DE933087C - Roehrenofen mit gebogenen Roehren fuer die Katalytmasse zum Umsetzen von gas- oder dampffoermigen Stoffen - Google Patents

Description

• Röhrenofen mit gebogenen Röhren für die Katalytmasse zum Umsetzen von gas- oder dampfförmigen Stoffen Die Erfindung betrifft einen Ofen zum chemischen Umsetzen von gasförmigen oder dampfförmigen Stoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf, unter Verwendung eines mit einer Katalytmasse gefüllten Rohres, durch das die miteinander umzusetzenden Gase und/oder Dämpfe hindurchgeleitet werden. Damit eine restlose Durchführung des Umsetzungsvorganges gewährleistet ist, muß dieses Rohr eine beträchtliche Länge besitzen. Da die Katalytmasse einer gelegentlichen Erneuerung bedarf, wird das Rohr senkrecht angeordnet, damit nach Öffnung eines Bodenverschlusses der aus einer schüttfähigen Masse bestehende Katalysatorstoff leicht entfernt werden kann.
• Nun ist dieser Stoff ein schlechter Wärmeleiter, daher darf der Durchmesser des Katalytrohres, dessen Füllung wegen der im Rohrinnern sich vorwiegend abspielenden endothermen Reaktionen die Zufuhr erheblicher Wärmemengen erfordert, einen bestimmten Mindestwert nicht überschreiten. Da die Ubertragung der Wärme aber beträchtliche Heizflächen erfordert, muß das zur Aufnahme der Katalytmasse dienende Rohr eine große Länge haben. Um diese Rohrlänge in einer Kammer von vergleichsweise geringen Abmessungen unterzubringen, hat man das Rohr bereits schraubenförmig gewickelt. Diese Anordnung eignet sich jedoch nicht für die Unterbringung schüttfähiger Katalytmassen, die gelegentlich erneuert werden müssen.
• Ein leichtes und schnelles Einbringen und Auswechseln der zum Umsetzen von gas- oder dampfförmigen Stoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, erforderlichen schüttfähigen Katalytmasse wird in einem Röhrenofen mit gewundenen Rohren dadurch ermöglicht, daß gemäß der Erfindung das oder die zur Aufnahme der schüttfähigen Katalytmasse dienenden Rohre aus mehreren durch Umlenkstücke miteinander verbundenen, im wesentlichen geraden und mindestens annähernd senkrechten Rohrteilen besteht. Diese Anordnung ermöglicht gleichzeitig auch die Unterbringung ausreichender Heizflächen in einem Ofen, der verhältnismäßig kleine Abmessungen, vor allem eine sehr geringe Standfläche hat und eine gleichmäßige Erwärmung der im Innern der Rohrteile befindlichen Gase und Dämpfe gewährleistet.
• Nun ist zwar bereits ein Katalytofen bekanntgeworden, in dessen Heizraum eine aus mehreren parallelen Rohrteilen und Umlenkstücken bestehende Rohrschlange untergebracht war. Diese Rohrschlange konnte aber lediglich zur Aufnahme fließfähiger Stoffe benutzt werden, denn sie war waagerecht angeordnet. Bei dieser Anordnung war das Einbringen~ und Auswechseln fester, schüttfähiger Katalytmassen kaum möglich oder zum mindesten sehr erschwert.
• An Hand der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform erläutert.
• Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch einen Katalytofen nach Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. I und Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. I dargestellten Katalytrohres; Fig. 4 veranschaulicht einen teilweisen Längsschnitt durch eine etwas abweichende Ausführungsform.
• Im Innern einer ringzylindrischen Heizkammer, die von einem Innenmantel I, einem aus wärmebeständigem und schlecht wärmeleitendem Stoff bestehenden Außenmantel 2 und zwischen diesen Mänteln angeordneten elektrischen Heizwiderständen 3 umgeben ist, befindet sich eine Rohrschlange, die aus vier durch drei Rohrbögen II, 12 und I3 miteinander verbundenen senkrechten Teilstücken 5, 6, 7 und 8 besteht, und deren Endstücke 5 und 8 durch den Deckel 4 der Heizkammer hindurchgeführt sind. Eine an diesem Deckel angebrachte ringförmige Rippe 14 ragt in eine an der oberen Stirnfläche des Mantels 2 ausgesparte Ringnut 15, die mit wärmebeständigem Schüttstoff, z. B. mit Sand, gefüllt werden kann. An den die Rohrteile 6 und 7 verbindenden Rohrbogen 12 ist ein Eüllstutzen I6 angesetzt, der durch den Deckel 4 hindurchgeführt und durch einen Stopfen I7 aus wärmedämmendem Stoff verschlossen ist.
