DE69502611T2

DE69502611T2 - Reaktor für exothermische, heterogene katalytische synthesereaktionen

Info

Publication number: DE69502611T2
Application number: DE69502611T
Authority: DE
Inventors: Luca I-22070 Grandate Bianchi; Enrico I-22070 Grandate Rizzi
Original assignee: Methanol Casale SA
Current assignee: Casale SA
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: ZA955492B; EP0771234A1; MX9700476A; WO1996002321A1; HRP950399A2; TR199500860A2; AU3076195A; CA2193062A1; DE69502611D1; EP0771234B1; US5891405A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor für exotherme heterogene katalytische Synthesen des Typs, der folgendes aufweist:
- einen im wesentlichen zylindrischen Außenmantel,
- wenigstens ein katalytisches Bett, das in dem Mantel angeordnet ist und eine Bodenplatte zum Einschluß des Katalysators aufweist,
- wenigstens eine tragende Schulter für die Bodenplatte, die sich von dem Mantel aus erstreckt.
Wie bekannt ist, werden bei der Ausführung exothermer heterogener katalytischer Reaktionen in einem Synthesereaktor der Außenmantel und die Bodenplatte der katalytischen Betten, die in dem Mantel angeordnet sind, einer Temperaturerhöhung ausgesetzt, so daß sie aufgrund der thermischen Ausdehnung der Materialien, aus denen sie gebildet sind, Veränderungen in ihrer Dimension erfahren. Diese Dimensionsänderungen können zu unerwünschten Erscheinungen an der Verbindungszone zwischen dem Mantel und der Bodenplatte führen, wie zum Beispiel einem Austritt des in dem Bett enthaltenen Katalysators oder einer Beschädigung der Bodenplattenkonstruktion.
Auf dem Gebiet der Reaktoren für exotherme heterogene katalytische Synthesen besteht eine immer größere Notwendigkeit zur Schaffung einer Vorrichtung, die in der Lage ist, zwischen dem Außenmantel und der Bodenplatte der katalytischen Betten eine wirksame Katalysator-Abdichtung zu gewähr leisten, die konstant und langlebig ist, damit sich die vorstehend genannten Nachteile vermeiden lassen.

