DE2848086C2

DE2848086C2 - Röhrenreaktor für katalytische Prozesse

Info

Publication number: DE2848086C2
Application number: DE2848086A
Authority: DE
Inventors: Willi 5132 Übach-Palenberg Beckers; Heinrich Dr. 5170 Jülich Fedders
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1978-11-06
Publication date: 1986-11-06
Also published as: ZA795925B; BR7907130A; JPS6344008B2; DK468079A; GB2034597B; NL7908072A; BE879745A; DE2848086A1; FR2440776B1; IT7926918A0; AU5253479A; JPS5567327A; US4288409A; AU531845B2; FR2440776A1; GB2034597A; IT1124837B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrreaktor fuer katalytische Prozesse, dessen Reaktionszone eine das Rohrvolumen im wesentlichen ausfuellende Katalysatorschuettung aufweist. Der Rohrreaktor ist gekennzeichnet durch eine die Katalysatorfuellung aufnehmende, aus dem Rohr entfernbare Korbanordnung. Mit der erfindungsgemaessen Anordnung kann eine relativ rasche Katalysatorentnahme bei langen engen Rohrreaktoren erreicht werden. Die Katalysatorverteilung entspricht im wesentlichen der ueblichen Katalysatorschuettung und die Verringerung des Katalysatorvolumens durch Netzzylinder, Lochscheiben und Zwischenspalte faellt praktisch nicht ins Gewicht. Man erhaelt somit mit dieser Anordnung guenstige Reaktionsausbeuten bei gleichzeitig zweckmaessiger Waermefuehrung durch Zu- oder Abfuehrung der Reaktionsgase ueber das Zentralrohr. ermindert.

Description

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 Nokken an entsprechenden Ausfräsungen der oberen Lochscheibe gedreht Sodann wird der Kob Ober die Löcher der oberen Lochscheibe mit Katalysatorkörpern gefüllt

Während die untere Lochscheibe als Siebboden für die Katalysatorfüllung wirkt, dient die obere lochscheibe zum einen der Aufhängung des Einzelkorbes und zum anderen der mechanischen Versteifung des Netzmanfels. Die für das Einfüllen der Katalysatorkörper dienenden Löcher der oberen Scheibe sollten also zum einen möglichst groß ssin, um diesen Vorgang zu erleichtern und die Gasbewegung möglichst wenig zu be- is hindern, andererseits sollte jedoch genügend Material für die Bewältigung der vorstehend angedeuteten mechanischen Aufgaben verbleiben.

Die Tragnocken sind insbesondere gleichmäßig längs des Zentralrohrumfanges 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 '/3 der Radialabmessung der Körbe vorstehende Nocken. Die Zahl der Tragnocken könnte jedoch auch größer oder ggf. kleiner gewählt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Katalysatorkorbanordnung;

F i g. 2 und 3 die untere bzw. obere Stirnwand eines Korbes; und

F i g. 4 die Art der Aufhängung der auf das Zentralrohr aufgeschobenen Körbe.

Der Aufbau der Körbe läßt sich ohne weiteres aus der Darstellung entnehmen: Die auf ein zentrales Rohr 1 aufgefädelten 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 13 versehene Zentralrohr 1. Duell eine kurze Drehung werden diese Nocken in entsprechenden Ausfräsungen 11 der Scheibe 5 zum Einrasten gebracht Die den Drahtzylinder 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 Tragelenient wirkenden Nocken des Zentralrohres 1 sind mit diesem fest verbunden, insbesondere verschweißt. Bei der ,^zeigten Anordnung hat das 30 mm weite Zentralrohr 1 je Einzelkorb drei gleichmäßig längs des Umfan'ges verteilte Nocken von etwa 5 mm Breite, 20 mm Höhe und ca. 8 bis 10 mm Radialabmessunfc, denen je drei »Nockenschlitze« 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 prakisch nicht ins Gewicht Man erhält somit mit dieser Anordnung günstige Reaktionsausbeuten bei gleichzeitig zweckmäßiger Wärmeführung durch Zu- oder Abführung der Reaktionsgase über das Zentralrohr.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Ziel der Erfindung ist daher ein Röhrenreaktor, in Patentansprüche: dem gängige Katalysatorkörper, wie insbesondere Ra- schigringe in günstiger Verteilung vorgesehen werden

