DE895760C

DE895760C - Verfahren zur Verbesserung der Waermeabfuehrung bei exothermen katalytischen Gasreaktionen mit staubfoermigen Kontaktmassen

Info

Publication number: DE895760C
Application number: DEP38092A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Klar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-03-29
Filing date: 1949-03-29
Publication date: 1953-11-05

Description

Zur Verbesserung der Reaktionsbedingungen und zur Festlegung der Reaktionsrichtung ist es bekannt, chemische Reaktionen in der Gasphase in Gegenwart von Kontaktmassen durchzuführen, wobei teils fest angeordnete Kontakte verwendet werden, oder eine staubförmige Kontaktmasse zur Anwendung gelangt. In beiden Fällen ist auf eine strenge Kontrolle der Reaktionstemperatur zu achten. Bei exothermen Reaktionen am fest angeordneten Kontakt führt jede Überhitzung der Kontalætmasse leicht zu einer Fejhlleitung der Reaktion oder gar zu einer Rückzündung. Beim staubiörmigen Kontakt, der mit dem Reaktionsgemisch durch den Kontaktofen gefördert wird, ist die Gefahr der Rückzündung zwar weitgehend vermieden, doch stößt in beiden Fällen die rasche Ahfuhr der Reaktionswärme auf Schwierigkeiten, da der Wärmeübergang im Gasraum über relativ große Strecken erfolgen muß. Diese Schwierigkeit hat zu einer Konstruktion von Kontaktöfen geführt, bei welcher der Reaktionsraum durch Aufteilung in eine Vielzahl enger Kontaktröhren unterteilt ist.
Aber auch in diesem Fall ist die Wärmeabfuhr und damit die Kontrolle der Reaktion infolge des erforderlichen Wärmetransportes aus dem Gasraum bis zur inneren Oberfläche der Rohre erschwert.
Es ist an sich bekannt (vgl. britische- Patentschrift 558 984, S. 7, Zeilen 48 bis 62), die Kontaktrohre in Form eines Wendels zu führen, so daß die Kontaktmassen aus dem Gasstrom auszentrifugiert werden, wodurch eine verbesserte Wärmeableitung erzielt wird. Hierbei wird jedoch der Kontakt nur an dem Teil der inneren Rohrwandungen zusammengedrängt, der dem größten Durchmesser des Wendels entspricht. Dieser Teil bildet aber in bezug auf das Kontaktrohr selbst nur einen schmalen Längsstreifen. Gemäß der Erfindung wird das Gemisch unter Rotation durch ein gerades Rohr geführt, so daß also die gesamte Innenfläche des Rohres mit Kontakt beaufschlagt wird. Die staubförmige Kontaktmasse wird hierdurch auszentrifugiert und nur in unmittelbarer Nähe der Rohrinnenwand mitgeführt. Die Reaktion läuft zum weitaus überwiegenden Teil in unmittelbarer Nähe der Rohrinnenwand ab, und die hierbei dort anfallende Wärme braucht nur über eine kurze Strecke gefördert zu werden. Hieraus ergibt sich, daß bei dem gleichen Temperaturunterschied zwischen dem Gas und der gekühlten Rohrwand wesentlich größere Wärmemengen transportiert, während andererseits gleiche Wärmemengen bei entsprechend kleinerem Temperaturunterschied abgeführt werden und damit die Reaktion selbst entsprechend schärfer kontrolliert werden kann. Dies besagt aber, daß unter vergleichbaren Bedingungen des Wärmetransportes eine wesentliche Erhöhung der Durchsätze erzielt wird.
Die Rotationsbewegung der durchgehenden Gasmenge kann am Rohreintritt durch entsprechende Führungsbleche eingeleitet werden. Sie kann ferner im Rohr durch Anordnung entsprechender Züge an der Rohrinnenwand erzeugt oder bei bereits vorher erfolgter Einleitung aufrechterhalten werden. Auch ist es ohne weiteres möglich, eine Rotationsbewegung durch den Einbau entsprechend tordierter Blechstreifen über die Gesamtlänge der Kontaktrohre zu erzwingen.
Die durch die genannten Maßnahmen erzielte Rotationsbewegung der Gas- und der Kontaktmasse und das dadurch bewirkte Auszerltrifugieren des Kontaktes hat auf die Ausbildung der Wärmefronten und das Spiel von Wärmeanfall und -abfuhr einen Effekt, der schematisch durch Gegenüberstellung eines Falles normaler Kontaktführung im Vergleich zu dem Falll rotierender Gas- und Kontaktmassen in der Zeichnung dargestellt ist.
Bei normaler Führung der Gas- und Kontaktmassen ergibt sich für die Wärmefront ein Verlauf nach der Abb. 1 mit einem von der Rohrwand nach der Rohrmitte zunehmenden Temperaturanstieg, bei gleichem Verlauf der Wärmeanfallkurve nach Abb. 2. Der größte Wärmeanfall erfolgt somit in der Mitte des Rohres mit dem demzufolge größten Ableitungsweg nach der Rohrwandung hin.
Bei der erfindungsgemäßen Durchführung der Reaktion bei einer Rotation der Gas- und der Kontaktmasse während des Durchganges durch das Rohr stellt sich die Wärmefront nach einer Kurve gemäß Abb. 3 ein, mit steilem Temperaturanstieg in der Nähe der Rohrinnenwand und etwa gleichbleibender Höhe der Temperatur über nahezu den restlichen inneren Rohrquerschnitt. Der Wärmeanfall nimmt einen Verlauf nach Abb. 4 und erreicht seinen Höchstwert ebenfalls in der Nähe der Rohrwand, fällt dann steil auf theoretisch Null ab und bleibt dann über den restlichen inneren Rohrquerschnitt auf theoretisch Null.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verbesserung der Wärmeab führung bei exotherm verlaufenden katalytischen Gasreaktionen mit staubförmigen Kontaktmassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- und Kontaktmassen durch ein gerades Kontaktrohr in Rotationsbewegung hindurchgeleitet werden.

Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 558984, insbesondere S. 7, Zeilen 48 bis 62; Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 40 (1948), S.2o36; Gesammelte Abhandlungen zur Kenntnis der Kohle, IO (I930), S. 524 bis 526; Chemie-Ingenieur von Eucken-Jakob, 1937, Bd. III, erster Teil, S. 444.