Stand der Technik

Um der vorstehend genannten Notwendigkeit Rechnung zu tragen, werden immer häufiger Verbindungseinrichtungen verwendet, die zwischen dem Außenmantel und der Bodenplatte der katalytischen Betten vorgesehen sind und die ein komprimierbares Material aufweisen, wie z. B. keramische Schnüre oder Geflechte, die in geeigneter Weise in einem Raum angeordnet sind, der zwischen der Bodenplatte und dem Mantel vorhanden ist.
Wenn in einem Reaktor für die heterogene Synthese von Ammoniak oder Methanol der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Außenmantels, wie z. B. aus niedriglegiertem Stahl, von dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Bodenplatte verschieden ist, wobei diese z. B. aus nichtrostendem Stahl besteht, verursachen die hohen Betriebstemperaturen aufgrund der exothermen Art der Reaktion eine dimensionsmäßige Veränderung des Mantels in der Größenordnung von 5 mm bis 25 mm, wobei diese viel geringer ist als die der Bodenplatte, die im allgemeinen von 10 mm bis 40 mm beträgt.
Infolgedessen wird der Raum zwischen der Bodenplatte und dem Mantel zum Zeitpunkt der Montage ausreichend großzügig berechnet, um den unterschiedlichen Ausdehnungsraten der Materialien Rechnung zu tragen.
Die Verwendung von komprimierbarem Material in dem Luftraum ermöglicht die Bildung einer Abdichtung zwischen der Bodenplatte und dem Mantel, die wenigstens zum Teil zum Aufnehmen der thermischen Ausdehnung der Materialien in der Lage ist.
In der Terminologie des betreffenden Gebiets wird diese Art von Dichtung im allgemeinen als Stopfbüchse oder Stopfbüchsendichtung bezeichnet.
Obwohl die vorstehend genannte Vorrichtung ihren Zweck im wesentlichen erfüllt, zeigt sie dennoch eine Reihe von Nachteilen, wie sie nachfolgend genannt sind.
Ein erster Nachteil besteht in der Tatsache, daß die Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik nur zum Teil zum Aufnehmen der dimensionsmäßigen Veränderungen in der Lage ist, die durch die Wärmeausdehnung der Materialien verursacht werden. Das zwischen der Bodenplatte und dem Außenmantel angeordnete komprimierbare Material besitzt tatsächlich begrenzte Eigenschaften hinsichtlich seiner Komprimierbarkeit, die die Stopfbüchse oder die Stopfbüchsendichtung nur in Situationen mit geringer unterschiedlicher Ausdehnung der Materialien wirksam machen, wie zum Beispiel in solchen Fällen, in denen die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der Bodenplatte und dem Mantel 1 mm bis 2 mm nicht übersteigt.
Bei einem Ammoniak- oder Methanol-Synthesereaktor, bei dem eine unterschiedliche Ausdehnung der Materialien von sogar 15 mm auftritt, wie dies vorstehend erläutert wurde, ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung somit unzulänglich, da während der verschiedenen Kühl-/Heizzyklen, die für das Betriebsleben eines Reaktors dieses Typs charakteristisch sind, das komprimierbare Material in nicht reversibler Weise zusammengedrückt wird und somit die erforderliche Kompensation hinsichtlich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dieser Materialien nicht länger gewährleistet, so daß es zu dem Risiko eines Lecks des in dem Bett eingeschlossenen Katalysators kommt.
Ein zweiter Nachteil steht in Verbindung mit dem ersten Nachteil und besteht in der Tatsache, daß das komprimierbare Material die Tendenz hat, sich aufgrund des nicht vermeidbaren Durchgangs des Gases durch dieses hindurch, wobei das Material erodiert wird, im Verlauf der Zeit rasch zu verschlechtern.
Selbst nach einer kurzen Betriebsperiode des Synthesereaktors ist es somit nicht mehr möglich, eine optimale und zuverlässige Katalysator-Abdichtung durch die Verbindungseinrichtung zu gewährleisten.
Ein dritter Nachteil der Verbindungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik besteht darin, daß dann, wenn der zwischen dem Mantel und der Bodenplatte des katalytischen Betts geschaffene Raum geringer ist als die Wärmeausdehnung der Materialien, die Möglichkeit einer Beschädigung der Bodenplatte besteht, die gegen die Mantelwandung gedrückt wird.
