DE3441917A1 - Vertical reactor for producing methanol - Google Patents

Vertical reactor for producing methanol

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    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical

Abstract

The invention is based on a vertical reactor for producing methanol as specified in Patent Application P 3332049.7 which has a cylindrical housing sealed by a removable hood. A plurality of catalyst beds arranged one on top of the other and each supported by a detachable, gas-permeable tray or grid is surrounded by a cylindrical casing made of finned tubes into which the ends of exchanger tubes which pass through the catalyst bed open. According to the invention, horizontal, gas-impermeable partitions (86,87,88) are arranged underneath the gas-permeable trays or grids (72,73,74) of the second lowermost (78) and the next higher catalyst beds (77,76) at the level of inlet or outlet openings (80,81,82) for the gas. <IMAGE>

Description

''Stehender Reaktor zur Erzeugung von Methanoln - Zusatz zu'' Standing reactor for the production of methanol - addition to

Patent . (PatentanmeldunR P 33 32 049.7-42) Die Erfindung betrifft einen stehenden Reaktor zur Erzeugung von Methanol nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.Patent. (Patent application P 33 32 049.7-42) The invention relates to an upright reactor for the production of methanol according to the generic term des Main claim.

Das Hauptpatent . (Patentanmeldung P 33 32 049.7-42) sieht bei einer Ausführungsform vor, daß das Gehäuse des Reaktors durch eine obere abnehmbare Haube abgeschlossen ist und das Katalysatorbett von einem oben offenen, unten durch einen lösbaren Boden oder Netz verschlossenen zylindrischen Mantel aus Flossenrohren umgeben ist, wobei mehrere übereinander angeordnete von je einem lösbaren, gasdurchlässigen Boden oder Netz getragene Katalysatorbetten von einem zylindrischen Mantel aus Flossenrohren umgeben sind.The main patent. (Patent application P 33 32 049.7-42) looks at a Embodiment that the housing of the reactor by an upper removable hood is completed and the catalyst bed from an open top, through a bottom detachable bottom or net closed cylindrical jacket surrounded by fin tubes is, with several one above the other of one detachable, gas-permeable Catalyst beds supported by a cylindrical jacket made of fin tubes are surrounded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen stehenden Reaktor dahingehend zu verbessern, daß der Wärmeinhalt des Gases noch effektiver mit einfachen Mitteln genutzt wird.The invention is based on the object of such a standing To improve the reactor so that the heat content of the gas is more effective is used with simple means.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.To solve this problem, the invention provides the features of the characterizing Part of the main claim. - The features of the subclaims serve to improve and further development of the features of the main claim.

Der erfindungsgemäße Reaktor bietet den Vorteil, unter Beachtung der Aufgabe und der Vorteile des Hauptpatentes, einen gesteigerten Wärmeübergang von den Gasen und der von ihnen beaufschlagten Katalysatormasse auf das Kühlmittel zu erhalten, so daß eine hohe Leistung des Wärmetauschers erreicht wird.The reactor according to the invention offers the advantage, taking into account the Task and the advantages of the main patent, an increased heat transfer from the gases and the catalyst mass acted upon by them towards the coolant obtained so that a high performance of the heat exchanger is achieved.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Reaktors nach der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of the reactor according to Invention shown.

Das Gehäuse G des Reaktors weist einen äußeren, zylindrischen Druckmantel 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 Gehäuses G nach oben bildet eine Haube 4, die mittels ihres Flansches 5 mit dem Flansch 2 des zylindrischen Druckmantels 1 verbunden ist, während der Boden 6 des Gehäuses G mit seinem Flansch 7 mit dem Flansch 3 des Druckmantels 1 verbunden ist.The housing G of the reactor has an outer, cylindrical pressure jacket 1 extending from the upper section to the lower section of the reactor and on its upper and lower edge each has a flange 2, 3. The end of the housing G upwards forms a hood 4, which by means of its flange 5 with the flange 2 of the cylindrical pressure jacket 1 is connected, while the bottom 6 of the housing G is connected with its flange 7 to the flange 3 of the pressure jacket 1 is.

Der Druckmantel 1 ist vorzugsweise mit einer Isolierlage ausgekleidet, die von der Trennfuge zwischen den Flanschen 2, 5 zur Trennfuge der Flanschen 3, 7 reicht. Die Haube 4 und der Boden 6 sind ihrerseits mit Isolierlagen ausgekleidet. Die Ausbildung 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.The pressure jacket 1 is preferably lined with an insulating layer, from the parting line between the flanges 2, 5 to the parting line of the flanges 3, 7 is enough. The hood 4 and the bottom 6 are in turn lined with insulating layers. The formation of the pressure jacket 1 and the hood 4 or the base 6 with their linings is made so that the hood 4 is removed from the pressure jacket 1 without difficulty can be. The same applies, if necessary, to the floor 6.

