DE765687C

DE765687C -

Info

Publication number: DE765687C
Application number: DENDAT765687D
Authority: DE

Description

M 143 17o IVdA2 ο 25.8.45M 143 17o IVdA2 ο 25.8.45

Metallgeaellsehaft Dr.Ja/CGyMetallgeaellsehaft Dr.Yes / CGy

Aktiengesellschaft Neue Unterlagen! Aktiengesellschaft New documents!

Eontaktofen zur Durchführung der katalytischen KohlenoXydhydrierung unter erhöhtem Druck.Contact furnace for carrying out the catalytic CarboXydrogenation under increased pressure.

Zur Durchführung der katalytischen Kohlenoxydhydrierung unter Atmosphärendruck oder nur wenig davon abweichendem erhöhtem Druck sind Vorrichtungen bekannt, in denen der fest angeordnete Katalysator zwischen eng beieinanderliegenden Wärmeableitblechen eingefüllt ist, wobei zur Abführung der Reaktionswärme bzw. der Aufrechterhaltung einer konstanten Reaktionstemperatur zahlreiche Kühlrohre durch die parallel zueinander angeordneten Wärmeableitblechen hindurchgeführt sind. Nach einem älteren Vorschlag ist die Anordnung mehrerer solcher Kontaktofen von rechteckigem Querschnitt zu einer grösseren Ofeneinheit vorgesehen, bei der die Gasverteilung auf die einzelnen Kontaktofen durch feststehende Kalibrierung der Gaseintrittsöffnungen erfolgt und die zahlreichen Kühlrohre den gemeinsamen Mantel sämtlicher Kontaktofen durchdringen. Dadurch ist die aus mehreren kleinen Ofeneinheiten sich aufbauende Vorrichtung bei auftretenden Störungen in einer Ofeneinheit nur schwierig auszubessern. Es besteht ferner der Nachteil, dass die einzelnen Ofeneinheiten sowohl in ihrer Gasbeaufschlagung als auch Kühlung gar nicht oder zum mindesten sehr beschränkt regelbar sind und insbesondere eine Auswechseln der Ofeneinheiten aus der Gesamtvorrichtung nicht möglich ist, ohne die Gesamtvorrichtung auseinander zu schneiden.To carry out the catalytic hydrogenation of carbons under atmospheric pressure or only slightly different from it Pressure devices are known in which the fixed catalyst between closely spaced heat sink is filled, in order to dissipate the heat of reaction or to maintain a constant reaction temperature numerous cooling tubes are passed through the heat dissipation plates, which are arranged parallel to one another. After an older one The proposal is to arrange several such contact furnaces with a rectangular cross-section to form a larger furnace unit, in which the gas is distributed to the individual contact furnace by means of fixed calibration of the gas inlet openings and the numerous cooling tubes penetrate the common jacket of all contact furnaces. This is made up of several small ones Furnace units building up device is difficult to repair in the event of malfunctions in a furnace unit. It exists furthermore the disadvantage that the individual furnace units both in Their gas admission as well as cooling not at all or at least at least can be regulated to a very limited extent and, in particular, it is not possible to replace the furnace units from the overall device without cutting apart the entire device.

Die vorbeschriebenen bekannten Ausführungsformen der Kontaktofen sind jedoch für die Durchführung der gleichen oderThe above-described known embodiments of Contact furnaces, however, are designed to carry out the same or

r? r- er r ο ■■>. r? r- er r ο ■■>.

