DE2264361B2 - Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese - Google Patents

Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese

Info

Publication number
DE2264361B2
DE2264361B2 DE2264361A DE2264361A DE2264361B2 DE 2264361 B2 DE2264361 B2 DE 2264361B2 DE 2264361 A DE2264361 A DE 2264361A DE 2264361 A DE2264361 A DE 2264361A DE 2264361 B2 DE2264361 B2 DE 2264361B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
heat exchanger
catalyst
tubes
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2264361A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2264361A1 (de
DE2264361C3 (de
Inventor
Constantin Dipl.-Ing. Fagaras Bors
Marin Dipl.-Ing. Bukarest Vilceanu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
COMBINATUL CHIMIC FAGARAS FAGARAS (RUMAENIEN)
Original Assignee
COMBINATUL CHIMIC FAGARAS FAGARAS (RUMAENIEN)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB1505471*[A external-priority patent/GB1356151A/en
Application filed by COMBINATUL CHIMIC FAGARAS FAGARAS (RUMAENIEN) filed Critical COMBINATUL CHIMIC FAGARAS FAGARAS (RUMAENIEN)
Priority to DE2264361A priority Critical patent/DE2264361B2/de
Publication of DE2264361A1 publication Critical patent/DE2264361A1/de
Publication of DE2264361B2 publication Critical patent/DE2264361B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2264361C3 publication Critical patent/DE2264361C3/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C01C1/0423—Cold wall reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0005—Catalytic processes under superatmospheric pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0207—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0423—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/0426—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B01J8/043—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other in combination with one cylindrical annular shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0476—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/048—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0417—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the synthesis reactor, e.g. arrangement of catalyst beds and heat exchangers in the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00123—Fingers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/021—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles comprising a plurality of beds with flow of reactants in parallel
    • B01J2208/022—Plate-type reactors filled with granular catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung für die Ammoniaksynthese beschrieben, die einen axialen Schnitt durch den Reaktor darstellt, und zwar wird der Weg des Synthesegases durch den Reaktor verfolgt und dabei der Aufbau des Reaktors erläutert
Das Synthesegas gelangt durch einen Kanal a im oberen Deckel 1 in den Reaktor und durchströmt schraubenförmig absteigend einen Ringraum b zwischen einem tragenden Reaktormantel 2 und dem Innenkörper 3, wobei es bis auf 50—600C erwärmt und der Rea'itormantel 2 auf eine Temperatur unter 100° C gekühlt werden.
Weiter tritt das Gas durch einen aus zweckmäßig angeordneten Metallsieben bestehenden Flugtropfenabscheider 4 hindurch in den Zwischenraum c eines Wärmetauschers 5 am unteren Bereich des Reaktors ein, wo es sich durch die Wärme der Gase, die schon reagiert haben und den Reaktor verlassen, erwärmt. Der Flugtropfenabscheider 4 bewirkt die gründliche Reinigung der Gase von mitgerissenen öltropfen und stützt gleichzeitig eine Lage Kugeln B, mit welc-en der Zwischenrohrraum c gefüllt ist Die abgeschiedenen Tropfen werden von Zeit zu Zeit durch einen Stutzen 6 abgelassen bzw. -geblasen.
Die Kugeln B, die eine katalytische Wirkung und einen gewissen Grad von Oberflächenbearbeitung aufweisen können, dienen zur Intensivierung des Wärmetransportes und zur vorkatalytischen Einwirkung auf das Gas, also zur Methanisierung von im Synthesegas enthaltenen Spuren von CO und CO2.
