DE595074C - Vorrichtung zur Ausfuehrung endothermer Gasreaktionen bei hohen Temperaturen - Google Patents

Description

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DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. MÄRZ 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 595074
KLASSE 12 g GRUPPE I02

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1931 ab

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, in welcher Gasreaktionen bei hohen Temperaturen ausgeführt werden sollen. Solche Vorrichtungen werden beispielsweise für die Herstellung von Cyanwasserstoffsäure durch Einwirkung von Ammoniakgas und Kohlenwasserstoffgas aufeinander oder zur Herstellung von Benzol und anderen hochwertigen ungesättigten Produkten durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen gebraucht. Die reagierenden Gase werden dabei mit hoher Geschwindigkeit durch einen auf eine sehr hohe Temperatur erhitzten Reaktionsraum geleitet. Das Prinzip, zur Durchführung von Reaktionen Gase in dünner Schicht an erhitzten Flächen entlang zu führen, ist an sich bekannt, und man hat auch schon enge Reaktionsräume vorgeschlagen. Die bekannten Vorrichtungen besitzen aber keine Gestaltung,

äo die sich für die erfolgreiche Durchführung von Reaktionen der obengenannten Art eignet.

Gewisse bekannte Vorrichtungen zeigen einen engen Reaktionsraum, der mit einem Katalyten gefüllt ist, während für den vorliegenden Erfjjidungszweck Katalysatoren unbedingt fehlen sollen. Man hat auch schon einen engen ringförmigen Reaktionsraum, der nach Erfordernis geheizt oder gekühlt werden soll, vorgeschlagen. Er ist aber ebenfalls für den Erfmdungszweck ungeeignet.

Demgegenüber weist der Erfindungsgegenstand folgende neue Merkmale auf. Die hier vorgeschlagenen Reaktionskammern sind hoch und sehr eng. Ihre Weite soll durchschnittlieh nur etwa 2,5 bis 5 cm im Lichten betragen. Außerdem besitzen diese hohen und engen Reaktionskammern eine große waagerechte Länge. Erfindungsgemäß sind mehrere solcher Reaktionskammern abwechsend mit Heizgasräumen nebeneinander angeordnet. Die Heizgasräume erstrecken sich über die ganze Höhe und Länge der Reaktionskammern. Durch die langgestreckten, hohen und engen Reaktionsräume, welche keinen Katalyten enthalten, sondern leer sind, werden die Gase mit hoher Geschwindigkeit hindurchgeführt.

Die Reaktionskammern sind in der Verbrennungszone eines Heizofens angeordnet, und die Heizgasräume beiderseits der Reaktionskammern enthalten eine so große Anzahl von senkrechten Querwänden, daß sie in eine Reihe kleiner und zweckmäßig je für sich beheizter senkrechter Kanäle unterteilt werden, wobei die Querwände gleichzeitig die Reaktionskammern seitlich stützen.

Dem Bekannten gegenüber bietet die neue Vorrichtung folgende Vorteile: Es ist jetzt leicht möglich, durch die neuartigen Reaktionskammern die Gase mit den hohen Geschwindigkeiten hindurchzuführen, welche für die gedachten Arbeitsverfahren notwendig

sind. Dieser Vorteil ist sehr bedeutsam, um eine unerwünschte Zersetzung der Ausgangsstoffe oder der Reaktionsprodukte, beispielsweise eine bemerkenswerte Zersetzung des Ammoniakgases oder der Kohlenwasserstoffgase in ihre Elemente oder eine Polymerisation der erzeugten Cyanwasserstoffsäure usw., zu verhindern.

Weiterhin bietet die neue Vorrichtung den ίο Vorteil einer besonders wirksamen Wärmeübertragung auf den Reaktionsgasstrom. Der Gasstrom wird in mehrere dünne Schichten zerlegt. Durch die Nebeneinanderanordnung mehrerer gleichzeitig arbeitender Reaktionskammern wird den bisherigen großen Wärmeverlusten wirksam vorgebeugt.

Sehr wertvoll ist dabei die Unterteilung der die Reaktionskammern einschließenden Heizgasräume durch senkrechte Querwände in eine Reihe kleiner Heizkanäle, die zweckmäßig je für sich beheizt werden. Hierdurch wird erreicht, daß auf der ganzen Länge der Reaktionskammern eine sehr gleichmäßige und gegebenenfalls in der Längsrichtung der Reaktionskammern abstufbare Erhitzung erfolgt.

Schließlich ergibt sich aus der seitlichen Stützung der Reaktionskammern durch die Querwände der beachtliche Vorteil, daß die Wandungen der Reaktionskammern verhältnismäßig dünn ausgeführt werden können und auf diese Weise nochmals die Wärmeübertragung von den Heizgasen auf den Reaktionsgasstrom erheblich erleichtert wird. Alle Merkmale tragen dazu bei, daß mit der neuen Vorrichtung die Reaktionen der in Betracht kommenden Art mit sehr günstigem Erfolge im Großbetriebe durchgeführt werden können, was mit keiner der bisher bekannten Vorrichtungen möglich war.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Abbildungen dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Querschnitt nach Linie D-D der Abb. 2.

Abb. 2 ist teils eine Seitenansicht, teils ein Längsschnitt nach Linie E-E der Abb. 1.

Abb. 3 ist ein Teil eines waagerechten

Schnittes nach Linie A-A der Abb. 1.

In dem Verbrennungsräume 2 eines Ofens sind drei Reaktionskammern 1 nebeneinander angeordnet, deren Querschnitt sich durch seine große Höhe und seine sehr geringe Breite oder Weite auszeichnet. Letztere soll durchschnittlich nur etwa 2¹Z₂ bis 5 cm betragen.

Die Länge der Reaktionskammern 1 ist aus der Abb. 2 ersichtlich.

Als Baustoff für die Reaktionskammern kommt vorzugsweise Sillimanit in Frage, oder die Kammern sind mit diesem Stoff ausgekleidet. Die Kammern sind leer, d. h. sie enthalten keinen Katalyten. Insbesondere für die Herstellung von Cyanwasserstoff säure sollen die Innenflächen der Reaktionskammern so glatt wie mögüch sein. In allen Fällen sollen die Baustoffe und die Kammerinnenflächen keine katalytis.che Wirkung, die beispielsweise die Zersetzung von Ammoniak oder Methan in ihre Elemente begünstigt, ausüben. Auch soll das Verhältnis der Oberfläche zum Inhalt der Kammern nicht größer sein, als es notwendig ist, um die erforderliche Wärmeübertragung sicherzustellen.

Die Reaktionskammern 1 sind von den Heizgasräumen 2 eingeschlossen. In diesen Heizgasräumen ist eine große Anzahl von senkrechten Querwänden 6 angeordnet, welche die Heizgasräume in eine Reihe von kleinen, den Reaktionskammern anliegenden senkrechten Heizkanälen unterteilen (s. Abb. 2 und 3). Zugleich stützen die Querwände 6 die hohen Seitenwände der Reaktionskammern so günstig, daß die Kammerwände dünn ausgeführt werden können und infolgedessen dem Wärmedurchgang einen geringen Widerstand entgegensetzen.

Jeder dieser senkrechten Heizkanäle kann zweckmäßig für sich beheizt werden, wie es beim Ausführungsbeispiel in Abb. 1 und 3 durch die Eintrittsöffnungen 4 für die in den Regeneratoren 5 (Abb. 1 und 2) erhitzte Verbrennungsluft angedeutet ist. Das Gas für die Beheizung der Kanäle tritt durch die in Abb. ι angedeuteten Gaskanäle 3 ein. Durch Regelung der Gaszufuhr kann die Beheizung längs den Reaktionskammern gleichmäßig gehalten oder abgestuft werden. Die Generatoren für die Vorwärmung der Verbrennungsluft werden in bekannter Weise mit zeitweiliger Umstellung benutzt.

Die zur Reaktion zu bringenden Gase, wie z. B. Ammoniakgas und Kohlenwasserstoffgas, werden im allgemeinen in einem Rekuperator bekannter Art vorgewärmt und dann mit hoher Geschwindigkeit durch die Reaktionskammern 1 hindurchgeführt. Hier werden sie durch die in den Heizkanälen 2 erzeugte und den Wandungen der Reaktionskammern ι zugeführte hohe Wärme zur Reaktion gebracht. Die aus den Kammern 1 austretenden Reaktionsprodukte läßt man die Rekuperatoren durchströmen, damit sie dort frische Reaktionsgase vorwärmen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur Ausführung endothermer Gasreaktionen bei hohen Temperaturen von der Größenordnung iooo" C und bei großer Raumgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere leere Reaktionskammern mit hohem und sehr

   ■engem — etwa nur i, 5 bis 5 cm betragendem —■ Querschnitt und von großer waagerechter Länge, durch welche die Reaktionsgase in der Längsrichtung mit hoher Geschwindigkeit nindurchgeführt werden, nebeneinander und abwechselnd mit sich über die ganze Länge und Höhe der Reaktionskammern 'erstreckenden Heizgasräumen angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Heizgasräumen beiderseits der in der Verbrennungszone eines Heizofens liegenden Reaktionskammern senkrechte Querwände angeordnet sind, mittels deren die Heizgasräume, in eine Reihe kleiner, senkrechter, den Reaktionskammern anliegender und zweckmäßig je für sich beheizter Kanäle unterteilt und zugleich die Reaktionskammern seitlich gestützt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen