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Reaktionsgefäß mit aus durchlochten - einfachen oder konaxialen Rohren
zusammengesetzten Rohrbündeln Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktionsgefäß, in
welchem in Gegenwart von Fiillstoffen, die beispielsweise katalytisc'h wirken können,
beliebige gas- oder dampfförmige Stoffe, die durch das Gefäß hindurchströmen, in
irgendeiner Weise, z. B. unter Durchführung chemischer Reaktionen, behandelt werden.
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Das Reaktionsgefäß wird durch zwei Platten in einen mittleren Reaktionsraum,
in dem sich die Füllstoffe befinden, und zwei Sammelräume abgeteilt. Beide Platten
sind mit Öffnungen versehen, von denen durchochte leinfache oder konaxiale Rohre
ausgehen, die in die Füllmasse hineinragen und zur Zuführung bzw. zur Abführung
der zu liehandelnden Stoffe dienen. Hierdurch wird erreicht, daß die durch das Reaktionsgefäß
hindurchzuführenden Stoffe in den einen Sammelraum ein und aus dem anderen Sammeiraum
nach Durchgang durch den Reaktionsraum abgeführt werden können. Es war bisher üblich.
die Rohre an der Platte zu befestigen, durch die sie hindurchgehen.
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Die Vorgänge, die sich in dem Reaktionsraum abspielen, können bei
sehr verschiedenen Temperaturen verlaufen, die teils durch die stattfindenden Reaktionen,
teils auch durch besondere Wärmezu- und -abführung bedingt sind. So können z. B.
bei der Behandlung von Kohlenwasserstoffen endotherme Bjehandlungsvorgänge mit exotherm
verlaufender Regenerierung der Füllstoff miteinander abwechseln. Die in der Füllmasse
befindlichen metallischen Rohre sind also einem ziemlich
weitgehenden
Temperaturwechsel ausgesetzt, der bald ein Ausdehnen, bald wieder ein Zusammenziehen
der Rohre zur Folge hat. Um die Füllstoffe möglichst gleichmäßig in dem Reaktionsraum
zur Wirkung auf die zu be handelnden Stoffe zu bringen, liegen die Rohre der beiden
Rohrgruppen, die sich stets in entgegengesetzter Richtung ausdehnen und zusammenziehen,
möglichst dicht aneinander; infolgedessen über die Rohre durch ihre in parallelen
Ebenen in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Bewegungen eine reisende oder mahlende
Wirkung auf den Füllstoff aus, der dadurch zerkleinert wird, was zu Unzuträglichkeiten
führt. Der zerkleinerte Füllstoff sackt zusammen, so daß er stellenweise die zu
behandelnden Stoffe nicht durchdringen läßt ; es können auch die Löcher der Rohre
verstopft werden. Ferner können die Rohrplatten von diesen Bewegungen der Rohre
wie auch von den wechselnden Temperaturen beeinflußt werden und die Wand des Reaktionsgefäßes
in Mitleidenschaft ziehen.
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Diese Übelstände zu beseitigen, ist die Aufgabe der Erfindung.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden die beiden Rohrsätze an einer und
derselben Rohrplatte, z. B. der unteren, befestigt, wobei dann die andere Platte
lediglich als Führung für den durch sie hindurchgehenden Teil der Rohre dient. Dadurch
wird erreicht, daß sich alle in dem Füllstoff befindlichen Rohre stets in der gleichen
Richtung ausdehnen und zusammenziehen. Dabei ist eine gewisse Reibung zwischen den
Rohren und dem Füllstoff natürlich nicht zu vermeiden; sie ist aber praktisch unschädlich.
Wesentlich ist, daß die zwischen den eng stehenden Rohren befindlichen kleinen Füllstofimengen
nicht entgegengesetzt ger)L'chteten Bewegungen der Rohre ausgesetzt sind, die in
sehr viel schärferer Weise reibend und mahlend wirken.
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Ferner werden gemäß der Erfindung die Platten beweglich gelagert
und an ihrem Umfange mit Hilfe von radialen Schlitzführungen so gehalten, daß sie
die Gefäßwand nicht ungünstig beeinflussen können.
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Die Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsformen der Erfindung.
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In Abb. I ist ein metallisches Gefäß 1, in der üblichen Form mit
einem Isoliermantel 7 umgeben, dargestellt. Die Reaktionskammer 2, in der sich die
Füllstoffe 8 befinden, liegt zwischen den Sammelräumen 3 und 4. Erfindungsgemäßwird
das gesamte Rohrbündel, sowhol die von Löchern 12a durchbrochenen Zufü'hrungsrohre
12 als auch die mit den Öffnungen 13a versehenen Ableitungsrohre 13, durch die untere
Platte 6 getragen. Es ist ohne weiteres zu versehen, daß die obere Platte 5 lediglich
der gasdichten Führung der freien Enden der Ableitungs- und Absauglerohre 13 dient.