auch anderer katalytischen )$Jlfaäfip$fc9€Smi Gasreaktion unter hohem Druck, beispielsweise üb.er Io atü, unzweckmässig, da dann die Wandstärken des die Kühlrohre umgebenden, von ebenen Flächen begrenzten Behälters zu gross, oder überhaupt nicht ausführbar werden. Man hat deshalb bei der grosstechnischen Durchführung der Pischer-Synthese unter Io atü Druck ein völlig anderes Zontakt of ensy st em verwendet, welches aus einem mit Druckwasser gefüllten Druckbehälter besteht, in den zahlreiche mit Kontaktmasse gefüllte Rohre von beispielsweise V2ⁿ 0 eingesetzt sind. Diese öfen sind aber nur bis zu Reaktionstemperaturen von etwa 2QO⁰Jg verwendbar, weil darüber hinaus der Dampfdruck des siedenden Kühlwassers Werte erreicht, die mit Rücksicht auf die zulässige Wandstärke die Abmessungen und Durchsatzleistung des Kontaktofens ausserordentlich beschränken.also other catalytic ) $ Jlfaäfip $ fc9 € Smi gas reaction under high pressure, for example via Io atü, inexpedient, since then the wall thicknesses of the container surrounding the cooling tubes, bounded by flat surfaces, are too large or cannot be carried out at all. A completely different Zontakt of ensy st em, which consists of a pressure vessel filled with pressurized water, in which numerous tubes filled with contact compound of, for example, V2 ⁿ 0 , are used for the large-scale implementation of the Pischer synthesis under Io atü pressure. These furnaces are only to be used for reaction temperatures of about 2QO ⁰ Jg because it reaches values, the vapor pressure of the boiling cooling water that restrict extraordinarily consideration of the permissible wall thickness dimensions and throughput of the contact furnace.

Die Erfindung behebt diese Schwierigkeiten dadurch, dass der hohe Druck des Kühlwassers nur auf die Kühlrohre und der geringere Reaktionsdruck nur auf die Ummantelung des Kontaktofens wirken.The invention overcomes these difficulties in that the high pressure of the cooling water only affects the cooling tubes and the lower reaction pressure only affects the jacket of the contact furnace.

!lach der Erfindung wird der Kontaktofen zur ■Durchführung der katalytischen Kohleoxydhydrierung unter erhöhtem Druck, bei dein der Katalysator in einer uus nahe beieinander liegenden Lamellen mit durchgeführten Kühlrohren bestehendem Vorrichtung angeordnet ist, so ausgebildet, dass in einem Druckbehälter ein oder mehrere mit diesen Kühlvorrichtungen ausgerüstete, den Katalysator fassende Einsätze untergebracht sind, deren Yfandungen durch den Gasdruck nicht beanspriaht werden und deren Kühlrohre mit ihren Enden innerhalb des Druckbehälters anAccording to the invention, the contact furnace is used for implementation the catalytic hydrogenation of carbon oxides under increased pressure, in which the catalyst in one uus close to each other lying lamellae is arranged with the existing device running through cooling pipes, designed so that in a pressure vessel one or more inserts equipped with these cooling devices and containing the catalyst are housed, whose Yfandungen are not stressed by the gas pressure and their cooling tubes with their ends inside the pressure vessel

gemeinsame Sammelleitungen angeschlossen sind.common manifolds are connected.

Durch diese neue Anordnung nach der Erfindung wird einmal erreicht, dass der Druckbehälter nur den Druck der Reaktionsgase und nicht den höheren Druck des Kühlmediums aufzunehmen hat, so dass die Wandstärken des Druckmantels nur nach dem niedrigeren Reaktionsdruck bemessen werden; zum anderen wird erreicht, dass die Enden der zahlreichen Kühlrohre nicht diesen Mantel des allen Einsätzen gemeinsamen Druckraumes zu durchdringen brauchen, sondern mit ihren Enden an geneinsame Sanmelrohre innerhalb des Druckraumes angeschlossen sind, wodurch eine leichte Auswechselbarkeit der einzelnen Einsätze mit dem in ihm angeordneten Lamellen- und Kühlrohrsystem gegeben ist. Schliesslich berührt bei der neuen Anordnung die Kontaktmasse nicht wie beiThis new arrangement according to the invention once ensures that the pressure vessel only receives the pressure of the reaction gases and does not have to absorb the higher pressure of the cooling medium, so that the wall thicknesses of the pressure jacket only after lower reaction pressure can be measured; on the other hand it is achieved that the ends of the numerous cooling tubes do not have these Need to penetrate the jacket of the pressure space common to all operations, but with their ends to common Sanmel pipes are connected within the pressure chamber, creating a slight Interchangeability of the individual inserts with the lamellar and cooling pipe system arranged in it is given. In the end does not touch the contact ground in the new arrangement as in

