DE3240987A1 - Verteil- und sammelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteil- und Sammelvorrichtung. Derartige Vorrichtungen sind für eine Anwendung als Verteiler oder Sammler in einem Säulenkatalysereaktor, einer Vorrichtung zum Deodorisieren oder einer ähnlichen Vorrichtung geeignet.

Ein herkömmlicher Säulenkatalysereaktor enthält wie in Fig..1 gezeigt, mehrere Katalysatorstützgitter 2, die in einer Reaktorsäule 1 angeordnet sind. Auf diesen Katalysatorstützgxttern 2 sind Katalysatorlagen 3 angeordnet und im Raum oberhalb der Katalysatorlagen 3 sind Verteiler 4 aufgehängt, um ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) über den Katalysatorlagen 3 zu verteilen (die Beschreibung der Verteiler 4 erfolgt zur Vereinfachung der Erläuterung im folgenden nur anhand der Verteilung von Flüssigkeit). Die Flüssigkeit

tröpfelt durch zahlreiche in den Verteilern 4 befindliche Öffnungen auf die Katalysatorlagen 3 und unterliegt durch die Katalysatorlagen 3 einer Reaktion. Nach der Reaktion wird die Flüssigkeit aus der Reaktorsäule 1 durch die Öffnung 1a entnommen.

Wie aus .;er obigen Beschreibung hervorgeht, ist der konventionelle Katalysereaktor 1 derart konstruiert, daß die Verteiler 4 von den Katalysatorstützgittern 2 getrennt angeordnet sind. Eine derartige Konstruktion erfordert jedoch bei vielen Katalysatorlagen eine große Anzahl'von Katalysatorstützgittern 2, so daß hohe Herstellkosten anfallen. Andererseits nimmt der Platz, der für die Anordnung der Verteiler 4 erforderlich ist, mit zunehmender Anzahl der Katalysatorlagen 3" gleichfalls zu, so daß eine sehr hohe Reaktorsäule erforderlich wird, wobei ein wesentlicher Teil ihres Innenraumes zur Aufnahme von Katalysator nicht verwendet werden kann. Darüberhinaus erfordert die Montage des herkömmlichen Verteilers 4 in der Reaktorsäule 1 höchste Präzision, denn die Flüssigkeit muß von den Verteilern 4 gleichmäßig verteilt werden. Die für die Montage der Verteiler 4 aufgewendeten Arbeitskosten addieren sich zu einer beträchtlichen Summe.

Ordnet man dagegen einen Verteiler im Katalysator eingegebettet an, entsteht das Problem, daß einerseits der vom Katalysator umschlossene Verteiler eine ausreichend versteifte Konstruktion aufweisen muß, um die hohe durch den Katalysator aufgebrachte Belastung zu tragen und daß andererseits die Konstruktion kein Auftreten einer tui'bulenten Strömung der gleichmäßig zu

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verteilenden Flüssigkeit erlauben darf. Es entsteht auch das Problem, besonders in dem Katalysereaktor, in dem der Katalysator in einem den Reaktor miteinbeziehenden System, umgewälzt wird, daß der Verteiler derart gestaltet sein muß, daß er kein Zusetzen der öffnungen, von denen aus die Flüssigkeit verteilt werden soll, mit Katalysator erlaubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vom Katalysator umgebene Verteil- und Sammelvorrichtung zu schaffen, die sowohl eine Fluidverteil- oder Sammelfunktion und eine Katalysatorrückhaltefunktion ausübt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Zylihderrost aus mehreren längsgestreckten Stützstäben, die zylindrisch mit gegenseitigem Abstand zwischen benachbarten Stütz stäben und aus einem Drahtgitterstrang, der schraubenförmig um die zylindrisch angeordneten Stützstäbe gewunden ist, besteht, daß ein Rohr in dem Zylinderrost angeordnet und mit mehreren öffnungen zum Verteilen oder Sammeln eines Fluids, das durch den Drahtgitterstrang des Zylinderrostes fließt, versehen ist, und daß mehrere Stützscheiben in dem Zylinderrost mit gegenseitigem Abstand derart vorgesehen sind, daß die Stützstäbe des Zylinderrostes am äußeren Rand der Stütz scheiben gestützt werden, daß jede der Stützscheiben mit einer dem Rohr angepaßten öffnung ausgestattet ist,im das Rohr im Zylinderrost derart aufzunehmen, daß ein Zwischenraum zwischen dom Rohr und dem Drahtgitterstrang des Zylinderrostes gebildet ist.

