DE685372C - Waermeaustauscher zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen - Google Patents

Description

• Wärmeaustauscher zur Durchführung katalytischer Gasreaktionen Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher zur Durchführung solcher katalytischer Gasreaktionen, die unter Volumenabnahme verlaufen und bei welchen eine Aufheizung oder Abkühlung erforderlich ist. Wärmeaustauscher für solche temperaturempfindlichen katalytischen Reaktionen, insbesondere für die Benzinsynthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff, besitzen eine große Anzahl eng nebeneinanderliegender und großflächiger Wärmeaustauschelemente, zwischen welchen die Kontaktmasse angeordnet ist. Je nach Bauart solcher Wärmeaustauscher werden die großflächigen Elemente durch ebene Blechplatten im Abstand von einigen Millimetern gebildet, welche durch ein das Kühlmittel führendes Rohrbündel von längs laufenden oder quer durchstoßenden Rohren durchzogen werden, oder es werden aie Wärmeaustauschflächen von nebeneinanderliegenden flachen Taschen gebildet, die innen das Kühlmittel führen und zwischen sich die Kontaktmasse aufnehmen. Dem Nachteil, daß der Durchgangsquerschnitt für das Gas in allen Schichten (Höhenlagen) gleich ist, also an der Austrittsstelle ein ebenso großer Querschnitt zur Verfügung steht wie an der Eintrittsstelle, während das Gasvolumen zufolge der bald nach dem Eintritt einsetzenden Benzinbildung nach der Austrittsstelle hin ständig kleiner wird, begegnet man zweckmäßig dadurch, daß man den bekannten Gedanken, einen Reaktionsraum entsprechend den Bedingungen des Reaktionsverlaufes in seinem Querschnitt zu verändern, auch in dem vorliegenden Falle zur Anwendung bringt. Eine nach diesen Gedankengängen entwickelte Ausführungsform würde also einen Kontaktmasseofen ergeben, der nach unten zu verjüngt ist. Wollte man diese Öfen mit einem Fassungsraum bauen, der dem der bisher verwandten Öfen, bei denen auf eine Querschnittsveränderung nicht geachtet wurde, entspricht, so würde man im Verhältnis zu diesen eine recht hohe Bauart bekommen, die hohe Räume erfordern und andererseits infolge sich verjüngenden Verlaufes eine bedeutf ju seitliche Raumverschwendung ergeben wii Auch könnte die Entleerung der Öfen von Ver4: brauchter Kontaktmasse und das Wiedereinfüllen neuer oder regenerierter Kontaktmasse auf erhebliche Schwierigkeiten stoßen.
• Erfindungsgemäß werden alle diese Nachteile dadurch vermieden, daß mehrere unmittelbar aneinandergereihte, sich in der Strömungsrichtung verjüngende Ofenräume vorgesehen sind, welche mit ihren Schrägen aneinanderliegen und durch Zwischenbleche voneinander getrennt werden.
• Und zwar kann man mehrere einzelne Räume vorsehen und sie oben bzw. unten entsprechend verbinden, oder man kann einen einzigen Raum wählen und ihn durch Zwischenbleche, die zweckmäßig in Form eines Rechens in die für mehrere Ofenräume durchlaufenden Bleche eingesetzt sind, unterteilen.
• In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Wärmeaustauschern dargestellt, welche aus einem rohrdurchzogenen Blechpaket bestehen. Dabei ist in den Abbildungen lediglich das mit Kontaktmasse ausgefüllte Feld des Wärmeaustauschers dargestellt, während Anschlüsse, Verkleidung und die sonstigen Teile des Wärmeaustauschers weggelassen sind.
• In den Abb. I und 2 ist zunächst zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes eine Wärmeaustauscherform in Vorder- und Seitenansicht dargestellt, wie sie sich bei Übertragung des Gedankens, Reaktionsräume entsprechend den Bedingungen des Reaktionsverlaufes in ihren Querschnitten zu verändern, auf Wärmeaustauscher mit Katalysatoren ergibt.
• Abb. 3 zeigt dann eine Ausführungsform nach der Erfindung mit zwei in Serie geschalteten Ofenräumen und Abb. 4 eine weitere Ausführungsform mit drei Räumen.