Die Isolierlage, die den zylindrischen Druckmantel 1 auskleidet, umgibt einen zylindrischen Wärmetauscher 11. Dieser besteht aus einem, an seinem Umfang geschlossenen, aus Flossenrohren 12 gebildeten zylindrischen Mantel 13. Das obere und untere Ende der Flossenrohre 12 des Mantels 13 mündet in einen verstärkten Rohrabschnitt 14, 15, wobei diese Rohrabschnitte in eine untere Verteilerringleitung 16 und eine obere Sammelringleitung 17 münden. Das Kühlmedium für den Wärmetauscher 11 wird über eine oder mehrere, den Boden 6 und dessen Auskleidung durchsetzende Rohre 70 der Ringleitung 16 zugeführt, während das erwärmte Kühlmedium aus der Sammelringleitung 17 über ein oder mehrere Rohre 71 abgezogen wird, die durch die Haube 4 hindurchgeführt sind.The insulating layer that lines the cylindrical pressure jacket 1 surrounds a cylindrical heat exchanger 11. This consists of one on its circumference closed, formed from fin tubes 12 cylindrical jacket 13. The upper and the lower end of the fin tubes 12 of the jacket 13 opens into a reinforced tube section 14, 15, these pipe sections in a lower distributor ring line 16 and a open upper collecting ring line 17. The cooling medium for the heat exchanger 11 is via one or more tubes 70 penetrating the floor 6 and its lining the ring line 16 is supplied, while the heated cooling medium from the collecting ring line 17 is withdrawn via one or more tubes 71 which pass through the hood 4 are.

In die verstärkten Rohrabschnitte 14, 15 der Flossenrohre 12 des zylindrischen Wärmetauschermantels 13 münden die in horizontale Ebenen abgebogenen Enden 20, 21 der senkrechten und parallel zur Längsachse des Reaktors verlaufenden Tauscherrohre 22 des Wärmetauschers 11, so daß ein einheitlicher Tauscherkörper aus einem Flossenrohrmantel und einem inneren Tauscherrohrbündel gebildet ist.In the reinforced tube sections 14, 15 of the fin tubes 12 of the cylindrical The ends 20, 21 bent in horizontal planes open out through the heat exchanger jacket 13 the vertical exchanger tubes running parallel to the longitudinal axis of the reactor 22 of the heat exchanger 11, so that a unitary exchanger body consists of a fin tube jacket and an inner exchanger tube bundle is formed.

Der Innenraum des Reaktors ist in dargestelltem Beispiel in vier übereinander gelegene Räume I, II, III, IV unterteilt, die gemeinsam von dem Flossenrohrmantel 13 umschlossen und von den Tauscherrohren 22 durchsetzt sind. Das untere Ende jedes dieser vier Räume weist einen sich über den ganzen lichten Querschnitt des Flossenrohrmantels 13 erstreckendes, horizontales Netz 72, 73, 74, 75 auf, das aus seiner Befestigung leicht lösbar und gasdurchlässig ist, gleichwohl aber das Katalysatorbett 76, 77, 78, 79 zu tragen vermag.The interior of the reactor is in the example shown in four on top of each other located spaces I, II, III, IV divided, which are shared by the fin tube jacket 13 are enclosed and penetrated by the exchanger tubes 22. The bottom of each these four spaces have a clear cross section of the fin tube jacket 13 extending, horizontal network 72, 73, 74, 75, which from its attachment is easily detachable and gas-permeable, but the catalyst bed 76, 77, 78, 79 able to carry.

Oberhalb jedes der drei untersten Räume II, III, IV sind Öffnungen 80, 81, 82 in dem Flossenrohrmantel 13 und dem Druckmantel 1 des Gehäuses G vorgesehen, an die sich auswärts gerichtete Rohrstutzen 83, 84, 85 anschließen.Above each of the three lowest rooms II, III, IV are openings 80, 81, 82 provided in the fin tube jacket 13 and the pressure jacket 1 of the housing G, to the outwardly directed pipe socket 83, 84, 85 connect.