/d es den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art die Innenwandunge'n/ den Gasdruck tragenden Hantels, was sowohl hinsichtlich der Gasverteilung als auch hinsichtlich der Auswechselbarkeit der einzelnen Einsätze erhebliche Vorteile mit sich bringt; ferner wird durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung die äusserst gefährliche ungleiche bzw. örtliche Erwärmung der drucktragenden Behälterwand vermieden, die bei Betriebsstörung durch Berührung dieser 7/and mit der Eontaktmasse leicht eintreten kann. / d the dumbbell carrying the inner walls / the gas pressure in the previously known devices of this type, which has considerable advantages both in terms of gas distribution and in terms of the interchangeability of the individual inserts; Furthermore, the extremely dangerous uneven or local heating of the pressure-bearing container wall is avoided by the device according to the invention, which can easily occur in the event of a malfunction due to contact with the contact mass.

Bei der Anordnung mehrerer Einsätze in einen gemeinsamen Druckbehälter mit Anschluss der Snden der liühlrokre innerhalb dieses Druckbehälters an gemeinsame Sammelleitungen ergeben sibh ferner zahlreiche Schaltungsmöglichkeiten der einzelnen Einsätze untereinander, indem beispielsweise durch geeignete Hintereinanderschaltung der Einsätze, oder einzelnenWhen arranging several inserts in a common pressure vessel with connection of the ends of the liühlrokre Within this pressure vessel to common manifolds, there are also numerous circuit options for the individual Inserts with each other, for example by using suitable Series connection of the inserts, or individually

Gruppen derselben jede beliebige geeignete Kontaktschichtlänge, gemessen an der Weglänge des Reaktionsgasstromes, erreicht werden kann. Die Erfindung löst damit gleichzeitig die Aufgabe der Schaffung von G-rossraumkontaktöfen, die nach Art der bekannten Turmreiniger für die Gasreinigung Höhen von beispielsweise 15m bei 3 m Durchmesser und mehr erreichen können, ohne dass hierbei grossere Kontaktschichtlängen, die Schwierigkeiten bei der Einfüllung des Kontaktes und bei der Auswechslung desselben mit sich bringen, notwendig werden. Umgekehrt schafft vielmehr die Anordnung mehrerer Einsätze nach der Erfindung in einem gemeinsamen Druckraum die Möglichkeit, Kontaktlängen von beispielsweise nur 1 m in den einzelnen Einsätzen zu wählen, wodurch bei etwaigem Ausfall eines Einsatzes die Leistungsfähigkeit des gesamten Grossraumkontaktofens nur unwesentlich beeinträchtigt wird.Groups thereof any suitable contact layer length, measured by the path length of the reaction gas stream, can be achieved. The invention thus simultaneously solves the task of Creation of large area contact ovens, which are based on the well-known Tower cleaner for gas cleaning heights of, for example, 15m can achieve at 3 m diameter and more without the difficulties in the case of larger contact layer lengths Bringing in the contact and replacing it with it, become necessary. Rather, the other way round creates the arrangement of several inserts according to the invention in a common pressure space the possibility of contact lengths of, for example only 1 m to be selected in the individual operations, which increases the efficiency in the event of a failure of an operation of the entire large-scale contact furnace is only negligibly affected will.

Die Anordnung mehrerer Einsätze in einem gemeinsamen Druckbehälter kann schliesslich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in der V?eise erfolgen, dass die Kühlrohre der Einsätze einzeln oder in Gruppen an verschiedene Dampfsammler angeschlossen sind, um auf diese "reise verschieden hohe Reaktionstemperaturen in den Xühlsystemen bzw. Einsätzen aufrechterhalten zu können. Ebenso kann der Abstand sowohl der Wärmeableitbleche als auch der Kühlrohre in den einzelnen Einsätzen verschieden gewählt werden, beispielsweise derart, dass ihr Abstand voneinander sich in Richtung des Gasstromes vergroasert, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Yergrösserung des Abstandes der Kühlrohre voneinander.The arrangement of several inserts in a common pressure vessel can finally according to a further feature of the invention in the way that the cooling tubes of the inserts individually or in groups to different steam collectors are connected to this "journey different high reaction temperatures to be able to maintain it in the cooling systems or operations. Likewise, the distance between both the heat dissipation plates as well as the cooling tubes in the individual inserts are selected differently, for example in such a way that you The distance from each other is grained in the direction of the gas flow, possibly in connection with an increase in the distance the cooling pipes from each other.