1. Röhrenreaktor für katalytische Prozesse mit ei- können, deren Wechsel bei geringem konstruktiven ner das Rohrvolumen im wesentlichen ausfüllenden 5 Aufwand relativ rasch vollzogen werden kann, entfernbaren Katalysatorfüllung in einer Mehrzahl Der zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße von katalysatorgefüUten Siebkörben, dadurch Röhrenreaktor der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Körbe (2) auf ein gekennzeichnet, daß die Körbe auf ein Zentrplrohr ge-Zentralrohr (1) geschoben sind, jeder Korb (2) stirn- schoben sind, jeder Korb stirnseitige untere und obere seitige untere (4) und obere (5) Lochscheiben mit io Lochscheiben mit Schlitzen aufweist, wobei an den obe-Schlitzen (9) aufweist wobei an den oberen Loch- ren Lochscheiben zusätzliche Einraststellen zur Fixiescheiben (5) zusätzlich Einraststellen (11) zur Fixie- rung der Körbe an einer Serie von untereinander fluchrung der Körbe (2) an einer Serie von untereinander tenden Nocken an dem Zentralrohr angeordnet sind, fluchtenden Nocken (13) an dem Zentralrohr (1) an- Bei dieser Anordnung wird die das (einzelne) Reakgeordnet sind. 15 torrohr im wesentlichen ausfüllende Katalysatorschüt-

2. Röhrenreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge- tung von gasdurchlässigen, aber die Katalysatorschütkennzeichnet, daß die Körbe (2) Drahtnetzzylinder tung zusammenhaltenden Körben umschlossen, die an (3) als Seitenwände aufweisen. der Reaktorwand praktisch anliegen und so der einfachen Schüttung (ohne Korb) angenäherte Strömungs-

20 und Wärmedurchgangsbedingungen gewährleisten.

Gleichzeitig kann die Anordnung ais Ganzes aus dem Reaktorrohr zusammen mit dem zentralen Rohr ent-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenreaktor fernt werden und gestattet so einen raschen Katalysa-

für katalytische Prozesse mit einer das Rohrvolumen im torwechsel, der bei engen langen Rohren bekannterma-

wesentlichen ausfüllenden entfernbaren Katalysatorfül- 25 Ben besonders problematisch ist

lung in einer Mehrzahl von katalysatorgefüllten Sieb- Einsatzkörbe zur Aufnahme von Kontaktmassen

körben. oder Katalysatoren für Reaktionsbehälter sind alige-

Röhrenreaktoren mit Katalysatorfüllung werden auf mein — nicht jedoch für enge Röhrenreaktoren — seit

breiter Basis für katalytische Prozesse angewandt Ein langem bekannt wie z. B. aus den US-PS 24 75 855 und

spezielles Beispiel bildet die Reformierung von Kohlen- 30 27 68 382 sowie dan DE-AS 1074 013, 12 56 205 und

Wasserstoffen, Jie in sog. Spaltrohren durchgeführt 11 48 978 hervorgeht Bei diesen bekannten Reaktions-

wird. Diese sind in konv^jitioneÜ2n Anlagen mit einer behältern treten jedoch keinerlei vergleichbare Proble-

Schüttung von Katalysatprträgerkörpern, meist Ra- me beim Katalysatorwechsel auf, wie bei engen langen

schigringen, versehen und werd-ji vom Prozeßgas Rohren von Röhrenreaktoren, und die bekanntermaßen

durchströmt Da der Katalysator aus verschiedenen 35 vorgesehenen Katalysatorkörbe dienen im allgemeinen