Auf Höhe jeder der Öffnungen 80, 81, 82 ist eine gasundurchlässige, horizontale Trennwand 86, 87, 88 angeordnet, die auf halber Höhe des lichten Querschnitts der Öffnungen 80, 81, 82 gelegen ist, sich ebenfalls über den Querschnitt des Flossenrohrmantels erstreckt und vorzugsweise mit in die Rohrstutzen ragenden Ansätzen 89 versehen ist.At the level of each of the openings 80, 81, 82 is a gas-impermeable, horizontal partition 86, 87, 88 arranged, which is halfway up the clear cross-section of the openings 80, 81, 82 is also located over the cross section of the Fin tube jacket extends and preferably provided with projecting into the pipe socket extensions 89 is.

Der Boden 6 weist eine zentrale Gaszuführungsleitung 24 mit einem konischen Verteiler 90 auf. Das abgekühlte Gas des Raumes IV trifft von unten auf die Trennwand 88, die ebenso wie das darüber angeordnete Katalysatornetz 74 von den Tausche rohren 22 durchsetzt wird. Das Gas des Raumes IV wird in Richtung der Pfeile S durch die Öffnungen 82 zu den Stutzen 85 geleitet.The bottom 6 has a central gas supply line 24 with a conical distributor 90. The cooled gas of room IV hits from below the partition wall 88, which, like the catalyst network 74 arranged above it, from the exchange tubes 22 is penetrated. The gas of the room IV is in the direction of the Arrows S passed through the openings 82 to the connecting piece 85.

Demselben Stutzen 85 wird das gekühlte Gas aus dem Raum III zugeführt, das auf die Oberseite der Trennwand 88 auftrifft und auswärts umgelenkt wird. Dieser Teilgasstrom gelangt ueber die Stutzen 84 in den Raum III ebenso wie der Teilgasstrom für den Raum II, wobei beide Räume II, III durch die von den Rohren 22 durchsetzte Trennwand 87 voneinander getrennt sind. Das Katalysatorbett des Raumes II umgibt gleichfalls die Rohre 22, die durch das Netz 73 dieses Raumes hindurchragen.The cooled gas from room III is fed to the same nozzle 85, which impinges on the top of the partition wall 88 and is deflected outward. This Partial gas flow reaches space III via the connection 84, as does the partial gas flow for room II, both rooms II, III being penetrated by the pipes 22 Partition wall 87 are separated from each other. The catalyst bed of room II surrounds likewise the tubes 22 which protrude through the network 73 of this space.

Die Strömungsverhältnisse der Trennwand 88 entsprechen denen der Trennwand 86 unterhalb des Raumes I, dem das Gas durch die zentrale Zuleitung 72 über den konischen Verteiler 73 zugeführt wird.The flow conditions of the partition 88 correspond to those of the partition 86 below the space I, which the gas through the central supply line 72 via the conical manifold 73 is supplied.

Die. Strömungsrichtung des Gases ist in der Zeichnung durch Pfeile in ausgezogener Linie verdeutlicht. So tritt das Gas in Richtung des Pfeiles 100 durch die Leitung 24 in den Reaktor ein, um im Gleichstrom zu dem Kühlmittel in den Rohren 12 und 22 durch den mit Katalysatormasse bestückten Raum IV zu strömen und in Richtung der Pfeile 101 diesen Raum zu verlassen. Entsprechendes gilt für den Raum I, in den das Gas in Richtung des Pfeiles 102 eingeleitet wird, das im Gegenstrom zu dem Kühlmittel in den Rohren 12 und 22 diesen Raum durchsetzt und in Richtung der Pfeile 103 den Reaktor verläßt. Für die Raume II und III gelten gleiche Strömungsverhältnisse. -Diese können ach umgekehrt werden, wie dies die in gestrichelter Linie dargestellten Pfeile besagen. Dann tritt in den Räumen II und IV statt eines Gleichstromes von Gas und Kiihlmittel ein Gegenstrom und in den Räumen I und III statt eines Gegenstromes dieser Medien ein Gleichstrom auf. - Auch andere Stromungekombinationen sind möglich.The. The direction of flow of the gas is indicated by arrows in the drawing illustrated in a solid line. The gas thus emerges in the direction of arrow 100 through line 24 into the reactor to be in cocurrent with the coolant in the tubes 12 and 22 to flow through the space IV equipped with catalyst mass and in the direction of the arrows 101 to leave this room. The same applies to the space I, into which the gas is introduced in the direction of arrow 102, which is in Countercurrent to the coolant in the tubes 12 and 22 passes through this space and leaves the reactor in the direction of arrows 103. For rooms II and III apply same flow conditions. -These can be reversed like this say arrows shown in dashed lines. Then in rooms II and IV instead of a cocurrent flow of gas and coolant, a countercurrent flow and into the I and III clear up a direct current instead of a countercurrent of these media. - Even other current uncombinations are possible.

