DE898296C

DE898296C - Device for even gas distribution

Info

Publication number: DE898296C
Application number: DE1949P0036617
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Neweling; Franz Dr-Ing Schaub; Heinrich Dr Tramm
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1949-03-13
Filing date: 1949-03-13
Publication date: 1955-10-20

Description

Vorrichtung zur gleichmäßigen Gasverteilung Zur techn,ischen Durchführung der katalytischen Kohlenoxydhydrierung und ähnlicher Gasumsetzungen benutzt man Syntheseöfen, die eine große Anzahl senkrechter Rohre enthalten, die mit dem Katalysator angefüllt sind und denen die Synthesegase von oben nach unten oder auch in umgekehrter Richtung zugeführt werden. Die Kontaktrohre werden an ihrer Außenfläche von einem Kühlmedium, vorzugsweise von Druckwasser umflossen, das die bei der Umsetzung entstehende Reaktionswärme anfmmmt. Zur Verbesserung der Kühlwirkung hat man den Kontakt auch bereits in ringförmige Rohrräume eingefüllt, die dadurch zustande kommen, daß innerhalb von Außenrohren noch koaxiale Innenrohre angebracht sind, die ebenfalls vom Kühlmittel durchflossen werden.Device for even gas distribution For technical implementation catalytic carbohydrate hydrogenation and similar gas conversions are used Synthesis furnaces that contain a large number of vertical tubes connected to the catalyst are filled and which the synthesis gases from top to bottom or vice versa Direction to be fed. The contact tubes are on their outer surface by a Cooling medium, preferably flowed around by pressurized water, the resulting in the implementation Heat of reaction. The contact is also used to improve the cooling effect already filled into annular tube spaces, which come about that within Coaxial inner tubes are still attached to outer tubes, which are also from the coolant are flowed through.

Die Durchlässigkeit der in den einzelnen Kontaktrohren vorhandenen Katalysatorfüllung ist bei der Vielzahl der zur Anwendung kommenden Rohre teilweise recht unterschiedlich. Diese Tatsache ist leicht verständlich, wenn man beachtet, daß ein moderner Kohlenoxydhydrierofen 2000 bis 3000 einzelne Kontaktrohre enthält, die sich nicht so gleichmäßig mit dem Kontakt füllen lassen, daß die Synthesegase überall den gleichen Durchgangswiderstand antreffen. Kontaktrohre, die einen geringen Durchgangswiderstand aufweisen, setzen verhältnismäßig große Gasmengen durch. Hierbei wi.rd der in ihnen befindliche Kontakt überlastet und der Umsatz gegenüber der normalen Belastung verschllechtert. Aus diesem Grunde arbeiten großtechnische Syntheseöfen stets ungünstiger als einzelne Syntheserohre, wie sie z. B. in Versuchsbetrieben verwendet werden. The permeability of the existing in the individual contact tubes Catalyst filling is partially in the large number of pipes used quite different. This fact is easy to understand if you consider that a modern carbon dioxide hydrogenation furnace contains 2,000 to 3,000 individual catalyst tubes, which cannot be filled so evenly with the contact that the synthesis gases encounter the same volume resistance everywhere. Contact tubes that have a low Have volume resistance, use relatively large amounts of gas. Here wi.rd the contact in them is overloaded and the turnover compared to normal Load worsened. For this reason, large-scale synthesis ovens work always more unfavorable than individual synthesis pipes, as z. B. in test farms be used.

Zur Erreichnug einer völlig gleichmäßigen Kontaktbeanspruchung werden erflndungsgemäß den Synthesegasen unmittelbar vor ihrem Eintritt in die den Kontakt enthaltenden Rohre Strömungswiderstände vorgeschaltet, die für alle Rohre untereinander gleich und mindestens ebenso groß, vorzugsweise wesentlich größer sind als der Strömungswiderstand der einzelnen Kontakt füllungen. Auf diese Weise wird der am Kopf des Ofens eintretende Ges amts trom der Synthesegase durch einzelne Drosselstellen von verhältnismäßig großem, aber untereinander gleichem Widerstand in genau gleiche Teilströme zerlegt. Wenn diese Teilströme innerhalb der hinter den Drosselstellen zu durchströmenden Kontaktfüllungen ungleichmäßige Widerstände antreffen, dann kann dadurch die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der einzelnen Rohre nur noch geringfügig beeinflußt werden. In order to achieve a completely uniform contact stress according to the invention Synthesis gases immediately before their entry upstream in the tubes containing the contact flow resistances for all pipes are equal to one another and at least as large, preferably substantially are greater than the flow resistance of the individual contact fillings. To this Way, the total flow of synthesis gases entering at the top of the furnace is carried out individual throttling points of relatively large, but equal to each other Resistance broken down into exactly the same partial currents. If these substreams are within the contact fillings to be flown through behind the throttling points are uneven If there are resistances, then this can reduce the flow velocity within the individual tubes are only slightly influenced.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Drosseleinrichtungen beliebiger Art erfolgen. In der Zeichnung sind hierfür geeignete Vorrichtungen in verschiedener Ausführungsform dargestellt. Im einzelnen zeigen jeweils in axialen Vertikalschnitten Fig. I bis 4 Kappen, die auf die Gaseintrittsstelle der Kontaktrohre aufgesetzt sind, Fig. 5 und 6 Lochplatten, die auf das Kopfende einer größeren Gruppe von Kontaktrohren aufgelegt sind. The method according to the invention can be carried out with throttle devices of any kind. Suitable devices for this purpose are shown in the drawing different embodiment shown. In detail each show in axial Vertical sections Fig. I to 4 caps, which are on the gas inlet point of the contact tubes are attached, Fig. 5 and 6 perforated plates, which are on the head end of a larger group are placed by contact tubes.

Es ist I das äußere Kontaktrohr (Fig. I), das in seinem Innern ein koaxial angeordnetes inneres Kühlrohr 2 besitzt. Zwischen diesen beiden Rohren ist ein zylinderförmiger Ringraum 3 vorhanden, der den gekörnten Katalysator enthält. Infolge des verhältnismäßig engen Ringraumes wird der Kontakt bei dieser Anordnung wirkungsvoll von. zwei Flächen gekühlt. Auf die Öffnung des Rohres I ist eine Blechkappe aufgesetzt, die aus einem Boden 4 und einem Rumpfteil 5 besteht. Der Ansatz 5 ist etwas konisch ausgeführt und läßt sich im Preßsitz in das Rohr 1 einfügen, so daß ein dichter Abschluß erreicht wird und das Synthesegas nur durch die kapillare Öffnung6 in die KontaZktfüllung eintreten kann. Diese Kapillaröffnungen, die auch in mehrfacher Zahl vorhanden sein können, besitzen für jede Kappe genau gleichen Durchmesser. It is I the outer contact tube (Fig. I), which is a inside has coaxially arranged inner cooling tube 2. Between these two pipes is a cylindrical annular space 3 is present which contains the granular catalyst. As a result of the relatively narrow annular space, the contact with this arrangement effective from. two surfaces cooled. On the opening of the pipe I is a sheet metal cap placed, which consists of a bottom 4 and a body part 5. Approach 5 is somewhat conical and can be inserted into the tube 1 with a press fit, so that a tight seal is achieved and the synthesis gas only through the capillary opening6 can enter into the contact filling. These capillary openings, also in multiple Number can be present, have exactly the same diameter for each cap.

Weitere Ausführungsformen der Kontaktrohrabschlußkappe sind aus Fig. 2 und 3 ersichtlich. Further embodiments of the contact tube end cap are shown in FIG. 2 and 3 can be seen.

Hier besitzt die in Form eines gepreßten Blechkörpers ausgebildete Abschlußkappe wulstförm ige Ringe 7 bzw. 8, die sich mit ausreichender Pressung gegen die Innenfläche der Rohre I legen.Here has the designed in the form of a pressed sheet metal body End cap bead-like rings 7 and 8, which are with sufficient pressure place against the inner surface of the pipes I.

Der Gaseintritt erfolgt durch Kapillaföffnungeng bzw. 10.The gas enters through capillary openings g or 10.

Die zur Drosselung benutzten Abschlußkappen können auch mit einem Dichtungsring II (Fig. 4) aus Asbest oder keramischem Material, z. B. Glaswolle, versehen sein, um einen dichten Gasabschluß zu gewährleisten. An Stelle von Dichtungsringen können die aufgesetzten Kappen auch durch in Verbindungsfugen eingegossene Massen, wie Wachs, Teer oder Paraffin, abgedichtet werden. The end caps used for throttling can also be fitted with a Sealing ring II (Fig. 4) made of asbestos or ceramic material, e.g. B. glass wool, be provided to ensure a tight gas seal. Instead of sealing rings the attached caps can also be achieved by means of compounds cast in connecting joints, such as wax, tar or paraffin.

Statt aus Blech lassen sich die erfindungsgemäßen Abschlußkappen auch aus keramischem Material1 oder aus hitzebeständigen Kunstharzmassen in Form von Preßkörpern herstellen. Hierbei kann man porenhaltige Baustoffe verwenden, deren Poren einen Gas durchgang gestatten, wie beispielsweise aus pulverförmigem Material gesinterte oder gefrittete keramische Massen. Instead of sheet metal, the end caps according to the invention also made from ceramic material1 or from heat-resistant synthetic resin compounds in the form manufacture of pressed bodies. Here you can use porous building materials, their Pores allow passage of gas, for example made of powdered material sintered or fritted ceramic bodies.

Gleiche Wirkung haben Schichten aus körnigem Inertmaterial, z. B. aus möglichst staubfrei und gleichmäßig abgesiebtem Sand, Steinsplit, Glasgrieß oder Metallschrot. Die Korngröße dieser Stoffe wird vorzugsweise auf etwa I mm bemessen. Layers of granular inert material, e.g. B. Made of sand, stone chippings and glass grit that are as dust-free and evenly sieved as possible or metal shot. The grain size of these substances is preferably measured at about 1 mm.

