DE623448C

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Publication number: DE623448C
Application number: DENDAT623448D
Authority: DE
Priority date: 1932-11-04
Also published as: FR759258A

Description

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AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1935-

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 623448
KLASSE 12 i GRUPPE 26

2>ipL-3ng. 2>r.-3nQ- e. f). Harry Pauling in Berlin
Reaktionsraum zur Oxydation von Stickoxyden

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. November 1932 ab

Um Ammoniak aus Schwelgasen mittels Wassers auszuwaschen, wurde bereits vorgeschlagen, in einem Wäscher schräg zulaufende Flächen terrassenförmig übereinander anzu-5 ordnen und das Wasser und Gas entweder im Gleichstrom oder Gegenstrom durch den Wäscher zu führen. Während es beim Kühlen von Schwelgasen wie bei vielen anderen Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten in erster Linie darauf ankommt, eine möglichst große Berührungsflache für die Reaktionsteilnehmer zur Umsetzung bestimmter Bestandteile zu schaffen, werden an die Einrichtungen für die Oxydation von Stickoxyden infolge der Eigenart dieser Reaktion andere Anforderungen gestellt, was bisher in der Praxis nicht genügend berücksichtigt wurde.

Bei der Oxydation von Stickoxyden soll nach Möglichkeit überhaupt keine Absorption stattfinden, dagegen muß während des ganzen . zeitlichen Verlaufes der Oxydation für wirksame Kühlung Sorge getragen werden, wobei aber die für das Kühlen benutzten Einrichtungen möglichst wenig Raum beanspruchen dürfen. Denn es ist bekannt, daß die Oxydation von Stickoxyden nicht nur verhältnismäßig langsam, sondern auch unter beträchtlicher Wärmeentwicklung verläuft, welche im Gegensatz zu allen anderen Gasreaktionen· der Geschwindigkeit der Stickoxydation und damit der Erreichung eines praktisch befriedigenden Oxvdationsgrades entgegenwirkt.

Ein hoher Oxydationsgrad ist aber zur Erreichung einer starken Säure erforderlich. Zur Abführung der Oxydationswärme wurde deshalb vorgeschlagen, die Oxydationsräume von außen zu kühlen. Auf diese Weise wird zwar der Reaktionsraum für die Oxydation voll erhalten, aber wegen des großen Durchmessers der Oxydationsräume kann ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen Gas und Kühlflüssigkeit nicht stattfinden, zumal der Wärmeübertragungskoeffxzient durch die Wand zwischen Gas und Flüssigkeit an und für sich schon sehr schlecht ist.

Die "Abführung der Qxydationswärme durch Berieselung des Reaktionsraumes mittels Salpetersäure, welcher zur Gewinnung der erforderlichen Kühlfläche mit Füllkörpern versehen sein muß, ergibt ebenfalls nur unbefriedigende Ergebnisse, weil der von den bisher benutzten Füllkörpern beanspruchte große Raum für die Oxydation verlorengeht. Es wurde ferner bisher bei diesem Verfahren nicht beachtet, daß es ja durchaus nicht genügt, nur an einer oder auch an mehreren Stellen durch Anordnung verschiedener Füllkörperschichten mit dazwischenliegenden freien Räumen zu kühlen, sondern es muß während des ganzen Verlaufes der Oxydation gekühlt werden, um einen möglichst hohen Oxydationsgrad in einem möglichst kleinen Raum zu erreichen.

Es wurde gefunden, daß eine Umgestal-* tung der an sich bekannten, aus ■ terrassen-

förmig übereinander angeordneten schräg zulaufenden Flächen bestehenden Einrichtung für die Zwecke der Oxydation von Stickox3^rden zu einer für die Salpetersäureherstellung neuen Einrichtung führt, welche unter Vermeidung der Nachteile der bisher in der Salpetersäureindustrie angewandten Außenkühlung oder Füllungen eine äußerst wirksame Wärmeübertragung zwischen Gas und Kühlflüssigkeit ermöglicht.

In Abb. I der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung eines Oxydationsraumes für eine Salpetersäureanlage wiedergegeben. Durch den Gasstutzen α tritt das zu oxydierende Gas in den Turm ein, welches nach erfolgter Oxydation durch den Stutzen b in die Absorptionsanlage geht. An Seilen d, die durch den ganzen Reaktionsraum gehen und oben und unten in geeigneter Weise befestigt sind, hängen aus dünnen Blechen gefertigte, vorzugsweise kegelstumpfförmige Körper.

Die Verwendung mehrerer Reihen von Einbaukörpern hat den Vorteil, daß in einem gegebenen Reaktionsraum eine beliebig große Austauschfläche zwischen Gas und Flüssigkeit geschaffen werden kann, während bei der bekannten Einrichtung mit nur einer Reihe von aufgehängten Einbauten die Austauschfläche zwangsläufig von dem Durchmesser des Reaktionsraumes abhängt, welche für die meisten Zwecke völlig ungenügend ist.