Die Röhrenplatte 6 wird in dem dargestellten Beispiel durch das gesamte Rohrbündel
belastlet und von einem Rost 9 getragen, dessen Gitterstäbe a11 den äußeren Enden
auf einem Ring Io aufliegen, der seinerseite auf einem mit der Gefäßwand, beispielsweise
durch Schweißen, verbundenen kreisförmigen Vorsprung ii ruht.
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Wie aus der Abbildung leicht zu ersehen ist, kann sich die Röhrenplatte
6 radial, infolge des vorhandenen Spielraumes, frei ausdehnen, ohne daß diese Bewegung
auf das Gefäß selbst einwirkt. Diese Platte wird in kreisförmigen Rillen oder Kerben
25 durch Zapfen, Nasen oder Bolzen 15 (Abb. 2) geführt und von einem ebenfalls an
der GlefäS-wad befestigten Vorsprung 14 getragen. In gleicher Weise eine radiale
Ausdehnung erlaubend, wird die Deckelplatte 5 durch einen Ring 16 mittels Bolzen
17 gehalten und gegebenenfalls durch einen ähnlichen Rost wie unten gestützt.
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Durch diese Maßnahmen sind außer der bereits erwähnten unabhängigen
freien Ausdehnung der Röhrenplatte 6 und der Führungsplatte 5 freie ausdehnungs-
und Zusammenziehungsmöglichkeiten der Röhrenbündel gegenüber denen des Gefäßes I
und des Rostes g gegeben.
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Die Abb. 3, 5 und 6 zeigen verschiedene Arten der gas dichten Führung
der Rohren teile 13 durch die Deckelplatte 5. Abb. 3 stellt eine Führungsmuffe in
zwei Teilen mit dem in die Deckelplatte 5 eingeschraubten Ringteil 18, der nach
oben zu einem geringeren Durchmesser abgesetzt ist, in Verbindung mit einer Überwurfmuffe
19 dar. Zwischen einem Ausschnitt dieser Überwurfmuffe und dem Ausgieichsstück I8
befinden sich ein oder meln-ere offene Ringe 20 (Abb. 4), die einesteils eine gas
dichte Verbindung herstellen und andernteils der Röhre eine freie Längsausdehnung
erlauben. In der Ausführungsform der Abb. 5 ist eine Führungsmuffe 21 auf die Deckelplatte
aufgeschweißt. Nuten 22 sind auf dem Rohr 13 zur Aufnahme von Metallringen 23 vorgesehen,
die an der inneren Wand der Führungsmuffe anliegen. An Stelle von Ringen sind gegebenenfalls
eine oder mehrere spiralförmige Auflagen anzuwenden. Bei freier Ausdehnung des oberen
Endes der Röhre wird hierdurch eine gasdichte Führung gewährleistet.
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Nach Abb. 6 bildet die Führung einen Balgen 24 aus leichtem Federmetall,
der zwischen dem Rohr 13 und der auf der Deckelplatte 5 aufgeschweißten Führungsmuffe
21a eingesetzt ist. Das Federmetall, das zweclE-mäßigerweise aus einem korrosionsfesten
austenitischen Chromnickelstahl besteht, soll
einen Ausdehnungskoeffizienten
haben, der höher liegt als der der Teile, mit denen les in Berührung steht. Der
Oberteil der Führungsmuffe 21 a bildet einen Ringvorsprung 25', der die Ausdehnungsbewegung
der Abdichltung 24 begrenzt.
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Die durch diese Maßnahmen gewährleistebe freie Ausdehnungsmöglichkeit
aller Teile setzt die Zerkleinerungswirkungen auf die Füllstoffe ganz erhleblich
herab, und hierdurch wird die Form dieser Stoffe, die z. B. als kleine Schleifspäne,
Röhrchen oder Zylinder ausgebildet sind, beibehalten.
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In Abb. 7, w-o zur Vereinfachung der Zeichnung die Stützorgane der
Röhrenplatten nicht in den Einzelheiten dargestellt sind, bezeichnet 100 das Konvertergefäß,
102 die Isolierung, 103 die Reaktionskammer mit den Füllstoffen 106. 104 ist die
Deckelplatte, 105 die untere Röhrenplatte, die die gesamten Zu- und Ableitungsrohrbündel
108, 107 trägt. 111 und 109 sind die oberen und unter, Sammelräume.
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In diesem Beispiel sind die Zuführungsrohre durch zwei konaxiale Rohre
107, 107a dargestellt, wovon das innere Rohr @ 107a durch Nieten 126' zentriert
und in seiner Lage festgehalten wird. 1 10 sind die Durchlochungen der Hüllrohre
107 und 120 diejenigen der Ableitungsrohre 108. Die Gase werden insgesamt durch
11 3 abgeleitet.
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Da sich die öffnungen der Durchbohrungen 110 im Laufe des Verfahrens
verstopfen können, muß man, um zwecks Reinigung Zugang in diese durchlochten Rohre
zu erhalten, die axialen Rohre 107a anheben können.
