DE902371C

DE902371C - Device for the production of hydrocarbons and optionally hydrocarbon derivatives

Info

Publication number: DE902371C
Application number: DEM1120A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Werner Gross; Dr-Ing Hans-Georg Kayser; Philipp Pack
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1949-12-23
Filing date: 1949-12-23
Publication date: 1955-04-04

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffderivaten Zusatz zum Patent 897546 Das Patent 897 546 betrifft eine Vorrichtung zur Herstelllung von Kohlenwasserstoffen und gegeb enenfall s Kohlenwasserstoffderivaten durchlkatalytische Kohlenoxydhydrierung. Diese Vorrichtung, die insbesondere zur Ausführung der Kohlenoxydhydrierung unter Druck, aber auch für andere ähnliche katalytische Prozesse geeignet ist, besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsgefäß, in dem mehrere Katalysatorschichten übereinander angeordnet sind, und aus einer druckfesten Hülle.Device for the production of hydrocarbons and optionally Hydrocarbon derivatives addendum to patent 897546 The '897,546 patent relates to one Device for the production of hydrocarbons and, if necessary, hydrocarbon derivatives by catalytic carbon dioxide hydrogenation. This device, in particular for Carbohydrate hydrogenation under pressure, but also for other similar catalytic ones Processes suitable consists essentially of a reaction vessel in which several catalyst layers are arranged one above the other, and from a pressure-resistant Covering.

Zwischen der Hülle und dem als geschlossene Säule auslgebildeten Reaktionsgefäß ist ein Ringraum vorgesehen, und es ist die Anordnung so getroffen, daß heiße Gase durch den Ringraum aus dem unteren in den oberen Teil des Reaktionsgefäßes geführt werden können. Die Säule des Reaktionsgefäßes besteht aus mehreren Abschnitten mit gasdicht aufeinander passenden Wänden. Die Einrichtung für die Kreislaufführung der heißen Gase durch den Ringraum und das Reaktionsgefäß ist vorteilhaft oben im oder über dem Reaktionsgefäß innerhalb der Hülle angeordnet und besteht aus einem Gebläse, das beispielsweise mit einer axial durch den oberen Deckel der Vorrichtung geführten Welle von außen angetrieben wird.Between the shell and the reaction vessel designed as a closed column an annulus is provided, and it is arranged so that hot gases passed through the annular space from the lower to the upper part of the reaction vessel can be. The column of the reaction vessel consists of several sections with walls that fit together gas-tight. The device for circulation of the hot gases through the annulus and the reaction vessel is advantageously at the top of the or arranged above the reaction vessel within the shell and consists of one Fan, for example, with an axially through the top cover of the device guided shaft is driven from the outside.

Zwischen dem Gebläse und der obersten Kontaktschicht können Leitvorrichtungen zur gleichmäß igen Verteilung der strömenden Gase über den ganzen Querschnitt der Schichten angeordnet sein.Guide devices can be used between the fan and the topmost contact layer for even distribution of the flowing gases over the entire cross-section of the Layers to be arranged.

Unter der letzten Kontaktschicht ist das Reaktionsgefäß mit einer Regulier- und Absperrvorrichtung und ferner mit Ableitungen für einen Teil der das Reaktionsgefäß verlassenden Gase ausgestattet, wobei;die Ableitungen zu einer Kondensationsanlage führen, in der die Reaktionsprodukte oder ein Teil derselben aus dem Gas abgeschieden werden. Die Vorrichtung ist mit entsprechenden Anschlüssen zur Einführung von Gas zwischen die Ron!taktschichten ausgestattet.Under the last contact layer is the reaction vessel with a Regulation and shut-off device and also with drains for part of the Reaction vessel equipped with leaving gases, with; the discharges to a condensation system to lead, in which the reaction products or a part of them are separated from the gas. The device is equipped with appropriate connections for the introduction of gas between the Ron!

DieErfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent. Sie hat zum Ziel, die aus den Kontaktschichten abtropfenden flüssigen Reaktionsprodukte aus den Gasen abzuscheiden, ehe d.iese in die folgende Kontaktschicht eintreten, dabei die Mischung der aus den Kontaktschichten austretenden Gase mit den zwischen die Schichten von außen eingeführten Gase möglichst vollkommen zu gestalten und eine gleichmäßige Verteilung des Gasgemisches über den Querschnitt der folgenden Kontaktschicht zu erzielen. Durch die Erfindung gelingt es, diese Aufgaben gleichzeitig dadurch zu lösen, das das Gasgemisch zwischen den Kontaktschichten durch Vorrichtungen geführt wird, in denen es zweckmäßig mehrfach umgelenkt wird. Dadurch wird bewirkt, daß sich die Gasströmung unter Wirbelbildung mehrfach von den Führungen ablöst und außerdem innere Querbewegung in den Strömungsgasen auftritt. Das führt zu einer vorzüglichen M.ischung der verschiedenen Gase. Gleichzeitig werden d.ie flüssigen Reaktionsprodukte ausgeschieden, ohne daß eine Störung der Gasströmung auftritt. Hierdurch wird wiederum erreicht, daß örtliche Übertemperaturen in- den Katalysatorschichten vermieden werden, die auftreten würden, wenn innerhalb der strömenden Gase macht überall die gleiche Konzentration der reagierenden Gasbestandteile vorläge, und daß die Reaktion in den nachgeschalteten Kontaktschichten nicht durch Anwesenheit größerer Mengen flüssiger Reaktionsprodukte gestört wird. The invention relates to a further embodiment of the device according to the main patent. Its aim is to prevent the dripping from the contact layers to separate liquid reaction products from the gases before d.these in the following Enter the contact layer, thereby the mixture of the emerging from the contact layers Gases as completely as possible with the gases introduced from outside between the layers to shape and a uniform distribution of the gas mixture over the cross-section to achieve the following contact layer. The invention makes it possible to achieve this To solve tasks at the same time, that the gas mixture between the contact layers is passed through devices in which it is expediently deflected several times. This causes the gas flow to multiply with vortex formation detached from the guides and also internal transverse movement occurs in the flow gases. This leads to an excellent mixture of the different gases. Be at the same time d. the liquid reaction products are excreted without disturbing the gas flow occurs. This in turn ensures that local excess temperatures are indented Avoid catalyst layers that would occur if inside the flowing gases make the same concentration of reacting gas components everywhere and that the reaction in the downstream contact layers does not occur The presence of large amounts of liquid reaction products is disturbed.

Vorteilhaft wird bereits vor Eintritt der Gase in idie Umlenkeinrichtung eine grobe eM.ischung der frisch zugeführten Gase mit den aus der vorhergehenden Kontaktschicht abstriomendeniiGasen dadurch herbeigeführt, daß die ersteren z. B. aus mehreren konzentrischen Ringleitungen, die mit zahlreichen entsprechend verteilten Austrittsöffnungen versehen sind, zwischen die Kontaktschichten eingeführt werden. It is advantageous even before the gases enter the deflecting device a rough mixture of the freshly supplied gases with those from the previous one Contact layer abstriomendeniiGasen brought about by the fact that the former z. B. from several concentric ring lines, which are distributed accordingly with numerous Outlet openings are provided, are introduced between the contact layers.

Die Abführung der insbesondere an den Umlenkflächen ausgeschiedenen oder gesammelten flüssigen Reaktionsprodukte kann durch entsprechende Ableitungen bewirkt werden. Zweckmäßig sind diese in Form eines zentral durch die Achse des Reaktionsgefäßes geführten Rdhres -ausgebildet, in dem abschnittweise Tauchverschlnsse so angeordnet sind, daß die Reaktionsgase nicht durch dieses Rohr hindurchströmen können. Die flüssigen Reaktionsprodukte sammeln sich z. B. im unteren Teil des Rohres, aus dem sie von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich abgelassen werden. The removal of the precipitated in particular at the deflection surfaces or collected liquid reaction products can be discharged through appropriate drains be effected. Appropriately, these are in the form of a central through the axis of the Reaction vessel guided Rdhres-formed, in which sections immersion closures are arranged so that the reaction gases do not flow through this tube can. The liquid reaction products collect z. B. in the lower part of the pipe, from which they are drained from time to time or continuously.

