DE840390C - Verfahren und Vorrichtung zur fraktionierten Kuehlung von Kontaktoefen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur fraktionierten Kühlung von Kontaktöfen Bei der katalytischen Kohlenoxydhydrierung und bei anderen exotherm verlaufenden katalytischen umsetzungen läßt sich nur dann eine gleichmäßige Kontaktausnutzung und eine hohe Ofenbelastung erzielen, wenn die Kontakttemperatur in Richtung der Gasströmung nicht abnimmt, sondern ansteigt. Im allgemeinen bevorzugt man eine von oben nach unten durch die Kontaktschichten gerichtete Gsführung, damit das bei der Synthese entstchende hochschemlzende Paraffin und andere flüssige Produkte ohne Behinderung des Synthesevorganges nach unten ablaufen können.
• Zur Erreichung einer gleichnäßigen Ausnutzung der Kontaktschichten muß unter diesen Umständen die kontakttemperatur am unteren Ende des Ofens ein Slaximum besitzen.
• Es wurde zu diesem Zweck bereits die Verwendung fraktioniert siedender Kühlmedien oder eine Kühlung mit strömendem Dampf oder eine zusätzliche Aufheizung des von unten her zugeleiteten Kühlmediums, insbesondere aber eine zonenweise Kühlung des Syntheseofens, vorgeschlagen, bei der die Kühlrohre oder Kühlmäntel abschnittsweise zusammengefaßt und auf getrennte Dampfsammler geschaltet sind. Diesen Dampfsammlern läßt sich der durch Ausführung von Reaktionswärme entstandene Dampf bei Drücken entnehmen. die der in den einzelnen Kühlabschnitten gewünschten Kühlmitteltemperatur entsprechen, womit sich eine abschnittsweise unterschiedliche, d. h. fraktionierte Kontaktkühlung ergibt.
• Bei der zuletztgenannten Ofenkühlmethode ist jeder Syntheseofen entweder mit einer Mehrzahl von Dampfsammlern auszustatten, oder aber es müssen so viel Syntheseöfen parallel zusammengefaßt werden, als Kühlabschnitte in Frage kommen. Hierbei ergibt sich stets ein sehr verwickeltes Rohrsystem, und im zweiten Fall müssen beim Stillsetzen eines Syntheseofens, z. B. zum Zweck der Kontakterneurung, auch die damit zusammenarbeitenden Öfen abgeschaltet werden, was unerwünschte Produktionsausfälle zur Folge hat.
• Erfindungsgemäß wird in höchst einfacher Weise eine fraktionierte Kontaktkühlung mit von Kühlmedien zusammenhängend, gegehenenfalls in Parallelschaltung durchflossenen Rohren oder Kühlmänteln dadurch erreicht, daß der Kühlmittelweg in einzelne, hintereinandergeschaltete Abschnitte aufgeteilt ist, die durch Drosselwiderstände, vorzugsweise Drosseldüsen oder Drosselventile, voneinander getrennt sind und einen in der Kühlmittelströmungsrichtung abschnittsweise abnehmenden Kühlmitteldruck aufrechterhalten. Bei Kontaktöfen in Lamellenbauart sind für die ertindunggemäße Betriebsweise jedem Kontaktkühlabschnitt beiderseits des Ofens Rdhrkammern zugeordnet, zwischen denen bündelweise die Kühlrohre verlaufen, wobei die auf jeder Ofenseite aufeinantleriolgenden Rohrkammern durch regelbare Drosselventile miteinander verlunden sind. Abweichend hiervon können die erfindungsgemäßen Drosselstellen auch in jedem Rohrstrang einzeln angebracht sein. Röhrenöfen, bei denen der Kontakt innerhalb von senktrecht stehenden Rohren liegt, die in ihrer Gesamtheit von einem druckfesten Kühlmantel umschlossen sind, erhalten bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens /sviscllenl) öden, die man beispielsweise durch Einpressullg, Einwalzen oder Einlöten druckdicht mit den Kontaktrohren verbindet. Hierdurch ergeben sich abgeschlossene Kühlmittelzirkulationsräume, die unter Zwischenschaltung von Drosselventilen zu einem zusammenhängenden Kühlmittelweg verhunden werden.
• In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren an einem Lamellenofen näher erläutert.