Aus dem Zwischenrohrraum cdes Wärmetauschers 5 strömt das auf 300—350°C vorgewärmte Gas durch eine gelochte Platte 7, die ein eventuelles Mitreißen von Kugeln ^verhindert
In einem gewissen Abstand oberhalb des Wärmetauschers 5 ist im mittleren Bereich des Reaktors eine durch ein besonderes Kühlsystem gekühlte, axial durchströmte Katalysatorvorlage C ausgebildet und über dieser, als j im oberen Bereich des Reaktors ist eine radial durchströmte Katalysatorvorlage C ausgebildet. In dem Zwischenraum zwischen Wärmetauscher 5 und Katalysatorvorlage C ist eine balgförmige Verteilerkammer i/mit einer mittleren Trennwand eingeschaltet. Durch das mit entsprechenden Wanddurchbrüchen versehene Zentralrohr 11 sind der Wärmetauscher 5 und das untere Abteil der Verteilerkammer d einerseits und das obere Abteil der Verteilerkammer und die obere Katalysatorvorlage C", und zwar deren oberes Ende, mit einander verbunden.
Vom Wärmetauscher 5 herkommend durchströmt das Gas also zunächst das Kühlsystem in der mittleren Katalysatorvorlage C, danach die Katalysatormasse in der oberen Vorlage und sodann die zuvor gekühlte Katalysatormasse der mittleren Vorlage C.
Das Kühlsystem für diese mittlere Katalysatorvorlage C besteht aus einer Vielzahl achsparalleler Rohrgruppen zu je drei konzentrischen Rohren 8,9 und 10. Die beiden inneren konzentrischen Rohre 9 und 10 münden in den unteren Teil der Verteilerkammer c/und sind oben offen; das jeweils äußere Rohr 8 ist oben geschlossen und mündet in den oberen Teil der Verteilerkammer d.
Das Gas gelangt also von unten in das innerste Rohr 10, steigt hoch und gelangt in das konzentrische Zwischenrohr 9. wo es sich bis auf 370°C erhitzt, es gelangt dann von oben in d.;n Ringraum e zwischen dem Zwischenrohr 9 und dem Außenrohr8 und erhitzt sich
dabei weiter bis auf 400 bis 4100C bei entsprechender Kühlung des Reaktors.
Die gegenseitige Anordnung der Rohre 8,9 und 10 ist so gewählt, daß der Temperaturverlauf so nahe wie möglich dem Optimum angenähert ist.
Aus dem oberen Teil der Verteilerkammer d strömt das Gas in das Zentralrohr 11 ein, in das von oben her ein elektrischer Heizstab 12 hineinragt, an dem das Gas weiter bis auf 410 bis 420°C erhitzt wird; mit dieser Temperatur tritt das Gas dann radial durch die Katalysatormasse der oberen Katalysatorvorlage C".
Die Katalysatorvorlage C ist kegelstumpfförmig in einem mit Metallsieben ausgelegten gelochten Korb 13 angeordnet und stellt eine katalytische adiabatische Zone dar, in welcher die Temperatur des Gases bis auf 510—5200C ansteigt, wobei die freiwerdende Wärme die Reaktion der Gase beschleunigt.
Die obere Katalysatorvorlage C ist in Form eines Korbes mit zwei zueinander konzentrischen, konischen, gelochten Wandungen ausgebildet De" gelochte Korb 13 ist mit Metaüsieben ausgelegt
Die Gase gelangen nun in eine Mischkammer g mit Fliehkraftmischeffekt.
Der mit Sieben ausgelegte Korb 13 und die Mischkammer g sind fest miteinander verbunden und von Stützen 14 getragen und können gemeinsam aus dem Innenkörper 3 mit Hilfe eines auf dem zentralen Rohr 11 gleitenden Rohres 15 herausgezogen werden.
Durch Füllrohre 16 kann Katalysatormasse eingefüllt werden, wobei die Füllrohre 16 eine Wärmedehnung des Korbes 13 gestatten, aber durch ein (nicht dargestelltes) System von Buchsen gut abgedichtet sind.
Aus dem Mischraum b gelangen die Gase weiter durch eine mit Metallsieben 18 ausgelegte Lochplatte 17 hindurch, wodurch die Strömung nun beruhigt wird, so daß die Katalysatormasse der nun folgenden — zuvor gekühlten — Katalysatorvorlage nicht aufgewirbelt wird.
