DE2424401C3 - Reaktor zur Durchführung von Reaktionen zwischen Kontaktmassen und Fluiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung von Reaktionen zwischen Kontaktmassen und Fluiden, insbesondere für katalytische Umsetzungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem solchen, aus der US-PS 37 55 535 bekannten Reaktor sind für jede Kontaktmassenschicht zwei Rahmen erforderlich. An den Rahmen werden die Verstejfungsglieder in Längsrichtung und in Querrichtung angeschweißt, und es werden Schraubenbohrungen angebracht. Sodann wird an den Rahmen das Netzoder Gitterwerk angeschweißt. Schließlich werden die Randhalter am Rahmen angeordnet, und mittels gekonterten Schrauben daran befestigt. Diese Arbeitsschritte bei der Herstellung erfordern intensive Handarbeit und sind mit automatischen Einrichtungen kaum durchzuführen, so daß der konstruktive Aufbau diesen bekannten Reaktor für eine industrielle Großserienfertigung ungeeignet macht.

Weiterhin ergibt sich durch diesen konstruktiven Aufbau nicht nur hohes Gewicht, sondern es wird insbesondere auch kein reproduzierbar beherrschbares Berührungsverhalten zwischen der Kontaktmasse und der Fluidströmung erzielt, da Verwölbungen und Verwerfungen der Netz- oder Gitterwerke insbesondere in Ftichtung quer zur Strömungsrichtung des Fluids nicht vermieden werden können, wodurch sowohl die Kontaktfläche der Kontaktmasse als auch das Strömungsverhalten des Fluids unkontrolliert beeinflußt wird. So führt die Schweißung bereits zu Verwerfungen des Netzwerkes, da der Rahmen starr ist und Verformungen infolge von Wärmespannungen daher beim Netzwerk auftreten. Die Befestigung des Netzwerkes an den Ranhaltern der Aufnahmekammern ist nur sehr schwer gleichförmig zu bewerkstelligen, so daß

ίο Konlalctmasse herausrieseln kann, was auch die gleichförmige Beschickung mit Kontaktmasse erschwert Hierdurch ergeben sich ungleiche Drücke der Kontaktmasse und Verformungen des Netzwerkes insbesondere dann, wenn keine saubere randsei tige

ι s Befestigung gewährleistet werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, der bei einem für eine industrielle Großserienfertigung geeigneten Aufbau überschaubar und reproduzierbar Berührungs- und Strömungsverhältnisse ergibt

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Durch die Ausbildung der Versteifungsglieder als in Strömungsrichtung verlaufende Abstandshalter stützen sich die Netz- oder Gitterwerke in in Strömungsrichtung liegenden Linien aneinander ab. Soweit überhaupt noch Verwerfungen oder Verformungen der Wände aus Netzwerk auftreten können, liegen diese somit symmetrisch zur Strömungsrichtung in dem kleinen Bereich zwischen zwei eigene Längsteilkammern abgrenzenden Abstandshaltern und rufen damit keine unkontrollierbaren Turbulenzen und dgl. in der Fluidströmung hervor. Jeder dieser Abstandshalter liegt in der Mitte zwischen den Abstandshaltern in der benachbarten Kammer und sichert somit das Netz- oder Gitterwerk in seinem freitragenden Bereich gegen Ausbuchtungen oder Verwerfungen, also gerade an der insoweit besonders gefährdeten Stelle. Im Inneren der Kammer sind quer zur Strömungsrichtung verlaufende Verstärkungsglieder überhaupt nicht mehr vorgesehen, so daß im Zuge einer industriellen Großfertigung keine gegenseitigen Kreuzungspunkte oder dgl. auftreten, die zu Schwierigkeiten der Automation führen könnten. Auf einer automatischen Schweißstraße kann eine Unterbaugruppe hergestellt werden, die aus einem Satz innerer Abstandshalter, beidseitig einem Netzwerk und einem Satz von Abstandshaltern besteht, die auf der Außenseite eines der Netzwerke vorgesehen sind. Die Schweißarbeiten zur Herstellung einer solchen Unterbaugruppe können vollautomatisch mit extrem hoher Schweißgenauigkeit erfolgen. Mittels einer größeren Anzahl von beispielsweise vierzig solcher Unterbaugruppen wird sodann eine Reaktorzelle gebildet, und derartige Reaktorzellen werden in großer Zahl von beispielsweise 100 Zellen in einem Stapel in den Behälter eingesetzt. Dabei können die Unterbaugruppen mit dem inneren und dem äußeren Satz von Abstandshaltern im Gehäuse ganz einfach übereinander gestapelt werden, so daß die gesamte Herstellung sehr einfach automatisiert werden kann und Verschraubungen usw. vermieden werden.