Schließlich ist zu erwähnen, daß die Montage der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik in bestehenden Synthesereaktoren vom Gesichtspunkt der Konstruktion und der Montage her problematisch ist, so daß die praktische Durchführung schwierig wird und insbesondere mit nicht zu vernachlässigenden Kosten verbunden ist.
In der US-A-3 235 344 ist ein exothermer katalytischer Reaktor beschrieben, der eine Vielzahl von Katalysatorfächern aufweist, die in verschiebbarer Weise auf Stützelementen aufliegen, die mit dem Inneren des Reaktormantels verschweißt sind.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Aufgabe besteht darin, einen Reaktor für exotherme hetero gene katalytische Synthesen anzugeben, der eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung aufweist, die die Erzielung einer zuverlässigen und dauerhaften Katalysator-Abdichtung zwischen der Mantelwandung und der Bodenplatte des katalytischen Betts ermöglicht und die sich gleichzeitig in einfacher Weise erzielen läßt.
Die technische Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Reaktor des eingangs genannten Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung aufweist, die ein ringförmiges Element besitzt, das zwischen der Schulter und der Bodenplatte angeordnet ist, wobei das ringförmige Element in einer abnehmbaren Weise an der Bodenplatte befestigt ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der im wesentlichen gleich demjenigen des Mantels ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat man festgestellt, daß es durch das Vorhandensein eines ringförmigen Elements, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im wesentlichen gleich dem des Außenmantels hat und das zwischen der Schulter und der Bodenplatte angeordnet ist, möglich ist, eine optimale und dauerhafte Katalysator-Abdichtung zwischen der Mantelwandung und der Bodenplatte des katalytischen Betts zu gewährleisten.
Genauer gesagt, es wird bei jedem Ansteigen oder Abfallen der Temperatur im Inneren des Synthesereaktors das ringförmige Element analog zu dem Außenmantel verformt, wobei es während der Verformung zu einer Zugwirkung an der zugehörigen, darüberliegenden Bodenplatte kommt.
Auf diese Weise läßt sich die Distanz zwischen der Bodenplatte und dem Mantel konstant halten, so daß gleichzeitig eine optimale und langlebige Katalysator-Abdichtung gewährleistet wird.
Die in dem Reaktor gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Einrichtung kann dann in wirksamer Weise zum Einsatz kommen, wenn die Ausdehnungskoeffizienten des Mantels und der Bodenplatte gleich sind oder wenn der Ausdehnungskoeffizient des Mantels geringer oder größer als der der Bodenplatte ist, so daß mögliche strukturelle Schäden der Bodenplatte vermieden werden bzw. eine Leckage des Katalysators aus den katalytischen Betten durch den Raum hindurch verhindert wird, der normalerweise zwischen der Bodenplatte und dem Mantel vorhanden ist.
Das ringförmige Element weist vorteilhafterweise eine Vielzahl von konstruktiv unabhängigen bogenförmigen Bereichen auf.
Die Bodenplatte wiederum ist in vorteilhafter Weise aus einer Vielzahl von plattenförmigen Elementen gebildet, wie z. B. in Form von seitlich nebeneinander angeordneten Sektoren mit einem Ausmaß an Freiheit, d. h. mit wenigstens einem schwebenden Ende, das frei von einer Festlegung ist.
Jedes Element der Bodenplatte weist im allgemeinen ein Netz zum Festhalten des von einem Gitter gehalterten Katalysators auf, das dem ringförmigen Element in lösbarer Weise zugeordnet ist.
Wenn der Durchmesser des Außenmantels des Synthesereaktors größer ist als etwa 1000 mm, ist es bevorzugt, das Gitter mit geeigneten Halterungsträgern zu haltern.
Aufgrund des speziellen Wärmeausdehnungskoeffizienten des ringförmigen Elements läßt sich die Vorrichtung in vorteilhafter Weise dazu verwenden, selbst große dimensionsmäßige Schwankungen bei solchen Gerätschaften zu kompensieren, wie z. B. bei Methanol-Synthesereaktoren, die mit hohen Tempera turen arbeiten und unterschiedlichen Ausdehnungen unterliegen, die bekanntermaßen in der Größenordnung von 5 mm bis 15 mm liegen.