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Die Abb. Io, 11 und I3 zeigen die Bau, arten, die sich aus dieser
Notwendigkeit ergeben. In Abb. 10 wird das Hüllrohr 107 unten eingezogen und durch
die hierdurch verhaltene Verminderung des - Durchmessers am Rohrende einesteils
mit dem inneren Rohr 107a und andernteils mit der Röhrenplatte 105 verschraubt.
An den mit 140 bezeichneten Rippen, die auf der Abb. 12 im Grundriß dargestellt
sind, kann das innere Rohr zur Erleichterung der Montage mit einem Werkzeug erfaßt
werden.
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In Abb. 1 1 ist der eingezogene Teil des Hüllrohres 107' innerhalb
des Ausschnittes der Röhrenplatte glatt und wird auf der Röhrenplatte 105 mit Hilfe
einer Schraubenmutter I50 festgehalten. Das axiale Rohr 107a ist ebenfalls in das
Hüllrohr eingeschraubt und mit Rippen 140 versehen. Das Lösen und Hochheben des
axialen Rohres 1°7a ist jetzt ermöglicht, ohne daß die Befestigungsmutter I50 gelöst
zu werden braucht.
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In der Ausführungsform der Abb. 13 ist das Hüllrohr 107" mittels
des einen Boden bildenden aufgeschweißten ringförmigen Verschlußstückes 1071 auf
dem axialen Rohr I0 aufgeschraubt. Wie in Abb. 11 ist auch hier in Abb. 13 eine
Befestigungsmutter 160 vorgesehen.
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In Abb. 8 und 9 sind Befestigungsarten der Rohre 108 auf der Platte
105 dargestellt, die freien Zugang zum Innern des Rohres 108 ermöglichen.
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In Abb. 8 ist das Rohr 108 am unteren Ende durch ein mit dem Hüllrohr
durch Schweißung verbundenes Schlußstück 170 mit T-förmigem Querschnitt begrenzt.
Das Verschlußstück trägt einen Kopf, der auf der Platte 105 aufliegt, und geht,
nach unten abgesetzt, durch die Platte hindurch. Das untere Ende des durchbohrten
Verschlußstückes ist außen und innen mit einem Gewinde versehen, das eine auf einer
Unterlagsscheibe 190 liegende Befestigungsschraube I80 und eine Verschlußschraube
200 aufnimmt.
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In Abb. 9 ist das Hüllrohr auf dem mit einem Gewinde versehenen V,
erschlußstück 220 durch ein Ringstück 210 verschraubt. Der Körper 220 erweitert
sich am unteren Ende in einen Kopf, der mit einer Unterlegscheibe 230 auf der Platte
105 liegt. Das Verbindungsstück ist durch die Schraube 240 verschlossen.
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Die vorstehend in den Abb. 8, 9, I0, 11, I2 und 13 dargestellten
Befestigungsarten auf der unteren Röhrenplatte erlauben eine wiederholte Reinigung
zur Entfernung des Füllstoff staubes und anderer Verunreinigungen, die sich im Laufe
der Zeit im Innern der Rohre ansammeln, ohne daß man zu einem Entfernen der Rohre
oder einem Ausbau des Konverters gezwungen ist. A-ußerdem wird hierdurch der Zugang
zu den Durchlochungen der Rohrwandungen freigegeben, um diese Löcher, die gegebenenfalls
ganz oder teilweise durch Harze, kohlenstoffhaltige Substanzen oder anderes verstopft
sind, reinigen zu können.
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In den Ausführungsformen der Abb. 14 und 15 ist eine besonderte Kühlung
des Albeitungsrohres Ios vorgesehen. Diesles Rohr ist hier auf ein Verbindungsstück
126, das dem Verbindungsstück 170 der Fig. 8 ähnelt, aufgeschweißt. Der Teil des
Verbindungsstückes mit geringerem Durchmesser 126a ist durch eine Öffnung der Röhrenplatte
105 hindurchgeführt und durch die Befestigungsmutter I27 festgehalten. Der Umlauf
einer Kühlflüssigkeit oder eines Kühlstromes erfolgt vermittels der axialen Rohre
128, die in die Sammelleitung 128a münden. Die Rohrteile 129 sind ihrerseits mit
ihren unteren Enden mit einer Sammelleitung 129a verbunden, in deren Achse die Sammelleitung
128a verläuft, die das Temperaturreguliermittel durch die Leitung 128b (Abb. 15)
erhält. Die Verbindung der Teile wird, wie in Abb. 14 gezeigt, durch weinen ringförmigen
Ansatz I30, einen Verbindungsring 131 und eine Überwurfmutter 132 zwischen
dem
Rohr I29 und dem Verbindungsstück 126 und 126a hergestellt.
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Wenn das Innere der Rohre 108 gereinigt oder geprüft werden muß,
so baut ein Arbeiter, der sich im unteren Sammelraum des Konverters 1 00a unterhalb
der Röhrenplatte befindet, die Sammelleitunglen und die Teile 128b und 128¢, 129o
und 129e ab. Der untere Boden des Gefäßes wird abgenommen und die Schrauben 132
gelöst, worauf die Sammelleitungen 12 8a lund 129a zusammen mit den Rohren 128 und
129 herausgezogen werden.