Der Boden dieser Katalysatorvorlage ist von einer Lochplatte 20 gebildet, über die Siebe 19 verlegt sind, auf d nen eine Schicht von Kugeln B' angeordnet sind. Hierdurch können von dem durchströmenden Gas keine Partikel der Katalysatormasse mitgerissen werden.
Über einen Ringraum h zwischen Vertc.lerkammer d und Reaktorwandung gelangen die Gase nun in den Raum unterhalb der Verteilerkammer d und verteilen sich auf die Kühlrohre des Wärmetauschers 5. Die Kühlrohre erstrecken sich zwischen einer oberen und einer unteren Lochplatte 24 durch die erwähnte Schicht von Metallkugeln B hindurch. In jedem Kühlrohr ist ein Vierkantstab 21 angeordnet, auf diese Weise ist in jedem Kühlrohr ein Ringraum gebildet, wodurch der Wnrmeaustausch an der Wandung der Kühlrohre intensiviert wird. Dip beidseits angespitzten Vierkantstäbe 21 ruhen auf dem unteren Deckel Γ des Reaktors. Durch einen Kanal j treten die Gase aus dem Reaktor mit einer Temperatur von 200 bis 250° C aus.
Der Wärmetausc'.er 5 ist einem hohen Temperaturgefälle ausgesetzt, an den Innenseiten der Lochplatten 24 ist daher je eine Asbestplatte A vorgesehen.
Line Zuleitung 22 für Kühlgas erstreck; sich durch den unteren Deckel Γ hindurch und mündet in die Schicht mit den Kugeln B des Wärmetauschers 5. Hierdurch kann die Temperatur geregelt werden. Zur Messung der Temperaturen ist der Reaktor mit. Aufnahmerohren 23 für Thermoelemente versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentanspruch: Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drücken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese, bestehend aus einem senkrechten Druckkörper mit hintereinandergeschalteten Katalysatorvorlagen und Wärmeaustauschern, einer im oberen Teil des Reaktors angeordneten, adiabatisch arbeitenden, radial durchströmten |0 Katalysatorzone, einem Zentralrohr mit elektrischer Heizeinrichtung sowie Sammel- und Mischkammer, wobei die adiabatisch arbeitende Katalysatorzone von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Korb aufgenommen ist, an dessen unterem Ende eine mit Leitblechen versehene Mischkammer vorgesehen ist, in der mittleren Katalysatorvorlage mehrere konzentrisch angeordnete Wärmeaustauscherrohre vorgesehen sind sowie mit einem im unteren Teil des Reaktors angeordneten, mit Metallkugeln gefüllten Wärmeaustauscher, gernäß Patent 2! 23 650, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohren des Wärmeaustauschers (5) Stangen (21) mit quadratischem Querschnitt angebracht sind, daß die konzentrisch angeordneten Wärmeaustauscherrohre in der mittleren Katalysatorvorlage aus drei gewöhnlichen konzentrischen Rohren (8, 9 und 10) bestehen, daß am Eintritt des Synthesegases in den Zwischcnrohrraum (c) des Wärmetauschers (5) ein Flugtropfenabscheider (4) aus Metallsiebgewebe vorgesehen ist, ''iß zum Einfüllen von Katalysatormasse den Deckel des Innenköroers durchsetzende Füllrohre (16) vorgesehen sind, und daß eine balgförmige Verteilerkamme· (d) vorgesehen ist, die durch eine horizontale Trennwano in einen oberen v> Teil und einen unteren Teil unterteilt ist, wobei jedes äußere Rohr (8) in den oberen Teil und das mittlere Rohr (9) und innere Rohr (10) in den Unterteil einmünden und das Zentralrohr durch Wanddurchbrüche mit dem oberen wie mit dem unteren Teil der '° Verteilerkammer