Eine erfindungsgem.äße Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. A device according to the invention is shown in the drawing, for example and shown schematically.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung; der obere Teil der Vorrichtung, der wie im Hauptpatent beschrieben ausgebildet sein kann, ist in der Zeichnung weggelassen; Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Umlenkeinrichtung und Fig. 3 ein horizontaler Schnitt durch die Vorrichtung nach Linie A-B in Fig. I. FIG. 1 is a vertical section through the device according to FIG Invention; the upper part of the device, which is designed as described in the main patent can be is omitted in the drawing; Fig. 2 is a section through a deflection device and FIG. 3 is a horizontal section through the device along line A-B in FIG. I.

In dem Reaktionsgefäß I befinden sich die Katalysatorschichten 2 in Form von Einsätzen 3, die im wesentlichen aus einem z. B. zylindrischen Mantelstück und einem Tragrost 4 für den Katalysator besltehen. Die Mantelstücke sind bei 5 gasdicht aufeinandergesetzt. Unterhalb des Tragrostes befinden sich die Verteilvorrichtungen 6 für Gase, -die von außen zwischen die Katalysatorschichten eingeführt werden. Sie bestehen aus den Ringrohren 7, die unten oder oben oder seitlich mit Austrittsöffnungen 8 (Fig. 3) versehen sind. Unterhalb der Verteilvorrichtungen 6 liegen die Misch-und Abscheidevorrichtungen 9, die beispielsweise durch Doppelroste aus parallelen, z. B. U-förmig profilierten Blechstreifen gebildet sind. Jeder Doppelrost besteht aus einer oberen Reihe von Blechstreifen 10 und einer darunterliegenden Reihe II (Fig. 2). Diese Reihen sind nach der Mitte des Reaktionsgefäßes geneigt, so daß die abgeschiedenen flüssigen Produkte dem Gefälle entsprechend in das Zentralrohr I2 gelangen können. Durch die Umlenkung der Gase zwischen den Profilen des Doppelrostes und Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, die durch die Verminderung des Strömungsquerschnittes im Rost bedingt ist, werden bei dem Durchgang der Gase durch den Rost tropfen- und nebelförmige flüssige Reaktionsprodukte an den Profilen 10 und II abgeschieden. The catalyst layers 2 are located in the reaction vessel I in the form of inserts 3, which essentially consist of a z. B. cylindrical shell piece and a support grate 4 for the catalytic converter. The jacket pieces are at 5 gas-tight placed on top of each other. The distribution devices are located below the support grid 6 for gases which are introduced from the outside between the catalyst layers. They consist of the annular tubes 7, which have outlet openings below or above or on the side 8 (Fig. 3) are provided. Below the distribution devices 6 are the mixing and Separation devices 9, for example by double grates from parallel, z. B. U-shaped profiled sheet metal strips are formed. Each double grate consists of an upper row of sheet metal strips 10 and an underlying row II (Fig. 2). These rows are inclined towards the center of the reaction vessel, so that the deposited liquid products can get into the central pipe I2 according to the gradient. By redirecting the gases between the profiles of the double grate and elevation the flow velocity, which is caused by the reduction in the flow cross-section in the grate is caused by the passage of the gases through the grate and drip mist-shaped liquid reaction products deposited on the profiles 10 and II.

