DE3332049C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stehenden Reaktor zur Erzeu­ gung von Methanol der im Oberbegriff des Hauptanspruches ge­ nannten Art.

Ein derartiger Reaktor ist durch die DE-OS 30 07 203 bekannt. Dieser weist ein zylindrisches Gehäuse zur Aufnahme einer Schüttung aus Katalysatormaterial und die Schüttung durch­ setzende Tauscherrohre zur Führung eines Kühlfluids auf, die durch den oberen und den unteren, die Schüttung tragenden Rohrboden oder aber als Haarnadelrohre nur durch den unteren Rohrboden ragen.

Durch die US-PS 18 03 306 ist ferner ein stehender Reaktor zur Erzeugung organischer Flüssigkeiten, wie Alkohol, mit Hilfe einer katalytischen Reaktion bekannt, bei dem ein rohr­ loser, unten durch in seinem mittleren Bereich mit je einem perforierten Boden versehener und an seinem oberen Ende verschlossener und nur ein Gasabzugsrohr aufweisender zylindrischer Mantel vorgesehen ist, der auf einem mit Bohrun­ gen versehenen Ringflansch oder Stützen ruht. Die Haube des Reaktorgehäuses ist abnehmbar und von einem Gaszuführungs- und einem Gasabführungsstutzen durchsetzt, wobei das Rohgas von oben kommend in einen Zwischenraum zwischen der Gehäuse­ innenwand und dem Mantel zu dem Ringflansch oder den das Gehäuse tragenden Stützen gelangt.

Dem bekannten Methanol-Reaktor mit den Merkmalen des Gattungs­ begriffes des Hauptanspruches gegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Reaktor zu schaffen, bei dem sowohl der Austausch der Katalysatorfüllung wie auch das Überwachen und Auswechseln der Wärmetauscherrohre in dem Katalysatorbett und das Ersetzen des Katalysatorbodens oder -netzes bei kon­ struktiv einfachem Reaktoraufbau erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merk­ male der Unteransprüche dienen der Weiterentwicklung und Ver­ besserung der Merkmale des Hauptanspruches.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Reaktors ist darin zu se­ hen, daß der zylindrische Mantel, der aus Flossenrohren be­ steht, mit der Katalysatorfüllung aus dem Gehäuse mit seinem Druckmantel und dem Isoliermantel geschlossen herausgenommen werden kann, wonach es nur des ganzen oder des partiellen Lösens des Katalysatorbodens oder -netzes bedarf, um den Katalysator frei nach unten aus dem zylindrischen Mantel ent­ weichen zu lassen. Wird der Katalysatorboden oder das -netz wieder geschlossen, so kann die Füllung der Katalysatormasse in den zylindrischen Flossenrohrmantel leicht erfolgen. Gleiches gilt von dem Auswechseln der Tauscherrohre. Diese brauchen nicht aus dem Gehäuse des Katalysators entfernt zu werden, vielmehr können sie leicht zugänglich, einzeln aus dem oben im ganzen Querschnitt offenen zylindrischen Mantel ausgebaut bzw. in diesen eingebaut werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Reaktors nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Reaktors im Längs­ schnitt mit seinem Reaktorbett, und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Reaktors, bei welchem der Innenraum des zylindrischen Mantels zwei Reaktorbetten aufnimmt.

Bei der Ausführungsform des stehenden Reaktors nach Fig. 1, weist dessen Gehäuse G einen äußeren, zylindrischen Druck­ mantel 1 auf, der sich von dem oberen Abschnitt zum unteren Abschnitt des Reaktors erstreckt und an seinem oberen und unteren Rand je einen Flansch 2, 3 trägt. Den Abschluß des Ge­ häuses G nach oben bildet eine Haube 4, die mittels ihres Flansches 5 mit dem Flansch 2 des zylindrischen Druckmantels verbunden ist, während der Boden 6 des Gehäuses G mit seinem Flansch 7 mit dem Flansch 3 verbunden ist.

Der Druckmantel 1 ist mit einer Isolierlage 8 ausgekleidet, die von der Trennfuge zwischen den Flanschen 2, 5 zur Trenn­ fuge der Flanschen 3, 7 reicht. Die Haube 4 und der Boden 6 sind ihrerseits mit Isolierlagen 9, 10 ausgekleidet. Die Aus­ bildung des Druckmantels 1 und der Haube 4 bzw. des Bodens 6 mit ihren Auskleidungen ist so getroffen, daß die Haube 4 von dem Druckmantel 1 ohne Schwierigkeiten entfernt werden kann. Das gleiche gilt, falls dies notwendig ist, für den Boden 6.