Gründen in seiner katalytischer! Aktivität abnimmt «nuß einer speziellen Gasführung — insbesondere in radialer

er von Zeit zu Zeit gewechselt werden. Dieser Wechsel Richtung — durch die Katalysatormasse, wobei QbIi-

bereitet in Anbetracht der erheblichen Länge von z. B. cherweise Ringspalte zwischen Resktorwand und Kata-

etwa 10 bis 15m bei engen Spaltrohren von z.B. lysatorkorbwand von erheblicher Stärke vorgesehen

d\ < 130 mm erhebliche Schwierigkeiten, die durch ein 40 sind. Irgendein daraus herleitbarer Beitrag zur Erfin-

mögliches Verklemmen der einzelnen Katalysatorkör- dung, nach der eine um ein zentrales Tragrohr vorgese-

per bei Hochtemperaturreaktionen noch verstärkt wta- hene Korbanordnung für den das Reaktorvolumen

den. weitgehend ausfüllenden Katalysator zur Bewältigung

Aus diesem Grunde wurde bereits eine Anordnung der erheblichen Probleme des Katalysatorwechsels bei

entwickelt bei der die Raschigringe auf Stifte aufgefä- 45 Röhrenreaktoren vorgeschlagen wird, ist aus diesem be-

delt sind, die von einem herausziehbaren zentralen kannten Stand der Technik nicht herleitbar.

Tragrohr radial nach außen abstehen (AT-PS 2 54 828). Die stirnseitigen Lochscheiben der Körbe ergeben

Diese Anordnung ist kompliziert, und in der Praxis zeigt eine mechanische Versteifung, die das Auftreten von

sich außerdem, daß beim Herausziehen dieser Katalysa- Exzentrizitäten hemmt

türanordnung durch Verklemmen aufgrund zerbroche- so Durch Unterteilung in Einzelkörbe werden sowohl

ner Raschigringe Störungen auftreten. die Beschickung der Körbe mit Katalysator erleichtert.

Solche Raschigringe können gemäß der DE-AS ais auch mechanische Probleme, die bei größerer Länge

10 75 613 aus einer Korbhülle bestehen, die feinkörni- auftreten könnten, vermieden. Die z. Zt als optimal an-

gen Katalysator aufnimmt. Auch mit solchen Katalysa- gesehene Länge liegt in der Gegend von 1 m, jedoch

torkörpern treten jedoch bei ihrer Verwendung als 55 sind selbstverständlich Einzelkörbe mit größerer Länge

Schüttkörper in engen langen Rohren erhebliche Pro- realisierbar, die mit dem thermischen und mechanischen

bleme beim Katalysatorwechsel auf, da auch hier ein Verhalten der Körbe unter den gewählten Reaktionsbe-

Verkeilen der Schüttkörper in den engen langen Rohren dingungen im Einklang ist. Der Abstand der einzelnen

nicht vermieden werden kann. Körbe wird möglichst gering gewählt, wobei jedoch

Gemäß einer anderen Entwicklung werden Katalysa· 60 Axialspalte zwischen den Körben für die Aufnahme von torlochscheiben auf ein zentrales Rohr aufgeschoben. Wärmedehnungsunterschieden sorgen sollten. Diese Scheiben zeigen jedoch im Vergleich in der Ra- Die Montage der auf ein zentrales Tragrohr aufgeschigringschüttung eine geringere Spaltleistung, und im schobenen Einzelkörbe, deren Seitenwände vorzugsübrigen wird der Wärmetransport von der mit Kataly- weise durch Drahtnetzzylinder gebildet werden, gestalsator gefüllten Reaktionszone zum zentralen Rohr, das 65 tet sich relativ einfach, indem die Körbe einzeln jeweils der Gaszu- und Gasrückführung dient, im wesentlichen über das mit einer Serie von (insbesondere untereinandurch die am Rohr anliegenden Scheiben bestimmt und der fluchtenden) Tragnocken versehene Zentralrohr geso erheblich gehemmt. schoben werden. Zu diesem Zweck sind die fest mit dem