verbunden ist. Die Erfindung betrifft einen Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drücken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese, bestehend aus einem senkrechten Druckkörper mit hintereinandergeschalteten Katalysatorvorlagen und Wärmeaustauschern, einer im oberen Teil des Reaktors angeordneten, adiabatisch arbeitenden, radial durchströmten Katalysatorzone, einem Zentralrohr mit elektrischer Heizeinrichtung sowie Sammel- und Mischkammer, wobei die adiabatisch arbeitende Katalysatorzone von einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Korb aufgenommen ist, an dessen unterem Ende eine mit Leitblechen versehene Mischkammer vorgesehen ist, in der mittleren Katalysatorvorlage mehrere konzentrisch angeordnete Wärmeaustauscherrohre vorgesehen sind sowie mit einem im unteren Teil des Reaktors angeordneten, mit Metallkugeln gefüllten Wärmeaustauscher gemäß Patent 21 23 650. Dieser Reaktor arbeitet sehr zufriedenstellend, es haben sich jedoch folgende Nachteile bzw. Erscheinungen gezeigt, die mit vorliegender Erfindung beseitigt werden:
1. Die Metallkugeln innerhalb der Rohre des Wärmetauschers führen bei hohen Gasgeschwindigkeiten zu einer Vergrößerung des Druckabfalls im Reaktor. Besonders ist hierdurch das Zentralrohr einem größeren Druckunterschied ausgesetzt, es besteht die Gefahr, daß es eingedrückt wird. Bei der Rezirkulation der Gase gegen den erhöhten Druck des Reaktors wird entsprechend mehr Energie verbraucht. Durch den Anstieg des Drucks und damit der erforderlichen Energie wird die Kapazität der gesamten Anlage begrenzt
2. Gemäß Patent 21 23 650 ist zur Kühlung der mittleren Katalysatorvorlage in je einem Außenrohr ein sich nach oben konisch verjüngendes Innenrohr vorgesehen. Derartige sich im Durchmesser wie in der Wandstärke konisch verjüngende Rohre sind besonders bei ihrer großen Länge von ca. 10 Metern schwer herzustellen.
3. Bei Ammoniaksynthese-Aggregaten, die für den Synthesegasumlauf Kolbenkompressoren mit ölschmierung verwenden, kann öl in das in den Reaktor tretende Synthesegas mitgerissen werden. Durch seine Verkohlung verursacht das mitgerissene öl eine Verschlechterung des Wärmeaustausches im Reaktor. Hierdurch wird die Durchsatzleistung des Reaktors vermindert
4. Im Laufe de» Zeit setzt sich die Katalysatormasse ab, dies um so mehr, je feinkörniger sie ist. Dabei bilden sich bevorzugte Strömungswege. Hierdurch wird die Leistung besonders der adiabatischen Katalysatorzone vermindert. Um Katalysatormasse nachzufüllen, müßte ein innerer Deckel abgenommen werden, was jedoch sehr schwierig und umständlich wäre. Auch wären damit längere Stillstände verbunden.
5. Bei Reaktoren dieser Art ist die Verbindung zwischen den Wärmeaustauschern besonders wichtig. Sehr vorteilhaft ist es, wenn, das neu zugeführte, aus den Rohren des unteren Wärmeaustauschers austretende Gas zunächst in eine Verteilerkammer zusammenströmt und hier also vermischt wird und sodann auf die konzentrische Wärmeaustauscherrohre in der mittleren Katalysatorvorlage verteilt wird, worauf die einzelnen Gasströme wieder zusammengefaßt und der ersten Katalysatorvorlage gemeinsam zugeführt werden. Ein solcher Misch- und Verteilraum muß ferner den Beanspruchungen durch Gewicht, Druckunterschiede und Temperaturschwankungen gewachsen sein.
