DE581075C

DE581075C - Verfahren zur Ausfuehrung exothermer katalytischer Reaktionen

Info

Publication number: DE581075C
Application number: DEI44103D
Authority: DE
Inventors: Dr Joseph Baycr
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1932-03-27
Filing date: 1932-03-27
Publication date: 1933-07-27

Description

Verfahren zur Ausführung exothermer katalytischer Reaktionen Zusatz zum Patent 548 962 Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Ausführung exothermer katalytischer Reaktionen, insbesondere der katalytischen Oxydation von Schwefeldioxyd, in Rohrbündelvorrichtungen, bei dem die Kontaktmasse zum Teil innerhalb der Rohre, zum Teil in den Räumen zwischen den Rohren angeordnet ist und die Reaktionsgase nach partiellem Umsatz in einem der beiden Teile der Kontaktmasse zwecks Temperaturausgleichs in einen Sammelraum, wo gegebenenfalls eine Erniedrigung oder Erhöhung der ausgeglichenen Temperatur vor dem weiteren Umsatz vorgenommen wird, und dann nach-Umkehrung der Strömungsrichtung in den anderen Teil der Kontaktmasse geleitet werden. Bei dieser Arbeitsweise läßt sich in den Rohrbündelvorrichtungen auch bei hohen Belastungen und unter Anwendung verhältnismäßig konzentrierter Gase die Temperatur leicht und mit großer Genauigkeit regeln.
Es wurde nun gefunden, daß sich dieses Verfahren in mehrfacher Hinsicht besonders vorteilhaft gestaltet, wenn man die Umsetzung in der Rohrbündelvorrichtung bei entsprechend stärkerer Belastung weitgehend, aber nicht vollständig durchführt und sie in -einem vorzugsweise sich unmittelbar, d. h. ohne Rohrleitung, an das Rohrbündel anschließenden, mit Kontaktmasse gefüllten Raum,-den die einzelnen aus den Röhren kommenden Gasströme gemeinsam durchströmen, zu Ende führt. Man arbeitet beispielsweise derart, daß man die Umsetzung zu etwa go°/O in der nach den Angaben des Hauptpatents gestalteten Rohrbündelvorrichtung ausführt und die Katalyse dann in dem an diese Vorrichtung angeschlossenen, mit Kontaktmasse versehenen Sammelraum zu Ende führt.
Das Verfahren wird weiter veranschaulicht durch die beiliegende Zeichnung, in der eine für die Durchführung der Scllwefeldioxydoxydation geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt ist. A, B und C bedeuten die verschiedenen Schichten der Kontaktmasse, und zwar A und B die Anordnung der Kontaktmasse gemäß dem Hauptpatent und C die Kontaktmasse, in der sich die von B herkommenden einzelnen Gasströme vereinigen. Die umzusetzenden Gase werden in überwiegender Menge bei D und daneben bei E zugeleitet, wobei die bei E zugeführten Gase durch die z. B. aus einem kegelförmigen Blech und einer gelochten Platte bestehende Gasverteilervorrichtung H und anschließend durch die Rohre der Kontaktmasse A zugeführt werden. Bei D kann man kalte oder nach Bedarf im Wärmeaustauscher G mehr oder weniger vorgewärmte Gase zuführen, um durch Wärmeaustausch die Temperatur der in den Rohren von B kommenden, bereits weitgehend umgesetzten Reaktionsgase nach Wunsch zu beeinflussen. Im iibrigen ist die Gasführung ohne weiteres aus der Zeichnung. in der G einen Wärmeaustauscher darstellt, ersichtlich.
Führt man beispielsweise die Umsetzung in der ersten Stufe bis zu 90 01o durch, so entsteht bei der Restumsetzung nur noch verhältnismäßig wenig Wärme, was zur Folge hat. daß man die Umsetzung zu einem nicht unwesentlichen Teil außerhalb der wärmeaustauschenden Rohrbündelvorrichtung in einem einfachen Kessel C, der gut isoliert ist, ausführen kann. Da sich die Kontaktmasse in C-auf einen großen Querschnitt verteilt, so verursacht die Anordnung gemäß der Erfindung einen viel geringeren Gaswiderstand, als wenn man die gesamte Kontaktmasse in dem Röhrenkörper anordnet. Zufolge der gleichmäßigen Verteilung der aus den Rohren kommenden Gase auf den gesamten Querschnitt von C erzielt man einen vorzüglichen Umsatz. Die aus C austretenden Gase, welche eine Temperatur von bis zu 4000 aufweisen, kann man, soweit sie nicht zur Vorwärmung der Frischgase im Wärmeaustauscher G benötigt werden, bei F- entnehmen und mit besonderem Vorteil zur Durchführung anderer Arbeitsvorgänge, beispielsweise der Oleumdestillation, verwenden.
Die vorliegende Erfindung gestattet bei gleichem Ouerschnitt der Vorrichtung und bei gleichem Gasdruck gegenüber dem Arbeiten gemäß dem Hauptpatent eine Mehrbelastung von beispielsweise 30 01,, wobei nur geringe Mehrkosten durch die Anordnung des Sammelraums C aufgewendet werden müssen.
Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß zufolge der sehr günstigen Wärmeverteilung in der Apparatur das Apparaturmaterial nicht überhitzt wird, woraus sich wiederum geringere Reparaturkosten ergeben.
Beispiel 7 bis S O/, Schwefeldiosyd enthaltende, in üblicher ÄVeise gereinigte Röstgase werden durch die oben beschriebene Vorrichtung, die mit einem gemäß Patent 2gr 792 hergestellten Vanadinkatalysator beschickt ist, geleitet.
Die Strömungsgeschwindigkeit wird der Katalysatormenge derart angepaßt, daß in den beiden Ratalysatorschicllten A und B ein Umsatz von etwa 90 01, erzielt wird. Die Temperatur soll dabei im Teil A etwa 5600, im Teil B etwa 5000, im Teil C etwa 4400 betragen. Um dies zu erreichen, werden zwei Drittel des umzusetzenden Röstgases, auf etwa 3500 vorgewärmt. bei D und ein Drittel, nicht vorgewärmt, bei E eingeffthrt. Es werden so Umsätze von 97 bis 98°1O erzielt.
In ähnlicher Weise läßt sich in der Vorrichtung die Oxydation von Ammoniak mit aktivierten Eisenoxydkatalysatoren durchführen. Auch ist die Anordnung zur Durchfüilrung exothermer Druckreaktionen, beispielsweise der Ammoniaksynthese aus Stidcstoff und XVasserstoff, geeignet.

Claims

P. TI'NTAN S1>RU CIT : NVeitere Ausbildung des Verfahrens gemäß Patent 548 962 zur Ausführung exothermer katalytischer Reaktionen in Rohrbündelvorrichtungen, wobei die Kontaktmasse zum Teil innerhalb der Rohre, zum Teil in den Räumen zwischen den Rohren an*cordIlet ist und die Reaktionsgase nach partiellem Umsatz in einem der beiden Teile der I Kontaktmasse zwecks Temperaturausgleichs in einen Sammelraum und dann nach Umkehrung der Strömungsrichtung in den anderen Teil der Kontalstmasse geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in der Rohrbündelvorrichtung weitgehend, aber nicht vollständig durchführt und sie in einem vorzugsweise sich unmittelbar, d. h. ohne Rohrleitung, an das Rohrbündel anschließenden, mit Kontaktmasse gefüllten Raum, den die einzelnen aus den Rohren kommenden Gasströme gemeinsam durch strömen, zu Ende führt.