Anhand der ajaXidgenäe-ß Zeichnung sei der Gegenstand der Erfindung näher erläutert:The object is based on the ajaXidgenäe-ß drawing the invention explained in more detail:

Abb. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Eontaktofen senkrecht angeordnet ist, einen senkrechten Querschnitt nach der linie I - I der Abb. 2.Fig. 1 shows an embodiment of the invention in which the contact furnace is arranged vertically, a vertical one Cross-section along the line I - I of Fig. 2.

Abb. 2 stellt einen waagerechten Querschnitt nach der linie II - II der Abb. 1 dar.Fig. 2 shows a horizontal cross-section along the line II - II of Fig. 1.

Die Abb. 3 zeigt eine gegenüber Abb. 1 abgeänderte Ausführungsform mit Parallelschaltung der Einsätze tmd Anordnung mehrerer Dampfsammler. Die Ibb. 4 ist ein Schnitt nach der linieFig. 3 shows an embodiment modified compared to Fig. 1 with parallel connection of the inserts and arrangement several steam collectors. The Ibb. 4 is a section along the line

IV - IY der Abb. 3 und die Abb. 5 ein solcher nach der Linie V -IV - IY of Fig. 3 and Fig. 5 one such according to the line V -

V der Abb. 4.V of Fig. 4.

In dem Druckbehälter a befinden sich übereinander angeordnet fünf Einsätze b, die in an sich bekannter V/eise aus Kühl rohren c mit auf diesen aufgesetzten lamellen d bestehen, zwischen welche die Kontaktmasse in dünnen Schichten von beispielsweise Io mm fest angeordnet ist. Der unterste Einsatz ruht auf einem Zwischenboden e und ist mit diesem gasdicht verbunden, beispielsweise versGhraubt bzw., wie weiter unten ausgeführt, nur lose aufgesetzt.In the pressure vessel a there are five inserts b, arranged one above the other, which are made of cooling in a manner known per se tubes c with lamellas d placed on these exist, between which the contact compound in thin layers of, for example Io mm is firmly arranged. The lowest insert rests on an intermediate floor e and is connected to it in a gas-tight manner, for example screwed or, as explained below, only loosely attached.

Eine 'fand w, im Querschnitt die Sehne des Kreisabschnittes q bildend, wird an einer Seite der Einsätze b aufgebaut und bildet mit den drei übrigen zweckmässig ebenen Seitenbegrenzungen (Abb. 2) eine Ummantelung der Einsätze und nach den Seiten hin, während auf der Graseintrittsseite der Druckraum q. mit dem Kontaktraum in den Einsätzen b in Verbindung steht.A 'found w, forming the chord of the circular segment q in cross-section, is built up on one side of the inserts b and forms with the three other expediently flat side boundaries (Fig. 2) a sheathing of the inserts and after the Sides, while on the grass inlet side the pressure space q. communicates with the contact space in the inserts b.

?/ie in Abb. 4 dargestellt, können die drei Seitenbegrenzungen w einen dem Hohlzylinder a konzentrischen Zylinder bilden, so dass die Kreisabschnitte q, die nach Abb. 2 ausserhalb der Einsätze bzw. zwischen der Aussenwand derselben und der Innenwand des Druckbehälters a liegen, nunmehr innerhalb des Kontraktraumes als besondere Gasableitungskanäle liegen.? / ie shown in Fig. 4, the three side boundaries w form a cylinder concentric to the hollow cylinder a, so that the circular segments q, which according to Fig. 2 are outside of the inserts or between the outer wall of the same and the inner wall of the pressure vessel a are now within of the contract space as special gas discharge channels.

Die einzelnen Kühlrohre der Einsätze b münden in waagerechte Sammelleitungen g, die durch Steigleitungen h mit einem oder mehreren Dampfsammlern i verbunden sind (Abb. 1).The individual cooling pipes of the inserts b open into horizontal collecting lines g, which are connected by risers h with a or several steam collectors i are connected (Fig. 1).