Sie fließen in den unteren Profilen 11 der Abscheidevorrichtung g zum Zentralrohr 12. Das zu jedem Einsatz gehörende Zentralrohrstück I2 endet unten in einem Fortsatz I3 mit wesentlich kleinerem Querschnitt. An den Fortsatz I3 schließt sich mit Hilfe von Dichtungen 14 ein Rohr 15 an, das im nächsttieferen Einsatz liegt und unten durch ein S.chwimmerventil od. dgl. I6 abgeschlossen ist. Es ist von einem tassenförmig ausgebildeten Rohrstück I7 umgeben. Die aus der Misch- und Abscheidevorrichtung 9 eines Einsatzes ausfließende Flüssigkeit gelangt also zusammen mit der aus den darüberliegenden Tauchverschlüssen zufließenden Flüssigkeit in das Zentralrohr I2 und weiter durch den Fortsatz I3, das Rohr 15 und das Schwimmerventil I6 in das tassenförmige Rohr I7, das ständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und so den Gasabschluß zwischen zwei Einsätzen herstellt. Die Flüssigkeit fließt über den oberen Rand des T.assenrohres I7 in das Zentralrohr I2 und gelangt zum nächsten Tauchverschluß.They flow in the lower profiles 11 of the separation device g to the central pipe 12. The central pipe section I2 belonging to each insert ends at the bottom in an extension I3 with a much smaller cross-section. Closes to the extension I3 With the help of seals 14, a pipe 15 is attached, which is in the next lower insert and is closed at the bottom by a float valve or the like I6. It's from one Surrounding cup-shaped pipe section I7. The one from the mixing and separating device 9 of an insert outflowing liquid comes together with that from the overlying immersion seals inflowing liquid into the central tube I2 and further through the extension I3, the pipe 15 and the float valve I6 into the Cup-shaped tube I7, which is constantly filled with liquid and thus the gas seal between two uses. The liquid flows over the top of the T.assenrohres I7 into the central tube I2 and reaches the next immersion seal.

Wird z. B. die Ahsperrflüssigkeit im Tassenrohr I7 durch Druckschwankungen ganz oder teilweise ausgeblasen, so schließ sich das entsprechend eingestellte Schwimmerventil 16, bis wieder genügend Flüssigkeit in das Rohr 15 fließt. Auf diese Weise ist ein zuverläss,iger Gas.asbschtluß zwischen den einzelnen Einsätzen sichergestellt. Is z. B. the Ahsperriquid in the cup tube I7 due to pressure fluctuations completely or partially blown out, the correspondingly set float valve closes 16 until enough liquid flows into the tube 15 again. This way is a reliable, reliable gas supply ensured between the individual operations.

Aus dem Zentralrohr I2 des untersten Einsatzes verlassen die flüssigen Produkte das Reaktionsgefäß, z. B. durch die im Hauptpatent dargestellte Einrichtung. The liquid leaves from the central tube I2 of the lowest insert Products the reaction vessel, e.g. B. by the device shown in the main patent.

Die Tauchverschlüsse zwischen den Einsätzen brauchen nicht notwendig axial angeordnet zu sein. The dip closures between uses are not necessary to be arranged axially.

Sie können auch exzentrisch oder sogar in bzw. an der Mantelwand der Einsätze liegen: Die Profilstreifen 10 und II (Fig. 2) führen dann entsprechend nicht nach der Mitte, sondern nach diesen Tauchverschlüssen hin.They can also be eccentric or even in or on the jacket wall of the Inserts are: The profile strips 10 and II (Fig. 2) then lead accordingly not towards the middle, but towards these diving closures.

Im übrigen kann die Anordnung der Tauchverschlüsse dann wie im vorstehenden beschrieben ausgeführt sein, man kann aber auch das innere Rohr 15 eines jeden Tauchverschlusses bis durch den untersten Einsatz nach unten führen und hier für jedes Rohr einen Tauchverschluß mit Schwimmerventil, Rohrtasse und Ablaufrohr vorsehen, das dann zum Sammelbehälter I8 führt. Die einzelnen Rohre 15 werden dabei vorteilhaft regelmäßig auf den Umfang des Einsatzes verteilt, damit eine bequeme Anordnung der Tauchverschlüsse möglich wird. Otherwise, the arrangement of the immersion seals can then be as in the preceding be executed as described, but you can also use the inner tube 15 of each immersion seal lead down through the lowest insert and here one for each pipe Provide immersion seal with float valve, pipe cup and drainage pipe, then leads to the collecting container I8. The individual tubes 15 are advantageously regular Distributed over the scope of the insert so that the immersion seals can be conveniently arranged becomes possible.