Die vielflutige Eirrichttmg zeitigt Vorteile des Reaktors nech dem Haupfpatent und läßt darüberhinaus einen gesteigerten Wirkungsgrad seiner Wärmetauscherelemente erkennen.The multi-flow arrangement results in advantages of the reactor after the one Main patent and also allows an increased efficiency of its heat exchanger elements recognize.

Claims (6)

Patentansprüche Stehender Reaktor zur Erzeugung von Methanol, mit einem durch eine abnehmbare Haube abgeschlossenen, zylindrischen Gehäuse mit im Inneren ein Katalysatorbett durchsetzenden Austauscherrohren, wobei mehrere übereinander angeordnete, von je einem lösbaren, gasdurchlässigen Boden oder Netz getragene, Katalysatorbetten von einem zylindrischen Mantel aus Flossenrohren, in die die Enden der das Katalysatorbett durchsetzenden Austauscherrohre munden, umgeben sind, nach Patent ..... (Patentanmeldung P 33 32 049.7 dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der gasdurchlässigen Böden oder Netze (72, 73, 74) des zweituntersten (78) und der nächst höheren Katalysatorbetten (77, 76) auf Höhe von Einström- oder Ausströmöffnungen (80, 81, 82) für das Gas horizontale, gasundurchlässige Trennwände (86, 87, 88) angeordnet sind. Claims Standing reactor for the production of methanol, with a cylindrical housing closed by a removable hood with im Inside a catalyst bed penetrating exchanger tubes, with several one above the other arranged, each supported by a detachable, gas-permeable floor or net, Catalyst beds of a cylindrical jacket made of fin tubes into which the ends the exchanger tubes penetrating the catalyst bed, are surrounded, after Patent ..... (Patent application P 33 32 049.7 characterized in that below the gas-permeable floors or nets (72, 73, 74) of the second lowest (78) and the next higher catalyst beds (77, 76) at the level of the inflow or outflow openings (80, 81, 82) horizontal, gas-impermeable partition walls for the gas (86, 87, 88) are arranged. 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (86, 87, 88) auf halber Höhe der Einström- oder Ausströmöffnungen (80, 81, 82) angeordnet sind.2. Reactor according to claim 1, characterized in that the partition walls (86, 87, 88) halfway up the inflow or Outflow openings (80, 81, 82) are arranged. 3. Reaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (80, 81, 82) sich über den lichten Querschnitt des zylindrischen Mantels (13) aus Flossenrohren (12) erstrecken.3. Reactor according to claim 1 and 2, characterized in that the Partition walls (80, 81, 82) extend over the clear cross section of the cylindrical jacket (13) extend out of fin tubes (12). 4. Reaktor nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (80, 81, 82) mit sich bis in die Stutzen (89, 84, 85) der Einström-oder Ausströmöffnungen (80, 81, 82) erstreckenden Ansätzen (89) versehen sind.4. Reactor according to claim 1 and one of claims 2 or 3, characterized characterized in that the partition walls (80, 81, 82) with them up to the nozzle (89, 84, 85) of the inflow or outflow openings (80, 81, 82) extending approaches (89) are provided. 5. Reaktor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Nähe des unteren Endes des untersten Katalysatorbettes (79) die Gaseintrittsöffnung (24) für das untere Bett (79) und die Zutrittsleitung (70) für das Wärmetauschmittel in den Austauscherrohren ( 12, 22) angeordnet ist.5. Reactor according to claim 1 and one or more of claims 2 to 4, characterized in that in the vicinity of the lower end of the lowermost catalyst bed (79) the gas inlet opening (24) for the lower bed (79) and the inlet line (70) for the heat exchange medium is arranged in the exchanger tubes (12, 22). 6. Reaktor nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Katalysatorbetten (76-79) durchsetzenden Gasströme oberhalb und unterhalb der Trennwände (86-88) gleiche Strömungsrichtung in bzw. aus den Öffnungen (80-82) des Gehäuses (G) haben.6. Reactor according to claim 1 and one or more of claims 2 to 5, characterized in that the catalyst beds (76-79) penetrate Gas flows above and below the partition walls (86-88) in the same direction of flow in or out of the openings (80-82) of the housing (G).
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