Außerdem zeigt die in dem Reaktor gemäß der vorliegenden Erfindung gebildete Einrichtung nicht die Probleme der Verschlechterung, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf den Stand der Technik erwähnt wurden, und sie kann somit in jeglicher Art von Betriebssituation verwendet werden, wobei sie eine hohe Nutzungsdauer gewährleistet.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Einfachheit der Ausführung der den Katalysator abdichtenden Trageinrichtung, die eine Montage derselben in bestehenden Synthesereaktoren ermöglicht.
Ein ringförmiges Element, das durch eine Vielzahl von konstruktiv unabhängigen bogenförmigen Bereichen gebildet ist, besitzt in der Tat den doppelten Vorteil, daß es in dem Reaktor einfach montierbar ist und sich einfach und gut an die Innenwandung des Mantels anpaßt, die in einem Synthesereaktor normalerweise unregelmäßig ist.
In diesem letztgenannten Fall ermöglicht das Vorhandensein des ringförmigen Elements in vorteilhafter Weise, daß die Bodenplatte konstant in der Nähe der unregelmäßigen Wandung des Mantels gehalten werden kann, um auf diese Weise die beste Katalysator-Abdichtung zu gewährleisten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung einer Stützvorrichtung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen 15 bis 18 angegeben ist.
Die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dersel ben angegeben, das im folgenden als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen erläutert wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines ersten Reaktors für exotherme heterogene katalytische Synthesen, in den eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist;
Fig. 2 eine vergrößert dargestellte, vordere Schnittansicht von einigen Details der den Katalysator abdichtenden Trageinrichtung, die in den Reaktor der Fig. 1 integriert ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Reaktors der Fig. 1 entlang der Linie A-A der Fig. 1;
Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines zweiten Reaktors für exotherme heterogene katalytische Synthesen, in den eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Reaktors der Fig. 4 entlang der Linie B-B der Fig. 4;
Fig. 6 eine vergrößert dargestellte, vordere Schnittansicht von einigen Details der Katalysator-Abdichteinrichtung, die in den Reaktor der Fig. 4 integriert ist, und zwar entlang der Linie C-C in Fig. 5.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Reaktor für exotherme heterogene katalytische Synthesen als Ganzes, und zwar insbesondere für die Methanol-Synthese.
Der Reaktor 1 weist einen rohrförmigen Außenmantel 2 auf, der oben eine Öffnung 3 zum Einleiten von Reaktionsgasen und unten eine Öffnung 4 für den Austritt der Reaktionsprodukte aufweist.
Die Bezugszeichen 5a - 5d bezeichnen jeweils katalytische Betten, die in voneinander beabstandeter Weise im Inneren des Mantels 2 angeordnet sind. Dazwischen sind die Betten 5a - 5c unten durch jeweilige gasdurchlässige Bodenplatten 6a - 6c begrenzt, die an den Mantel 2 angrenzen.
Die Bodenplatten 6a - 6c sind mittels der ringförmigen Schultern 7a - 7c, die sich von dem Mantel 2 weg erstrecken, in Zusammenwirkung mit den ringförmigen Schultern 8a - 5c gehaltert, die an einem rohrförmigen Träger 9 ausgebildet sind, der sich koaxial mit dem Reaktor 1 erstreckt.
Zwischen den Bodenplatten 6a - 6c und den Schultern 7a - 7c und 8a - 8c sind einander gegenüberliegende Stützelemente 10, 11 variabler Höhe vorgesehen, die die Bodenplatten 6a - 6c in vorbestimmten Abständen tragen. Vorzugsweise weist jedes dieser Stützelemente 10, 11 eine rohrförmige Schürze oder alternativ hierzu eine Vielzahl von im wesentlichen stangenförmigen Streben auf.
Zwischen zwei benachbarten katalytischen Betten 5a - 5d ist ferner eine Gasströmungs-Mischeinheit vom herkömmlichen Typ vorgesehen, die eine Trennwand 12 und eine ringförmige Öff nung 13 sowie einen perforierten Verteiler 14 für einen Kühlgasstrom aufweist.
Das katalytische Bett 5d besitzt eine gasdurchlässige Seitenwand 15, die den aus dem Bett 5d stammenden Reaktionsprodukten ermöglicht, die Öffnung 4 zu erreichen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 16 eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als Ganzes.