Aufgrund der vorteilhaften Anordnung dieses mit Katalysator umschlossenen Verteilers innerhalb der Katalysatorlage/ können die in der konventionellen Reaktorsäule unbedingt erforderlichen Katalysatorstützgitter entfallen. Die Arbeitskosten für die Montage der Verteiler in der Reaktorsäule entfallen, denn c'ixe Montageposition des erfindungsgemäßen Verteilers ,erfordert nicht ein solch hohes Maß an Präzision wie in dem Fall des herkömmlichen Verteilers.

TO Darüberhinaus ist die Effizienz der Raumnutzung in der Reaktorsäule erheblich verbessert, denn der Katalysator muß nicht in mehrere Lagen unterteilt werden, selbst wenn die Verteiler in mehreren Etagen angeordnet sind.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Säulenkatalysereaktor, der dem Stand der Technik

entspricht,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Verteil- und Sammelvorrichtung, bei der ein Teil der !Mantelfläche zur Darstellung der inneren Teile ausgespart ist,

Fig. 3a einen vertikalen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Säulenkatalysereaktors mit der Verteil- und Sammelvorrichtung.

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Fig. 3b einen Querschnitt durch den Süulonkatalysereaktor entlang der Linie.Λ-Λ in Fig. 3a,

Fig. 3c einen vertikalen Längsschnitt durch den Säulenkatalysereaktor entlang der Linie

B-B in Fig. 3a,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ver.teil- und

Sammelvorrichtung in einem Zustand, in dem Flüssigkeit von einer der in Fig. 3a - 3b dargestellten Verteil- und Sarame!vorrichtungen

verteilt wird, und die

Fign. 5,6,7 und 8 perspektivische Darstellungen

anderer Ausführungsboispicle der Verteil- und Sammelvorrichtung,

wobei Teile fortgelassen sind. 15

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausf ührungsbeispiel der Verteil- und Sammelvorrichtung 10. Ein Zylinderrost 18 besteht aus Uingsausgedelmten Stützstäben 1 1 und einem Drahtgitterstrang 12. Die Stützstäbe 11 sind mit gegenseitigem Abstand zylindrisch angeordnet. Der Drahtgitterstrang 12 weist einen keilförmigen Querschnitt auf und ist schraubenförmig um die zylindrisch angeordneten Stützstäbe 11 mit geeigneter Steigung gewickelt,wodurch Schlitze 12a zwischen den jeweiligen benachbarten Drahtteilen gebildet werden. Die Weite eines jeden Schlitzes 12a ist in Abhängigkeit von der Größe der Kafalysatorpartikel festgelegt.

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Im Zy linderrost 18 sind mehrere; Stützscheiben 17, die in axialer Richtung des Zylinderrostes 18 axiale Abstände haben, angeordnet. Die Stützscheiben 17 sind derart angeordnet, daß die Stützstäbe 11 des Zylinderrostes 18 mit dem äußeren Rand der jeweiligen Stützscheiben· 17 objvistützt werden. Alle Stützscheiben 17 weisen ej'*.e zentrale Öffnung 17a auf.

In die zentralen Öffnungen 17a der Stützscheiben 17 ist ein Rohr 13 eingefügt. Die Stützscheiben 17 halten daher das Rohr 13 derart, daß zwischen dem Rohr 13 und dem Drahtgitterstrang 12 des Zylinderrostes 18 ein Abstand besteht. Das Rohr 13 weist mehrere schmale Öffnungen 13a zum Verteilen und Sammeln des Fluids, das durch die Schlitze 12a des Drahtgitters 12 fließt, auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Stützscheiben 17 zusätzlich öffnungen 17b auf, die äquidistant um die zentrale Öffnung 17a in der Scheibe zur Verbindung der voneinander mit den Stützscheiben 17 abgetrennten Zwischenräume im Zylinderrost 18 ange-0 ordnet sind.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bildet die Kombinil tion, aus dem Zylinderrost: 18, dem perforierten Rohr 13 und den Stützscheiben 17 eine besondere Struktur, bei der die Stützscheiben 17 eine doppelte Funktion ausübern, nämlich 1.) stützen, sie den Zylinderrost 18 gegen von außen nach innen auftretende Belastungen und dienen damit: als Vers ta rkungselemente für den Zylinderrost 18 und 2.) stützen sie das Rohr 13 im Zentrum des Zyliriderrostes 18, ohne daß andere Stützvorrichtungen be-

-3 0 nötigt wurden, ab.

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Fig. 2 zeigt ein Abzweigrohr 14, das mit dem Rohr 13 verbunden ist und das über einen Flansch 16 mit einer Rohrleitung 15 eines Systems verbunden ist, in welchem die zylindrische den Zylinderrost enthaltende Vorrichtung verwendet ist'. Die Enden des Zylindcrrostes 18 und des Rohrs 13 sind jeweils mit Verschlußteilen verschlossen.

Zum Zusammenbauen der Verteil- und Sammelvorrichtung

10 werden zunächst die Stützscheiben 17 an dem perforierten Rohr 13 montiert, die Stützstäbe IT werden mit gegenseitigen Abständen an die Stützscheiben 17, beispielsweise durch Punktschweißung geschweißt und schließlich wird der Drahtgitterstrang 12 auf die Stützstäbe 11 mit einer vorbestimmten Steigung gewickelt und zum Beispiel mit Punktschweißung an die Stützstäbe

11 geschweißt. Alternativ kann der Drahtgitterstrang auf die Stützstäbo 11 unter Ausnutzung der Elastizität des Drahtgitterstranges 12 aufgepreßt werden. In diesem Fall kann das Verschweißen des Drahtgitterstranges 12 mit den Stützstäben 11 entfallen.

Ein Beispiel für die Anwendung der Vorrichtung 10 in dem Säulenkatalysereaktor ist in den Fig. 3a bis 3c gezeigt. In diesem Beispiel sind Verteiler 21, die mehrere Verteil- und Sammelvorrichtungen TO enthalten, in oberen und unteren Etagen in einer einzigen Katalysatorlago 25 angeordnet, die in dichter Packung in einer Säule 20 enthalten ist. Joder der Verteiler 21 besteht aus den Verteil- und Sammelvorrichtungen 10, die parallel an die Rohrleitung 15 angeschlossen sind und die mit der Rohrleitung 15 über das

Abzweigrohr 14 und den Flansch 16 verbunden sind. Jede Verteil- und Sammelvorrichtung 10 ist an ihren beiden Enden mit Verschlußteilen 23 verschlossen und auf einem Flansch 20a montiert, der an der Innenwand der Säule 20 bc-festigt ist. Stützgitter 22 für die einzige K^calysatorlage sind im unteren Teil der Säule ZO vorgesehen. Der Katalysator 25 wird in die Säule durch einen Einlaß 20c der Säule 20 eingefüllt, bis die Verteiler 21 in den betreffenden Etagen völlig mit dem Katalysator bedeckt sind.

Die Flüssigkeit, die eine Reaktion eingehen soll, wird durch die Rohrleitung 15 in das perforierte Rohr 13 einer jeden Verteil- und Sammelvorrichtung 10 eingelassen und in den Katalysator 25 durch die Öffnungen 13a des Rohrs 13 verteilt. Dieser Zustand ist in Fig. 4 gezeigt. Wie aus dieser Fig. entnommen werden kann, wird die Flüssigkeit, weil zwischen dem Rohr 13 und dem Drahtgitterstrang 12 ein Zwischenraum vorgesehen ist, gleichmäßiger über einen weiteren Bereich der Katalysatorlage verteilt als in einem Fall, in dem das Rohr 13 in der Katalysatorlage in direktem Kontakt mit dem Katalysator umgeben ist. Es ist auch ein Vorteil der Verteil- und Sammelvorrichtung 10, daß die SchlLtze 12a des Drahtgitterstranges 12 gleichmäßig angeordnet sind und daß, kein wesentliches Hindernis vorhanden ist, das die Verteilung der Flüssigkeit durch die Schlitze 12a in alle Richtungen verhindert, so daß keine Turbulenzen oder Driftströmungen der Flüssigkeit während der Verteilung auftreten.

