DK148162B - Apparat til gennemfoerelse af katalytisk oxidation af gasformige svovlforbindelser til svovltrioxid - Google Patents

Description

148162

Opfindelsen angår et apparat til gennemførelse af katalytisk oxidation af gasformige svovlforbindelser, såsom svovldioxid, til svovl-trioxid og bestående af en kedel, som indeholder et antal rør, der strækker sig mellem rørbunde med endeparter til tilførsel, føring og 5 bortledning af reaktionsgassen henholdsvis til og fra enkelte rørgrupper, og af hvilke rør alle eller kun en del indeholder en katalysator, og alle omstrømmes af en flydende varmebærer.

Ved et kendt apparat af den nævnte art har hver enkelt rørgruppe en egen endepart eller et eget ved hjælp af skillevægge i 10 en endepart dannet endepartkammer. Endeparterne henholdsvis en-departkamrene er strømningsmæssigt koblede efter hinanden med deres katalysatorfyldte rørgrupper, og rummet omkring rørene er fyldt med et flydende varmeoverførselsmiddel og sluttet til et med i det mindste én varmeveksler forsynet cirkulationssystem for varmeoverførselsmid-15 let. Ved dette kendte apparat befinder varmeveksleren, ved hjælp af hvilken summen af de i reaktoren udviklede reaktionsvarmemængder afgives, sig uden for reaktoren, og varmebæreren skal ved hjælp af rørledninger føres frem og tilbage mellem reaktoren og varmeveksleren. Dette medfører forøgede varmetab til omgivelserne. Endvidere 20 kan temperaturen af varmebæreren, som omstrømmer reaktorrørene og dermed også temperaturen af reaktionsgassen under gennemstrømningen af de katalysatorfyldte rør kun vanskeligt holdes inden for snævre grænser.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe 25 et apparat til gennemførelse af katalytisk oxidation af gasformige svovlforbindelser, såsom svovldioxid og/eller svovlbrinter, til svovl-trioxid, ved hvilket den cirkulerende varmebærers varmetab til omgivelserne samt temperatursvingninger i varmebæreren i reaktoren reduceres væsentligt ved hjælp af en mere kompakt konstruktion.

30 Ved et apparat af den indledningsvis nævnte art løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at af rummet mellem rørbundene er et yderste område udstyret med tomme rør med lille diameter, et i retningen indefter følgende midterste område udstyret med katalysatorfyldte rør med større diameter og et inderkammer i det mindste 35 udstyret med hårnåleformede tomme rør, at inderkammeret med en væg, der har øvre og nedre åbninger, som varmebæreren kan strømme igennem, er adskilt fra det midterste område med de katalysatorfyldte rør, at det yderste og det midterste område er fosynede med fælles plader til føring af varmebæreren i tværstrøm i forhold til rø- 148162 2 rene, at der i inderkammeret er anbragt en propellerpumpe til cirkulation af varmebæreren gennem det yderste og midterste område og inderkammeret. De gasser, der skal omdannes, strømmer først gennem de tomme rør i det ydre ringområde og forvarmes i disse til reaktions-5 temperaturen ved hjælp af varmebæreren, som omstrømmer rørene.

Derefter føres de fra endeparten ind i de katalysatorfyldte rør i det midterste ringformede område og omdannes i disse, hvorunder varmebæreren optager en væsentlig del af reaktionsvarmen og således tjener som kølemiddel for reaktionsgassen. Ved hjælp af ledepladerne føres 10 varmebæreren under strømningen opad i det yderste og det inderste område skiftevis udad og atter indad, således at der kontinuerligt overføres varme fra de katalysatorfyldte rør i det midterste område til de tomme rør i det yderste område, hvorved temperaturstigningen i katalysatorrørene holdes inden for snævre grænser. Hårnålerørene i 15 inderkammeret opfylder samme funktion som den udvendigt beliggende varmeveksler ved det kendte apparat. Ved ifølge opfindelsen at anbringe denne varmeveksler centralt i reaktoren, formindskes varmetabene til omgivelserne væsentligt, og til det mindre varmetab til omgivelserne bidrager endvidere, at det ydre rørområde kun tjener til 20 forvarmning af reaktionsgassen, og at varmebæreren ved tværstrømsføringen har en forholdsvis lav temperatur ved reaktorens yderkappe.