Die zuzumischenden kälteren Gase werden bei 19 über verstellbare Zuführungen 20, die die Wandungen des Reaktionsgefäßes durchdringen, in jedes Verteilungssystem 6 eingeleitet. Diese Durchführungsrohre sind zum Ein- und Ausbringen der Einsätze in radialer Richtung, bezogen auf das Reaktionsgefäß, verschiebbar und werden auf die Dichtfläche 2I zwischen Rohrende und Einsatzmantel elastisch angepreßt, beispielsweise durch eine Feder 22, SO daß Relativbewegungen zwischen Einsätzen und Behälterwand infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung in radialer wie axialer Richtung keine Undichtigkeit bewirken. In der Fig. I ist das Zuführunlgsrohr 20 beispielsweise mit einem Kugelgelenk 23 dargestellt, das durch eine Schraubspindei 24 radial verschoben werden kann, wobei die Abdichtung gegen den Reaktionsraum durch ein Federrohr 25 geschieht. Die nach Betätigung der Schraubspindel 24 wieder fest aufgeschraubte Haube 26 verhindert jeglichen Gasaustritt während des Betriebes des Reaktionsgefäßes. Die Dichtungsfläche 2I kann dabei als Kugelschalenstück mit einem Halbmesser. gleich der Entfernung zwischen Kugelgelenk und Dichtfläche ausgeführt werden. Das durch die Zuführung 19 ankommende Gas strömt durch die Löcher 27 in das Rohr 20 ein und zum Verteilungssystem 6 weiter. Die Zahl der Einsätze bzw. Kontaktschichten kann nach den im Hauptpatent angegebenen Richtlinien bemessen werden. So können z. B. fünf bis vierzig oder mehr Kontaktschichten in einer Einsatzsäule vereinigt sein. The colder gases to be admixed are adjustable at 19 via Inlets 20, which penetrate the walls of the reaction vessel, into each distribution system 6 initiated. These ducts are used to bring the inserts in and out in the radial direction, based on the reaction vessel, displaceable and are on the sealing surface 2I pressed elastically between the pipe end and the insert jacket, for example by a spring 22, SO that relative movements between the inserts and the container wall due to different thermal expansion in the radial as well as in the axial direction, none Cause leakage. In Fig. I, the feed pipe 20 is for example shown with a ball joint 23 which is moved radially by a screw spindle 24 can be, the seal against the reaction space by a spring tube 25 happens. After the screw spindle 24 has been actuated, it is firmly screwed on again Hood 26 prevents any escape of gas during operation of the reaction vessel. The sealing surface 2I can be a spherical shell piece with a radius. same the distance between the ball joint and the sealing surface. That through the supply 19 incoming gas flows through the holes 27 in the tube 20 and continue to distribution system 6. The number of inserts or contact layers can measured according to the guidelines given in the main patent. So z. B. five to forty or more contact layers can be combined in one insert column.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Apparatus for the production of hydrocarbons and, if necessary, hydrocarbon derivatives by catalytic carbohydrate hydrogenation according to patent 897 546, characterized in that before and after the contact layers Devices for an intimate mixture of that flowing out of a contact layer Gas with externally supplied colder gases are arranged at the same time excrete liquid reaction products from the gas flow between two contact layers and this Gaist flow over the cross section in front of the next contact layer spread evenly.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the or the gases to be introduced through line systems (6) with appropriately arranged Outflow openings over the entire cross section of the free space between two Contact layers are distributed.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that fresh synthesis gas and cold or preheated cycle gas individually or together by one or more arranged in the pressure-tight casing of the reaction vessel Bushings are introduced into the distribution system (6), the bushings can be releasably connected to the jacket walls of the contact inserts from the outside and elastic to compensate for different thermal expansion between pressure-resistant Sheath and contact layer column are formed.

4. Apparatus according to claim I to 3, characterized in that one or more rows of profiled sheets are arranged between the contact layers which cause at least a double deflection of the gas flow.

5. Apparatus according to claim I to 4, characterized in that the deflection profiles simultaneously excreted liquid reaction products with one drain pipes provided to prevent gas penetration.

6. Apparatus according to claim I to 5, characterized in that the drain pipe opens into a storage container (I8) from which the liquid Reaction products can be withdrawn continuously or periodically.

7. Modification of the device according to claim 6, characterized in that that from each use the liquid obtained in the mixing and separating device is guided downwards through a tube to a dip seal, which is in the height or is arranged below the lowest insert, the individual Inserts downwardly leading pipes in the jacket wall of the inserts or in suitable ones Distances from it.