• Es ist I ein Kontaktofen in Lamellenbauart, in den die Synthesegase von oben her eintreten, während die Syntheseprodukte am unteren Ende des Ofens abgezogen werden. Die Abführung der Reaktionswärme erfolgt mit Hilfe von unter überatmosphärischem Druck stehenden flüssigen oder dampfförmigen Kühlmedien, insbesondere mit Druckwasser. Das Kühlmedium durchströmt parallele Kühlrohrbündel 2 bis 6, die den Ofen und die als Kontaktraumbegrenzungsfläche dienenden Blechlamellen waagerecht durchziehen. Die einzelnen Kühlrohre sind an ihren Enden in Rohrkammern 7 bis I6 eingesetzt, die rechts und links vom Ofen liegen. Oberhalb des Syntheseofens befindet sich ein Dampfsammler I7, dem der erzeugte Kühlmitteldampf, insbesondere Wasserdampf, durch eine Rohrleitung I8 entnommen wird. Entsprechend der Dampfentnahme wird durch Leitung 19 frisches Kühlmittel, z. B. Kondensatwasser, zugeführt.
• Aus dem Dampfsammler I7 saugt eine Pumpe 20 das Kühlmedium an, um es in die Rohrkammer 7 zu drücken. Von hier aus strömt es durch Rohrbündel 2 in die gegenüberliegende Rohrkammer 8. Aus der Rohrkammer 8 tritt das Kühlmedium in einen Dampfscheider 21 über, dessen Flüssigkeitsraum durch ein Drosselventil 22 mit der Dampfkammer g und dessen Dampfraum durch ein Drosselventil 23 mit dem Dampfsammler I7 in Verbindung steht. Der durch Wärmeaufnahme entstandene Dampf wird deshalb aus dem Kühlmedium abgetrennt, bevor es durch Drosselventil 22 in die Dampfkammer 9 und von dort in das Kühlrohrbündel 3 übertritt, damit dieser Dampf den Wärmeübergang nicht stört oder Dampfsäcke bilden kann. Aus dem Rolirbündel 3 gelangt das Kühlmedium in die Rohrkammer 10 und dann in den Dampfscheider 24, der das flüssige Kühlmedium durch ein Drosselventil 25 in die Dampfkammer 1 1 weiterströmen läßt, während die verdampften Kühlmittelanteile durch ein Drosselventil 26 unmittelbar dem Dampfsammler I7 zuströmen. Ausgehend von der Rohrkammer 1 1 durchfließt das Kühlmedium danach hintereinander in analoger Weise Rohrbündel 4, Rohrkammer I2, Dampfscheider 27, Drosselventil 28, Rohrkammer I3, Rohrbündel 5, Rohrkammer 14, Dampfscheider 30, Drosselventil 3I, Rohrkammer 15, Rohrbündel 6 und gelangt schließlich in die Rohrkammer I6. Von hier aus wird es durch eine Leitung 33 in den Dampfsammler I7 zurückgeführt. Die Drosselventile 29 und 32 leiten den in den Kühlsystemen 4 und 5 entstandenen Dampf in den Sammelbehälter I7 ab.
• Durch die Drosselventile 22, 25, 28 und 3I kann das Kühlmittel in den Rohrsystemen 2, 3, 4, 5 und 6 auf abnehmender Druckhöhe gehalten werden, wenn die Pumpe 20 das Kühlmittel mit ausreichend hohem Anfangsdruck in die Rohrkammern 7 befördert. Im Rohrbündel 2 herrscht der Kühlmittelanfangsdruck. Das Drosselventil 22 entspannt ihn auf eine verminderte Druckhöhe, mit der das Rohrsystem 3 betrieben wird. Die Drosselventile 25, a8 und 31 bewirken weitere Druckentspannungen bis zu einem Enddruck, der im Rohrbündel 6 und im Dampfsammler I7 herrscht.
• Entsprechend den in Kühlmittelströmungsrichtung abnehmenden Kühlmitteldrücken herrschen in den einzelnen Kühlmittelabschnitten in gleicher Richtung abnehmende Kühlmittelverdampfungstemperaturen, die innerhalb des Ofens eine von oben nach unten fraktioniert zunehmende Kontakttemperatur zur Folge haben.
• An Stelle der in der Zeichnung beispielsweise dargestellten fünf Kontaktabschnitte kann auch mit einer noch größeren Anzahl von Kühlabschnitten gearbeitet werden. Zwischen den verschiedenen Kühlabschnitten gleicht sich die Kontakttemperatur allmählich aus. so damit innerhalb der Kontaktfüllungeti eine gleichmäßig von oben nach unten ansteigende Temperatur verwirklicht werden kann.
• Die erfindungsgemäß benutzten Drosselstellen können auch iniierhalb der einzelnen Kühlrohre jeweil vor ihrem Eintritt in dic Rohrkammern 8. I0, 12. 14 oder 16 angebracht sein. Mit einer derartigen Ausführungsform der Erfindung wird man jedoch nur dann arbeiten, wenn der Drosselwiderstand. d. h. der Druckabfall und der Temperatursprung. zwischen den einzelnen Kühlrohrabschnitten während des Betriebes dauernd konstant bleiben kann. \N'ill man infolge von Kontaktermüdung die Synthesetemperatur allmählich erhöhen, dann müssen zwischen den einzelnen Rohrkammern 8-9, 10-11, T2-13 und 14-15 in der durch die Zeichnung beispielsweise dargestellten Anordnung regelbare Drosselventile vorhanden sien, mit denen man die Kontaktkühlung den veränderten Synthesebedingungen anpassen kann.
• Für eine mit Kobaltkontakten durchgeführte Kohlenoxydhydrierung wi rd die Kühlmitteltemperatur im obersten Rohrbündel 6 je nach Kontaktbenutzungsdauer beispielsweise auf 180 bis 190° C eingestellt. Bei Verwendung ven Kühlwasser entspricht dies einem Druck von 10,4 bis 12.9 kg/qcm.
• Für das unterste Kühlrohrbündel 2 kommen bei Kobaltkontakten Kühlmitteltemperaturen von 190 l>is 205 C iii rage. die einem N\'asserdruck von 12,8 bis 17,6 kg/qcm entsprechen. Die Kühlrohrsysteme 3, 4 und 5 werden mit zwischen diesen WErten liegenden Wasserdrücken betrieben, Hierbei besteht ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens darin, daß man micht an einen linearen oder sich aus der Wärmetönung auf der Gasseite ergebenden Temperaturastieg gebunden ist. soudern durch z weckmäßige Einstellung der Drosselventile dem Reaktionsofen einen optimalen Temperaturverlauf aufzwingen kann. Die Pumpe 20 hat bei einem mit Kobaltkontakten betriebenen Syntheseofen, abgesehen vom Reibungswiderstand. eine Druckdifferenz von 2,4 bis 4,7 kg/qcm zu übverwinden.
• Für eine mit Eisenkontakten durchgeführte Kohlenoxydhydrierung gelten andere Temperaturen tllid Wasserdrücke. die beispielsweise zwischen 220 bis 2300 C bei 23,6 bis 28,5 kg/qcm Wasserdruck und 240 bis 2600 C bei 34,1 bis 47,8 kg/qcm Wasserdruck liegen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHE : 1. Verfahren zur fraktionierten Kühlung von Öfen für die katalytische Kohlenoxydhydrierung und ähnliche Kontaktprozesse mit innerhalb der Kontaktfüllungen liegenden Kühlrohren oder die Kontaktbehälter umgebenden Kühlmänteln, die von fliissigen oder gasförmigen Kühlmedien durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelweg in einzelne, hintereinandergeschaltete Abschnitte aufgeteilt ist, die durch Drosselwiderstände, vorzugsweise Drosseldüsen oder Drosselventile, voneinander getrennt sind und einen in der Kühlmittelströmungsrichtung abschnittsweise abnehmenden Kühlmitteldruck aufrechterhalten.

   2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselwiderstände in jedes Einzelrohr der bündelweise parallel verlaufenden Kühlmittelleitungen angebracht sind.

   3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohrbündel (2, 3, Ç, 5, 6) abschnittsweise zwischen Rohrkammern (7, 8, 9 usw.) verlaufen und zwischen aufeinanderfolgenden Rohrkammern regelbare Drosselventile (21, 22, 23, 24) angeordnet sind.

   A. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgenden Rohrkammern (8-9, IO-II, 12-13.

   14-15) Dampfscheider (21, 24, 27, 30) angebracht sind, die im vorhergehenden Kühlabschnitt (2, 3, 4, 5) verdampfte Kühlmittelanteile abtrennen und über Drosselventile (23, 26, 29, 32) unmittelbar in den Dampfsammler (17) abrühren.

   5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, bestehend aus einem Röhrenofen, dessen Kühlmittelraum durch Zwischenböden in einzelne Abschnitte zerlegt ist, die unter Zwischenschaltung von Drosselventilen einen fortlaufenden Kühlmittelweg bilden.