugt ein Paar Einprägungen im Blech, die die Herstellung der Falte im Blech am inneren Träger 24 erleichtern, und der Vorsprung 123 erzeugt ein Paar Einprägungen, die die Herstellung der an der Hülse 11 liegenden Falte des Bleches erleichtern. Statt der Stanze mit schrittweiser Weiterbewegung des Blechbandes könnte man auch das Blech zwischen Walzen hindurchlaufen lassen , die an entsprechender Stelle Vorsprünge zur Erzeugung der Einprägungen im Blechband aufweisen. Die paarweise A ' nebeneinanderliegenden Einsprägungen im Blech werden in entsprechendem Abstand voneinander auf den beiden Seiten des Blechbandes erzeugt. Fig. 17 läßt diese Abstände und die dank der Einprägungen erzeugten Falten deutlich erkennen .

In Fig. 17 ist das Metallblech also in mehrere kleinere Bleche 110, 111 und 112 und weitere, nicht dargestellte Bleche gefaltet. Auf den beiden Seiten des Bleches werden also in entsprechendem Abstand voneinander zahlreiche Einprägungen 130 und 131 ausgebildet, etwa mit Hilfe der Vorsprünge 121 und 123 beim Blech 125 in Fig. 20. Die

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Einprägungspaare auf der einen Seite des Bleches können etwas verschieden sein von den Einprägungspaaren auf der anderen Blechseite (siehe Fig. 20) und dienen zur Erleichterung der Bildung der Falten der ersten und zweiten Art. Diese Faltenarten können sich nicht nur durch die Faltrichtung unterscheiden, sondern sie unterscheiden sich vorzugsweise auch durch die Ausbildung der Falte. Während beide Faltenarten breit sind, um eine gute, wärmeleitende Berührung zwischen dem Blech, der Hülse und dem Träger zu erzielen, sind die Falten der ersten Art etwas breiter, um den Vorteil auszunutzen, der sich daraus ergibt, daß an der Innenseite der Hülse 11 im allgemeinen mehr Platz für Falten vorhanden ist, als an der Außenseite des inneren Trägers 24 für die dort anliegenden Falten der zweiten Art. Eine große Zahl von Einprägungspaaren beider Arten ist in entsprechendem Abstand voneinander auf den beiden Seiten des Bleches angeordnet, wie es in Fig. 17 allgemein dargestellt ist, um eine richtige Bemessung des gefalteten Bleches zu ermöglichen.

Fig. 21 erläutert die bevorzugte Funktionsweise der hier beschriebenen Katalysatorvorrichtung 140. Ein erstes Reaktionsfluid und ein zweites Reaktionsfluid treten gemäß der schematischen Darstellung bei 141 und 142 in die Vorrichtung ein, reagieren in Gegenwart der Katalysatorpartikel und werden als Reaktionsprodukt gemäß der schematischen Darstellung bei 143 ausgestoßen. Der Doppelpfeil 144 besagt, daß zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur je nach Bedarf Wärme zugeführt oder abgeführt wird.

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Die Erfindung wurde hier in zahlreichen Einzelheiten mit Bezug auf bevorzugte Ausfuhrungsformen beschrieben, es ist jedoch selbstverständlich, daß zahlreiche Abwandlungen und Änderungen im Rahmen des fachmännischen Könnens möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

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Claims

Mein Zeichen: G 17/18 Anmelderin: S.A.E.S. GETTERS S.p.A. Via Gallarate 215 1-20151 Mailand / Italien Ansprüche

1) Katalysatorvorrichtung, gekennzeichnet durch ein dünnes Blech (12) aus einem Metall bestimmter Härte, durch eine große Zahl von Katalysatorpartikeln (2,3), deren Härte größer ist als die des Bleches und die in die Oberfläche wenigstens einer Seite des Bleches eingebettet sind, und durch eine Masse (11,24), die zum Wärmeaustausch in wärmeleitender Nähe wenigstens einer Kante (14,15) des Bleches angeordnet ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorpartikel (2,3) in die Oberflächen beider Seiten des Bleches (12) eingebettet sind.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (12) zu einer Vielzahl kleinerer Bleche (13) gefaltet ist, die an ihren Kanten (14,15) verbunden sind, wobei die Masse (11,24) mit wenigstens einigen dieser Kanten in wärmeleitender Verbindung steht.

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SlO

4) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus einer äußeren Hülse (11) mit im wesentlichen zylindrischer Innenfläche (16) besteht.

, 5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse außerdem aus einem inneren Träger (24) mit im wesentlichen zylindrischer Außenseite besteht und daß das Blech (12) bzw. die kleineren Bleche (13) zwischen der ™ Hülse und dem Träger angeordnet und mit einer Kante (14) mit der Hülse und mit einer anderen Kante (15) mit dem Träger (24) in wärmeleitender Verbindung stehen.

6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (100) zur Ermöglichung einer geringen Zusammendrückung derselben einen Spalt (102) aufweist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (16) der Hülse (11) mit Nuten (90) zur

^ · wärmeleitenden Aufnahme der Kanten (14) der kleineren ^T Bleche (13) versehen ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) Einrichtungen (91,92) zur Durchleitung eines Fluids mit zum Wärmeaustausch geeigneter Temperatur aufweist.

9) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus einer Vielzahl von offenen Ringen (74) besteht, die in wärmeleitender Verbindung mit wenigstens einer Kante (73) des Bleches

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(71) bzw. der kleineren Bleche stehen.

10) Vorrichtung nach den !Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei zu einer Vielzahl kleinerer Bleche gefaltete Bleche (52,54) aufweist, wobei einige der Kanten (53) der kleineren Bleche des einen gefalteten Bleches (52) die Innenseite der Hülse (11) und einige der Kanten (55) der kleineren Bleche des anderen gefalteten Bleches (54) die Außenseite des Trägers (24) berühren . '

11) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Seiten des Bleches (125) paarweise im Abstand voneinander Einprägungen (130,131) als Faltkerblinien ausgebildet sind.

12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Einprägungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß &le eine breite Faltkante im Blech zur Anlage an die Teile der Masse bilden. g

13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Einprägungen jedes Einprägungspaares auf der einen Seite des Bleches (125) kleiner als auf der anderen Seite des Bleches ist.

14) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (61,81) bzw. die durch Faltung gebildeten kleineren Bleche spiralförmig gebogen ist.

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