DE2758131A1

DE2758131A1 - Austauscherreaktor

Info

Publication number: DE2758131A1
Application number: DE19772758131
Authority: DE
Inventors: Larry G Hackemesser; Robert B Petru
Original assignee: Pullman Inc
Current assignee: Pullman Inc
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-12-24
Publication date: 1978-10-12
Also published as: NL7706217A; BE857403A; JPS53123384A; FR2386344A1; JPS6023854B2; US4127389A; CA1090100A; FR2386344B1; GB1578270A

Description

Pullman Incorporated, 200 South Michigan Ave., Chicago, Illinois, V. St. A.

Austauscherreaktor

Die Erfindung betrifft einen Austauscherreaktor.

Austauscherreaktoren werden verwendet, um ein durch sie hindurchströmendes Verfahrensfluid gleichzeitig zu erwärmen und chemisch umzusetzen. Eine solcher Austauscherreaktor kann beispielsweise aus einem Mantel und einem innerhalb des Mantels angeordneten Rohrbündel bestehen. Durch den Mantel wird ein Heizfluid an das Rohrbündel herangeführt, während die Rohre des Rohrbündels von dem VerfahrensfIuid durchströmt wird, das dabei sowohl erwärmt als auch chemisch umgesetzt wird. Die einzelnen Rohre des Rohrbündels können beispielsweise einen Katalysator für die chemische Umsetzung enthalten. So beschreibt beispielsweise die US-PS 3 972 638 einen Austauscherreaktor, bei dem gasförmige und verdampfte Kohlenwasserstoffe durch einen Katalysator enthaltende Rohre geführt und darin unter Bildung eines Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Gases umgesetzt werden. Gemäß dieser US-PS 3 972 688 verlaufen die Katalysatorrohre durch ein Reaktorgehäuse und sind wenigstens teilweise in einer von dem Reaktorgehäuse begrenzten Heizzone angeordnet. Derjenige Teil der Rohre, der sich in das Reaktorgehäuse erstreckt, ist von einer inneren Schutzwand, die in Richtung auf eine äußere Schutzwand in dem Reaktorgehäuse durchlässig ist, umgeben, so daß ein Strömungsweg für die Rückfüh-

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rung des Heizgases, nachdem es urn die Reaktorrohre geströmt ist, vorgegeben ist. Die US-PS 3 95$ 951 beschreibt einen Re formierungsofen, in dem ein Gemisch von Kohlenwasserstoff und Dampf durch Rohre geführt wird, um ein gasförmiges Gemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu bilden.

Austauscherreaktoren können natürlich auch far viele andere als die oben genannten Zwecke verwendet werden.

Die bevorzugte Ausführungsform des Austauseherreaictors gemäß der Erfindung kann für die Durchführung vieler verschiedener chemischer Verfahren verwendet werden. Sie ermöglicht die Überführung von Wärme ven einem Heizfluid von hoher Temperatur an ein durch eine Anzahl von Rohren strömendes Verfahrensfluid. Der Austauscherreaktor gemäß der Erfindung weist eine allgemein zylindrische hohle Manteleinhe.it und eine darin montierte Rohrbündcleirihei t, die zusammen eine Hauptheizkammer bilden, auf. Eine Manteleinlaßkammer und eine Mantelauslaßkammer sind so angeordnet, daß ein Heizfluid durch die Einlaßkammer in die Hauptheizkammer und von dieser durch die Mantelauslaßkammer nach außen geführt werden kann. Die RohrbündeMnheit weint eine Anzahl von Rohren auf, die· in (ier Hauptheizxamner angeordnet werden können. Sie weist außerifin eine Elnlaß-/.arnmer, durch die ein aufzuheizendes Verfahrensfluid in die Rohre geführt werben kann, und eine Auslaßkammer, durch die das Verfahrensfluid aus dem Austauscherreaktor nach außen geführt v/erden kann, auf. Zwischen der Manteieinlaßkammer und der Hauptheizkammer ist ein ringförmiger Verteiler angeordnet, der das Heizfluid radial nach innen an die in der Hauptheizkanirner angeordneten Rohre führt. Zivischen der Mante laus] aßkammer und der Hauptheizkai.imer ist ein zweiter ringförmiger Verteiler angeordnet, der das Haizfluid von der Hauptheizkammer radial nach außen führt, nachdem es alternierend in radialen Richtungen (relativ zu der gemeinsamen Längsachse

