DE3240987C2

DE3240987C2 - Verteil- und Sammelvorrichtung

Info

Publication number: DE3240987C2
Application number: DE3240987A
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Osaka Nagaoka
Original assignee: Nagaoka Kanaami KK
Current assignee: Nagaoka Kanaami KK
Priority date: 1981-11-06
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1985-09-19
Also published as: FR2515982B1; JPS5879537A; AU537473B2; BR8206427A; AR228692A1; BE894919A; JPS5932178B2; KR840002257A; DE3240987A1; IT8224109A0; AU9006282A; IT1218329B; GB2110106A; FR2515982A1; GB2110106B; CA1201876A; KR880001995B1

Abstract

Eine Verteil- und Sammelvorrichtung besteht aus einem Zylinderrost (18), einem perforierten, in dem Zylinderrost (18) angeordneten Rohr (13) und aus Stützscheiben (17), die ebenfalls in dem Zylinderrost (18) angeordnet sind. Der Zylinderrost (18) besteht aus zylindrischen angeordneten Stützstäben (11) und einem Drahtgitterstrang (12), der schraubenförmig um die Stützstäbe (11) gewickelt ist. Das perforierte Rohr (13) ist mit Öffnungen (13a) zum Verteilen oder Sammeln eines Fluids, das durch den Drahtgitterstrang (12) fließt, versehen. Die Stützscheiben (17) stützen einerseits den Zylinderrost (18) mit ihrem äußeren Rand und andererseits das perforierte Rohr (13) in der Öffnung (17a), die in den Stützscheiben (17) derart angeordnet ist, daß ein Zwischenraum zwischen dem Rohr (13) und dem Zylinderrost (18) gebildet ist. Die Verteil- und Sammelvorrichtung (10) kann mit einem Katalysator in einem Katalysereaktor zugeschüttet werden und als Verteiler oder Sammler verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteil- und Sammelvorrichtung für Flüssigkeit oder Gas, insbesondere in einem Reaktor mit Katalysatorfüllung, bestehend aus einem inneren Rohr und einer dieses umgebenden äußeren Hülle, wobei auf das innere Rohr mehrere nach außen gerichtete Stützscheiben unter Ausbildung eines gegenseitigen Abstandes aufgesetzt sind, wobei ferner das innere Rohr und die Hülle Durchflußöffnungen für Flüssigkeit oder Gas aufweisen.

Derartige Vorrichtungn sind für eine Anwendung als Verteiler oder Sammler in einem Säulenkatalysereaktor, einer Vorrichtung zum Desodorieren oder einer ähnlichen Vorrichtung geeignet.

Eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen eines Heiz- oder Kühlmittels in einem katalytischen Reaktionsraum ist aus der DE-OS 30 00 714 bekannt. Der Reaktionsraum weist mehrere Verteilerleitungen auf, die von einer Zuführleitung mit dem Fließmedium versorgt werden. Diese Verteilerleitungen bestehen aus einem inneren Rohr und einer dieses Rohr koaxial umgebenden äußeren Hülle. Die äußere Hülle wird dabei von konzentrisch auf dem Rohr angebrachten Stützscheiben gehalten. Das innere Rohr und die Hülle weisen Durchflußöffnungen für das Fließmedium auf.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Verteilen eines Fließmediums in einer eine Reaktionsvorrichtung füllenden Kontaktmasse (AT-PS 1 39 112) weist einzelne Elemente aus zwei gleichachsigen gelochten Rohren auf, die zwischen sich einen Ringraum freilassen und untereinander über Stege verbunden sind.

Die bekannten Verteilvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie einen hohen Durchströmungswiderstand für das Fließmedium besitzen und daß sich die Durchlaßöffnungen im äußeren Rohr leicht zusetzen können. Dies führt dann zu unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten bei den chemischen Prozessen sowie zu Druckschwankungen des Fließmediums, wobei auch die Gleichmäßigkeit der abgegebenen Fließmediummenge im Reaktor verschlechtert wird, to Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteil- und Sammelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Durchströmungswiderstand gering ist und die Verstopfungsgefahr reduziert isL

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vor- gesehen, daß als Hülle ein Zylinderrost dient, dessen innerer Teil von in gegenseitigem Abstand auf den Stützscheiben achsparallel zum inneren Rohr aufgesetzten Stützstäben und dessen Außenteil von einem schraubengewindeförmig gewickelten Drahtstrang gebildet ist

Eine derartige Verteil- und Sammelvorrichtung weist eine sehr hohe Festigkeit auf und hat wegen der relativ großen ofienen Mantelfläche der Hülle einen geringen Durchströmungswiderstand für das Fließmedium. Gleichzeitig verhindert in vorteilhafter Weise der schraubengewindeförmig gewickelte Drahtstrang weitgehend ein Zusetzen der äußeren Hülle im Sammclbe- trieb und verhindert im Verteilbetrieb das Auftreten turbulenter Strömungen, die den chemischen Prozeß in seiner Homogenität stören können.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispicle der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Verteil- und Sammelvorrichtung, bei der ein Teil der Mantelfläche zur Darstellung der inneren Teile ausgespart ist,

F i g. 2a einen vertikalen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Säulenkatalysereaktors mit der Verteil- und Sammelvorrichtung,

Fig. 2b einen vertikalen Längsschnitt durch den Säulenkatalysereaktor entlang der Linie B-B in F i g. 2a.