Die Kontaktfüllung jedes Rohres wird damit in einer Höhe von 50 bis 200 mm überschichtet.The contact filling of each tube is thus at a height of 50 to 200 mm overlaid.

Durch Abänderung der Korngröße und Füllhöhe läßt sich der gewünschte Strömungswiderstand der Synthesegase sehr genau einregulieren.By changing the grain size and filling level, the desired Adjust the flow resistance of the synthesis gases very precisely.

Eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Hiervon zeigt Fig. 5 den oberen Teil eines Syntheseofens, in den die Gase durch Rohrleitung 12 eintreten. Der Kontakt befindet sich innerhalb der Rohre I3, die an ihrem Kopf in einem Rohrboden 14 flüssigkei.tsdicht eingewalzt sind. Oberhalb des Rohrbodens I4 wird eine Dichtungsplatte Ig (Fig. 6) aufgelegt, die für jedes Kontaktrohr eine entsprechende Öffnung besitzt. Another device for carrying out the method according to the invention is shown in Figs. Of this, Fig. 5 shows the upper part of a synthesis furnace, in which the gases enter through pipe 12. The contact is within of the tubes I3, which are rolled in a liquid-tight manner at their head in a tube sheet 14 are. A sealing plate Ig (Fig. 6) is placed above the tube sheet I4, which has a corresponding opening for each contact tube.

Hierüber liegt eine Abschlußplatte I6, die beispielsweise aus einer 10 bis 20 mm starken Eisenplatte besteht und für jedes Kontaktrohr eine Durchgangsöffnung I7 besitzt. Die Platte 16 kann auch aus porenförmigem Material bestehen, wie es z. B. durch Sinterung oder Frittung von Pulvern entsteht. Die vor jeder Rohröffnung liegenden Porenöffnungen erzeugen dann den erfindungsgemäßen Strömungswiderstand. Oberhalb der Platte I6 kann noch eine Füllkörperschicht Ie (etwa 20 bis 30 cm Höhe) angebracht sein, die sich in einem durchlässigen Drahtbehälter I9 befindet.Above this is an end plate I6, which, for example, consists of a There is a 10 to 20 mm thick iron plate and a through opening for each contact tube I7 owns. The plate 16 can also be made of porous material, such as z. B. by sintering or fritting of powders. The one in front of every pipe opening lying pore openings then generate the flow resistance according to the invention. Above the plate I6, a packing layer Ie (about 20 to 30 cm high) can be added. be attached, which is located in a permeable wire container I9.

Die von oben her zuströmenden Synthesegase müssen bei dieser Anordnung zunächst den Strömungswiderstland der Füllkörperschicht und dann den Drosselwiderstand der einzelnen Kapillarrohre I7 überwinden. Da die letzteren dem Gasdurchgang alle denselben Widerstand entgegensetzen, treten in den Kopf jedes Kontaktrohres pro Zeiteinheit praktisch gleiche Gasmengen ein, denn die Unterschiede im Strömlungswiderstand der einzelnen Kontaktfüllungen sind nicht so groß, daß im Vergleich zu dem vorgeschalteten hohen Drosselwiderstand hierdurch Gasgeschwindiglçeiten und Beaufschlagungsintensität innerhalb der einzelnen Kontaktrohre noch wesentlich Änderungen erfahren. With this arrangement, the synthesis gases flowing in from above must first the flow resistance of the packing layer and then the throttle resistance overcome the individual capillary tubes I7. Since the latter the gas passage all oppose the same resistance, enter the head of each contact tube pro Time unit practically the same amount of gas, because the differences in flow resistance the individual contact fillings are not so large that compared to the upstream one high throttle resistance as a result of gas velocities and application intensity still undergo significant changes within the individual contact tubes.

Claims

PATENT CLAIM: I. Device for even gas distribution on Single contact tubes of a synthesis furnace through the connection of flow resistances before the synthesis gases in the contact layers in the pipes, where the flow resistances for all pipes are equal to one another and at least just as large, preferably substantially greater than the flow resistances of the individual contact fillings, characterized by at the gas inlet end of the contact tubes attachable end caps (4, 5) or stoppers that have one or more narrow gas passage openings exhibit.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the in the mouth of the contact tubes to be used part (5) of the end caps with a resilient bead (7, 8) is equipped, which is against the inner wall of the contact tubes (1) sets.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized by pipe plugs made of porous, preferably sintered or fritted building materials.

4. Apparatus according to claim I to 3, characterized by sealing rings Made of asbestos, ceramic material, wax, tar, paraffin and the like and end plug attached or cast.

References: U.S. Patents Nos. 1,890,435, 2,028 326; German Patent No. 744 075; Dubbel, paperback for mechanical engineering (Berlin, 1935) 1, pp. 336 to 34I