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von Rohrbündel- und Manteleinheit) an der Rohrrinne it entlang geströmt ist und Warne an diese abgegeben hat. Die Rohre der Rohrbündeleinheit enthalten einen Katalysator, so daß das durch sie hindurchströmende Verfahrensfluid unter Bildung eines Produktes, wie eines Synthesegases chemisch urngesetzt wird.

In den Zeichnungen ist

Figur 1 ein Schnitt durch den Austauscherreaktor gemäß der Erfindung;

Figur 2 ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Figur 1, der schernatisch die Rohre der Rohrbündeleinheit veranschaulicht; und

Figur 3 eine Detaildarstellung eines Katalysatorträgers, wie er in jeden der Rohre des Rohrbündels angeordnet ist.

In den Zeichnungen bezeichnet E die bevorzugte Ausführungsform eines Austauscherreaktors gemäß der Erfindung. Der Austauscherreak tor Ξ weist eine Manteleinheit 1C, die eine Rohrbündeleinheit 11 umgibt, auf. Die Manteleinheit 10 weist eine Manteleinlaßkammer 12a, eine Pleizkammer 12b und eine Mantelauslaßkammer 12c auf. Ein Heizfluid wird durch die Manteleinlaßkammer 12a in die Hauptheizkammer 12b und von dieser durch die Mantelauslaßkammer 12o nach außen geführt. Die Rohrbündeleinheit 11 weist eine Einlaßkammer 14a, ein Bündel von Rohren 14b (von denen in Figur 1 eines gezeigt ist) und eine Auslaßkammer 14c auf. Ein aufzuheizendes Verfahrensfluid wird durch die Einlaßkammer 14a in das Bündel von Rohren 14b und durch die Auslaßkammer 14c nach außen geführt. Das Heizfluid, dessen Temperatur nahe am Ausfallpunkt der verwendeten Hochtemperaturmetalle

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liefen kann, überträgt Wärme durch die Rohre 1^b an das durch diese Rohre strömende Ve rf ahrens flu id. Die Rohre 1'+b sind beispielsweise mit einem Katalysator gefüllt, so daß das durch sie hindurchströmende Verfahrensfluid einer chemischen Reaktion, wie einem Cracken oder Reformieren, unter Bildung eines Produktes von anderer chemischer Zusammensetzung als derjenigen des in «en Reaktor eintretenden Verfahrensfluids unterliegt. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, v/eist das untere Ende jedes Rohres einen Katalysatorträger 1^d auf. Dieser Katalysatorträger I4d 1st ein perforiertes, konisch geformtes Element, das beispielsweise durch Schweißen oder dergleichen
am unteren Rohrende befestigt ist und Öffnungen 1-^e, durch die das urngesetzte Verfahrensfluid strömen kann, aufweist. Ein Beispiel
für die Verwendung des Austauscherreaktors E genä.3 der Erfindung
ist die Erzeugung eines wasserstoffreichen Gases, bei der eine Kohlenwasserstoffbeschickung durch die mit einen Reforniiervingskatalysator gefüllten Rohre der Rohrbundeleinhe.it geführt wird und diese Rohre durch <i] π He L ζ fluid von hoher* Temperatur ^u Γ etwa QjO bis
10'1O⁰C (1600-1900°?) unter einem Druck von etwa PI bis "1 bar
(300-1^00 psi ) geheizt werden. Der Austausch«³ rrc.uU" tor E kann auch als Wärmeaustauscher verwendet werden, wenn rran Uc Ro lire 1-'ib ohne Katalysator ve rwcndηt.

Die Manteleinheit 1c hat einen etwa halbkugelig gefernten hohlen Kopfteil 15 niit einem Außengehäuse teil 13a» dessen oberes Ende in eine durch einen Ring I50 gebildete Öffnung *T>b und mit seinem unteren Ende in einen Ringflansch 15d ausläuft. Die Innenseite des Kopf te ils 15 ist rr.it einer Auskleidung 15e aus einen: geeigneten
Material versehen, und zwischen der Auskleidung i^e und dem AuSengehäuseteii 15a befindet sich eine Isolierschicht 1-jr. Die Innenauskleidung 15« ist halbkugelig ausgebildet und entspricht der
Form dos Außengehäuse teils 1?a, so daß ein dor.iförniger Innenraum gebildet wird.

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Di e Mantel» i.nhei t 10 weist auiierde.M einen ;'.!.". ■^Te:'-:c:i ti .yiindris chen hohler. Hauptyehauceabschnitt 1? mit einem .lUßen^-häuseteil 17a, der mittels eines RingfLansches 17~o an der; -iingflansch 1 ^rxl des Kopfteile befestigt ist, a';.f. Das Au:3c:igeh:iuse teil 17a weist unten eine Öffnung 17p auf, 'lie mit einer Düse ¹^M verschweißt ist, um den Mantel mit eine-»- Verfahrensleitung zur Aufnahme eines Heizfluitis zu verbinden. Weiterhin weist das Außengebläse tei 1 17a eine obere öffnung 17« mit: einer damit verschwe I ßten Austrittsdüse 17f auf, durch die das Heizfluid, nachdem es zur Übertragung von Wärme an die Rohrbündeleinheit 11 verwendet worden ist, nach außen geführt werden kann.

Der Hauptgeh^:iuseabsehnitt 17 weist eine r.yli: /'r Lsehe Innenauskleidung 1o auf, die innerhalb des Außengeh-iuse.s 17h und in einem Abstand davon angeordnet ist, so daß dazwischen ein geeignetes hitzefestes Isoliermaterial I9 angeordnet werden kann. Die Hauptinnenauskleidung 13 weist noch eine EinlaßauskIcI durig 18a innerhalb der Einlaßdüse 17d und eine Auslaßauskleidung 18b innerhalb der Austrittsdüse 17i* auf, die ebenfalls eine Isolierung aus einem hitzebeständigen Material enthalten. Das hitze feste Isoliermaterial kann ein Blasenaluriinium, wie Carborund "ALJ¹RAX ~M Uo. .'57" oder ein anderes geeignetes hitzefestes Material sein.

An der.", .iauptgehäuseabschnitt I7 ist bei 20a ein Bodenteil 20 von halbkugeliger Form angeschweißt. Dieses Bodenteil 20 hat ein allgemein halbkugeliges Außengehäuse 20b mit einer damit verschweißten Düse 2üc.

Die Rohrbündeleinheit 10 weist einen rohrförmigen Einlaßabschnitt oder Kanal 25, der am oberen Ende einen Ringflansch 25a aufweist und sich in Längsrichtung in den Innenraum 16 erstreckt,

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auf. Auf den Ring 15c des Köpfte ils 15 und ilen R: rif-flansch ?5a des Kanals ist mittels Bolzen ein Zwischenstück 26 montiert, um die Rohrbündeleinheit 11 mit einer Quelle für ein Verfahrensgas oder ein anderes Fluid zu verbinden. Ein an sich bekanntes Expansionsverbindungsteil 25b ist im Kanal 25 montiert, so daß der Kanal flotiert und eine Relativbewegung zwischen der Mantelcinheit 10 und der Rohrbündeleinheit 11 ermöglicht. Am Bodenende des Kanals 25 ist ein domförmiger oder halbkugeliger Einlaßabschnitt 2? montiert. Der Einlaßabschnitt 27 ist mit der Rohrplatte 28 verschweißt oder in anderer V/eise damit verbunden. Die Rohrplatte 23 weist eine Anzahl Öffnungen auf, durch die die oberen Enden der Rohre 14b führen. Der domförmige Innenabschnitt 27 bildet zusammen mit der Rohrplatte 28 die Einlaßkammer 14a. Der Kanal 25 und der Einlaßabsehnitt 27 sind so groß, daß ein Kann einsteigen und Katalysator aus den Rohren 14b entfernen und neu einfüllen kann.

Eine kreisförmige isolierende Trennwand 30 schließt das obere Ende der Hauptgehäuseauskleidung 18 ab und verläuft parallel zur oberen Rohrplatte 28, jedoch in einem Abstand d davon. Durch den Abstand d der isolierenden Trennwand 30 von der Rohrplatte 28 wird ein Raum geschaffen, durch den eine unerwünschte Vfärmeübertragung wenigstens zum Teil ausgeschaltet wird. Die Isolierwann 30 besteht aus einem fließfähigen wärnefesten Material und wurde vor ihrer Installation hergestellt. Sie weist eine Anzahl öffnungen auf, durch die die Rohre 14b verlaufen. Die isolierende Trennwand 30 ist am oberen Ende des Hauptgehäuseabschnitts I7 so montiert, daß ihre Umfangskante an der Innenverkleidung 18 anliegt. Eine kreisförmige Metallplatte 3I ist an der Isolierwand 30 montiert und trägt diese und verläuft daher ebenfalls quer über den oberen üehäuseabschnitt 17. Die Platte J51 ist nicht mit der Auskleidung 13 verbunden, liegt jedoch dicht an ihr an.

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Die Rohre 14b verlaufen durch die Rohrplatte 28, die Isolierv;and 30, die Platte 3¹ und die Hauptheizkammer 12b und enden in einer Rohrplatte 32, die mit einem domförmigen oder halbkugeligen Auslaßauschnitt .33 .verschweißt oder in anderer Weise verbunden ist. Zugstangen 29, von denen eine in Figur 1 gezeigt ist, verlaufen abwärts von der Stelle ihrer Befestigung an der Rohrplatte 28 zu einer Befestigung an der kreisförmigen Platte 3'¹.

Der halbkugelförrnige Auslaßabschnitt 37' ist ;il t einem Auslaßkanai 33a verbunden, der sich nach unten bis auf eine Leiste 2Ge der Düse 2üc erstreckt und mit dieser verschweißt ist. Eine hülsenförmige Innenauskleidung 35 verläuft in einer. Abstand von dem Kanal 33a und der Düse 20c, so daß der dazwischen liegende Raum eine Schicht 36 aus einem gießbaren wärme festen Material aufzunehmen vermag. An der Außenseite des halbkugeligen Abschnitts 33 sind eine Anzahl radial verlaufende Versteifungen 36a befestigt, die bis zu dem oberen Rand der Düse 20c verlaufen und der Abstützung der ganzen Rohrbündeleinheit 11 dienen. Der Raum zwischen dem Abschnitt 33 und dem Gehäuse 20a ist mit Isoliermaterial gefüllt. Das Rohrblech 32 bildet zusammen mit den halbkugeligen Abschnitt 33 die Rohrauslaßkammer 14c.

Eine kreisförmige isolierende Trennwand 37 verläuft über das untere Ende der Hauptgehäuseauskleidung 18 parallel und unmittelbar an dem Rohrblech 32 und liegt auf diesem auf. Die Isolierwand 37 besteht aus einem gießfähigen wärmefesten Material und ist in vorgeformter Form installiert. Sie weist eine Anzahl öffnungen auf, durch die die Rohre 14b verlaufen.

Die kreisförmige Platte 3^, die an den Zugstangen 29 befestigt ist, liegt an der Innenauskleidung 18 an, ist jedoch nicht daran

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befestigt und befindet sich in einem Abstand d' von der Isolierwand 37· Die kreisförmige Platte ~$k weist eine An/.ahl Locher auf, durch die die Rohre 14b verlaufen. Der Abstand d' zwischen der Wand 37 und der Platte ~$h dient der Verhinderung unerwünschter Wärmeverluste.

Das Bodenrohrblech 32 ergibt zusammen mit den¹, oberen Rohrblech 28 und der Platte J>k mit der Zugstangenbefestigung die Halterung der Rohre 14b. Die Zugstangen 29 sind in Abständen voneinander, wie in Figur 2 gezeigt, so angeordnet, daß sie eine Abstützung für die weiter unten näher beschriebene Prallblechanordnung ergeben. Die Rohre 14b sind, wie in Figur 2 gezeigt, an den Schnittpunkten der in Figur 2 eingetragenen Linien zentriert. Die geometrische Anordnung der Rohre kann als dreieckig beschrieben werden. Zweck dieser dreieckigen Anordnung ist es, dem in radialer Richtung strömenden Heizfluid eine möglichst große Rohroberfläche entgegenzusetzen.

Eine Zugstange 29a verläuft von der Mitte der oberen Rohrplatte 28 zur Mitte der Platte 3^· In unmittelbarer Nähe dieser Zugstange befinden sich jedoch keine Rohre, so daß ein sich in Längsrichtung erstreckender leerer Raum 29b, der über die ganze Länge der Rohre 14b zwischen den weiter unten beschriebenen Prallwänden 44 verläuft, entsteht. Zweck dieses leeren Raums 29b ist es, dort keine Rohre anzuordnen, v/o sie nicht so viel Wärme wie die anderen Rohre aufnehmen könnten, so daß sie sich nicht in gleichem Ausmaß wie die anderen Rohre ausdehnen würden.

Eine Verteilervorrichtung 40, die aus einer Ringwand 41 besteht, ist zwischen der Manteleinlaßkammer 12a und der Hauptheizkammer 12b angeordnet, um das Heizfluid so au verteilen und führen, daß es von der Manteleinlaßkammer 12a radial in die Hauptheizkammer

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12b einströmt. Die Ringwand 41 ist mit der Platte :>4 und einem ringförmigen Strömungsablenker oder Prallblech ^!l2 mit einer zentralen Öffnung 42a verschweißt oder in anderer Weise verbunden. Die Rohre Uo verlaufen durch einen Teil des Prallblechs 42 in der Nähe der Öffnung 42a und durch die öffnung 42a selbst. Die Lage des Prallblechs 42 ist schematisch in yigur 2 _;-ezr L^i-.. 'Jev Strörnungs· ablenker oder das Prallblech 42 liegt dicht an der Auskleidung 18 der Haupthe3 zkamrner an. Die am Umfang verlaufende Mant.eleinlaßkammer 12a wird durch die kreisförmige Platte "34, die ringförmige Verteilerwand 41 und die Ringplatte 42 zusammen mit der Auskleidung 18 begrenzt und dient der Auf-iahme des Keizfluids aus der Düse 17d. Das Heizfluid tritt durch die öffnung 17e ein, füllt den ringförmigen Einlaßraum und verteilt sich dann radial na.-h innen durch die Offnungen in der ringförmigen Verteilerwand 41, ur:; radial gegen die Rohre 14b zu strömen.

Dann strömt das Ileizfluid in Richtung des Pfeils 4 J, und weiter radial nach außen an der Unterseite des £trö;r,ungc".blenkers 42 und um einen zweiten kreisförmigen Strömungsablenker oder ein Prallblech 44. Der Strömurigsablenker 44 ist eine ,crei.s "orange Prallwand, dessen Durchmesser etwa gleich demjenigen des Jüniels von Rohren Ub ist, und die eine Anzahl Offnungen aufweist, durch die die Rohre 14b verlaufen, wodurch verhindert wird, daß das Hei zmediun innerhalb des von den Rohren eingenommenen Raums über die Prallwand verläuft. Die kreisförmige Prallwand 44 bewirkt zusammen mit der ringförmigen Prallwand 42, daß das Heizmedium radial nach außen strömt, nachdem es aus der Öffnung 42a ausgetreten ist. Ringförmige Strömungsablenker 4^, die ebenso ausgebildet sind wie der Strör.iungsabienker 42, und kreisförmige Strömungsablenker 44 sind alternierend über die Länge der Hauptheizkammer 12b angeordnet und bewirken, daß das Heiz fluid alternierend in radialen Richtungen (hinsichtlich der Längs-

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achse 50 der Rohrbündeleinheit 11 und der Mante!einheit 1C) durch das Bünde 1 von Rohren 14b strömt, wodurch eine v.irksarr.e Wärme übertragung von dem Heizfluid an das durch die Rohre strömende Verfahrensfiuid erzielt wird. Wegen der hohen Temperatur des Heizfluids ist die Anwendung einer solchen alternierend radialen Strömung von großer Bedeutung Tür eine gleichmäßige Wärr.everteilung und einen gleichmäßigen Temperaturgradienten längs des Rohrbündels. Der Abstand zwischen den Prallwänden 44 und 45 und das Verhältnis des Innendurchmessers 45a und des Außendurchrnessers der Prallwände 44 längs der Länge der Achse 50 variieren.

Eine Auslaßverteilervorrichtung 46 besteht aus einer Ringwand 47, die an dem obersten ringförmigen Strömungsab le nicer 48 und der Platte 31 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt ist. Die Ringwand 47 weist eine Anzahl von öffnungen auf, durch die das Heizfluid radial nach außen in den Ringraum oder die Mantelauslaßkammer 12c, die zwischen dieser Verteilerwand 47 und der Innenauskleidung 18 liegt, strömt. Von dieser Auslaßkammer strömt das Heizfluid durch die öffnung 17e nach außen und damit aus dem Austauscher reaktor E aus.

Beim Betrieb und der Verwendung des Austauscherreaktors E muß von Zeit zu Zeit die Rohrbündeleinheit 11 entfernt werden. Hierfür wird zunächst das Zwischenstück 26 entfernt, indem man die Verbindung dieses Zwischenstücks 26 mit dem Ringflansch 25a des Kanals und mit dem Ring 15c des Mantelkopfteils löst. Der Kopfteil I5 kann dann von dem Hauptmantelabschnitt I7 (nach Lösen der Verbindung der Flansche 15d und 17b) abgehoben werden. Danach wird die Innenauskleidung 35 im unteren Kopfteil 20 entfernt und das Isoliermaterial 36 herausgebrochen, so daß die Schweißverbindung zwischen dem Auslaßkanal 33a und der Düse 20c freigelegt wird. Die Schweißstelle

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wird dann aufgebrochen, so daß die gesamte Rohreinheit 11 herausgelöst wird und von oben entnommen werden karui.

Die ganze Manteleinheit 1ü ist mit einem Wassermantel umgeben, wie schematisch bei 31 gezeigt, damit die Hantel temperatur während des Betriebs gesenkt wird und somit üblichere Metalle für ihre Herstellung verwendet werden können. Der Hantel :;1 erstreckt sich von einer Stelle über der Rohrplatte 28 bis zu einer Stelle unter der Rohrplatte '$2.

V/i e oben erwähnt, kann der Austauscherreakfco·" '-S. beispielsweise für die Durchführung einer Primärrefοrnie rung uur Erzeugung eines wasserstoffrei chen oder Synthesegases verwendet v.'erden. Bei der PrImärreformierung worden Kohlenwasserstoffe in Gegenwart eines Darnpfreformierungskatalysators mit Dampf in Kontakt gebracht. Bei dieser bevorzugten Verwendung des Austauscherreaktors S wird also ein gasförmiger Kohlenwasserstoff oder ein verdar.pfbarer Kohlenwasserstoff zusammen mit Dampf durch die Rohreinheit 11 und insbesondere durch die Rohre 14b, die mit einem Dampfreformierungskatalysator 17f, beispielsweise einem handelsüblichen Nickelkatalysator, d.h. Nickel auf einem festen Träger, gefüllt sind, geführt. Die Kohlenwasserstoffbeschickung tritt mit Temperaturen unter etwa 54g^cC (10GO⁰F) in die Rohre 14b ein und wird darin derart erhitzt, daß die Auslaßtemperaturen zwischen 730 und 925⁰C gehalten werden. Der Druck kann beim Dampfreformieren in dem Bereich von etwa Atmosphärendruck bis zu T6 bar (1100 psi) gehalten werden, und vorzugsweise wird das reformierte oder Synthesegas dann einer Sekundärreformierung und weiteren Verfahrensstufen unterworfen, um ein Synthesegas, das zur Erzeugung von Ammoniak, Methanol oder anderen Produkten verwendet werden kann, zu erzeugen. Derartige Verfahrensstufen sind beispielsweise in der US-PS j5 119 667 beschrieben.

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Während bei >ier herkömmlichen Prirnärrefor·.::.-; e n;nr; die ien Katalysator en thai to ride η Rohre in einem befeuerten Ofen angeordnet sind χηά die für die endotherme Urnsetzung erforderliche Wärme durch Verbrennen von Heizmaterial in der Strahlun^nzone des Ofens Geliefert wird, wird diese Wärme im AustauscherreurCtor E durch Ausnützen drr mit einer Auslaßtenperatur zwischen 87C^CC und 1ü75°C anfallenden Abgase des Sekundärreforrners geliefert. Dieses Abgas wird durch die Manteleinlaßkammer 12a in die Hauptheiz'.canmer 12b und von dort durch die Mantelauslaßkammer 12c nach außen geführt. Der Druck in den Rohren 14b und der Druck des durch die Manteleinheit strömenden Heizmediums können um 0,7 bis 7 bar (10 to 1Q0 psi) voneinander verschieden sein. Jedoch können beträchtliche Drücke im Austauscherreaktor E aufrechterhalten werden. Diese Art der Verwendung des Austauscherreaktors gemäß der Erfindung ist von besonderem Wert bei der Atnmoniaksynthese.

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Claims

Dr.rer.n uitgei vSiiraSa 33 2758131 US 784,302 R/Sch Pullman Incorporated, 200 South Michigan Ave., Chicago, Illinois, V. St. A. Austauscherreaktor Patentansprüche

1.) Austauscherreaktor,, dadurch gekennzeichnet, daß er

eine allgemein zylindrische hohle Manteleinheit mit einer Hauptheizkammer, einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer, die so darin angeordnet sind, daß ein Heizfluid durch die Einlaßkammer in die Hauptheizkammer und durch die Auslaßkammer nach außen strömen kann;

eine innerhalb der Manteleinheit montierte Rohrbündeleinheit mit einer Anzahl von Rohren, die in der Hauptheizkammer angeordnet werden können und einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer, die so angeordnet sind, daß ein aufzuheizendes Verfahrensfluid durch die Einlaßkammer in die Rohre und durch die Auslaßkammer nach außen strömen kann;

eine zwischen der Manteleinlaßkammer und der Hauptheizkammer angeordnete Strömungsverteilervorrichtung zur Führung des Heiz-

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fluids radial von der Manteleinlaßkammer in die Hauptheizkammer; und

eine zwischen der Mantelauslaßkammer und der Hauptheizkammer angeordnete Strömungsverteilervorrichtung zur Führung des Heizfluids radial von der Hauptheizkammer in die Mantelauslaßkammer

auf v/eist.

2. Austauscherreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Mantelauslaßkammer und der Hauptheizkammer angeordnete Strömungsverteiler eine das Rohrbündel umgebende Ringwand ist, die Locher aufweist, durch die das Heizfluid radial von der Manteleinlaßkarimer nach innen in die Hauptheizkammer geführt wird.

3. Austauscherreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Mantelauslaßkammer und der Hauptheizkammer angeordnete Strömungsverteiler eine das Rohrbündel umgebende Ringwand ist, die Löcher aufweist, durch die das Heizfluid radial von der Hauptheizkammer in die Mantelauslaßkammer strömen kann.

4. Austauscherreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Rohreinlaßkammer von einem allgemein halbkugelig ausgebil deten Eintrittsabschnitt, der an einer Sinlaßrohrplatte, die sich quer über den halbkugeligen Eintrittsabschnitt erstreckt und ein Ende der Rohre abstützt, befestigt ist, gebildet wird; und

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eine Isolierwand sich praktisch parallel zu der Rohrplatte, jedoch in einem Abstand davon erstreckt und Löcher aufweist, durch die die Rohre geführt sind.

5. Austauscherreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Auslaßkammer der Rohrbündeleinheit von einem allgemein halbkugelig ausgebildeten Austrittsabsehnitt, der an einer Auslaßrohrplatte, die sich quer über den halbkugelig ausgebildeten Austrittsabsehnitt erstreckt und das andere Ende der Rohre abstützt, befestigt ist, gebildet wird; und

eine Austrittsisolierwand praktisch parallel zu dieser Rohrplatte und an sie angrenzend angeordnet ist und Löcher aufweist, durch die die Rohre geführt sind.

6. Austauscherreaktor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß

in der hohlen Mantelanordnung eine Platte so montiert ist, daß sie sich parallel zu der Austrittsisolierwand, jedoch in einem Abstand von dieser erstreckt und mit der Rohreinheit so verbunden ist, daß sie einen Teil der Manteleinlaßkammer bildet; und

die Einlaßverteilervorrichtung eine ringförmige, um das Rohrbündel angeordnete Verteilerwand ist, die mit dieser Platte und einem ringförmigen Strömungsablenker, der in der hohlen Manteleinheit angeordnet ist, verbunden ist.

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7. Austauscherreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Manteleinheit einen hohlen, praktisch zylindrischen Abschnitt, der die Hauptheizkammer zur Aufnahme der Rohre bildet, aufweist;

die Manteleinlaßkammer ringförmig ist und teilweise von einer Querwand mit Öffnungen, durch die die Rohre geführt sind, gebildet wird;

eine ringförmige Verteilervorrichtung um das Rohrbündel montiert und an dieser Querwand befestigt ist, um die Manteleinlaßkammer von der Hauptheizkammer zu trennen, wobei die ringförmige Verteilervorrichtung Öffnungen aufweist, durch die das Heizfluid so verteilt wird, daß es radial von der Manteleinlaßkammer nach innen in die Hauptheizkamrner strömt;

eine Anzahl erste Strömungsablenker mit einer zentralen öffnung zur Aufnahme des Rohrbündels, die in Abständen voneinander in dem hohlen, praktisch zylindrischen Abschnitt angeordnet sind, und

eine Anzahl zweite Strömungsablenker mit öffnungen, durch die die einzelnen Rohre geführt sind, die so zwischen den ersten Strömungsablenkern in der Hauptheizkammer angeordnet sind, daß sie mit diesen ersten Strömungsablenkern in der Weise zusammenwirken, daß das Heizfluid in alternierend radialen Richtungen, bezogen auf die Längsachse des Rohrbündels durch die Hauptheizkammer strömt.

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8. Austauscherreaktor nach Anspruch 1, r, e k e ν. η ζ e i c h net durch Katalysatorträger in eine.vi ICn-: ic jenes Rohres des Rohrbünuels.

9- Austauscherreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur lösbaren Montierung der Rohrbündeleinheit in der hohlen Manteleinheit.

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