Die Isolierlage 8, die den zylindrischen Druckmantel 1 aus­ kleidet, nimmt den mittleren Abschnitt eines Wärmetauschers 11 auf. Dieser weist einen, an seinem Umfang geschlossenen, aus Flossenrohren 12 gebildeten zylindrischen Mantel 13 auf. Das obere und untere Ende der Flossenrohre 12 mündet in einen ver­ stärkten Rohrabschnitt 14, 15, wobei diese Rohrabschnitte in eine untere Verteilerringleitung 16 und eine obere Sammel­ ringleitung 17 münden. Das Kühlmedium für den Wärmetauscher 11 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 über ein oder mehrere, den Boden 6 und dessen Isolierlage 10 durchsetzende Rohre 18 zugeführt, während das erwärmte Kühlmedium aus der Sammelring­ leitung 17 über ein oder mehrere Rohre 19 abgezogen wird.

In die verstärkten Rohrabschnitte 14, 15 der Flossenrohre 12 des zylindrischen Wärmetauschermantels 13 münden die in hori­ zontale Ebenen abgebogenen Enden 20, 21 der senkrechten und parallel zur Längsachse des Reaktors verlaufenden Tauscher­ rohre 22 des Wärmetauschers 11, so daß ein Rohrbündel an Tauscherrohren gebildet wird.

Auf Höhe der Ringleitung 16 oder aber, wie in Fig. 1 darge­ stellt ist, etwas oberhalb dieser Ringleitung erstreckt sich über den inneren, freien Querschnitt dieser Ringleitung oder zwischen den Rohrabschnitten 15 ein Katalysatornetz oder -boden 23, auf dem die Katalysatormasse aufliegt, die zwischen den Rohren 22 Platz findet und sich von dem Katalysatornetz oder -boden bis etwa auf Höhe der Trennfuge zwischen den Flanschen 2 und 5 erstreckt.

Der Boden 6 mit seiner Isolierlage 10 weist die Rohgaszu­ führungsleitung 24 auf, während die Haube 4 mit ihrer Aus­ kleidung 9 die Methanolgasabzugsleitung 25 besitzt. Das Rohgas durchströmt das Katalysatorbett 26 zwischen den Rohren 22 und den abgebogenen Enden 20, 21 der Rohre 22, um nach der Reak­ tion mit Hilfe des Katalysators als Methanolgas durch das Rohr 25 abgeführt zu werden.

Der an seinem Umfang geschlossene zylindrische Mantel aus Was­ serrohren 12 liegt eng an der Isolierlage 8 des Reaktors an. Bei Lösen der Haube 4 mit ihrer Isolierlage 9 kann der Wärme­ tauscher 11 mit seinem Mantel 13 und der Katalysatormasse nach oben aus dem Reaktor entfernt werden. Daraufhin kann durch partielles oder gänzliches Lösen des Katalysatornetzes oder -bodens 23 die Katalysatormasse aus dem Mantel 13 abgezogen und ausgetauscht werden. Die Rohre des Wärmetauschers 11 kön­ nen leicht außerhalb des Gehäuses nach oben oder unten aus- bzw. in diesen eingebaut werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist wiederum ein äußerer Druckmantel 51 vorgesehen, der von einer Isolierlage 52 aus­ gekleidet ist. Der Mantel 51 besitzt einen Flansch 53, mit dem der Flansch 54 einer Haube 55 verbindbar ist. Die Zufüh­ rung des Rohgases erfolgt durch eine Leitung 56 etwa auf mitt­ lerer Höhe des Reaktors, die den Druckmantel 51, wie auch dessen Isolierlage 52 durchsetzt. Die Isolierlage umschließt in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ei­ nen Wärmetauscher. Dieser weist einen äußeren Flossenrohrmantel 57 aus Flossenrohren 58 auf, die auf Höhe der Leitung 56 aus­ gespart sind, so daß das Rohgas in das Innere des Mantels 57 einzutreten vermag. Auch sind in Fig. 2 mit ihren Enden 59, 60 abgebogene, zu einem Rohrbündel zusammengefaßte Tauscherrohre 61 vorgesehen, die in verstärkte Abschnitte 62, 63 der Flos­ senrohre 58 münden, die ihrerseits in einer Ringleitung 62 a, 63 a enden, denen das Kühlmedium zu- bzw. von ihnen abgeführt wird.

Oberhalb der Zuführungsleitung 56 erstreckt sich, von den Roh­ ren 61 durchsetzt, ein Katalysatornetz 64. Auf Höhe oder ober­ halb der Ringleitung 63 a befindet sich ein zweites Katalysa­ tornetz 64 a. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Boden 65 mit seiner Isolierlage 66 einteilig mit dem Mantel 51 und seiner Isolierlage 62 verbunden und wird von einer Methanolgas abführenden Leitung 67 ebenso durchsetzt, wie die Haube 55 mit ihrer Isolierlage 68 und ei­ ner Leitung 69 durchsetzt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzen die Rohre 22 bzw. 61 paarweise gegenüberliegende Flossen und sind derart angeordnet, daß die Flossen der Rohre einen ge­ schlossenen Strömungsraum für das die Katalysatormasse in dem Raum durchströmende Gas entstehen lassen. Ein Vaga­ bundieren des Gases in benachbarte Räume und damit eine un­ gleichmäßige Beaufschlagung der Rohre 22, 61 wird hierdurch weitgehend vermieden. Beim partiellen Öffnen der Katalysator­ netze 23, 64, 64 a kann mit Hilfe der annähernd vollkommen ab­ geschlossenen Räume ein arbeitserleichterndes sukzessives Entleeren des Innenraumes des zylindrischen Mantels erreicht werden.

An sich ist die Aufnahme zweier übereinander gelegener Kata­ lysatorbetten in einem Reaktor aus der DE-OS 30 22 815 be­ kannt. Insofern sollen die darauf gerichteten und im Zusammen­ hang damit genannten Merkmale nur in Verbindung mit weiteren Merkmalen der Erfindung Gültigkeit haben.

Einem zylindrischen Mantel 13, 57 ist als äquivalent ein an­ nähernd zylindrischer Mantel gleichzusetzen.

Claims (3)

1. Stehender Reaktor zur Herstellung von Methanol, mit einem zylindrischen Gehäuse mit das Katalysatorbett im Inneren des Gehäuses durchsetzenden, parallel zur Reaktorlängsachse verlaufenden Austauscherrohren, sowie einem das Katalysatorbett tragenden, gasdurchlässigen Boden oder Netz im unteren Reaktorabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 51) durch eine obere Haube (5, 55) abgeschlossen ist, das Katalysatorbett von einem zylindrischen Mantel (13, 57) aus Flossenrohren (12, 58) innerhalb des Gehäuses umschlossen ist, der bei abgehobener Haube mit dem Katalysatorbett in Längsrichtung des Reaktors aus dessen Gehäuse heraushebbar ist, daß die abgebogenen Enden (20, 21 bzw. 59, 60) der den Innenraum des zylindrischen Mantels (13, 57) gleichmäßig durchsetzenden Rohre (22, 61) in die oberen und unteren Abschnitte (14, 15 bzw. 62, 63) der Flossenrohre (12, 58) des zylindrischen Mantels (13, 57) und die Flossenrohre (12, 58) im unteren Reaktorabschnitt in eine Ringleitung (16, 63 a) münden, und daß der das Katalysatorbett tragende, gasdurchlässige Boden oder das Netz (23, 64 a) auf Höhe dieser Leitung (16, 63 a) an dieser oder kurz darüber an den Rohrabschnitten (15, 63) des zylindrischen Mantels (13, 57) befestigt ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Innenraum des zylindrischen Mantels (13, 57) parallel zur Reaktorlängsachse durchsetzenden Rohre (22, 61) derart mit Flossen (70, 71) versehen sind, daß die Rohre und Flossen benachbarter Rohre in sich abgeschlossene mit Katalysatormasse gefüllte Strömungsräume von regelmäßigem, geometrischem Querschnitt bilden.

3. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des zylindrischen Mantels (57) zur Aufnahme zweier übereinander angeordneter Abschnitte des Katalysatorbettes unterteilt ist und die Gaszuführungsleitung (56) unterhalb des oberen und oberhalb des unteren Bettabschnitts in den Reaktor mündet, wobei sich oberhalb der Gaseintrittsleitung (56) in den Reaktor ein zweiter Katalysatorboden oder -netz (64) über den Querschnitt des zylindrischen Mantels (57) erstreckt, der von den Austauscherrohren (61) durchsetzt ist.