DE4303471A1 - Reaktor für exotherme katalytische Gasreaktionen - Google Patents

Reaktor für exotherme katalytische Gasreaktionen

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Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung exothermischer katalytischer Gasreaktionen mit einem zylindrischen äußeren Druckgefäß, welches einen unteren Eingangsstutzen für das Frischgasgemisch, einen oberen Abgangsstutzen für das Endgasgemisch und ein auf einem gasdurchlässigen Tragerost ruhendes Katalysatorbett aufweist. Er ist geeignet zur Durchführung einer katalytischen CO-Konvertierung von schwefelhaltigem Rohsynthesegas unter Druck, bei dem die Frischgastemperatur zwischen 250° und 300° Grad Celsius und die Endgastemperatur zwischen 450° und 500° Grad Celsius liegt.
Der Einsatz von Reaktoren für die exotherme katalytische Konvertierung, die CO-Konvertierung oder die Methanisierung ist dem Fachmann bekannt. Weniger bekannt ist, wie diese Reaktoren dann auszuführen sind, wenn ein zu rascher Verschleiß der Reaktoren, der bei exothermen katalytischen Reaktionen, insbesondere bei der katalytischen CO-Konvertierung von schwefelhaltigem Rohgas unter Druck, auftritt, vermieden werden soll.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Reaktor zu entwickeln, der zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen und insbesondere zur CO-Konvertierung von schwefelhaltigem Rohgas unter Druck geeignet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung entsprechend der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Ein Ausführungsbeipiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Darstellung zeigt einen Reaktor zur Durchführung einer katalytischen CO-Konvertierung von schwefelhaltigem Rohsythesegas unter Druck, bei dem die Frischgastemperatur zwischen 250° und 300° Grad liegt und die Endgastemperaturen zwischen 450° und 500° Grad Celsius liegen. Das zu konvertierende Rohgas gelangt über den unteren Eingangsstutzen 2 in das Druckgefäß 1, in dem sich ein Katalysator 4 in einem gasdichten Mantel 5 befindet.
Das Rohgas steigt im Reaktorraum 7 zwischen dem äußeren Druckgefäß 1 und dem gasdichten Mantel 5 in den Freiraum 8 über dem Katalysatorbett 4 auf, ohne sich chemisch zu verändern.
Das äußere Druckgefäß 1 kann aus warm festen, bei Temperaturen oberhalb von circa 350° Grad Celsius durch Hochtemperatur-Schwefelkorrosion gefährdeten Kohlenstoffstahl gefertigt sein, da es nur mit einem Rohgas vor der Reaktion in Berührung kommt.
In der Katalysatorschüttung 4 reagiert das Gas, wobei die Temperatur bis auf 500° Grad Celsius ansteigt und CO2 und O2 entsteht, welches als Endgasgemisch in einem Sammelraum 10 durch den Tragrost 3, der die Katalysatorschüttung 4 trägt, gelangt und aus diesem über ein Innenrohr 9 und einen Abgangsstutzen 1 den Reaktor verläßt.
Zur Messung der Reaktionstemperatur kann eine geeignete Meßeinrichtung 12 durch das Druckgefäß 1 in die Katalysatorschüttung 4 ragen.
Aufgrund der Agressivität des entstandenen Gases sind das Innenrohr 6, der Tragrost 3 und gegebenenfalls der Mantel 5 des tassenförmigen Einsatzes 5 und der Boden 6 aus austenitischem Stahl zu fertigen.
Der Reaktor hat den Vorteil, daß in ihm exotherme katalytische Gasreaktionen stattfinden können, ohne daß es zu Schädigungen des äußeren Druckgefäßes durch das entstandene reaktive Endgasgemisch kommt.

Claims (3)

1. Reaktor zur Durchführung exothermer katalytischer Gasreaktionen mit einem zylindrischen äußeren Druckgefäß, welches einen unteren Eingangsstutzen für das Frischgasgemisch, einen oberen Abgangsstutzen für das Endgasgemisch und ein auf einem gasdurchlässigen Tragrost ruhendes Katalysatorbett aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrost (3) mit dem aufliegenden Katalysatorbett (4) innerhalb eines tassenförmigen Einsatzes mit einem gasdichten Mantel (5) und einem gasdichten Boden (6) untergebracht ist, der Einsatz innerhalb des äußeren Druckgefäßes so angeordnet ist, daß ein Ringraum (7) zwischen der Innenwand des Druckgefäßes und dem Mantel (5) des Einsatzes verbleibt, welcher einerseits mit dem unteren Eingangsstutzen (2), andererseits mit einem Freiraum (8) im Oberteil des äußeren Druckgefäßes (1) kommuniziert und der obere Abgangsstutzen (11) gasdicht mit einem Innenrohr (9) verbunden ist, welches durch den Freiraum (8), das Katalysatorbett (4) und dem Tragrost (3) hindurchgeführt ist und in einem Sammelraum (10) zwischen dem Tragrost (3) und dem gasdichten Boden (6) des tassenförmigen Einsatzes endet und diesen Sammelraum (10) mit dem Abgangsstutzen (11) verbindet.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Druckgefäß (1) für Belastungsbedingungen ausgelegt ist, die dem Druck und der Temperatur des Frischgases entsprechen, während der tassenförmige Einsatz (5, 6), der Tragrost (3) und das Innenrohr (9) für die (höhere) Temperatur des Erdgases und die vergleichsweise geringe Druckdifferenz, die beim Durchgang des Gasgemisches durch das Katalysatorbett (4) entsteht, ausgelegt wird.
3. Reaktor zur Durchführung einer katalytischen CO- Konvertierung von schwefelhaltigem Rohsynthesegas unter Druck, bei der die Frischgastemperatur zwischen 250° und 300° Grad Celsius und die Endgastemperaturen zwischen 450° und 500° Grad Celsius liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Druckgefäß (1) aus warm festen, bei Temperaturen oberhalb circa 350° Grad Celsius durch Hochtemperatur-Schwefelkorrosion gefährdeten Kohlenstoffstahl und der Tragrost (3) des tassenförmigen Einsatzes (5, 6) und das Innenrohr (9) aus austenitischem Stahl gefertigt ist.
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