• Gemäß Abb. I und 2 besteht der Kontaktofen aus einer Vielzahl von eng nebeneinanderliegenden großen Blechtafeln I, welche schmale Schächte 2 bilden, die mit einer den Umwandlungsprozeß bewirkenden Kontaktmasse ausgefüllt werden. Die Bleche I werden von einer größeren Zahl von Rohren 3 durchzogen, in denen das Kühlwasser strömt, und zwar vorzugsweise von unten nach oben (Umkehrkammern 4). Die Rohre 3 und die Bleche I bilden also einen wärmeleitenden Körper, auf den die Wärme von den Gasen übergeht und an das in den Rohren 3 fließende Kühlmittel abgegeben wird. Das Gas tritt oben bei a in die mit Kontaktmasse gefüllten Schächte 2 ein und bei b aus diesen heraus. In den Schächten vollzieht sich die Umwandlung in das gewünschte Endprodukt, wobei das Gasvolumen durch die fortschreitende Benzinbildung ständig abnimmt.
• R ementsFrechend nimmt auch der Querschnitt Wr Schächte 2 ab, und die Blechplatten I er-Chalten die in Abb. I dargestellte trapezförmige Gestalt, wobei gleichzeitig auch eine Abnahme der Zahl der Kühlwasserrohre 3 in den unteren Schichten vorgesehen ist.
• Die keilförmige oder konische Gesamtform des Kontaktofens ist erfindungsgemäß in den Ausführungsbeispielen nach Abb. 3 und 4 durch Nebeneinanderlegen der Ofenräume vermieden, und zwar sieht Abb. 3 hierfür zwei Züge a, al und b, bl vor, wobei die Ofenräume so aneinandergelegt sind, daß sie einen parallelwandigen prismatischen Körper bilden. Die Bleche 5 und 6 sind hier nur auf einer Seite abgeschrägt und mit den Schrägen aneinandergelegt, wobei ein Zwischenblech 7 die beiden Ofenräume voneinander trennt. Das Gas tritt bei a in die Kontaktmasse ein, an der schon verkleinerten Querschnittsfläche bei al wieder heraus, kehrt dort um und tritt bei b in einen dem Austritt bei al zunächst querschnittsgleichen zweiten Ofenraum ein und verläßt diesen bei bl. Handelt es sich bei der Wand 7 um einen durchgehenden Blechkörper, so müssen die Bleche 5 und 6 getrennt ausgeführt werden. Es ist aber auch denkbar, daß die Bleche 5 und 6 durchgehende Tafeln bilden, in welche die Wand in Form eines Rechens eingeschoben wird.
• Abb. 4 gibt ein Ausführungsbeispiel mit drei Ofenräumen, bei denen das Gas bei a eintritt, von al umkehrt und wieder bei b in den zweiten Ofenraum eintritt, diesen bei bl verläßt, abermals umkehrt und bei c in den dritten Ofenraum gelangt, der bei cl seine Austrittsstelle besitzt. Während des ganzen Weges tritt eine stetig zunehmende Verengung des Gasraumes ein. Die Ofenräume werden hier durch Bleche8, 8,9 und Io von der in Abb. 4 dargestellten Form gebildet, welche mit ihren Schrägen aneinanderliegen und sich im wesentlichen zu einem rechteckigen Körper ergänzen. Die Zwischenbleche II und 12 sitzen mit den der Verjüngung entsprechenden Schrägen im Wärmesustauscher und können ebenso wie früher durchlaufend oder rechenförmig ausgebildet sein.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wärmeaustauscher zur Durchführung katalytischer Gasreaktionen, die unter Volumenabnahme vor sich gehen, insbesondere für die Benzinsynthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff, dessen Ofenraum einen in Richtung der Gasströme stetig abnehmenden Durchgangsquerschnitt aufweist und in welchem zwecks Regelung der Temperatur durch ein flüssiges Umlaufmittel flache Taschen oder mit Wärmeleitblechen versehene Rohre derart angeordnet sind, daß die zwischen den Taschen oder Blechen befindliche Kontaktmasse in gleichmäßig dünnen Schichten unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unmittelbar aneinandergereihte und vom Gas nacheinander durchströmte, sich unter trapezförmiger Ausbildung der Taschen oder~ Wärmeleitbleche in der Strömungsrichtung verjüngende Ofenräume von gleicher Höhe vorgesehen sind, welche mit ihren Schrägen aneinanderliegen und durch Zwischenbleche (7 bzw. 11, I2) voneinander getrennt werden.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbleche (7 bzw. II, I2) in Form eines Rechens in die für mehrere Ofenräume durchlaufenden Bleche (5, 6 bzw. 8, 9, IO) eingesetzt sind.