Die Ansprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 mit zur Verdeutlichung teilweise weggebrochen dargestellten Teilen die gegenseitige Anordnung

der Netzwerke und Abstandshalter zur Bildung der Kammern eines erfindungsgemäßen Reaktors,

Fig.2 eine perspektivische Ansicht mit ebenfalls weggebrochen dargestellten Teilen zur Veranschaulichung der Anordnung der Netzwerke und Abstandshalter im Inneren eines Behälters,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung zweier nebeneinanderliegender Netzwerke mit Randversteifungen und

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht der Oberseite ι ο eines Behälters mit Hebeangriffselementen.

In der Zeichnung sind benachbarte Netzwerke mit 1 und 2, Abstandshalter mit 3, seitliche Randhalter mit 4, eine Kontaktmasse mit 5, eine obere Randzone des Netzwerkes 1 oder 2 mit 6, ein Behälter mit 7 und obere Absätze am Rand des Behälters 7 mit 8 bezeichnet, während an der Oberseite der Netzwerke 1 und 2 vorgesehene Randversteifungen mit 9 und ein Hebeangriffselement im oberen Bereich des Behälters 7 mit 10 bezeichnet ist

Wie in F i g. 1 veranschaulicht ist, werden zwei Netzwerke 1 und 2 jeweils gleicher Größe mit Hilfe einer Anzahl von parallel zur Strömungsrichtung des Fluids angeordneten Abstandshaltern 3 in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. Dabei ist es unwesentlich, ob die Netzwerke 1 und 2 aus Metall oder einem hochpolymeren Kunststoff bestehen; jedoch müssen die Netzwerke 1 und 2 eine solche Festigkeit aufweisen, daß sie die Kontaktmasseteilchen wirksam halten, und die Öffnungen müssen eine solche Größe besitzen, daß keine Kontaktmasseteilchen durch die Netzwerke 1 und 2 hindurchrieseln können. Die Verformung der Netzwerke 1 und 2 infolge einer Wärmeausdehnung bei Durchströmung mittels heißem Fluid kann gering gehalten werden, wenn die Netzwerke 1 und 2 so angeordnet sind, daß die Richtung der größeren Ausdehnung der öffnungen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids liegt Im Falle einer Durchströmung mit heißen Fluiden ist somit diese Orientierung der öffnungen von Bedeutung, während die Halterung der benachbarten Netzwerke 1 und 2 an den Abstandshaltern 3 insbesondere den Kontaktwirkungsgrad beeinflußt

Mit Ausnahme des stirnseitigen Fluideinlasses und Fluidauslasses sind zwei benachbarte Netzwerke 1 und 2 zusätzlich zu den Abstandshaltern 3 mit parallel hierzu verlaufenden Randhaltern 4 versehen, die beispielsweise die Form von U-Profilleisten besitzen können. Die Randhalter 4 begrenzen mit den flächigen Netzwerken 1 und 2 Kammern, die alternierend als Fluidkanal und als Aufnahmekanal für die Kontaktmasse dienen, wobei die gleichbleibende Breite der Kammern durch die Abstandshalter 3 gesichert ist

Die Abstandshalter 3 sind im Beispielsfalle ebenfalls als U-Profilschienen ausgebildet und in benachbarten Kammern gegeneinander versetzt angeordnet, so daß kleine Stützlängen bei hoher Kontaktfläche entstehen. An den unteren Enden der Netzwerke 1 und 2 sind abwechselnd zwischen zwei benachbarten Netzwerken 1 und 2 nicht näher bezeichnete Bodenglieder angeordnet, und zwar an der Unterseite derjenigen Kammern, die als Aufnahmekammern für die Kontaktmasse dienen. Ein Reaktor kann somit alternierend aus Netzwerken 1 und 2 mit dazwischen gegeneinander vernetzt angeordneten Abstandshaltern 3 aufgebaut werden, wobei jede der so gebildeten Kammern durch seitliche Randhalter 4 begrenzt und jede zweite Kammer, nämlich alle zur Aufnahme der Kontaktmasse bestimmte Kammern, durch Bodenglieder bodenseitig abgeschlossen sind, während die den Fluidkanal bildenden Kammern an der Oberseite und der Unterseite zur Bildung des Fluidauslasses und des Fluideinlasses offen sind.