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Die in dem Katalysator 25 verteilte Flüssigkeit fließt in der Katalysatorlage abwärts und die erwartete Reaktion findet während des AbwärtsfHeßens der Flüssigkeit statt. Die Flüssigkeit wird nach Beendigung der Reaktion in den Katalysator'-stützgittern 22 aufgefangen und aus der Säule_:20 durch die öffnungen 22a der Gitter 22 und einem Auslaß 2Od der Säule 20 entnommen.

In dem geschilderten Beispiel ist lediglich eine Katalysatorlage vorgesehen und da eine Trennung der Katalysatorlage unnötig ist, kann der Platz innerhalb der Säule 20 zum vollständigen Füllen mit dem Katalysator verwendet werden, so daß der Raum voll genutzt werden kann. Da. lediglich eine" Lage der Katalysatorstützgitter ausreicht, können die Kosten für die Anordnung mehrerer Katalysatorstützgitter eingespart werden. In dem geschilderten Beispiel sind zwei Etagen der Verteiler 21 vorgesehen. Die oben geschilderten Vorteile treten jedoch noch deutlicher hervor, wenn eine größere Anzahl von Sfcagen des ?#rfc©ilers 2-1 vorgesehen ist.

Die Verteil- und Sammelvorrichtung 10 kann nicht nur als Verteiler verwendet werden, sondern auch als Sammler. Zum Beispiel kann der Verteiler 21 in der unteren Etage in der in Fig. 3a bis 3c dargestellten Säule als Sammler verwendet werden, indem die Flüssigkeit, die nach Beendigung der Reaktion heruntergeflossen ist, durch die Schlitze 12a hindurch von dem Rohr 13 aufgenommen wird und indem die Flüssigkeit aus der Säule 20 durch die Rohrleitung 15 entnommen

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wird. In diosem Fall sind die Katalysatorstützgitter 22 nicht erforderlich und dio öffnung 2Od der Säule ist verschlossen. Es ist auch möglich, Verteil- und Sammelvorrichtungen 10 der betreffenden Etagen als Verteiler ftt\ eine bestimmte Zeitspanne zu nutzen und nact 13eendigung der Reaktion die gleichen Vorrichtungen als Sammler zu verwenden, um die Flüssigkeit nach Beendigung der Reaktion zu sammeln.

Die Anordnung der Verteil- und Sammelvorrichtungen ist nicht auf eine horizontale Anordnung wie in den Fig. 3a bis 3c gezeigt, beschränkt, sondern die Vorrichtungen können auch senkrocht oder schräglaufend und kreuzweise oder in einer gestaffelten Anordnung angeordnet sein.

Modifizierte Ausführungsbeispiele des Zylinderrostes sind in denFign. 5,6,7 und 8 gezeigt. Bei allen Ausführungsbeispielen sind die gleichen Komponenten wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten entfällt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind zwei Stützstreifen 30 in Schlitzen 17c der Stützscheiben 17 eingepaßt, um diese Stützscheiben 17 untereinander zu verbinden und dadurch die Festigkeit der Verteil- und Sammelvorrichtung 10 zu erhöhen.

Bei dem Ausführungsboispiel nach Fig. 6 werden relativ breite Streifen als Stützstreifen 31A und 31B verwendet. Ein wesentlicher Teil eines jeden Streifens

BAD ORIG/NAL

Ah

31 A und 31B erstreckt sich außerhalb des äußeren Randbereichs der Stutzscheiben 17. Der Zylinderrost 18 ist entlang einex- durch seine Achse hindurchgehende Ebene in zwei Teile unterteilt und die jeweiligen Teile sind an den Stützstreifen 31A und 31B an deren entgegengesetzten Seiten angeschweißt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist der Zwischenraum innerhalb des Zylinderrostes 18 durch einen Stützstreifen 32 in zwei Teile unterteilt und in den betreffenden Teilen sind zwei Rohre 13-1 und 13-2 vorgesehen.