• Durch den Stutzen I6 kann ein Teil der zur Füllung des Rohres erforderlichen körnigen oder aus kleinen Formkörpern bestehenden Katalytmasse 10 in die Rohrteile 6 und 7 sowie in die daran anschließenden Teile der Rohrbögen 11 und I3 eingefüllt werden, während die restliche Katalytmasse durch die mit Flanschen versehenen Enden der geraden Rohrteile 5 und 8 eingebracht wird. Das Gas oder der Dampf, der unter Mitwirkung des beheizten Katalyten aufgespalten oder das Gemisch, dessen Bestandteile katalytisch miteinander vereinigt werden sollen, wird durch eine in den Rohrteil 5 einmündende Leitung I8 zugeführt. Einer an den Rohrteil 8 angeschlossenen Leitung 19 wird das Endprodukt entnommen. Im Bedarfsfalle können die Anschlußleitungen, oder - wie in Fig. I strichpunktiert angedeutet - eine dieser Leitungen auch in axialer Richtung in die Rohrteile 5 und/ oder 8 einmünden. Da das Katalytrohr gemäß der Erfindung an mehreren Stellen, beim dargestellten Ausführungsbeispiel an drei Stellen, an dem als Träger dienenden Deckel aufgehängt ist und sich die Rohrschieifen nach unten frei ausdehnen können, ist sowohl die Rohrwand als auch die Katalytfüllung wesentlich geringeren mechanischen Beanspruchungen als bei einem Katalytrohr der bekannten Art ausgesetzt.
• Sollte es sich gelegentlich als notwendig erweisen, den Katalytstoff 10 zu erneuern, so werden zunächst die Anschlußflansche in den Leitungen 18 und I9 gelöst und der Stopfen I7 sowie die an den Rohrteilen 5 und 8 befindlichen Endverschlüsse entfernt. Danach wird der Deckel 4 mit der Rohrschlange angehoben und umgewendet, so daß der verbrauchte Katalytstoff ausgeschüttet werden kann. Nunmehr kann frischer Katalytstoff in die in eine Schräglage oder in ihre Ausgangslage zurückgeschwenkte Rohrschlange eingefüllt werden. Im Bedarfsfalle können auch, wie Fig. 4 zeigt, die unteren Rohrbögen II und I3 mit Entleerungsstutzen 20 versehen werden, die durch den Boden der Heizkammer hindurchgeführt und vor jedem Füllvorgang durch je einen vorzugsweise ebenfalls aus Wärmedämmstoff bestehenden Stopfen 2I zu verschließen sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die Rohrschlange beim Erneuern der Katalytfüllung im Heizraum verbleiben.
• Damit die Rohrschlange in einem Heizraum von geringen Querschnittabmessungen und günstiger Querschnittform untergebracht werden kann, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Achsen der geraden Rohrteile nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet; Selbstverständlich kann die Rohrschlange im Bedarfsfalle auch eine von der dargestellten Ausführungsform abweichende Raumform aufweisen und beispielsweise - wenn der Röhrenofen eine länglich flache Grundrißform erhalten soll - längs einer Ebene ausgerichtet sein.
• Gegebenenfalls kann auch an Stelle der dargestellten, durch einen Rohrbogen 12 miteinander verbundenen beiden U-förmigen Rohrschleifen 5, II, 6 und 7, I3, 8 noch eine weitere derartige Schleife vorgesehen sein. Unter Umständen kann auch eine einzige Rohrschleife ausreichen.
• Die dargestellte Rohrschlange, die eine gerade Zahl von geraden Rohrteilen 5, 6, 7, 8 umfaßt, bietet noch den zusätzlichen Vorteil, daß die Rohrschlange mit einem Stirnwandverschluß des Ofens, nämlich mit dem Deckel 4, baulich vereinigt und daher leicht ausgebaut werden kann. Außerdem wird die Anordnung der Anschlußleitungen wesentlich vereinfacht.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Röhrenofen mit gebogenen Rohren für die Katalytmasse zum Umsetzen von gas- oder dampfförmigen Stoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die zur Aufnahme der schüttfähigen Katalytmasse(Io) dienenden Rohre aus mehreren durch Umlenkstücke (i 1, 12, I3) miteinander verbundenen, im wesentlichen geraden und mindestens annähernd senkrecht angeordneten Rohrteilen (5, 6, 7, 8) besteht.
2. 2. Röhrenofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden geraden Rohrteile (5, 8), in die die Ein- und Auslaßleitungen (18, 19) einmünden, durch eine der beiden Stirnwände (4) des Ofens hindurchgeführt sind.
3. 3. Röhrenofen nach Anspruch 2 mit mehreren U-förmigen Rohrschleifen, von denen jede aus zwei durch einen Rohrbogen miteinander verbundenen geraden Rohrteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohrschleifen (5, II, 6 und 7, 13, 8) verbindenden Rohrbögen (I2) mit einem Füllstutzen (I6) versehen sind, der durch eine Ofenstirnwand hindurchgeführt ist.
4. 4. Röhrenofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenstirnwand, durch die der Füllstutzen (I6) und/oder die mit den Ein- und Auslaßleitungen (I8, I9) verbundenen Rohrteile (5, 8) hindurchgeführt sind, ein abnehmbarer Deckel (4) ist.
5. 5. Röhrenofen nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der geraden Rohrteile (5, 6, 7, 8) nicht in einer Ebene liegen. ~~~~~~~ Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. I 842 22I, I 887 047, I 972 013.