Die Einsätze b besitzen ferner einen Siebboden k, der die Gase von einem Eontaktraum zum anderen übertreten lässt. Für die Abdichtung der Einsätze untereinander bzw. nach der Seite hin, genügt ein Dichtungsflansch mit einer Dichtungseinlage (beispielsweise Asbest) ohne jegliche Verschraubung, da das Gewicht der Einsätze b und ausserdem der Druckunterschied des Gases innerhalb und ausserhalb derselben die Dichtungseinlage genügend stark zusammenpressen. Das Ein- bzw. Ausbauen der Einsätze in den gemeinsamen Druckbehälter a erfordert also nur ein An- bzw. Abflanschen der Rohrleitung an die einzelnen Einsätze b wahrend des Einsetzens bzw. Heraushebens derselben aus dem Hohlzylinder a.The inserts b also have a sieve base k, which allows the gases to pass from one contact space to the other. For To seal the inserts from one another or towards the side, a sealing flange with a sealing insert is sufficient (for example asbestos) without any screw connection, as the weight of the inserts b and also the pressure difference of the gas inside and outside of it the sealing insert is sufficient compress strongly. The installation or removal of the inserts in the common pressure vessel a therefore only requires one Flanging the pipeline on or off the individual inserts b during the insertion or removal of the same from the hollow cylinder a.

Die Füllung der einzelnen Einsätze b mit dem Katalysator erfolgt zweckmässig ebenfalls ausserhalb des Druckraumes a, gegebenenfalls evtl. auf einer Schüttelmaschine, wodurch eine gleichmässige Schichtung erzielt wird, was für eine gleichmässige Gasverteilung von Bedeutung ist. Auch die Entleerung der Kontaktmassen aus den einzelnen Einsätzen b ist ausserhalb desThe filling of the individual inserts b with the catalyst also expediently takes place outside the pressure chamber a, possibly possibly on a shaking machine, whereby an even layering is achieved, what an even one Gas distribution is important. The emptying of the contact masses from the individual inserts b is outside the

Druckzylinders a leicht durchzuführen und bietet durch die Unterteilung in einzelne Kontakteinheiten b von etwa nur 1 m Höhe erhebliche Vorteile gegenüber Kontaktofen ohne Unterteilung in solche besonderen Einsätze und ohne Zusammenfassung der Enden der Kühlrohre durch gemeinsame Sammelrohre innerhalb des Druckraumes nach der Erfindung,Printing cylinder a easy to carry out and offers through the subdivision in individual contact units b of about only 1 m in height, considerable advantages over contact furnace without subdivision into such special inserts and without combining the ends of the cooling tubes by common manifolds within the pressure chamber according to the invention,

Die Betriebsweise der Vorrichtung nach der Erfindung gestaltet sich z.B. folgendermassen:The mode of operation of the device according to the invention is, for example, as follows:

Das Gas tritt durch den Stutzen m in den Kontaktofen a ein, durchströmt die einzelnen Einsätze b und verlässt den Kontaktofen a beim Stutzen r. Das Kühlwasser fliesst aus dem Dampfsammler i durch die Steigleitung h und die Sammelleitungen g in die einzelnen. Kühlrohre und verlässt diese mit den gebildeten Dampfblasen durch die Sammelleitungen g und die Steigleitung h, um im Dampfsammler den gebildeten Dampf, der durch ein Überströmventil ο den Verbraucherstellen zugeführt werden kann, abzugeben. Wird jeder Einsatz b oder eine Gruppe derselben durch getrennte Steigleitungen η und t (Abb.3) mit je einem Dampfsammler ν und s (Abb. 3) verbunden, so können die Dampfdrücke verschieden hoch in denselben entsprechend den jeweils verlangten Temperaturen in den einzelnen Kontakteinsätzen b eingestellt werden.The gas enters the contact furnace through the nozzle m a, flows through the individual inserts b and leaves the contact furnace a at connection r. The cooling water flows out the steam collector i through the riser h and the collecting lines g into the individual. Cooling tubes and leaves them with the vapor bubbles formed through the manifolds g and the Riser pipe h, in order to remove the steam formed in the steam collector, the through an overflow valve ο can be supplied to the consumer points. Will everyone use b or a group same by separate risers η and t (Fig.3) with each connected to a steam collector ν and s (Fig. 3), the Vapor pressures of different levels in the same according to the temperatures required in each case in the individual contact inserts b.

