DE7505678U - Roehrenspaltofen - Google Patents

Description

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Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH
506 Bensberg

Röhrenspaltofen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röhrenspaltofen für die katalytische Spaltung von Prozessgasen, beispielsweise von Kohlenwasserstoffen und Wasser in senkrechten mit einem Katalysatormaterial gefüllten und beheizten Spaltrohren, die von außen, beispielsweise mit Helium von ca. 950° C aus einem Kernreaktor-Kühlkreis, beheizt werden. Diese Röhrenspaltofen bestehen aus einem Bündel von zahlreichen, an ihrem unteren Ende geschlossenen Spaltrohren, die mit ihrem oberen Ende an einer gemeinsamen Tragplatte befestigt sind. Im inneren sollen diese Spaltrohre ein gerades oder spiralig gewundenes Rohr enthalten, das zur Rückführung des Prozeßgases dient, wobei der Zwischenraum zwischen diesem inneren Rohr und dem äußeren Rohr mit .einem geeigneten, beispielsweise nickelhaltigen Katalysatormaterial gefüllt ist. In loser Schüttung hat dieses Katalysa£orsnaterial einen nicht exakt berechenbaren und mit der Zeit veränderlichen Druckverlust, der bei Parallelschaltung zahlreicher Spaltrohre zu unterschiedlichen Durchsatzmengen des Prozeßgases und damit zu unterschiedlichen Temperaturen führt. Bei Temperaturverminderung verdichtet sich das Katalysatormaterial, bei Temperaturerhöhung dehnt es sich wieder aus und belastet dabei die Rohrinnenwand. Wenn dieses Katalysatormaterial erschöpft oder zerstört: ist, muß es in mühseliger

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Arbeit, beispielsweise pneumatisch, aus den Spaltrohren entfernt werden.

In der deutschen Patentschrift 12 59 850 wird vorgeschlagen, auf einem zentralen, senkrechten Rohr zahlreiche, annähernd waagerechte Bolzen aufzuschweißen und auf diese Bolzen mit entsprechenden Bohrungen versehene Formkörper aufzustecken. Bei den vorgesehenen hohen Temperaturen sind solche Bolzenschweißungen nicht mehr zuverlässig und die bei dieser Anordnung sich ergebende Oberfläche des Katalysatormaterials ist noch nicht von optimaler Größe. Außerdem ist das Auswechseln des Katalysatormaterials ebenfalls ein zeitraubender Vorgang.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Röhrenspaltofen für die katalytische Spaltung von Prozessgasen in senkrechten, mit Katalysatormaterial gefüllten beheizten Spaltrohren, deren Druckverlust auch nach längerer Betriebs zeit konstant und gleichmäßig bleibt und deren Katalysatormaterial schnell und zuverlässig ausgewechselt werden kann, ohne den Heizkreis zu öffnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rohrenspaltofen für die katalytische Spaltung von Prozessgasen in senkrechten, mit Katalysatormaterial gefüllten, beheizten Spaltrohren vorgeschlagen, bei dem das Katalysatormaterial in den Spaltrohren aus zahlreichen mit zahlreichen öffnungen oder Zwischen- . räumen versehenen waagerechten Scheiben {besteht, die über~ einander gestapelt und geiaäß einem weiteren Vorschlag auf einem Rohr geführt sind. Diese Scheiben haben bei jeder denkbaren Betriebstemperatur einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der senkrechten Spaltrohre. Auf diese Weise kann dieses Katalysatormaterial nicht, wie es bei lose eingefüllten Schüttungen möglich ist, verdichtet werden und beim Ausdehnen die Spaltrohrwandung beschädigen,,

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Das Rohr, auf dem die Scheiben geführt sind, soll nicht nur die Scheiben tragen, sondern dient auch zur Ableitung des heißen Prozessgases und be\virkt dadurch einen Wärmeübergang zwischen dem ein- und austretenden Prozessgas.

Da dieses Rohr am unteren Ende einen Tragring aufweist, von dem diese Scheiben getragen werden, so können sämtliche Scheiben innerhalb eines Spaltrohres in einem einzigen Arbeitsgang durch Anheben des Rohres entfernt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß diese Scheiben in der Mitte eine Nabe von größerer ■ Dicke aufweisen. Durch diese Ausführung wird zwischen den Scheiben ein freier Raum geschaffen, das Volumen des Katalysatormaterials im Spaltrohr wird kleiner und die vom heißen Prozessgas umspülte Oberfläche größer. Nach jedem Austritt aus einer Scheibe wird das Prozessgas verwirbelt und durchmischt, so daß der Wärme- und Stoffaus tausch verbessert wird. Diese Nabe kann auch durch ein entsprechendes Distanzstück ersetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jeweils die Oberseite der einen Scheibe in die Unterseite der nächsten Scheibe paßt. Durch diese Ausgestaltung, beispielsweise durch eine Nut in der Oberseite und einen Nocken in der Unterseite, wird die Scheibe gegen Verdrehen gesichert.

In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß diese Scheiben zahlreiche radiale Arme aufweisen. Durch diese Anordnung wird die dem Prozessgas ausgesetzte Oberfläche der Scheiben gegenüber den einfachen mit Löchern versehenen Scheiben wesentlich vergrößert. Außerdem kann man auf einfache Weise erreichen, daß diese Arme in Umfangsrichtung jeweils um eine Teilung gegeneinander versetzt sind, so daß di« Prcjessgase immer wieder umgelenkt und verwirbelt werden.

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In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß diese Arme schräge Leitflächen aufweisen. Durch diese Anordnung kann den Prozessgasen im ganzen ein Drall aufgezwungen werden, der ebenfalls den Wärme- bzw. Stoffaustausch verbessert.

Die Figuren 1 - 6 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der

j? Erfindung.

Figur 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch ein

ί an seinem unteren Ende geschlossenes Spaltrohr eines Röhren-

Γ- spaltofens.

f Figur 2 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ein SpaItTohr

mit einer Ansicht auf eine spezielle Ausführungsform einer Katalysatorscheibe.

Figur 3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch mehrere der in Figur 2 dargestellten Katalysatorscheiben. Figur 4 zeigt in einer Seitenansicht die Nabe der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Katalysatorscheiben. Figur 5 zeigt teilweise als senkrechten Längsschnitt und teilweise als Seitenansicht mehrere übereinander liegende Katalysatorscheiben mit schrägen Leitflächen. Figur 6 zeigt in einem waagerechten Querschnitt durch Figur -5 eine Ansicht von oben auf eine dieser Katalysatorscheiben.

In Figur 1 ist das Spaltrohr 1 mit einem Durchmesser von ca. 150 mm und einer Länge von mehreren Metern an seinem unteren Ende mit einer Bodenplatte 2 verschlossen und an seinem oberen Ende mit einem lösbaren Deckel 3, an dem ein Tragrohr 4 befestigt ist, das fast bis an die Bodenplatte 2 heranreicht und zahlreiche Katalysatorscheiben 5 trägt. Am unteren Ende des Tragrohres 4 ist mit Hilfe mehrerer Bolzen 6 ein Tragring 7 befestigt, auf dem die Katalysatorscheiben 5 ruhen. Das mit niedriger Temperatur durch den Stutzen 8 eintretende Prozessgas fließt zunächst an einem

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mit Isoliermaterial 9 gefüllten Verdrängungskörper 10 entlang und abwärts zwischen dem Tragrohr 4 und dem Spaltrohr 1 durch die Katalysatorscheiben 5, wobei es sich erwärmt und im Aufwärtsstrom durch das Tragrohr 4 zurück, wobei es seinen Teil seiner Wärme an die Katalysatorscheiben 5 itfieder abgibt. In den Figuren 2,3 und 4 wird eine spezielle Katalysatorscheibe 11 dargestellt, die zahlreiche senkrechte Bohrungen 12 aufweist und die an ihrem Rande gegenüber der Innenwand des Spaltrohres 1 mehrere größere Durchtrittsöffnungen für das Prozessgas bildet, um den Wärmeaustausch durch die Wand des Spaltj rohres 1 zu verbessern. Die Nabe 13 trägt an ihrer Oberseite

!eine radiale Nut 14 und an ihrer Unterseite gegenüber der Nut 14 um einen geringen Winkel versetzt eine entsprechende j radiale Nase 15, wodurch erreicht wird, daß die Bohrungen'..

j zweier übereinanderliegender Katalysatorscheiben 11 jeweils

gegeneinander versetzt sind. In den Figuren 5 un^ 6 wird mit denselben Bezeichnungen wie in den vorhergehenden Figuren eine spezielle Ausführungsform einer Katalysatorscheibe 16 gezeigt, die zahlreiche schräge Leitflächen aufweist. Auch diese Katalysatorscheibe ist wie in den Figuren 2-4 durch entsprechende Ausgestaltung der Nabe gegen willkürliche Verdrehung gesichert.

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Claims (7)

1. Röhrenspaltofen für die katalytische Spaltung von Prozeßgasen in senkrechten, mit Katalysatormaterial gefüllten, von außen beheizten Spaltrohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial in den Spaltrohren (1) aus zahlreichen, mit zahlreichen Öffnungen oder Zwischenräumen versehenen waagerechten Scheiben (5) besteht, die übereinander gestapelt sind.

2. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Scheiben (5) auf einem Tragrohr (4) geführt sind,

3. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Scheiben (5) in der Mitte eine Nabe (13) von größerer Dicke aufweisen.

4. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5) gleichmäßige Stärke haben und im Nabenbereich ein Distanzstück eingelegt ist.

5. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Oberseite der einen Scheibe (5) in die Unterseite der nächsten Scheibe (5) paßt.

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6. Röhrenspaltofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Scheiben (16) zahlreiche radiale Arme aufweisen.

7. Röhrenspaltofen nach Anspruch 6, d adur ch ge kenn ζ e ichne t, daß diese Arme schräge Leitflächen aufweisen,

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