Fi g. 2c einen Querschnitt durch den Säulcnkatalysereaktor entlang der Linie A-A in F i g. 2a,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Verteil- und Sammelvorrichtung in einem Zustand, in dem Flüssigkeit von einer der in Fig. 2a—2b dargestellten Verteil- und Sammelvorrichtungen verteilt wird, und die

F i g. 4,5,6 und 7 perspektivische Darstellungen anderer Ausführungsbeispiele der Verteil- und Sammelvorrichtung, wobei Teile fortgelassen sind.

F i g. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verteil- und Sammelvorrichtung 10. Ein Zylinderrosl 18 besteht aus längsausgedehnten Stützstäben 11 und einem Drahtstrang 12. Die Stützstäbe 11 sind mit gcgcnseitigem Abstand zylindrisch angeordnet. Der Drahtstrang 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 benachbar· ten Drahtteilen gebildet werden. Die Weite eines jeden Schlitzes 12a ist in Abhängigkeit von der Größe der Katalysatorpartikel festgelegt.

Im Zylinderrost 18 sind mehrere Stützscheiben 17, die in axialer Richtung des Zylinderrostes 18 axiale Abstünde haben, angeordnet. Die Stützscheiben 17 sind derart angeordnet, daß die Stützstäbe 11 des Zylindcrrostes 18 mit dem äußeren Rand der jeweiligen Stützscheiben 17 abgestützt werden. Alle Stützscheiben 17 weisen eine

zentrale öffnung 17a auf.

In die zentralen öffnungen 17a der Stützscheiben 17 ist ein inneres Rohr 13 eingefügt. Die Stützscheiben 17 halten daher das Rohr 13 derart, daß zwischen dem Rohr 13 und dem Drahtstrang 12 des ZylLiderrostes 18 ein Abstand besteht. Das Rohr 13 weist mehrere schmale öffnungen 13s zum Verteilen ugd Sammeln des Fluids, das durch die Schlitze 122 des Zylinderrostes 18 fließt, auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel -weisen die Stützscheiben 17 zusätzlich öffnungen 17ύ auf, die Equidistant um iie zentrale öffnung 17a in der Scheibe zur Verbindung der voneinander mit den Stützschieiben 17 abgetrennten Zwischenräume im Zylinderrost 18 angeordnet sind.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bildet die Kombination aus dem Zylinderrost 18, dem perforierten Rohr 13 und den Stützscheiben 17 eine besondere Struktur, bei der die Stützscheiben 17 eine doppelte Funktion ausüben, nämlich

t. stützen sie den Zylinderrost 18 gegen von außen nach innen auftretende Belastungen und dienen damit als Verstärkungselemente für den Zylinderrost 18 und

2. stützen sie o'*s Rohr 13 im Zentrum des Zylinderrostes 18, ohhe daß andere Stützvorrichtungen benötigt würdeh, ab.

F i g. 1 zeigt ein Abzweigrohr 14, das mit dem Rohr 13 verbunden ist ufid das über einen Flansch 16 mit einer Rohrleitung IS eines Systems verbunden ist, in welchem die zylindrische den Zylinderrost enthaltende Vorrichtung verwendet ist. Die Enden des Zylinderrostes 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 11 werden mit gegenseitigen Abständen an die Stützscheiben 17, beispielsweise durch Punktschweißung geschweißt und schließlich wird der Drahtstrang 12 auf die Stützstäbe 11 mit einer vorbestimmten Steigung gewikkelt und zum Beispiel mit Punktschweißung an die Stützstäbe 11 geschweißt. Alternativ kann der Drahtslrang 12 auf die Stützstäbe 11 unter Ausnutzung der Elastizität des Drahtstranges 12 aufgepreßt werden. In diesem Fall kann das Verschweißen des Drahtstranges 12 mit den Stützstäben 11 entfallen.

Ein Beispiel für die Anwendung der Vorrichtung 10 in dem Säulcnkatalysereaktor ist in den F i g. 2a bis 2c gezeigt. In diesem Beispiel sind Verteiler 21, die mehrere Verteil- und Sammelvorrichtungen 10 enthalten, in oberen und unteren Etagen in einer einzigen Katalysatorlage 25 ungeordnet, die in dichter Packung in einer Säule 20 enthalten ist. Jeder 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 Verschlußtcilen 23 verschlossen und auf einem Flansch 20a montiert, der an der Innenwand der Säule 20 befestigt ist. Stützgitter 22 für die einzige Katalysatorlage sind im unicrcn Teil der Säule 20 vorgesehen. Der Katalysator 25 wird in die Säule durch einen Einlaß 20cder 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.3 gezeigt. Wie aus dieser Figur entrommen werden kann, wird die Flüssigkeit, weil zwischen dem Rohr 13 und dem Drahtstrang 12 ein Zwischenraum vorgesehen ist, gleichmäßiger über einen weiteren Bereich der Katalysatorlage verteilt als in einem Fail, in dem das Rohr 13 in to der Katalysatorlage in direktem Kontakt mit dem Katalysator umgeben ist Es ist auch ein Vorteil der Verteil- und Sammelvorrichtung 10, daß die Schlitze 12a des Drahtstranges 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.