Die den Katalysator abdichtende Trageinrichtung 16 weist ein ringförmiges Element 17 auf, das zwischen der ringförmigen Schulter 7a - 7c und der Bodenplatte 6a - 6c angeordnet ist, denen es in abnehmbarer Weise zugeordnet ist.
Genauer gesagt, es liegt das ringförmige Element 17 auf dem Stützelement 10 auf und ist in abnehmbarer Weise der gasdurchlässigen Bodenplatte, wie zum Beispiel der Wand 6a des Betts 5a, mittels geeigneten Bolzen 18 zugeordnet, die in jeweilige Ringe 19 eingeführt sind, die an dem ringförmigen Element 17 befestigt sind.
Als Alternative zu den Ringen 19 können Aufnahmesitze (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die in der Fläche des ringförmigen Elements in Berührung mit der Bodenplatte ausgebildet sind und zum Aufnehmen der jeweiligen Bolzen 18 ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise besitzt das ringförmige Element 17 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Mantels 2 ist, so daß es in der Lage ist, seine Größe in ähnlicher Weise wie der Mantel zu verändern, wenn der Reaktor plötzlichen Temperaturänderungen ausgesetzt wird.
Die Bodenplatte 6a - 6c ist auf einer Seite auf dem Träger 11 frei schwebend angeordnet, und auf der gegenüberliegenden Seite ist sie in abnehmbarer Weise dem ringförmigen Element 17 zugeordnet und folgt somit den Dimensionsänderungen von letzterem, während sie in konstanter Weise in der Nähe oder in Berührung mit dem Mantel 2 bleibt, um mit diesem eine zuverlässige und langlebige Katalysator-Abdichtung zu bilden.
Auf diese Weise ist es möglich, während des Betriebs des Synthesereaktors 1 das Auftreten von unerwünschten Vorkommnissen zu verhindern, wie zum Beispiel eine Leckage des Katalysators aus den katalytischen Betten 5a - 5d oder das Risiko einer strukturellen Beschädigung der Bodenplatten 6a - 6c, wie sie bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik mit Stopfbüchsendichtung typisch sind.
Vorzugsweise besteht das ringförmige Element aus dem gleichen Material wie der Mantel 2, das im Fall eines Reaktors für exotherme heterogene katalytische Synthesen, wie zum Beispiel eines solchen Reaktors für Methanol, ein niedriglegierter Stahl sein kann, wie z. B. 1,25 Cr - 0,5 Mo.
Die Bodenplatte 6a sowie die Bodenplatten 6b und 6c weisen vorteilhafterweise ein Netz 20 zum Festhalten des Katalysators sowie ein Tragegitter 21 unter dem Netz 20 auf. Die Stützelemente 10 und 11 liegen auf den jeweiligen ringförmigen Schultern 7a - 7c und 8a - 8c auf und haben die Funktion, die katalytischen Betten 5a - 5c in der gewünschten Weise zu beabstanden, um auf diese Weise das nutzbare Volumen des Synthesereaktors besser auszunutzen. Ihre Verwendung ist somit ziemlich freigestellt.
Als Alternative kann das Stützelement 10 durch das ringförmige Element 17 ersetzt werden, das in diesem Fall die doppelte Funktion hat, eine Katalysator-Abdichtung zwischen der Bodenplatte und der Mantelwandung zu schaffen sowie die katalytischen Betten 5a - 5c voneinander zu beabstanden. Gemäß diesem speziellen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Bodenplatte 6a - 6c an dem ringförmigen Element 17 in abnehmbarer Weise mittels einer Vielzahl von Bolzen befestigt, die sich von der Bodenplatte aus erstrecken und die in einem zwischen dem ringförmigen Element 17 und dem Mantel 2 gebildeten Zwischenraum aufgenommen sind.
In Fig. 3 ist zu erkennen, wie das ringförmige Element 17 vorzugsweise aus einer Vielzahl von bogenförmigen Bereichen 22 gebildet ist, bei denen es sich in diesem speziellen Fall um vier handelt und die konstruktiv unabhängig sind und z. B. mittels herkömmlicher Bolzen, nicht gezeigt, aneinander befestigt sind.
Die Bodenplatte 6a ebenso wie die Bodenplatten 6b und 6c sind wiederum aus einer Vielzahl kreisförmiger Sektoren 23 gebildet, die Seite an Seite angeordnet sind. Aus Gründen der Klarheit zeigt Fig. 3 nur zwei kreisförmige Sektoren 23. Das dem ringförmigen Element 17 gegenüberliegende Ende der kreisförmigen Sektoren 23 liegt in überhängender Weise auf dem Stützelement 11 auf. Auf diese Weise können die kreisförmigen Sektoren 23 den Dimensionsänderungen des ringförmigen Elements 17, denen sie in abnehmbarer Weise zugeordnet sind, frei folgen.