Eine solche Ausbildung ist in F i g. 2 veranschaulicht, in der aus Netzwerken 1 und 2 sowie Abstandshaltern 3 und seitlichen Randhaltern 4 aufgebaute Unterbaugruppen nebeneinander gestapelt im Behälter 7 veranschaulicht sind. Dabei ist jede zweite Kammer mit Kontaktmasse gefüllt und bodenseitig abgeschlossen, während die dazwischenliegenden Kammern stirnseitig offen sind und ab Fluidkanäle dienen. Für die Form des Behälters 7 ergeben sich dabei keine wesentlichen Einschränkungen, so daß diese kasten- oder quaderförmig ebenso v/ie zylinderförmig ausgebildet werden kann.

Die Kontaktmasse 5 wird an der Oberseite zwischen Netzwerken 1 und 2 eingefüllt, die die Außenseiten einer Aufnahmekammer für Kontaktmasse 5 bilden sollen. Hierzu ist eine in Fig.3 veranschaulichte Ausbildung der oberen Ränder der Netzwerke 1 und 2 mit Randversteifungen 9 zweckmäßig, die beispielsweise als U-förmige Randstege ausgebildet sein sollen und die freie Oberkante der Netzwerke 1 und 2 schützen.

Eine Stapelung der Behälter 7 übereinander wird durch Ausbildung der Behälterränder mit Absätzen 8 gemäß Fig.2 erleichtert. Beim Auswechseln der Kontaktmasse 5 wird zweckmäßig ein ganzer Behälter 7 ausgewechselt. Zur Erleichterung des Abhebens des Behälters 7 sind daher in der aus Fig.4 ersichtlichen Weise zweckmäßig henkelartige Hebeangriffselemente 10 vorgesehen. Zum Auswechseln der Kontaktmasse 5 kann der Behälter 7 einfach um 180° gekippt werden, so daß die Kontaktmasse 5 aus den Oberseiten der Aufnahmekammern, die offenbleiben können, herausläuft, wobei natürlich ein gegebenenfalls vorgesehener oberer Deckel für den Behälter 7 abzunehmen ist. In aufrechter Stellung kann sodann eine Einfüllung neuer Kontaktmasse 5 erfolgen, wobei der Behälter 7 gerüttelt werden kann, um ein gleichmäßiges Setzen der Masseteilchen beim Einfüllen zu erzielen.

Der Reaktor kann ebenso zur Umsetzung von großen Abgasmengen etwa zur Entschwefelung oder zur Beseitigung von Stickoxiden od. dgl. verwendet werden, wie auch zur Behandlung von zu entionisierenden Abwässern oder ähnliche Aufgaben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Reaktor zur Durchführung von Reaktionen zwischen Kontaktmassen und Fluiden, insbesondere für katalytische Umsetzungen, mit einem einen Fluideinlaß und einem diesem gegenüberliegenden Fluidauslaß aufweisenden Behälter und mehreren, sich in Strömungsrichtung erstreckenden Kammern, deren Wände je aus einem für eine Kontaktmasse undurchlässigen Netz- oder Gitterwerk bestehen, wobei die durch die Netzwerke begrenzten Kammern abwechselnd als Fluidkanal und zur Aufnahme loser Kontaktmasseteilchen dienen und durch sich in Strömungsrichtung des Fluids erstreckende Randhalter auf gleiche Abstände gehalten sowie seitlich und im Falle der Aufnahmekammern auch an der Bodenseite abgeschlossen sind, und wobei wenigstens teilweise in Strömungsrichtung des Fluids verlaufende, regelmäßig angeordnete Versteifungsglieder zur Abstützung des Netzwerks gegen den Druck der Kontaktmasse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsglieder als ausschließlich in Strömungsrichtung des Fluids verlaufende, die lichte Weite der Kammern überspannende und diese in Längsteilkammern unterteilende Abstandshalter (3) ausgebildet sind, die von Kammer zu Kammer abwechselnd gegeneinander versetzt angeordnet sind.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Langseiten der öffnungen der Netzwerke (1, 2) senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist.

3. Reaktor nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Rand jedes Netzwerks (1,2) eine Randversteifung (9), insbesondere ein U-förmiger Randsteg, vorgesehen ist.

4. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ober- und Unterkante des Behälters (7) Absätze (8) vorgesehen sind.