Die in dem Katalysator 25 verteilte Flüssigkeit fließt in der Katalysatorlage abwärts und die erwartete Reaktion findet während des Abwärtsfließens der Flüssigkeit statt Die Flüssigkeit wird nach Beendigung der Reaktion in den Katalysatorstützgittern 22 aufgefangen und aus der Säule 20 durch die öffnungen 22a der Gitter 22 und einem Auslaß 20c/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 Etagen des Verteilers 21 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 F i g. 2a bis 2c 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 wird. In diesem Fall sind die Katalysatorstützgitter 22 nicht erforderlich und die Öffnung 20c/ der Säule ist verschlossen. Es ist auch möglich, Verteil- und Sammeivorrichtungen 10 der betreffenden Etagen als Verteiler für eine bestimmte Zeitspanne zu nutzen und nach Beendigung der Reaktion die gleichen Vorrichtungen als Sammler zu verwenden, um die Flüssigkeit nach Beendigung der Reaktion zu sammeln.

Die Anordnung der Verteil- und Sammelvorrichtungen 10 ist nicht auf eine horizontale Anordnung, wie in den F i g. 2a bis 2c gezeigt, beschränkt, sondern die Vorrichtungen können auch senkrecht oder schräglaufend und kreuzweise oder in einer gestaffelten Anordnung angeordnet sein.

Modifizierte Ausführungsbeispiele des Zylinderrostes sind in den F i g. 4, 5, 6 und 7 gezeigt. Bei allen Ausführungsbeispielen sind die gleichen Komponenten wie in dem Ausführungsbeispiel in F i g. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten entfällt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 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 Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 werden relativ breite Streifen als Stützstreifen 31Λ und 31 ß verwendet. Ein wesentlicher Teil eines jeden Streifens 31,4 und 31B erstreckt sich außerhalb des äußeren Randbereichs der Stützscheiben 17. Der Zylinderrost 18 ist entlang einer durch seine Achse hindurchgehende Ebene in zwei Teile unterteilt und die jeweiligen Teile sind an den ι ο Stützstreifen 31/4 und 31ß an deren entgegengesetzten Seiten angeschweißt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 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 Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 sind Drahtstränge 12-1 und 12-2 konzentrisch zum Zylinderrost 18 vorgesehen. In dem Zwischenraum zwischen der Innenwand der Säule 20 und dem äußeren Drahtstrang 12-1, in dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Drahtstrang 12-1 und dem inneren Drahtstrang 12-2 und in dem Zwischenraum zwischen dem inneren Drahtstrang 12-2 und dem Zylinderrost 18 sind unterschiedliche Katalysatorarten eingefüllt Die Vorrichtung wird als vertikaler Verteilertyp verwendet Die Flüssigkeit, die aus den öffnungen 13a des Rohrs 13 herausfließt, wird durch den Zylinderrost 18, durch den inneren Drahtstrang 12-2 und den äußeren Drahtstrang 12-1 verteilt und während die Flüssigkeit durch die verschiedenen Katalysatorlagen fließt, finden Reaktionen statt

Der Zylinderrost 18 in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispieler, v/eist in allen Fällen eine kreisförmigen Querschnitt auf. Die 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. Der Drahtstrang 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 Anwendüngen in anderen chemischen Prozessen, wie zum Beispiel in einem desodorierenden Apparat verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

60

65 ff

Claims

Patentansprüche:

1. Verteil- und Sammelvorrichtung für Flüssigkeit oder Gas, insbesondere in einem Reaktor mit Katalysatorfflllung, bestehend aus einem inneren Rohr und einer dieses umgebenden äußeren Hülle, wobei auf das innere Rohr mehrere nach au&en gerichtete Stützscheiben unier Ausbildung eines gegenseitigen Abstandes aufgesetzt sind, wobei ferner das innere Rohr und die Hülle Durchflußöffnungen für Flüssigkeit oder Gas aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß als Hülle ein Zylinderrost (18) dient, dessen innerer Teil von in gegenseitigem Abstand auf den Stützscheiben (17) achsparallel zum inneren Rohr (13) aufgesetzten Stützstäben (11) und dessen AuSenteil von einem schraubengewindeförmig gewickelten Drahtstrang (12) gebildet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stfltzscheiben (17) mit zwei diametral entgegengesetzt angeordneten Schlitzen (\7c) versehen sind, die zwei Stützstreifen (31A 3iB) enthalten, die zur gegenseitigen Verbindung der Stützscheiben (17) in die Schlitze (17c,; der Stützscheiben (17) eingepaßt sind.

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,J 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 Stütsscheiben (17) und dem Zylinderrost (18) bestehen, versehen sind.