Bei einem alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Vielzahl radialer Stützträger vorgesehen, die zwischen dem ringförmigen Element 17 und den jeweiligen kreisförmigen Sektoren 23 angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt einen Reaktor für exotherme heterogene katalytische Synthesen als Ganzes, der insbesondere für die Methanol-Synthese dient und in den eine den Katalysator ab dichtende Trageinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist.
In dieser Figur sind die Einzelheiten des Reaktors 1, die den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Einzelheiten von der Konstruktion und Funktion her äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter erläutert.
Das katalytische Bett 5d weist eine gasdurchlässige Bodenplatte 24 auf, die den aus dem Bett 5d stammenden Reaktionsprodukten ermöglicht, die Öffnung 4 zu erreichen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 besitzt die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene und insgesamt mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnete, den Katalysator abdichtende Trageinrichtung ein ringförmiges Element 25, das zwischen der ringförmigen Schulter 7a - 7c und der Bodenplatte 6a - 6c angeordnet ist, denen es in einer abnehmbaren Weise zugeordnet ist.
Die Bodenplatten 6a - 6c sind in voneinander beabstandeter Beziehung in dem Mantel 2 mittels jeweiliger ringförmiger Elemente 25, die auf den ringförmigen Schultern 7a - 7c aufliegen, in Zusammenwirkung mit einer Vielzahl von stützenden T-Trägern 26 abgestützt.
Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfüllt das ringförmige Element 25 zusätzlich zu der Funktion der Katalysator-Abdichtung zwischen der Bodenplatte und der Mantelwandung die Funktion der Beabstandung der katalytischen Betten 5a - 5c, da es in Form einer ringförmigen Schürze ausgebildet ist. Als Alternative können Stützelemente 10 des herkömmlichen Typs vorgesehen sein, die zwischen dem geeignet modifizierten ringförmigen Element und den Schultern angeordnet sind, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 5 zeigt, wie die Bodenplatte 6a in ähnlicher Weise wie die Bodenplatten 6b und 6c eine Vielzahl von zentralen plattenförmigen Elementen 27 und peripheren plattenförmigen Elementen 28 aufweist. Die Stützträger 26 teilen sich wiederum in die primären Hauptträger 29 und die sekundären Träger 30.
Die zentralen plattenförmigen Elemente 27 sind in Längsrichtung durch die primären Träger 29 und in Querrichtung durch die sekundären Träger 30 abgestützt.
Die sekundären plattenförmigen Elemente 28 sind zusätzlich zu den Trägern 29 und 30 auch durch das ringförmige Element 25 abgestützt, dem sie in abnehmbarer Weise zugeordnet sind, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Zwischen dem ringförmigen Element 25 und dem Mantel 2 ist vorteilhafterweise ein Zwischenraum 31 gebildet, in dem eine Vielzahl von Bolzen 32 aufgenommen ist, die sich von den peripheren plattenförmigen Elementen 28 aus erstrecken.
Das dem ringförmigen Element 25 gegenüberliegende Ende der plattenförmigen peripheren Sektoren 28 liegt in überhängender Weise auf den Flügelbereichen 33, 34 der Hauptträger 29 bzw. der sekundären Träger 30 auf. Auf diese Weise können die plattenförmigen Sektoren 23 den Dimensionsänderungen des ringförmigen Elements 25, dem sie auf eine abnehmbare Weise zugeordnet sind, frei folgen, so daß auf diese Weise eine zuverlässige und langlebige Katalysator-Abdichtung gewährleistet ist.
Das ringförmige Element 25 kann in einem Block gebildet sein oder es kann eine Vielzahl von konstruktiv unabhängigen bogenförmigen Bereichen aufweisen, wie dies in dem Beispiel der Fig. 3 gezeigt ist.
Die vorstehende Beschreibung verdeutlicht die zahlreichen Vorteile, die mit der den Katalysator abdichtenden Trageinrichtung erzielt werden, die in dem Reaktor gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Insbesondere wird zwischen dem Außenmantel und der Bodenplatte der katalytischen Betten eine wirksame, konstante und langlebige Katalysator-Abdichtung erzielt, die für den Synthesereaktor eine Zuverlässigkeit gewährleistet, die mit den Verbindungseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik bisher nicht erreichbar war.