Bei dem Ausfüht;ung.yboispiel nach Fig. 8 sind Drahtgitter 12-1 und 12-2 konzentrisch zum Zylinderrost 18 vorgesehen. In dem Zwischenraum zwischen der Innenwand der Säule 20 und dom äußeren Drahtgitter 12-1 ,in dem Zwischenraum zwischen dom äußeren Drahtgitter 12-1 und dem inneren Drahtgitter 12-2 und in dem Zwischenraum zwischen dem inneren Drahtgitter 12-2 und dem Zylinderrost 18 sind unterschiedliche 0 Katalysatorarten eingefüllt. Die Vorrichtung wird als vertikaler Vertexlertyp verwendet. Die Flüssigkeit, die aus den öffnungen 13a des Rohrs 13 herausfließt, wird durch den Zylinderrost 18, durch das innere Drahtgitter 12-2 und dar; äußere Drahtgitter 1.2-1 verteilt und während die Flüssigkeit durch die verschiedenen Katalysator!ngcn fließt, finden Reaktionen staLt.

Der Zylindorrost 18 in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielon woist in allen Fällen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dii; Konfiguration des

Zylinderrostes 18 ist darauf nicht beschränkt, sondern sie kann einen elliptischen,oktagonalen/hexagonalen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen. Die Konfiguration der Stützscheibe 17 kann ebenfalls in Abhängigkeit von der Konfiguration des Zylinderrostes 18 variiert werden. Doi. Drahtgitterstrang 12 sollte vorzugsweise einen· keilförmigen Querschnitt aufweisen/ aber es können auch Drähte anderen Querschnitts verwendet werden, wenn sie in der Lage sind, ein Verstopfen der Schlitze 12a durch Katalysatorpartikel wirksam zu verhindern.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Verteil- und .Sammelvorrichtung 10 als Verteiler oder Sammler in einem Katalysereaktor verwendet. Die Verteil- und Sammelvorrichtung 10 kann aber auch als Verteiler oder Sammler für verschiedene Anwendungen in anderen chemischen Prozessen, wie zum Beispiel in einem deodorisierenden Apparat verwendet werden. -

BAD ORfGINAL

Claims (4)

Ansprüche

1. Verteil- und Sammelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderrost (18) aus mehreren längsgestreckten Stützstäben (11), die zylindrisch mit gegenseitigem Abstand zwischen benachbarten Stützstäben (11) und aus einem Drahtgitterstrang (12), der schraubenförmig um die zylindrisch angeordneten Stützstäbe (11) gewunden ist, besteht, daß ein Rohr (13) in dem Zylinderrost (18) angeordnet und mit mehreren Öffnungen (13a) zum Verteilen oder Sammeln eines Fluids, das durch den Drahtgitterstrang (12) des Zylinderrostes (18) fließt, versehen ist, und daß mehrere Stützscheiben (17) in dem Zylinderrost (18) mit gegenseitigem Abstand derart vorgesehen sind, daß die Stützstäbe (11) des Zylinderrostes (18) am äußeren Hand der Stützscheiben (17) gestützt werden, daß jede der Stützscheiben (17) mit einer dem Rohr angepaßten Öffnung (17a) ausgestattet ist, um das Rohr (13) im Zylinderrost (18) derart aufzunehmen, daß ein Zwischenraum zwischen dem Rohr (13) und dem Drahtgitterstrang (T 2) des Zylinderrostes (18) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiban (17) mit zwei diametral entgegengesetzt angeordneten Schlitzen (17c) versehen sind, die zwei Stützstreifen (31A,31B) enthalten, die zur gegenseitigen Verbindung der Stützscheiben (17) in die Schlitze (17c) der Stützscheiben (17) eingepaßt sind.

BAD ORfGfNIAL ^

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben (17) mit mehreren Öffnungen (17a) versehen sind und daß mehrere Rohre (13) in diesen Öffnungen (17a) eingepaßt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben (17) mit
Öffnungen (17b) zur Verbindung der Zwischenräume, die zwischen den Stützscheiben (17) und dem
Zylinderrost (18) bestehen, versehen sind.