DE748373C

DE748373C - Kontaktrohr fuer Reaktionsoefen

Info

Publication number: DE748373C
Application number: DE1942748373D
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Sauter
Priority date: 1942-04-12
Filing date: 1942-04-12
Publication date: 1944-11-01

Description

Kontaktrohr für Reaktionsöfen Katalytische Reaktionen, z. B. die Kohlenwasserstoffsynthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff, werden vielfach in axial von den Reaktionsteilnehmerh durchströmten Rohren durchgeführt, die mit dem Katalysator gefüllt und von einem Wärmeaustauschmittel umgeben sind. Dabei wird der Kontakt sehr ungleichmäßig beansprucht, denen an der Eintrittsseite der Reaktionsteilnehmer hat der Kontakt diese in unverdünntem Zustande zu verarbeiten, während die mittleren. und dem Austritt nähergelegenen Teile nur mit durch die Reaktionsprodukte bereits verdünnten Ausgangsstoffen in Berührung kommen. Diese ungleichmäßige Belastung des Kontaktes führt häufig wie ohne weiteres einzusehen ist, zu großen Nachteilen. So kann man z. B. bei der erwähnten Kohlenwasserstoffsynthese feststdlen, daß an der Gaseintrittsseite die durch die Reaktionswärme hervorgerufene Temperaturerhöhung so stark ist, daß unerwünschte Nebenreaktionen, wie starke Methanbildung und Zerfall des Kohlenoxyds in Kohlendioxyd und Kohlenstoff, eintreten. Man kann diese Schwierigkeiten weitgehend vermeiden, wenn man den Querschnitt der mit Kontakt gefüllten Rohre sehr eng wählt, so daß der Wärme-.austausch mit dem die Rohre umgebenden Mittel sehr gut ist; in diesem Falle benötigt man jedoch zur Unterbringung einer bestimmten Kontaktmenge eine sehr große Zahl von Rohren, wodurch die Vorrichtungen sehr umfangreich und kostspielig werden.
Es wurde nun gefunden, daß sich die genannten Schwierigkeiten vermeiden lassen, wenn man die umzusetzenden Stifte dem mit.
I(ontakt gefüllten Rohr durch ein axiales, sich nur über einen Teil, etwa 1/10 bis 1/2, des Kontaktrohres erstreckendes durchlässiges Einsatzrohr zuführt. In diesem Falle verteilen sich die unverdünnten Ausgangsstoffe zunächst über einen größeren Querschnitt, so daß der Umsatz je Einheit des Kontaktvolumens geringer ist, als wenn, wie üblich, di!e Stoffe einen Ende des Kontaktrohres zugeführt würden. Nach dem Einsatzrohr durchströmen die nunmehr bereits durch Rearktionsprodukte verdünnten Ausgangsstoffe das Kontaktrohr wieder nur in axialer Richtung: wegen der @ Verdünnung können jedoch di:e geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten.
Besitzt die Kontaktschicht einen erheblichen Strömmungswiderstand. so ist es vorteilhaft, den Strömungswiderstand im und oder durch das Einsatzrohr dem der Kontaktschicht anzupassen, ihn insbesondere größer zu machen.
Dies kann man erreichen, indem man entweder enge Rohre mit verhältnismäßig großen Öffnungen in den Wandungen oder weite Rohre mit engen Öffnungen benutzt. Läßt. man bei zylindrischen Rohren die Öffnungen von der Eintrittsseite aus beginnend kleiner oder weniger zahlreich werden, so wird die Gasverteilung noch gleichmäßiger; dasselbe erreicht man mit konischen Einsatzrohren mit gleichmäßig verteilten Öffnungen gleicher Größe. Endlich kann man das Einsatzrohr mit inerten oder nur schwach katalytisch wirkenden Massen. z. B. gebrauchtem Kontakt, solcher Korngröße füllen, daß der ge-Wünschte abgestufte Strömungswiderstand erzielt wird.
Man hat bereits bei katalytischen Gasreaktionen die einzusetzenden Stoffe in die Kontaktmasse durch ein perforiertes Rohr eingeführt, das sich über die gesamte Länge des Reaktionsraumes erstreckt. Bei dieser Anordnung werden die zu verarbeitenden Gase schlecht und ungleichmäßig ausgenutzt. denn erhebliche Teile durchströmen nur sehr kurze Kontaktschichten und nur wenige die gesamte Schicht. Bei einer anderen bekannten Anordnut ist das sich durch praktisch die gesamte Kontaktschicht erstreckende Gaseinleitungsrohr nicht auf seiner ganzen Länge. sondern nur zum größeren Teil perforiert, wobei das Gas im Einleitungsrohr im Gegenstrom zu dem in der Kontaktschicht strömt, Hierbei ist die Ausnutzung des Gases zwar etwas besser, da ein Teil die gesamte Kontaktmasse durchströmt, aber das bekannte Gaseinleitungsrohr verdrängt eine größere Iiolltalitmellge als das erfindungsgemäße, so daß dic Raumausnutzung schlechter ist. Bei der bekannten Anordnung, bei der mehr als die Hälfte des Einleitungsrohres Gasdurchtrittsöffnungen aufweist und die Gasströmungsrichtung sich am Ende des Einleitungsrohres umkehrt, trifft überdies ein großer Teil der Gase auf die unterste Kontaktschicht.
Die Erfindung sei durch ein Beispiel an I-land der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Bei einem für die Kohlenwasserstoffsynthese aus Kohlenoxyd und Wasserstoff mit Eisenkontakten bei 15 atü benutzten Reaktionsrohr C von 6 m Länge bei 20 mm inne rem Durchmesser. das von einem zur nahme der Reaktionswärme bestimmten Dampfmantel H umgeben war, zeigten sich sehr häufig an der Gaseintrittsseite starke Kohlenstoffabscheidungen, die durch Überhitzung infolge ungenügender Wärmeabfuhr entstanden waren. In das Rohr. C wurde nunmehr ein 2 m langes Einsatzrohr D von 4 mm inne rem, 6 mm äußerem Durchmesser eingesetzt, dessen Wandung von zahlreichen L@chern B durchbrochen war. Das Rohr D war mit gekörntem inertem Material J gefüllt. so daß der Strömungswiderstand dem der das Ein salz rohr umgebenden Kontaktschicht K angepaßt war. Das Material J (Kieselgel oder Aktivkohle ruhte dabei auf einem Siebboden S.
Durch das Einsatzrohr D wird das frische Reaktionsgas gezwungen, sich über einen grö ßeren Kontaktquerschnitt zu verteilen; die Folge davon ist. daß Überhitzungen und die darauf beruhenden Kohlenstoffabscheidungen mit Sicherheit vermieden werden. In den tii teren Teil des Kontaktrohres C gelangt nur durch Reaktionsprodukte bereits verdünnt es Synthesegas. so daß hier ebenfalls keine Überhitzungen mehr eintreten können. Infolgedessen ist der Ofen bei praktisch unveränderter LEistung unempfindlich geworden gegen plötz liche Belastungsänderungen und verträgt auch eine höhere Gesamtbelastung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Kontaktrohr für Reaktionsöfen, bei dem die Reaktionsteilnehmer durch ein durchlochtes Rohr in die Kontaktmasse eingeführt werden, insbesondere für die Kohlenwasserstoffsynthese aus Kohleii -oxyd und Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sich das durchlochte Rohr nur über einen Teil, etwa 1 10 bis 1/2, der Länge der Kontaktschicht erstreckt.
2. Kontaktrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß der Strömungswiderstand im und durch das Einführungsrohr durch die Größe und abstufung des Querschnittes des Rohres oder der Durchlässe oder durch eine Füllung mit körnigen Stoffen dem Widerstand der umgebenden Kontaktmasse angepaßt wird.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift .. Nr. 673 683.

700 034, 862 914.