Claims

1. Reaktor für exotherme heterogene katalytische Synthesen, der folgendes aufweist:

- einen im wesentlichen zylindrischen Außenmantel (2),

- wenigstens ein katalytisches Bett (5a-5d), das in dem Mantel (2) angeordnet ist und eine Bodenplatte (6a-6c) zum Einschluß des Katalysators aufweist,

- wenigstens eine tragende Schulter (7a-7c) für die Bodenplatte (6a-6c), die sich von dem Mantel (2) aus erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Reaktor eine den Katalysator abdichtende Trageinrichtung (16) aufweist, die ein ringförmiges Element (17, 25) besitzt, das zwischen der Schulter (7a-7c) und der Bodenplatte (6a-6c) angeordnet ist, wobei das ringförmige Element (17) in einer abnehmbaren Weise an der Bodenplatte (6a-6c) befestigt ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der im wesentlichen gleich demjenigen des Mantels (2) ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (6a-6c) auf dem ringförmigen Element (17) aufliegt.

3. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (17) auf der Schulter (7a-7c) aufliegt.

4. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element eine Vielzahl von konstruktiv unabhängigen bogenförmigen Bereichen (22) aufweist.

5. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (17) aus dem gleichen Material wie der Mantel (2) besteht.

6. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem zwischen dem ringförmigen Element (17) und der Schulter (7a-7c) ein Stützelement (10) für die Bodenplatte (6a-6c) aufweist.

7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) das ringförmige Element (17) aufweist.

8. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (6a-6c) zum Einschluß des Katalysators eine Vielzahl von kreisförmigen Sektoren (23) aufweist.

9. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Sektoren (23) auf abnehmbare Weise an dem ringförmigen Element (17) mittels einer Vielzahl von Bolzen (18) befestigt sind, die sich von der Bodenplatte (6a-6c) aus erstrecken und die in jeweiligen Sitzen (19) aufgenommen sind, die dem ringförmigen Element (17) zugeordnet sind.

10. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Sektoren (23) auf abnehmbare Weise an dem ringförmigen Element (17) mittels einer Vielzahl von Bolzen befestigt sind, die sich von der Bodenplatte (6a-6c) aus erstrecken und die in einem zwischen dem ringförmigen Element (17) und dem Mantel (2) gebildeten Zwischenraum aufgenommen sind.

11. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dem ringförmigen Element (17) gegenüberliegende Ende der kreisförmigen Sektoren (23) in überhängender Weise auf einem Stützträger (9) aufliegt, der sich koaxial mit dem Mantel (2) erstreckt.

12. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (6a-6c) zum Einschluß des Katalysators eine Vielzahl von plattenförmigen Elementen (27, 28) aufweist, die wenigstens teilweise von dem ringförmigen Element (25) gehaltert sind.

13. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente (27, 28) auf abnehmbare Weise an dem ringförmigen Element (25) mittels einer Vielzahl von Bolzen (32) befestigt sind, die sich von den plattenförmigen Elementen (28) aus erstrecken und die in einem zwischen dem ringförmigen Element (25) und dem Mantel (2) gebildeten Zwischenraum (31) untergebracht sind.

14. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der plattenförmigen Elemente (27), die nicht von dem ringförmigen Element (25) abgestützt sind, in überhängender Weise an einer Vielzahl von T-Trägern (26) aufliegen.

15. Verwendung einer Stützvorrichtung (16), die ein ringförmiges Element (17) aufweist, um eine Katalysator-Abdichtung in einem Reaktor für exotherme heterogene katalytische Synthesen zu bewirken, wobei der Reaktor von dem Typ ist, der folgendes aufweist:

- einen im wesentlichen zylindrischen Außenmantel (2),

- wenigstens eine Stützschulter (7a-7c) für die Bodenplatte (6a-6c), die sich von dem Mantel (2) aus erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das ringförmige Element (17) zwischen der Schulter (7a-7c) und der Bodenplatte (6a-6c) angeordnet und auf abnehmbare Weise an der Bodenplatte (6a-6c) befestigt ist, wobei das ringförmige Element (17) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Mantels ist.

16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (17) auf der Schulter (7a-7c) aufliegt.

17. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (17) eine Vielzahl von konstruktiv unabhängigen bogenförmigen Bereichen (22) aufweist.

18. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (17) aus dem gleichen Material wie der Mantel (2) besteht.