DE3731988C3 - Reaktor für die Behandlung eines Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Behandlung eines Gases gem. Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 16 67 718 ist ein Reaktor der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem als Druckeinbau ein perforiertes Blech und als Einbau für die Homogenisierung ein Metallgitter vorgesehen sind. Die Katalysatornetze bzw. -tücher aus reinem Platin oder platinreichen Legierungen ruhen unter Zwischenschaltung eines Metallgitters mit verdrillten Maschen auf einer mit Kanälen versehenen feuerfesten Unterlage. Das der Homogenisierung dienende Metallgitter mit einer Gitterdicke von 2 mm und einer Maschenweite von 6 mm ist zur Vermeidung von Stauströmen in den auf die Platintücher gelangenden Gasstrom im großem Abstand von dem Lochblech und dicht oberhalb der Platintücher angeordnet. Da das Metallgitter in Strömungsrichtung nur eine geringe Führung des Gasstroms ausüben kann eine gleichmäßige Beaufschlagung der Platin-Netze nicht gewährleistet werden. Insbesondere können sich stromab des Lochbleches Ungleichmäßigkeiten und Rezirkulationsgebiete einstellen, da sich die Einzelstrahlen nach Durchströmen der einzelnen Löcher des Lochbleches noch ungleichmäßig zusammenschließen können. Diese Ungleichmäßigkeiten können von dem direkt vor den Platintüchern angeordneten Metallgitter nicht aufgehoben werden.

Aus der DE-OS 23 26 884 ist ein Reaktor zur katalytischen Behandlung eines Gases bekannt, bei dem das Gas direkt in ein auf einer Metallgitterlage abgestütztes Katalysatorbett aus Katalysatorteilchen einströmt. Die Metallgitterlage selbst ist durch Lagen aus einem Honigwabenrahmenwerk und einer Metallrahmenkonstruktion gestützt. Somit ist eine zwangsgeführte Vergleichmäßigung der Gasströmung vor dem Katalysatorbett nicht vorgesehen. In der Druckschrift ist eine besondere strömungstechnische Aufgabenstellung für das dem Katalysatorbett nachgeschaltete Honigwabenrahmenwerk und die das Honigwabenrahmenwerk stützende Metallrahmenkonstruktion nicht angesprochen.

Aus der prioritätsälteren DE-PS 36 38 115 ist ein Reaktor zur katalytischen Behandlung eines Gases bekannt, in dem nach einer Katalysatornetzbaugruppe ein Rohrwärmetauscher angeordnet ist, dessen Rohre sich in Behälterlängsrichtung erstrecken. Die Katalysatornetzbaugruppe ist von den aus der oberen Lochplatte hervorragenden Enden der Rohre abgestützt.

Die DE-AS 11 40 560 zeigt einen Reaktor mit übereinander angeordneten und mit Löchern versehenen Zwischenböden. Die Löcher dienen der Aufnahme von in Strömungsrichtung der Gase sich trichterförmig verengenden Düsen, deren obere und untere Enden jeweils um ein Mehrfaches des Düsen­ durchmessers über die Bodenflächen hinausragen. Unter­ halb des unteren Düsenbodens ist ein Platinkontaktnetz angeordnet. Um eine gleichmäßige Gasgemischverteilung über dem Platinnetz zu erreichen, sind in vorteilhafter Ausführung an den unteren Enden der dem Platinkontakt­ netz benachbarten Düsen Prallplatten angeordnet. Der untere Düsenboden wirkt somit als Druckverlusteinbau bzw. Einbau zur Homogenisierung der Strömung. Die aus dem Düsenboden nach unten herausragenden Düsenenden bilden ein Kanalgitter aus von Gas durchströmten Gitter­ stäben, wobei jeder Gitterstab bzw. jede Düse einer Öffnung des Zwischenbodens zugeordnet ist. Nachteilig bei dem vorbekannten Reaktor ist der hohe apparatetech­ nische Aufwand.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Reaktor der genannten Art zu schaffen, bei dem Rezirkulationen und Schieflagen hinsichtlich der Katalysatorbeaufschlagung weiter verringert und möglichst ganz vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Kanalgitter, dessen Kanallänge mindestens im Bereich der Kanalweite liegt, in Strömungsrichtung des Gases gesehen direkt nach dem sich quer erstreckenden Druckverlusteinbau angeordnet ist und jede Kanaleintrittsöffnung eine Vielzahl von Löchern des Druckverlusteinbaus überdeckt.

Da bei dem erfindungsgemäßen Reaktor als Einbau für die Homogenisierung der Beaufschlagung der Anströmfläche der Platin-Netze ein Kanalgitter mit ausreichender Kanallänge direkt nach dem Druckverlusteinbau und jede Kanaleintrittsöffnung eine Vielzahl von Löchern des Druckverlusteinbaus überdecktangeordnet ist, kann eine Bündelung vom in getrennten Kanälen eintretenden Einzelstrahlen aus den Durchströmöffnungen des Druckverlusteinbaus, insbesondere aus den Löchern der Lochplatte, nicht mehr erfolgen. Rezirkulationen und Schieflagen sind daher weitgehend ausgeschlossen.

Jede Kanaleintrittsöffnung des Kanalgitters überdeckt eine Vielzahl von Durchströmöffnungen des Druckverlusteinbaus.

Die Gittergeometrie des Kanalgitters ist nicht auf bestimmte Geometrien beschränkt; es kann z. B. ein Sechseckgitter, ein Rechteckgitter, ein Kreisgitter oder ein Dreieckgitter vorliegen.

Zusammenfassend ist es für die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik wichtig, daß das dem Druckverlusteinbau nachgeschaltete Gitter ein Kanalgitter ist und direkt nach dem Druckverlusteinbau im Reaktor angeordnet ist.

Bei einem Reaktor für die katalytische Ammoniak-Oxidation ist es von Vorteil, wenn das Kanalgitter ebenfalls in der Brennerhaube angeordnet ist, so daß bei Abnahme der Haube die als Katalysator wirkenden Platin-Netze weiterhin leicht zugänglich bleiben.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch einen bekannten Reaktor für die katalytische Ammoniak-Oxidation,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt vergleichbar Fig. 1 durch einen erfindungsgemäßen Reaktor,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Lochplatte,

Fig. 4 einen Teillängsschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 und

Fig. 5 und 6 weitere Kanalgitterkonfigurationen.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, strömt das Gas (G) von oben über eine Zuleitung (1) relativ geringen Querschnitts in den Reaktor (2) ein, der aus einer von einem Ringflansch abnehmbaren Haube (3) und dem Reaktorgrundkörper (4) besteht. Zur gleichmäßigen Verteilung des Gases über die Anströmfläche der sich quer über die Eintrittsöffnung des Behältergrundkörpers erstreckenden Platin-Netze (5) ist in der abnehmbaren Haube ein Lochblech (6) vorgesehen. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, bilden sich stromabwärts der Lochplatte (6) Ungleichmäßigkeiten in der Anströmung der Platin-Netze (5), wobei es auch zu Rezirkulationsgebieten kommt, da sich die Einzelstrahlen nach dem Durchströmen der Löcher (6a) der Lochplatte (6) ungleichmäßig zusammenschließen können.

Diese Störungen werden durch die Nachschaltung eines Kanalgitters (7) gemäß Fig. 2 wesentlich verringert. Das Kanalgitter (7) kann unter Umständen an der Unterseite des Lochblechs (6) anliegen oder mit einem solchen Abstand nachfolgen, daß der Eintritt der Strahlen in die Kanäle (8) erfolgt, ehe die Einzelstrahlen ihrer Neigung zum Zusammenschluß folgen können. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 überdeckt jeder Kanal (8) vier Löcher (6a) der Lochplatte (6). Zur Vermeidung von Rezirkulationen und Ungleichmäßigkeiten ist es bei der Vielzahl von Löchern (6a) in der Lochplatte (6) erforderlich, daß jede Kanaleintrittsöffnung (8) eine Vielzahl von Löchern (6a) überdeckt. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, muß die Kanallänge (d) mindestens im Bereich der Gitterweite (a) liegen. Größere Kanallängen sind denkbar.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 ein Rechteckgitter (7) verwendet wird, weist die Ausführungsform gemäß Fig. 5 ein Dreieckgitter (9) auf, dessen Eintrittsöffnung ebenfalls vier Löcher (6a) überdeckt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist ein Kreisgitter (10) der Lochplatte (6) nachgeschaltet, wobei jede Kanalöffnung wiederum vier Löcher der Lochplatte (6) überdeckt.

Zusammenfassend kommt es für die vorliegende Erfindung darauf an, daß dem Druckverlusteinbau ein Kanalgitter nachgeschaltet wird, dessen Kanäle eine gegebenfalls durch Versuche zu ermittelnden Anzahl der Durchströmöffnungen im Druckverlusteinbau überdecken und deren Kanallänge von der so bestimmten Gitterweite abhängig ist. Das Kanalgitter ist so auszulegen, daß der weite Anströmquerschnitt des Katalysators im wesentlichen gleichmäßig angeströmt wird und Rezirkulationszonen weitgehend vermieden werden.

Claims (2)

1. Reaktor für die Behandlung eines Gases mittels Platin- Netzen, bei dem zwischen der Gaszufuhr zum Reaktor und der Anströmfläche der Platin-Netze ein sich quer zur Strömungsrichtung des Gases erstreckender und Durchströmöffnungen aufweisender Druckverlusteinbau und ein Einbau für die Homogenisierung der Beaufschlagung der Anstömfläche der Platin-Netze vorgesehen sind, insbesondere Reaktor für die katalytische Ammoniakoxidation mit Brennerhaube, in der Brennerhaube angeordneter Lochplatte, Vergleichmäßigungseinbau und diesen nachgeschalteten Platin-Netzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanalgitter (7), dessen Kanallänge (d) mindestens im Bereich der Kanalweite (a) liegt, in Strömungsrichtung des Gases gesehen direkt nach dem sich quer erstreckenden Druckverlusteinbau (6) angeordnet ist und jede Kanaleintrittsöffnung (8) eine Vielzahl von Löchern (6a) des Druckverlustein­ baus (6) überdeckt.

2. Reaktor für die katalytische Ammonikoxidation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalgitter (7) ebenfalls in der Brennerhaube (3) angeordnet ist.