DE904047C - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Reaktionsoefen fuer die Durchfuehrung von Oxydationsreaktionen an den niederen gasfoermigen Gliedern der Paraffinreihe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Reaktionsoefen fuer die Durchfuehrung von Oxydationsreaktionen an den niederen gasfoermigen Gliedern der Paraffinreihe

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DE904047C
DE904047C DEG7841A DEG0007841A DE904047C DE 904047 C DE904047 C DE 904047C DE G7841 A DEG7841 A DE G7841A DE G0007841 A DEG0007841 A DE G0007841A DE 904047 C DE904047 C DE 904047C
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DE
Germany
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heating
heat
furnace
heating gases
tube assembly
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DEG7841A
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Paul Nashan
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BERGBAU AG NEUE HOFFNUNG
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BERGBAU AG NEUE HOFFNUNG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Reaktionsöfen für die Durchführung von Oxydationsreaktionen an den niederen gasförmigen Gliedern der Paraffinreihe Zur Oxydation der niederen gasförmigen Glieder der Paraffinreihe, z. B. von Methan und seinen Homologen, werden Reaktionsöfen benutzt, die im allgemeinen aus einem Röhrensystem bestehen, das von den Heizgasen umströmt und von den Reaktionsgasen durchströmt wird. Das Reaktionsgemisch muß in den Reaktionsrohren je nach den Betriebsbedingungen und der Art der Katalysatoren, die in den Rohren angeordnet sind, auf hohe Temperaturen, z. B. zwischen ¢oo bis 6oo°, erhitzt werden. Hierbei spielt die Temperatur der Reaktionsgase unter den jeweiligen Betriebsbedingungen eine wichtige Rolle, d. h. die Temperatur muß, um Höchstausbeuten zu erreichen, in engen Grenzen konsttant gehalten werden und in jedem Einzelrohr des Kontaktrohrbündels gleich sein. Erfahrungsgemäß ist beispielsweise Formaldehyd sehr temperaturempfindlich und zerfällt bei übertemperatur nach der Gleichung HCOH=CO+H,. Es ist deshalb wichtig, für die wirtschaftliche Durchführung solcher Oxydationsreaktionen Verhältnisse zu schaffen, die einerseits eine gleichmäßige Erhitzung des ganzen Kontaktrohrsystems eines Ofens ermöglichen und andererseits jede Überhitzung des Reaktionsgemisches in den einzelnen Kontaktrohren vermeiden. Zur Durchführung einer einwandfreien Betriebsweise eines Reaktionsofens im vorerwähnten Sinn wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Heizgase durch den Heizraum im Kreislauf derart hindurchzuführen, daß auf dem ganzen Weg durch die öfen eine Ausgleichswirkung zwischen der Konvektions- und der Strahlungswärme auf der ganzen effektiven Kontaktofenlänge erreicht wird. Hierbei werden die im Kreislauf durch den Heizraum des Reaktionsofens geführten Heizgase an dem einen Ende des Kontaktröhrenaggregates mittels Ventilatoren angesaugt und unter Zusatz von Frischwärme dem anderen Ende des Röhrenaggregates wieder zugeleitet, wobei zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Druckes im Heizraum ein Teil der Heizgase vor der Zufuhr von Frischwärme aus dem Kontaktofen abgelassen wird. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird den Heizgasen durch Anordnung von Strahlungswänden zu beiden Seiten des Kontaktröhrenaggregates eine zwangsläufige Führung erteilt, indem die Heizgase zuerst an der Außenseite der Strahlungswände entlang geführt und dann zwischen den Strahlungswänden über das Kontaktröhrenaggregat selbst geleitet werden. Während auf dem einen Ende des Kontaktofens die Strahlungswärme stärker wirkt als die Konvektionswärme, weil auf diesem Ende von außen die heißeren Heizgase wirken, wogegen die im Innern über das Röhrensystem strömenden Heizgase bereits einen großen Teil der Konvektionswärme an das Röhrensystem abgegeben haben, liegen die Wärmezuführungsverhältnisse auf dem entgegengesetzten Ofenende umgekehrt.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Kontaktofen mit zwei parallel geschalteten Röhrenaggregaten 'in senkrechter Anordnung im Längsschnitt, Abb. z einen Schnitt nach Linie II-II der Abb. i, Abb. 3 eine Draufsicht, Abb. q. eine abgewandelte Ausführungsform des Kontaktofens mit durchbrochenen Strahlwänden im senkrechten Längsschnitt, Abb. 5 diesen Ofen im senkrechten Längsschnitt nach Linie V-V der Abb. q. und Abb. 6 einen Querschnitt nach Linie VI-VI der Abb. 5.
