DE2559661C3 - - Google Patents
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01J2208/00008—Controlling the process
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- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
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Description
Für die Durchführung katalytischer Reaktionen werden vielfach Reaktionsapparate mit zwischen einem oberen und einem unteren Rohrboden angeordneten Kontaktrohren verwendet; dabei befindet sich
im allgemeinen der Katalysator in den Kontaktrohren, die von einem Reaktionsgemisch durchströmt werden,
während die bei diesen; Vorgang freiwerdende oder verbrauchte Wärme von^ioem die Kontaktrohre außenseitig beaufschlagenden uc i üblicherweise im
Kreislauf umgewälzten Wärmetauschmedium aufgenommen bzw. zugeführt wird. Derartige Reaktionsapparate sind in verschiedenen Bauarten bekannt,
z.B. gemäß den DE-PSen 1064922, 1642996, 2062095, 2230127.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird bei derartigen Apparaten eine möglichst große Rohrzahl angestrebt.
Dieser Entwicklung sind aber bisher Grenzen gesetzt durch die großen Schwierigkeiten und hohen Kosten
des Transportes und der Montage von Reaktionsapparaten mit ungewöhnlich großem Gewicht und großen Abmessungen.
Zur Lösungs dieses Problems besteht der Gegenstand des Hauptpatents in einem Reaktionsapparat
mit mindestens zwei selbständigen Kontaktrohrsektoren mit zugeordneten Rohrbodensegmenten, äußeren
Mantelabschnitten und inneren Wandabschnitten sowie darin angeordneten Kontaktrohren.
Im Anschluß daran und im Zusammenhang damit soll mit der vorliegenden Zusatzerfindung eine weiters Verbesserung geschaffen werden. Die Kontaktrohre aller Sektoren sind nämlich gemeinsam vielfach
als ringförmiges Rohrbündel angeordnet, wobei der von Kontaktrohren freie zentrale Raum als Kanal für
das im Kreislauf umgewälzte Wärmetauschmedium und gegebenenfalls auch zur Unterbringung eines besonderen Wärmetauschers oder/und des Umwälzaggregates ausgenutzt wird. Dabei wird das umgewälzte
Wärmetauschmedium im oberen und im unteren Endbereich der Kontaktrohre quer zu diesen, also radial zum ringförmigen Kontaktrohrbündel, geleitet.
Dort sind also der Strömungswiderstand für das Wärmetauschmedium und damit der Energieaufwand für
dessen UmwSlzeggreg&t von der radialen Breite des
Kontaktrohrbündels abhängig.
Diese radiale Breite läßt sich nun vergleichsweise verringern, wenn man einen Teil der Kontaktrohre
von der Innenseite des Rohrbündels an die Außenseite verlegt. Wegen des mit zunehmendem Durchmesser ebenfalls zunehmenden Umfanges lassen sich
nämlich außen in einer einzigen Reihe ebenso viele
Rohre unterbringen wie innen in mehreren Reihen. Der von Kontaktrohren freie zentrale Innenraum wird
also in seinem Durchmesser bewußt größer bemessen, als es aus rein konstruktiven Gründen erforderlich
wäre.
is Bei gleichbleibender Gesamtrohrzahl läßt sich auf
diese Weise ein ringförmiges Rohrbündel mit geringerer radialer Breite anordnen, als es bei Beschränkung
des Außendurchmessers für eine früher übliche einteilige Bauart des ganzen Reaktionsapparates oft
möglich wäre.
Mit Rücksicht auf praktisch zweckmäßige Verhältnisse empfiehlt sich insoweit eine zahlenmäßige Begrenzung. In diesem Sinne besteht die vorliegende
Zusatzerfindung darin, daß bei Verteilung der Kon
taktrohre auf einen Ringraum zwischen dem Außen
umfang und einem zentralen, von Kontaktrohren freien Querschnitt das Durchmesserverhältnis des
Außenumfanges ram Innenumfang des die Kontaktrohre enthaltenden Ringraumes S 5:1 ist.
JO Zur Erläuterung mag folgendes Zahlenbeispiel dienen, dam an Hand von Versuchen errechnete Verhältnisse zugrunde liegen.
Ein Röhren-Reaktor mit 16000 ringförmig angeordneten Kontaktrohren hat
im Fall 1):
einen Außendurchmesser (D) = 5080 mm einen von Kontaktrohren freien
Innendurchmesser (d)
= 574 mm
demnach eine radiale Rohrbündd-
breite(fc) = 2253 mm,
somit ist das Verhältnis D: d
= 8,8 : 1;
im Fall 2):
einen Außendurchmesser (Dl) = 5200 mm
einen von Kontaktrohren freien
Innendurchmesser (dl)
= 1220 mm
demnach eine radiale Rohrbündelbreite (bl)
= 1990 mm,
somit ist das Verhältnis Dl: dl
= 4,3 :1.
Der Druckverlust des umgewälzten Wärmetauschmediums verringert sich bei der geringeren radialen
Breite des Kontaktrohrbündels gemäß Fall 2) gegenüber Fall 1) um 19%. Damit ist ein entsprechend ge-
ringerer Energieaufwand für das Umwälzaggregat erreichbar. Gegebenenfalls läßt sich auf diese Weise
sogar trotz Verringerung der radialen Breite des Kontaktrohrbündels eine größere Gesamtzahl an Kontaktrohren unterbringen und dadurch sogar auch noch
μ eine vergleichsweise größere Leistung des Röhren-Reaktors erreichen.