Der neue Kontaktofen kann auch so ausgebildet werden, dass die in jedem Einsatz b gebildeten Produkte nicht durch den nächstfolgenden Einsatz b geführt, sondern jeweils getrennt abgeleitet werden.The new contact furnace can also be designed so that the products formed in each insert b are not out through the next insert b, but separately be derived.

Diese Ausführungsform ist beispielsweise in Abb. 3 gezeigt. Das Gas tritt durch den Stutzen m in den Kontaktofen a, um dann in beispielsweise drei regulierbaren Teilströmen durch die Öffnungen ρ ilen einzelnen durch Decken bzw. Böden j allseitig gasdicht ummantelten Einsätze b zugeführt zu werden. Die Reaktionsprodukte strömen durch die freibleibenden Kreisabschnitte q. (Abb. 4-5) und den Stutzen r ab. In dem Beispiel kann gegebenenfalls der erste Einsatz b gegenüber dem zweiten und dritten mit verschiedenen Temperaturen gefahren werden. Der erste Einsatz ist mit dem Dampfsammeer s und den beiden Steigleitungen t ausgestattet, während die folgenden beiden Einsätze durch die Steigleitun-This embodiment is shown in Fig. 3, for example. The gas passes through the nozzle m into the contact furnace a, in order then in, for example, three adjustable partial flows through the Openings ρ ilen individual through ceilings or floors j on all sides to be supplied gas-tight jacketed inserts b. The reaction products flow through the remaining free circle sections q. (Fig. 4-5) and the connection piece r. In the example, if necessary the first use b can be run at different temperatures compared to the second and third. The first use is equipped with the steam collector s and the two risers t, during the following two missions through the riser

A ergen η mit dem Dampfsammler v/bunden sind. A er gen η are connected to the steam collector.

Anstelle der stehenden Anordnung des Kontaktofens kann auch eine liegende gewählt werden, wobei alsdann die Einsätze b waagerecht in den gemeinsamen Druckbehälter a beispielsweise mittels Hadsätzen ein- und ausgefahren werden können.Instead of the standing arrangement of the contact furnace, a horizontal one can also be selected, in which case the inserts b can be moved horizontally into and out of the common pressure vessel a, for example by means of Hadsätze.

Der besondere Vorteil des neuen Kontaktofens besteht in der Möglichkeit, dass vielfache Volumen der bisher üblichen Druck- Kontaktöfen der Benzinsynthese durch katalytische Kohlenoxydhydrierung in einem Ofen unterzubringen, beispielsweise das 6-fache Volumen bei 15 m Länge und 3 m Durchmesser des gemeinsamen Druckbehälters a.The particular advantage of the new contact furnace is the possibility of using multiple volumes of the previously usual Pressure contact furnaces for gasoline synthesis through catalytic carbon dioxide hydrogenation to accommodate in a furnace, for example, 6 times the volume at 15 m length and 3 m diameter of the joint Pressure vessel a.

Claims

Patent claims:

1. Contact furnace to carry out the catalytic

Carbon enoxy dehydrogenation under increased pressure at which the catalyst in one of closely spaced lamellas with carried out Cooling pipes existing device is arranged, thereby

_ 9 -

characterized in that in a pressure vessel (a) an odex mfehrere with these cooling devices equipped, the catalyst-holding inserts (b) are housed, the walls iw3 iäursk the gas pressure are not stressed and their cooling tubes (@ $ with their ends are connected to common manifolds (g) inside the pressure vessel (a).

2. Device according to claim 1, characterized in that the inserts (b) individually or in groups to different Steam collectors (s, v) are connected for compliance different high temperatures in the cooling devices.

3. Device according to claims 1 to 2, characterized in that 7 / sleeves (d) within the inserts (b) are arranged at a small distance from one another in such a way that their distance from one another increases in the direction of the gas flow, possibly in connection with an increase in the distance between the cooling tubes.

4. Device according to claims 1 to 3 in use on a horizontally arranged pressure vessel (a), characterized in that the insert or inserts (b) are arranged to be movable on rollers are.

5. Switching mode of the inserts of the device according to claims 1 to 4, characterized in that the inserts (b) connected to groups in series and the groups connected in parallel, (so that any suitable contact layer length is achieved will)" ___. ---