Die konische Gestaltung der Einbaukörper, wie sie Abb. 2 zeigt, ermöglicht, daß in dem gleichem Raum bedeutend größere Flächen und zugleich bedeutend größere Längen der Abtropfkanten erzielt werden können, wodurch die Flüssigkeitsverteilung einerseits und die Unterteilung und Durchmischung des Gasstromes andererseits gegenüber einer lediglich schrägen Ausbildung der Einbaukörper ganz erheblich verbessert werden.

Die Führung der Gase und der Flüssigkeit ist in Abb. 2 mit ausgezogenen bzw. mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Die Gase gelangen unter die Kegelkühler, berühren die durch Salpetersäure gekühlten Flächen, durchströmen dann auf ihrem Wege nach oben den Flüssigkeitsschleier und,kommen an der äußeren Fläche der Kegelkühler nochmals in. Berührung mit der Flüssigkeit, bevor sie zum nächsten Austauschkörper gelangen. Die in horizontalen Reihen angeordneten Einbaukörper sind so zu den Körpern der nächsten Reihe versetzt, daß der von einer Reihe frei gelassene Gasdurchtritt von der jeweils folgenden Reihe überdeckt ist. Da auf diese Weise der ganze Querschnitt des Reaktionsraumes von den Einbaukörpern eingenommen wird, wie aus Abb. 3 ersichtlich, er-.faßt die Flüssigkeit zwangsläufig den gesamten Gasstrom.

Die' Größe der insgesamt vorhandenen Wärmeaustauschfläche ist gegeben durch die Summe der beiden Kegelflächen und der Tropfenoberflächen, welche durch das Herunterrieseln der Salpetersäure von dem Rand jedes Kegelkühlers auf die darunterliegenden Einbaukörper erzeugt werden.

Als ein Beispiel aus der Praxis sei angegeben, daß in einem Oxydationsturm von etwa 155 cbm Inhalt 770 kegel stumpf förmige Körper mit einer Gesamtoberfläche von etwa 440 qm untergebracht sind. Da zu dieser Oberfläche noch die durch die Tropfenoberflächen gebildete Kühlfläche von annähernd der gleichen Größe hinzugerechnet werden kann, genügen die Einbaukörper zur Vermittlung des Wärmeaustausches zwischen Salpetersäure und etwa 9600 cbm stündlich zu oxydierendem Stickoxydgas mit etwa 8,4 Volumprozent Stickoxyden.

Das Verhältnis der durch die kegelstumpfförmigen Körper und den Flüssigkeitsschleier gebildeten Wärmeaustauschfläche zu dem von den dünnen Blechen und Aufhängeseilen oder Ketten eingenommenen Raum ist günstiger als bei irgendeiner anderen bisher in der Salpetersäureindustrie benutzten Einrichtung, was deshalb so wichtig ist, weil die Oxydation von Stickoxyden langsam verläuft und außerdem noch eine Reaktion mit negativem Temperaturkoeffizienten ist.

Hinzuweisen ist außerdem noch auf das leichte Gewicht der Einbaukörper gemäß vorliegender Erfindung im Vergleich zu den bisher verwandten Füllkörpern aus keramischem Material, was für den Bau der Oxydationstürme aus säurefestem Stahl von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Es kann jetzt ferner die Verteilung der ioo Kühlflächen im Reaktionsraum auf einfache Weise dem Verlauf des Reaktionsprozesses angepaßt werden, indem der vertikale Abstand zwischen den Kegelkühlerreihen nicht gleich, sondern verschieden groß gewählt wird. Dies ist besonders für die Stickoxydation wichtig, bei welcher die Reaktionswärme erst im Verlauf der Oxydation innerhalb des Turmes entsteht. Je nachdem wie sich die Reaktionswärme auf die einzelnen Teilsfrekken des Gas- und Flüssigkeitsweges verteilt, kann mit Hilfe dieser Maßnahmen die Kühlfläche entsprechend verteilt werden, so daß auch hierbei keine größeren Flächen verwendet werden, wie technisch notwendig und zweckmäßig ist.

Diese Maßnahme ist nicht zu verwechseln mit dem Vorschlage, die einzelnen Austauschflächen selbst verschieden groß zu wählen. Dieser Weg würde bei der Anordnung mehrerer Kegelkühlerreihen nicht zum Ziele führen, da kleinere Kegelkühler den von

größeren Kegelkühlern frei gelassenen Gasdurchtrittsraum nur ungenügend abdecken könnten, so daß Gas und Flüssigkeit einander ausweichen würden.

Claims

Patentansprüche:

i. Reaktionsraum zur Oxydation von Stickoxyden unter Abführung der Reaktionswärme durch Berieselung mittels Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet, daß an nebeneinander angeordneten Seilen oder Ketten aus dünnwandigem, gut wärmeleitfähigem Material hergestellte, beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildete, unten offene Körper angebracht sind, wobei die in horizontalen Reihen angeordneten Einbaukörper so zu den Körpern der nächsten Reihe versetzt sind, daß der von einer Reihe frei gelassene Gasdurchtritt von der jeweils folgenden Reihe überdeckt ist.
2. Reaktionsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Abstände zwischen den Reihen je nach der Verteilung der Reaktion auf die einzelnen Teilstrecken des Gas- und Flüssigkeitsweges verschieden groß gewählt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen