DE3409159C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktionsapparat gemäß Gat­ tungsbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Reaktionsapparat ist beispielsweise aus der DE-OS 16 01 162 bekannt. Die betreffenden Ringkanäle gestatten es, das Wärmeträgermittel durch eine Viel­ zahl über den Umfang verteilter Öffnungen dem Inneren des Reaktionsapparats zu- bzw. aus diesem abzuführen. Dennoch und trotz zusätzlicher Verwendung von Verteiler­ scheiben etwa nach DE-OS 16 75 501 ergeben sich insbeson­ dere bei sehr großen Reaktionsapparaten mit entsprechend zahlreichen Rohren wie auch bei der Durchführung von Reak­ tionen mit sehr starker Wärmetönung gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich einer gleichmäßigen Wärmeab- bzw. -zuführung, da die einzelnen Öffnungen in sehr unterschiedlichen Ent­ fernungen von der Zuführungs- bzw. Entnahmestelle an dem jeweiligen Ringkanal auftreten. Die Ringkanäle entsprechend groß zu dimensionieren würde einen großen Bauaufwand be­ deuten und ist zuweilen auch platzmäßig problematisch. Die Verwendung geringer Öffnungsquerschnitte hingegen würde den Bedarf an Umwälzenergie für das Wärmeträgermittel untragbar erhöhen. Hinzu kommt, daß elektrische Antriebsmotoren von beispielsweise 400 kW, wie sie für große Reaktoren mit starker Wärmetönung in Betracht kommen, als Langsamläufer nur in Hochspannungsausführung zu entsprechend hohen Kosten und mit einem entsprechend großen Gewicht und Raumbedarf erhältlich sind.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, bei verhält­ nismäßig großen Reaktionsapparaten der im Gattungsbegriff angegebenen Art und im besonderen bei der dortigen Durchführung von Reaktionen starker Wärmetönung unter Erzielung einer hohen Ausbeute gleichmäßig guter Reaktionsprodukte den Bauaufwand in installations-, kosten- und raummäßiger Hinsicht zu verrin­ gern.

Diese Aufgabe ist durch das kennzeichnende Merkmal des An­ spruchs 1 gelöst.

Überraschenderweise verringert sich der Bauaufwand, eine gleich hohe Gleichmäßigkeit der Wärmeab- bzw. -zufuhr vorausgesetzt, durch die Vergrößerung der Zahl der Pumpen. Ungeachtet der Verwendung eines einzigen Wärmetauschers gewährleistet der Einsatz mehrerer über den Umfang verteilter Pumpen einen weit­ gehend gleichmäßigen Ein- und Austritt des Wärmeträgermittels selbst bei Verwendung verhältnismäßig enger Ringkanäle. Durch die Verkürzung der maximalen Förderwege verringert sich der Leistungsbedarf überproportional. Die durch die einzelnen Pumpen geförderten Mengen können je nach Bedarf individuell eingestellt und verändert werden. Dazu noch sind Pumpenantriebs­ motoren von beispielsweise nur 200 kW noch in Normalspannungs­ ausführung erhältlich. Entsprechend verringert sich zumindest der Installationsaufwand.

Die Verwendung zweier Pumpen an einem einzigen Reaktionsapparat bei nur einem Wärmetauscher ist zwar bereits aus der DE-AS 22 01 528 bekannt. Dabei fördern die Pumpen jedoch im wesent­ lichen durch unterschiedliche mehrerer axial hintereinander­ liegender Ringkanäle, wodurch in Axialrichtung des Reaktions­ apparats ein in bestimmter Weise steuerbares Temperaturprofil erhalten werden kann.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglich­ keiten der Erfindung an, so z. B. dergestalt, daß die Wärmeab- bzw. -zufuhr nicht nur örtlich sondern auch zeitlich, etwa zum Anfahren des Reaktionsapparats, genau dosiert werden kann, ohne daß es dazu einer Steuerung im Bereich der Pumpen bedarf.

Nachfolgend wird ein entsprechendes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Reaktionsapparats samt angeschlossenen Organen im Aufriß,

Fig. 2 ein Schnittschema durch die gleiche Anordnung in Höhe des oberen Ringkanals und

Fig. 3 ein ebensolches Schnittschema in Höhe des unteren Ringkanals.

Der dargestellte Reaktionsapparat weist einen Reaktorman­ tel 2, umgeben von zwei Ringkanälen 4 bzw. 6, auf. Die Ringkanäle 4 und 6 stehen mit dem Inneren des Reaktorman­ tels 2 im Bereich des Reaktionsrohrbündels jeweils über eine Vielzahl über den Umfang verteilter Öffnungen 8 in Verbindung, durch die das Wärmeträgermittel, wie in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile angedeutet, zum Inneren des Reaktormantels Zutritt findet bzw. daraus abfließen kann. Das Reaktionsrohrbündel ist in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.

An zwei diagonal einander gegenüberliegenden Stellen sind an die Ringkanäle 4 und 6 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zwei Umwälzpumpen 10 für das Wärmeträgermittel mit ihren eintrittsseitigen Anschlußstellen 12 a an den einen und mit ihren austrittsseitigen Anschlußstellen 12 b an den anderen der beiden Ringkanäle 4, 6 über deren Umfang verteilt angeschlossen. Die betreffenden Pfeile geben die Flußrich­ tung des Wärmeträgermittels an, dessen Teilströme sich im Inneren des Reaktormantels 2 vereinen, wodurch eine zu­ sätzliche Durchmischung entsteht. In gleichen Abständen von den Anschlußstellen 12 sind die Ringkanäle 4 und 6 durch Trennwände 14 gegeneinander in Einzelabschnitte 16, 18, 20, 22 abgeteilt (Fig. 2 und 3). Auf diese Weise steht jede Pumpe 10 mit zwei Vierteln eines jeden Ringkanals in Verbindung. Jeweils ein Ende der Einzelabschnitte 16-22 ist an Anschlußstellen 23 a bzw. 23 b mit einem einzigen gemeinsamen Wärme­ tauscher 24 verbunden, wobei die Verbindung mit den oberen Ringkanalabschnitten 16 und 18 über individuell verstell­ bare Stellglieder 26 hergestellt ist. Durch den Wärmetau­ scher 24, je nach Art der auftretenden Wärmetönung einen Kühler oder Erhitzer, wird dem Wärmeträgermittel im Neben­ schluß zu dem eigentlichen Kreislauf Wärme entzogen bzw. zugeführt. Dabei erlauben die Stellglieder 26, eine Steue­ rung der jeweils ab- bzw. zugeführten Wärme getrennt für beide Seiten des Reaktionsapparates wie auch nach den augenblicklichen Erfordernissen, die beim Anfahren in der Regel andere sind als im Betrieb des Reaktionsapparates. Zweckmäßigerweise werden die Stellglieder 26 Bestandteil eines Regelkreises sein.

Die beschriebene Schaltung des Wärmetauschers 24 erlaubt es, diesen bei stets gleichbleibenden Ein- und Austritts­ temperaturen einzusetzen, während die mittlere Temperatur des Kreislaufs durch die jeweils in den Wärmetauscher abgezweigte Menge bei kontinuierlichem Betrieb der Pumpen 10 steuerbar ist.

Claims (6)

1. Rohrbündel-Reaktionsapparat zur Durchführung exothermer oder endo­ thermer katalytischer Reaktionen, mit einem von einem Reak­ tormantel (2) umgebenen Kontaktrohrbündel und radialer Zu- bzw. Abführung eines Wärmeträgermittels über ein Paar von Ringkanälen (4, 6) mit ein- bzw. austrittsseitig daran angeschlossener Pumpe (10) und im Kreislauf über einen außenliegenden Wärmetauscher (24), dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei oder mehr Pumpen (10) mit ihren eintrittsseitigen Anschlußstellen (12 a) an den einen (4) und mit ihren austrittsseitigen Anschlußstellen (12 b) an den anderen (6) der beiden Ringkanäle (4, 6) über deren Umfang ver­ teilt angeschlossen sind, während ein einziger gemeinsamer Wärmetauscher (24) an die gleichen Ringkanäle (4, 6) an zwi­ schen den Anschlußstellen (12 a, 12 b) der einzelnen Pumpen (10) eines jeden Ringkanals (4, 6) liegenden Anschlußstellen (23 a, 23 b) angeschlossen ist.

2. Reaktionsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest einer der beiden Ringkanäle (4, 6) zwischen den Anschlußstellen (12 a, 12 b) der Pumpen (10) und vorzugsweise in gleicher Entfernung von diesen Anschlußstellen (12 a, 12 b) durch Trennwände (14) in Einzelabschnitte (16, 18; 20, 22) unterteilt ist.

3. Reaktionsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die durch die einzelnen Pum­ pen (10) geförderten Teilmengen des Wärmeträgermittels im Inneren des Reaktormantels (2) Gelegenheit haben, sich zu einem gemeinsamen Strom zu vereinen.

4. Reaktionsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußstellen (23 a, 23 b) des Wärmetauschers (24) an dem jeweiligen Ringkanal (4, 6) in gleicher Entfernung von den Anschlußstellen (12 a, 12 b) der Pumpen (10) auftreten.

5. Reaktionsapparat nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (24) an zumindest einem (4) der Ringkanäle (4, 6) über mehrere Anschlußstellen (23 b) mit entsprechend vielen - vorzugsweise individuell - verstellbaren Stellglie­ dern (26) angeschlossen ist.

6. Reaktionsapparat nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellglieder (26) Bestandteil eines Regelkreises sind.