Zur Beseitigung dieser Mangel und Schwierigkeiten wird der Reaktor dadurch weiter ausgebildet, daß in den Rohren des Wärmetauschers Stangen mit quadratischem Querschnitt angebracht sind, daß die konzentrisch angeordneten Wärmeaustauscherrohre in der mittleren Katalysatorvorlage aus drei gewöhnlichen konzentrischen Rohren bestehen, daß am Eintritt des Synthesegases in den Zwischenraum des Wärmetauschers ein Flugtropfenabscheider a'is Metallsiebgewebe vorgesehen ist, daß zum Einfüllen von Katalysatormasse den Deckel des Innenkörpers durchsetzende Füllrohre vorgesehen sind und daß eine balgförmige Verteilerkammer vorgesehen ist, die durch eine horizontale Trennwand in einen oberen Teil und einen unteren Teil unterteilt ist, wobei jedes äußere Rohr in den oberen Teil und das mittlere Rohr und innere Rohr in den Unterteil einmünden und das Zentralrohr durch Wanddurchbrüche mit dem oberen wie mit dem unteren Teil der Verteilerkammer verbunden ist.
DE2264361A 1971-05-14 1972-12-28 Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese Granted DE2264361B2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2264361A DE2264361B2 (de) 1971-05-14 1972-12-28 Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1505471*[A GB1356151A (en) 1971-05-14 1971-05-14 Reactor for the catalytic synthesis of ammonia at high temperatures and pressures
DE2264361A DE2264361B2 (de) 1971-05-14 1972-12-28 Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2264361A1 DE2264361A1 (de) 1974-07-25
DE2264361B2 true DE2264361B2 (de) 1979-02-22
DE2264361C3 DE2264361C3 (de) 1979-10-31

Family

ID=25764298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2264361A Granted DE2264361B2 (de) 1971-05-14 1972-12-28 Reaktor für exotherme katalytische Verfahren bei hohen Drucken und Temperaturen wie die Ammoniak- oder Methanolsynthese

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2264361B2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3725564A1 (de) * 1987-08-01 1989-02-09 Uhde Gmbh Verfahren und anlage zur durchfuehrung einer synthese, insbesondere zur synthese von ammoniak

Also Published As

Publication number Publication date
DE2264361A1 (de) 1974-07-25
DE2264361C3 (de) 1979-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60205645T2 (de) Wärmetauscher für isothermische chemische reaktor
DE19754185C1 (de) Reaktor für die katalytische Umsetzung von Reaktionsmedien, insbesondere von gasförmigen Reaktionsmedien
DE69000483T2 (de) Vorrichtung und verfahren fuer exothermische reaktionen.
DE4404068C1 (de) Wärmetauscher
DE2222562B2 (de) Reaktionsturm mit mehreren nacheinander radial durchströmten ringförmigen Reaktionskammern
DE3930205A1 (de) Rohrbuendel-waermetauscher
DE2025486A1 (de)
DE2119127A1 (de) Reaktor für exotherme katalytische Reaktion
DE2207166A1 (de) Kuehlaggregat fuer reaktionsapparate zur durchfuehrung exothermer chemischer reaktionen
DE1542209B1 (de) Druckreaktor zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen
DE2631884A1 (de) Dampf-kohlenwasserstoff-reformiereinrichtung
DE3590168C2 (de)
DE2208397A1 (de) Dampfgenerator
EP0484534A1 (de) Vorrichtung zur durchführung katalytischer wirbelbettverfahren
DE1542499C3 (de) Gasdurchlässige Trennwand für die Katalysatorzone in Festbettreaktoren
DE2264361C3 (de)
DE709665C (de) Reaktionsvorrichtung aus zwei mit konzentrischen Zylindern versehenen Boeden
DE3429366C2 (de) Spaltgaskühler
EP3047226B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum zwischenspeichern thermischer energie
DE2123650B2 (de) Reaktor fuer exotherme katalytische verfahren
DE948692C (de) Waermeaustausch mit U-foermigen Rohren
DE1301350B (de) Vorrichtung fuer den unmittelbaren Waermetausch zwischen zwei stroemungsfaehigen Medien
DE102009031765A1 (de) Konverter zur Durchführung exothermer katalytischer Reaktionen
DE1767356C3 (de) Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Reaktionen
DE2123650C2 (de) Reaktor für exotherme katalytische Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8340 Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent