DE2848086A1 - Rohrreaktor fuer katalytische prozesse - Google Patents

Description

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Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Rohrreaktor für katalytische Prozesse

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrreaktor für katalytische Prozesse, dessen Reaktionszone eine das Rohrvolumen im wesentlichen ausfüllende Katalysatorschüttung aufweist.

Rohrreaktoren mit Katalytsatorfüllung werden auf breiter Basis für katalytische Prozesse angewandt. Ein spezielles Beispiel bildet die Reformierung von Kohlenwasserstoffen, die in sogenannten Spaltrohren durchgeführt wird. Diese sind in konventionellen Anlagen mit einer Schüttung von Katalysatorträgerkörpern, meist Raschigringen, versehen und werden vom Prozeßgas durchströmt. Da der Katalysator aus verschiedenen Gründen in seiner katalytischen Aktivität abnimmt, muß er von Zeit zu Zeit gewechselt werden. Dieser Wechsel bereitet in Anbetracht der erheblichen Länge von zum Beispiel etwa 10 bis 15m bei engen Spaltrohren von zum Beispiel d. < 130 mm erhebliche Schwierigkeiten, die durch ein mögliches Verklemmen der einzelnen Katalysatorkörper bei Hochtemperaturreaktionen noch verstärkt werden.

Aus diesem Grunde wurde bereits eine Anordnung entwickelt, bei der die Raschigringe auf Stifte aufgefädelt sind, die

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von einem zentralen Tragrohr radial nach außen abstehen. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß beim Herausziehen dieser Katalysatoranordnung durch Verklemmen aufgrund zerbrochener Raschigringe Störungen auftreten.

Gemäß einer anderen Entwicklung werden Katalysatorlochscheiben auf ein zentrales Rohr aufgeschoben. Diese Scheiben zeigen jedoch im Vergleich zu der Raschigringschüttung eine geringere Spaltleistung und im übrigen wird der Wärmetransport von der mit Katalysator gefüllten Reaktionszone zum zentralen Rohr, das der Gaszu- oder Gasrückführung dient, im wesentlichen durch die am Rohr anliegenden Scheiben bestimmt und so erheblich gehemmt.

Ziel der Erfindung ist daher ein Rohrreaktor, in dem gängige Katalysatorkörper, wie insbesondere Raschigringe, in günstiger Verteilung vorgesehen werden können, deren Wechsel bei geringem konstruktiven Aufwand relativ rasch vollzogen werden kann.

Der zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Rohrreaktor der eingangs genannten Art ist gekennzeichnet durch eine die Katalysatorfüllung aufnehmende, aus dem Rohr entfernbare Korbanordnung.

Zur mechanischen Versteifung, die das Auftreten von Exzentrizitäten hemmt, sollten längs der Achse mit Abstand aufeinanderfolgende Zwischenversteifungen senkrecht zur Achse vorgesehen werden, die im einfachsten Fall, wenn nur geringe thermische und mechanische Beanspruchungen auftreten, durch beim Einfüllen des Katalysators eingelegte Gitter oder Lochscheiben gebildet werden können, die vorzugsweise auf ein zentral angeordnetes Gasrohr geschoben werden.

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Insbesondere wird die Korbanordnung jedoch durch eine Mehrzahl von Einzelkörben gebildet, die auf ein zentrales Tragrohr aufgeschoben sind und einzeln durch Drahtnetzzylinder mit Lochscheiben an den Stirnseiten gebildet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Unterteilung in Einzelkörbe erhebliche Vorteile hat, da auf diese Weise sowohl die Beschickung der Körbe mit Katalysator erleichtert wird, als auch mechanische Probleme, die bei größerer Länge auftreten könnten, entfallen. Die zur Zeit als optimal angesehene Länge liegt in der Gegend von 1 m, jedoch sind selbstverständlich Einzelkörbe mit größerer Länge realisierbar, die mit dem thermischen und mechanischen Verhalten der Körbe unter den gewählten Reaktionsbedingungen im Einklang ist. Der Abstand der einzelnen Körbe wird möglichst gering gewählt, wobei jedoch Axialspalte zwischen den Körben für die Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden sorgen sollten.

Die Montage einer bevorzugten Anordnung mit auf ein zentrales Tragrohr aufgeschobenen Einzelkörben aus Drahtnetzzylindern mit stirnseitigen Lochscheiben gestaltet sich relativ einfach, indem die Körbe einzeln jeweils über das mit einer Serie von (insbesondere untereinander fluchtenden) Tragnocken versehene Zentralrohr geschoben werden. Zu diesem Zweck sind die fest mit dem Drahtnetz verbundenen Lochscheiben mit entsprechenden Schlitzen versehen. Nach Erreichen des oder insbesondere der untersten freien Tragnocken des Zentralrohres wird der Einzelkorb bis zum Einrasten der Nocken an entsprechenden Ausfräsungen der oberen Lochscheibe gedreht. Sodann wird der Korb über die Löcher der oberen Lochscheibe mit Katalysatorkörp_ern gefüllt.

Während die untere Lochscheibe als Siebboden für die Katalysatorfüllung wirkt, dient die obere Lochscheibe zum einen

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der Aufhängung des Einzelkorbes und zum anderen zur mechanischen Versteifung des Netzmantels. Die für das Einfüllen der Katalysatorkörper dienenden Löcher der oberen Scheibe sollten also zum einen möglichst groß sein, um diesen Vorgang zu erleichtern und die Gasbewegung möglichst wenig zu behindern, andererseits sollte jedoch genügend Material für die Bewältigung der vorstehend angedeuteten mechanischen Aufgaben verbleiben.

Die Tragnocken sind insbesondere gleichmäßig längs des Zentrair ohrumfanges verteilt und so dimensioniert, daß sie genügend tragfähig jedoch gleichzeitig in Umfangsrichtung so schmal sind, daß die zugehörigen Schlitze die Siebbodenwirkung der unteren Scheiben nicht beeinträchtigen. Zweckmäßig sind drei relativ hohe, in Umfangsrichtung schmale, radial bis etwa 1/3 der Radialabmessung der Körbe vorstehende Nocken. Die Zahl der Tragnocken könnte jedoch auch größer oder gegebenenfalls kleiner gewählt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an hand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Katalysatorkorbes ;

Figur 2 und 3 die untere beziehungsweise obere Stirnwand des Korbes;

Figur 4 auf ein zentrales Rohr aufgeschobene Körbe gemäß der Erfindung.

Der Aufbau der Körbe läßt sich ohne weiteres aus der Darstellung entnehmen: Die auf ein zentrales Rohr 1 aufge-

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fädelten Körbe 2 werden durch Drahtnetzzylinder 3 gebildet, deren Stirnseiten durch Lochscheiben 4 und 5 abgeschlossen werden.

Die untere Scheibe 4 wirkt als Siebboden für den Katalysator, der von oben nach unten von Reaktionsgas durchströmt wird. Die Scheibe 4 hat entsprechend dimensionierte Löcher 6, die einen möglichst ungehinderten Gasaustritt gestatten. Die Löcher 7 der oberen Scheibe 5 sind zur Erleichterung der Katalysatoreingabe möglichst groß und
werden durch Zwischenlöcher 8 neben den Schlitzen 9 ergänzt, so daß der Gaszutritt im wesentlichen über die Gesamtfläche erfolgen kann. Von der Zentralbohrung 10 radial nach außen führende Schlitze 9 dienen der ungehinderten Auffädelung der Körbe 2 auf das mit entsprechenden Nocken
versehene Zentralrohr 1. Durch eine kurze Drehung werden diese Nocken in entsprechenden Ausfräsungen 11 der Scheibe zum Einrasten gebracht. Die den Drahtnetzzylinder versteifenden Lochscheiben 4 und 5 sind mit dem Zylinder fest verbunden, insbesondere verschweißt.

Der axiale Abstand 12 der Einzelkörbe 2 sollte insbesondere möglichst gering sein, damit das Rohrvolumen entsprechend weitgehend vom Katalysator eingenommen werden kann. Jedoch sollte der Abstand dazu ausreichen, unterschiedliche Wärmedehnungen zuzulassen.

Die als Tragelemente wirkenden Nocken des Zentralrohres 1 sind mit diesem fest verbunden, insbesondere verschweißt. Bei der gezeigten Anordnung hat das 30 mm weite Zentralrohr 1 je Einzelkorb drei gleichmäßig längs des ümfanges

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verteil-te Nocken von etwa 5 mm Breite, 20 mm Höhe und ca. 8 bis 10 mm Radialabmessung, denen je drei "Nocken-Schlitze" 9 entsprechen.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine relativ rasche Katalysatorentnahme bei langen engen Rohrreaktoren erreicht werden. Die Katalysatorverteilung entspricht im wesentlichen der üblichen Katalysatorschüttung und die Verringerung des Katalysatorvolumens durch Netzzylinder, Lochscheiben und Zwischenspalte fällt praktisch nicht ins Gewicht. Man erhält somit mit dieser Anordnung günstige Reaktionsausbeuten bei gleichzeitig zweckmäßiger Wärmeführung durch Zu- oder Abführung der Reaktionsgase über das Zentralrohr.

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Claims (6)

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche

1. Rohrreaktor für katalytische Prozesse, dessen Reaktionszone eine das Rohrvolumen im wesentlichen ausfüllende Katalysatorschüttung aufweist, gekennzeichnet durch eine die Katalysatorschüttung aufnehmende, aus dem Rohr entfernbare Korbanordnung.

2. Rohrreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Korbanordnung durch Drahtnetz zylinder (3) mit Lochscheiben (4,, 5) an den Stirnseiten gebildet wird.

3. Rohrreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Korbanordnung auf ein als Tragrohr dienendes zentrales Reaktionsgasrohr (1) aufgeschoben ist.

4. Rohrreaktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf das Zentralrohr (1) aufgeschobene Mehrzahl von Einzelkörben (2).

5. Rohrreaktor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen möglichst geringen Einzelkorbabstand (12) zur Aufnahme von Wärmedehnungsunterschieden.

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6. Rohrreaktor nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeich net durch eine Serie von untereinander fluchtenden Nocken am Zentralrohr (1) zur Fixierung der Einzelkörbe (2), deren Lochscheiben (4,5) entsprechende Schlitze (9) und Einraststellen (11) an den oberen Lochscheiben (5) aufweisen.

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