DE744075C

DE744075C - Verfahren und Vorrichtung zur Ausfuehrung katalytischer Gasreaktionen

Info

Publication number: DE744075C
Application number: DEI65343D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Pfannmueller; Dipl-Ing Josef Reichart
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1939-08-03
Filing date: 1939-08-03
Publication date: 1944-01-08

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung katalytischer Gasreaktionen Bei der Durchführung exothermer und endothermer katalytischer Verfahren in Röhrenbündelöfen ist darauf zu achten, daß die Frischgase, die beim Vorbeistreichen an den Kontaktmasse enthaltenden Rohren im Wärmeaustausch mit diesen stehen, von allen Rohren die gleiche Wärme abführen bzw. ihnen zuführen und mit möglichst gleicher Temperatur und in gleichen Mengen über den ganzen Querschnitt verteilt auf die ersten Kontaktschichten auftreffen. Die Herbeiführung einer vollständig befriedigenden gleichmäßigen Gasverteilung bietet Schwierigkeiten; bekannte Einrichtungen, wie ringförmige Gasverteilerplatten über dem Eingangskanal des Frischgases, gegebenenfalls mit Gasverteilerrechen oder -schürzen unter diesen Verteilerplatten, oder Stauränder am Gaseintritt o. dgl. reichen hierzu nicht aus.
Es wurde nun gefunden, daß sich eine gleichmäßige, regelbare Verteilung der Frischgase auf den ganzen Querschnitt, bevor sie an den Rohren entlang geführt werden, herbeiführen läßt, wenn die Zuführung der Gase in den Raum um die mit Kontaktmasse beschickten Rohre, vom Mantel aus in die ganze Ofengrundfläche unterteilenden, möglichst gleich große Rohrgruppen umfassenden Zellen erfolgt, von denen jede einzeln mittels Regelvorrichtungen von außen bedient werden kann. Man geht dabei zweckmäßig so vor, daß man den Raum um die Rohre durch zweckmäßig radial und tangential gerichtete Zwischenwände in Zellen von etwa gleichem Querschnitt und mit etwa gleicher Anzahl von Kontaktrohren aufteilt.
Die Zuleitung der Gase in jede einzelne der so gebildeten Zellen erfolgt auf bestimmten, durch entsprechende Seitenwände im Gasverteilungsraum des Ofens gebildeten Wegen; einem jeden Zuleitungsweg und damit einer jeden Zelle ist ein Regelventil am Ofenumfang zugeteilt. Zur Überwachung der Gaszuteilung auf die einzelnen Zellen wird in jeder Zelle mittels eines Thermoelements 0. dgl. die Temperatur des um die Röhre geführten Gases gemessen und mittels des Regelventils eingestellt. Die Regelventile sind vorteilhaft, da sie teilweise übereinander angeordnet werden, nicht mit runden, sondertmit flachgedrücktem Durchgangsquerschnit ausgeführt, und zwar so, daß sie bei germge,r. -Bauhöhe einen großen Querschnitt freigeben können, der vom geschlossenen Zustand bis zur vollen Öffnung auf jede Zwischengröße einstellbar ist. Durch diese Vorrichtung läßt sich eine zu einer guten Ofenführung notwendige zweckmäßige Gasverteilung über den ganzen Querschnitt erreichen, so daß in der Kontaktmasse in jeden Abstand von der Grundfläche über den ganzen Querschnitt des Ofens Temperaturen gemessen werden, die sich nur um wenige Grade unterscheiden.
Eine beispielsweise Ausführung der neuen Vorrichtung wird weiterhin durch die Zeichnungen veranschaulicht. Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Ofen, bei dem sich die erste Kontaktmasse A in dem Raum um die Rohre, die zweite Kontaktmasse B innerhalb der Rohre befindet, während die dritte Kontaktmasse C in einem unter dem Röhrenbündel angeordneten Resselraum liegt. Fig. 2 gibt drei waagerechte Schnitte (.r-x, y-y und z--z) durch den Ofen nach Fig. I wieder.
Die Zuführung von Frischgas erfolgt durch den Stutzen a in den um den Ofenmantel gelegten Ringkanal b. Durch die Regelventile c, die um den Ofenmantel verteilt sind (Fig. 2) und sich unter den ringförmigen Verteilerplatten d, e, f (Fig. I) befinden, gelangen die Gase aus dem Ringkanal regelbar in das Ofeninnere und werden dort getrennt den einzelnen Zellen zugeleitet.
Die Einteilung des Ofenquerschnitts in eine Anzahl ungefähr gleich großer Zellen mit etwa radialen Zwischenwänden g und tangentialen, ein Polygon darstellenden Zwischenwänden ; ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Gaszuleitung von dem jeder Zelle zugeordneten Regulierventil zur Zelle selbst ist zwischen den jeweiligen Verteilungsplatten durch seitliche Abschlußwände i und k festgelegt. Nach diesem Beispiel ist die obere der drei angenommenen Verteilerplatten mit 12, die mittlere mit 6, die untere mit 3 Zellen in Zusammenhang.