  • Es bezeichnet i das Mauerwerk des Reaktionsofens, in dessen Innern zwei Reaktionsröhrenaggregate z, 3 mit horizontal gelagerten Reaktionsrohren aufrecht stehend angeordnet sind. Statt zwei solcher Röhrenaggregate können natürlich auch noch mehrere in gleicher Weise nebeneinander angeordnet werden. Jedes Röhrenaggregat ist durch zwei seitlich angeordnete Strahlwände 4. eingeschlossen. Der Zwischenraum zwischen zwei Strahlwänden, der von oben und unten frei zugänglich ist, bildet somit einen Heizkanal, in welchem die Heizgase zwangsläufig über die einzelnen Rohre des Röhrenaggregates geleitet werden. Die Heizgase werden am unteren offenen Ende jedes Heizkanals durch Ventilatoren 5, 5a angesaugt und in die Seitenkanäle 6 gedrückt, wobei sie längs der Außenseite der Strahlwände ¢ nach oben strömen, um am oberen Ende des Heizkanals dann wieder von neuem in den inneren Heizkanal 6a einzutreten. Wie aus Ab-b. 3 ersichtlich, sind auf jeder Außenseite der Strahlwände q. mehrere nebeneinander angeordnete Heizkanäle 6 angebracht, wobei die Heizkanäle der einen Seite durch den Ventilator 5, die Heizkanäle der anderen Seite durch den Ventilator 5- mit Heizgasen beschickt werden. Die in den beiderseitigen Heizkanälen 6 hochsteigenden Heizgase vereinigen sich am .oberen Ende der Strahlwände q., um dann von -hier gemeinsam in den mittleren Heizkanal 6a zu gelangen, an dessen unterem Ende sie wiederum von den Ventilatoren 5, 5a angesaugt werden. Auf der Druckseite jedes Ventilators ist ein Brenner 7 angeordnet, durch den die an das Röhrenaggregat 3 abgegebene Wärme durch Frischwärme ersetzt wird. Ein Teil der im Kreislauf umgewälzten Heizgase wird durch den zwischen jedem Ventilator 5 bzw. 5a und dem zugehörigen Brenner 7 bzw. 7- vorgesehenen Auslaß 8 bzw. 8a in der Menge abgelassen, wie es zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Druckes im Heizgaskreislaufsystem erforderlich ist.
  • Durch die beschriebene Kreislaufheizgasführung in Verbindung mit den Strahlwänden q. wird die für die Reaktion notwendige gleichmäßige Erhitzung aller Einzelrohre des Reaktionsofens weitgehend erzielt. Während der untere Abschnitt der Strahlwände von den durch Frischwärme aus den Brennern 7,7a aufgeheizten umlaufenden Heizgasen stärker beheizt wird, klingt der Strahlungseffekt nach oben hin allmählich ab. Andererseits wirkt die in den Heizgasen enthaltene Konvektionswärme am oberen Ende des Röhrenaggregates am stärksten, um gegen das untere Ende des Röhrenaggregates abzuklingen. Auf diese Weise gleichen sich Strahlungs- und Konvektionswärme derart aus, daß ein Temperaturgefälle im gesamten Ofen weitgehend vermieden wird.
  • In den Abb. ¢ bis 6 ist eine abgewandelte Kontaktofenausführung dargestellt. Sie unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Ausführung durch eine anders geartete Heizgasführung. Im vorliegenden Fall werden Heizgase nach Zusatz von Frischwärme durch die Brenner 7, 7a in die Heizkanäle i i geleitet, von wo sie durch öffnungen io in den Strahlungswänden q. in einzelne Teilströme aufgeteilt werden, die das Röhrenaggregat auf dem kürzesten Weg in Querrichtung durchstreichen. Sie gelangen durch die gegenüberliegende gelochte Strahlivand in den Heizkanal i?, der der Saugseite der Ventilatoren 5 zugeordnet ist. Durch die Aufteilung des Heizgasstromes in Teilströme wird das ganze Röhrenaggregat auf seiner ganzen Länge durch Teilströme gleichen Wärmeinhalts beheizt. Dabei kommt neben der Konvektionswärme der den Kontaktofen quer durchströmenden Heizgase die von den beiden Strahlwänden 4 ausgehende Strahlwärme derart zur Wirkung, daß auf dem kurzen Strömungsweg der Teilströme ein Ausgleich zwischen Strahlungs- und Konvektionswärme stattfindet. Der Wärmeausgleich in der Querrichtung des Ofens kann durch die Geschwindigkeit der Heizgase weitgehend geregelt werden, so daß auch bei dieser Ausführung ein weitgehender Temperaturausgleich über das ganze Röhrenaggregat erzielt werden kann. Um eine gleichmäßige Beaufschlagung des Röhrenaggregates 3 zu gewährleisten, sind die Durchtrittsöffnungen in den Strahlwänden verschieden groß ausgeführt (s. Abb. 5). Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Dosierung der Heizgasteilsträme beim Durchtritt durch die gelochten Strahlungswände erreicht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb von Reaktionsöfen, bestehend.aus einemAggregat von Kontaktröhren, die von Heizgasen umspült werden, zur Durchführung von Oxydationsreaktionen an den niederen gasförmigen Gliedern der Paraffinreihe, z. B. zur Herstellung von Formaldehyd aus Methan und seinen Homologen unter Anwendung von Sauerstoff oder Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgase durch den Heizraum der Reaktionsöfen im Kreislauf derart hindurchgeleitet werden, daß auf dem ganzen Weg durch die Öfen ein Ausgleich zwischen Strahlungs-und Konvektionswärme stattfindet, so daß eine praktisch gleichmäßige Erhitzung sämtlicher Kontaktrohre stattfindet. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgase auf dem einen Ofenende angesaugt und unter Zusatz von Frischwärme, z. B. durch Brenner, dem anderen Ofenende zuge_eitet werden, dergestalt, daß auf dem einen Ende (Druckseite der Ventilatoren) unter Ausnutzung der größeren Strahlungswärme und auf dem anderen Ofenende unter Ausnutzung der unmittelbaren Konvektionswärme der Heizgase ein Wärmeausgleich über das ganze Röhrenaggregat erzielt wird. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilheizströme durch Stewerorgane in ihrer Menge so geregelt werden, daß jedem Röhrenaggregat die jeweils betriebsmäßig erforderliche Wärmemenge zugeführt wird. q.. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Röhrenaggregat (3) zwischen zwei Strahlungswänden (q.) angeordnet ist, so daß -ein innerer und zwei äußere Führungskanäle für die umlaufenden Heizgase gebildet werden. 5. Vorrichtung nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungswände mit Durchbohrungen zum Durchlaß einer Teilmenge der Heizgase versehen sind.
DEG7841A 1952-01-01 1952-01-01 Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Reaktionsoefen fuer die Durchfuehrung von Oxydationsreaktionen an den niederen gasfoermigen Gliedern der Paraffinreihe Expired DE904047C (de)

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