Die Erfindung ist übrigens unabhängig von der Zahl
der einzelnen Sektoren und auch davon, ob der Außenumfang und der Innenumfang des Kontaktrohr-
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung
an mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen ganzen Reaktionsapparat in Seitenansicht,
Fjg, 2 einen solchen Apparat mit kreisrundem Außenumfang
im Querschnitt (Ebene IHI),
Fig, 3 einen solchen Apparat mit polygonalem Außenumfang im Querschnitt, entsprechend Fig. 2.
Bei dem Reaktionsapparat gemäß Fig, 1 ist das Gehäuse 1 in üblicher Weise oberhalb und unterhalb
der die Enden der Koqtaktrohre 2 aufnehmenden Rohrboden 3, 4 von zwei Hauben 5, 6 begrenzt, die
mit Anschlußstutzen 7,8 zum Zu- bzw. Abführen der Reaktionsgase ausgerüstet sind. In der Nähe der beiden
Rohrboden ist das Gehäuse 1 von Ringkanälen 9, 10 umgeben, die zum radialen Zu- bzw. Abführen eines
im Kreislauf umgewälzten Wärmetauschmittels dienen, das an den Kontaktrohren außenseitig vorbeigeleitet
und anschließend durch einen (nicht dargestellten) außenliegenden Wärmetauscher strömt, zur
Rückkühlung (bei exothermen Prozessen) oder zur Wiedererwärmung (bei endothermen Prozessen).
Ein solcher Reaktionsapparat besteht gemäß dem Hauptpatent aus mehreren, beispielsweise sechs Sektoren
A-F mit kreisrundem Außenumfeig (Fig. 2)
bzw. Sektoren A -F' mit polygonalem Außenumfang (Fig. 3). Demgemäß setzt sich der Außenmantel aus
einer entsprechenden Anzahl von Zylinderabschnitten He bzw, ebenen Wandteilen 12a zusammen. Die
innere Begrenzung der Sektoren, bis zu der die Kontaktrohre
2 reichen, kann ebenso sus Zylinderabschnitten
11/ bzw, aus ebenen Wandteilen 12» bestehen. In radialer Richtung wird jeder Sektor an beiden
Seiten von je einer ebenen Abschlußwand 13 begrenzt.
Dem Außenumfang der Sektoren angepaßt sind die mit den dortigen Zylinderabschnitten bzw, ebenen
Wänden verbundenen Abschnitte der Ringleitungen 9, 10.
Den oberen und unteren Stirnseiten der Sektoren sind die einzelnen Abschnitte der Rohrböden 3,4 im
wesentlichen angepaßt. Diese Rohrbodenabschnitte
>5 stehen einerseits radial nach außen und innen gegenüber
den zugehörigen äußeren bzw. inneren Wandabschnitten sowie in ihren radial verläufenden Seiten gegenüber
den seitlichen Abschlußwänden 13 der Sektoren etwas vor. Diese und weitere bauliche Einzelheiten
sind im Hauptpatent genauer beschrieben und dargestellt.
Im vorliegenden Falle kommt es an auf das Verhältnis
des äußeren Durchmessers des Rohrbündels (in Fig. 1 und 2 mit X, in Fig. 3 mit X bezeichnet)
zum inneren Durchmesser des Rohrbündels (in Fig. 1
und 2 mit x, in Fig. 3 mit x' bezeichnet).
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Reaktionsapparat zur Durchführung katalytischer Reaktionen in der Gasphase, enthaltend vertikal zwischen je einem oberen und einem unteren Rohrboden angeordnete Kontaktrohre, die außen von einem Wärmeträger umspült sind, wobei mindestens zwei selbständige Kontaktrohr-Sektoren mit zugeordneten Rohrbodensegmenten, äußeren Mantelabschnitten und inneren Wandabschnitten sowie darin angeordneten Kontaktrohren gebildet sind, nach Patent 2 543 758, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verteilung der Kontaktrohre (2) auf einen Ringraum zwischen dem Außenumfang und einem zentralen, von Kontaktrohren freien Querschnitt das Durchmesserverhältnis des Außenumfanges zum Innenumfang des die Kontaktrohre enthaltenden Ringraumes ^5:1 ist.
Priority Applications (2)
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DE2559661A DE2559661B2 (de) | 1975-10-01 | 1975-10-01 | Reaktionsapparat |
US05/773,161 US4102652A (en) | 1975-10-01 | 1977-03-01 | Modular construction for a large catalytic reaction apparatus |
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DE2559661A DE2559661B2 (de) | 1975-10-01 | 1975-10-01 | Reaktionsapparat |
US05/773,161 US4102652A (en) | 1975-10-01 | 1977-03-01 | Modular construction for a large catalytic reaction apparatus |
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- 1975-10-01 DE DE2559661A patent/DE2559661B2/de active Granted
-
1977
- 1977-03-01 US US05/773,161 patent/US4102652A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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