Wie weiter aus Fig. I zu ersehen ist, sind die radialen und die tangentialen Zwischenwände der Zellen bis etwa zur Kontaktmasse B hochgeführt und ebensoweit die Iiontaktrohre stark eingezogen, um innerhalb dieses der Gasverteilung dienenden Raumes für das Zuströmen der Frischgase einen möglichst großen freien Querschnitt zu schaffen. Die von da ab bis fast zur gegenseitigen Berühlung erweiterten Kontaktrohre bewirken, daß die von einer Zelles aus unter das erweiterte Rohrbündel zwangsweise geführten Frischgase (bis zum Auftreffen auf die Kontaktmasse A) innerhalb der durch die Zelle vorgeschriebenen Rohrgruppe verbleiben. Außerdem wird dadurch bewirkt, daß sich infolge des durch die Erweiterung der Rohre verkleinerten Querschnittes um die Rohre die Gasgeschwindigkeit der Frischgase entlang der Kontaktmasse Pj stark erhöht, was einen guten W\'ärmeübergang auf die Frischgase entlang dieser Strecke zur Folge hat.
Umgekehrt bewirkt die Einziehung der Rohre innerhalb des Gasverteilerraumes, in dem ein guter Wärmeaustausch nicht erwünscht ist, eine Dämpfung des Wärmeanstausches.
Zur weiteren Hintanhaltung des Wärmeaustausches im Gasverteilerraum kann man den unter den Verteilerplatten liegenden Teil der eingezogenen Rohre, wo die Frischgase im Kreuzstrom auf die Rohre treffen, durch kurze Schutzrohre I bzw. Schutzbleche ni (Fig. I und 2) isolieren.
In manchen Fallen empfiehlt es sich, die Zelleneinteilung über die ganze Höhe des Ofens durchzuführen.
Nach einem bekannten Vorschlag soll man bei der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren ein zu Kühlzwecken dienendes Hilfsgas der Kontaktvorrichtung zuführen. Die Organe, die zur Zuführung des Kühlgases in die Zwischenräume zwischen den mit Kontaktmasse beschickten Räumen dienen, sollen in Gruppen unterteilt sein, und zu jeder dieser Gruppen ist eine besondere regelbare Zuführung von Kühlgas vorgesehen. Demgegenüber wird durch das vorliegende Verfahren die Aufgabe gelöst, dafür zu sorgen, daß die Frischgase, d. h. die Hauptmenge der der Reaktion zu unterwerfenden Gase, nicht aber ein Hilfsgas, von allen die Kontaktmasse enthaltenden Rohren, mit denen sie im M7ärmeaustausch stehen, die gleiche Wärme abführen bzw. ihnen zuführen und daß sie mit möglichst gleicher Temperatur und in gleichen Mengen über den ganzen Querschnitt des Ofens verteilt auf die ersten Kontaktschichten auftreffen.
Mit der Aufgabe einer derartigen gleichmäßigen Verteilung der Hauptmenge der umzusetzenden Gase beschäftigt sich der bekannte Vorschlag nicht. Es sind dort keinerlei Einrichtungen getroffen, um die Frischgasströme gleichmäßig auf den ganzen Querschnitt des Ofens zu verteilen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Ausführung katalytischer Gasreaktionen in Rohrbündelöfen mit innerem Wärmeaustausch, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischgase vom Ofenmantel aus ausschließlich getrennt von unten in Zellen geleitet werden, die den unteren Ofenraum durch zu den Rohren parallele Zwischenwände unterteilen und die möglichst gleich .große Rohrgruppen umfassen, worauf die Gase die Rohre entlang geführt werden, und daß die Zuführung der Gase in die einzelnen Zellen von außen geregelt wird.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum um die Rohre durch zweckmäßig radial und tangential gerichtete, zu den Rohren parallele Zwischenwände in Zellen von etwa gleichem Querschnitt und mit etwa gleicher Anzahl von Kontaktrohren aufgeteilt ist und jeder Zelle ein Regelventil und ein abgeschlossener Gasweg für die Gaszuleitung sowie zur Überwachung der Gasverteilung ein Temperaturmesser zugeteilt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktrohre im Ofen fast bis zur gegenseitigen Berührung aneinander gerückt, dagegen auf eine Strecke entsprechend der Höhe der eingebauten Zwischenwände zur Vergrößerung des Rohrzwischenraumes stark eingezogen sind.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften Nr. II3 932, 178772, 439 777, 480 895, 49I 873, 532 879, 548 962, 580 063, 581075, 676850, 676 85I.