Disse formindskede varmetab bidrager særlig fordelagtigt til at holde reaktoren varm under stilstand. Det er endvidere en fordel, at begge rørgrupperne efter en stilstand, hvor reaktoren er blevet holdt varm, 25 står til rådighed med en temperatur tilnærmelsesvis svarende til driftstemperaturen. Det i reaktoren opståede varmeoverskud afgives af den gennem inderkammeret cirkulerede varmebærer til det gennem hårnålerørene cirkulerende strømningsmiddel, f.eks. en gas eller vanddamp. Kølevirkningen kan i inderkammeret indstilles efter ønske 30 ved hjæip af strømningsmidlets hastighed i hårnålerørene. Anvendelsen af en flydende varmebærer muliggør en betydeligt større varme-udtagning fra reaktoren end ved de hidtil sædvanlige gas/gas-varme-veksleren og muliggør dermed anvendelse af reaktoren ved omdannelse af gasser med hidtil ikke sædvanlige høje SC^- og/eller C^-koncentra-35 tioner (f.eks. 20-60 volumenprocent SC>2 og/eller 20-70 volumenprocent C^- lfølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen er i inderkammeret et rørfrit centralrum adskilt fra det med hårnålerør fyldte ringrum ved hjælp af en væg og er der i centralrummet an- 148162 3 bragt et spjæld eller lignende til indstilling af den gennem centralrummet cirkulerende delstrøm af varmebæreren. På denne måde tilvejebringes der i inderkammeret en som et bypass udformet aksial strømningsvej for varmebærerstrømningen, hvor varmebæreren ikke 5 køles. Ved hjælp af spjældet kan forholdet mellem mængden af den gennem den aksiale strømningsvej ukølet cirkulerende varmebærer og mængden af den under køling gennem ringrummet cirkulerende varmebærer varieres, således at den varme, der af reaktoren afgives til det i hirnålerørene strømmende kølemiddel, ændres. Ved denne udførelses-10 form er der til gennemstrømning af varmebæreren hensigtsmæssigt anbragt åbninger i det øverste område af væggen og en åbning med spjældet i bunden.

Propellerpumpen er fortrinsvis anbragt på en sådan mide ved de øverste åbninger i væggen mellem det midterste område og in-15 derkammeret, at den indsuger varmebæreren gennem åbningerne og trykker den ind i inderkammeret. Ved denne udførelsesform strømmer varmebæreren i tværstrøm nedad i inderkammeret og opad i det midterste og yderste område. Anbringelsen af pumpen ved de øverste åbninger muliggør en nem afmontering af pumpen.

20 Propellerpumpen er fortrinsvis flanget centralt på reaktor- huset og kan fortrinsvis trækkes aksialt opad ud af reaktoren. Herved opnås, at reparationsarbejder på pumpen nemt kan udføres.

Hårnålerørene i inderkammeret er hensigtsmæssigt anbragt på en central bundplade, der er flanget centralt på reaktorhuset og 25 fortrinsvis kan trækkes nedad ud ad huset. Ved denne udformning kan hårnålerørene samt væggen, der adskiller centralrummet fra det med hårnålerørene forsynede ringrum sammen med spjældet trækkes ud af reaktoren, således at rensning og reparation, f.eks. af spjældet, kan udføres uden vanskelighed.

30 Det er desuden hensigtsmæssigt, dersom den nederste rør bund i det yderste og midterste område er dækket af en fælles endepart, som ved hjælp af en indvendig skillevæg er opdelt i et indløbskammer for de tomme rør i det yderste område og et udløbskammer for de katalysatorfyldte rør i det midterste område. Ind løbs kammeret og 35 udløbskammeret befinder sig fortrinsvis ved den nederste rørbund, medens endeparten på den øverste rørbund tjener til omledning af den forvarmede gasstrøm. Naturligvis er det også muligt, i stedet for den ved hjælp af en skillevæg i et indløbskammer og et udløbskammer opdelte endepart, ved den nederste rørbund at anbringe en separat ind- 148162 4 løbsendepart og en separat ringformet udløbsendepart, som dækker de katalysatorfyldte rør.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der viser et aksialt snit gennem den foretrukne 5 udførelsesform for reaktoren ifølge opfindelsen.

Den på tegningen viste reaktor 1 har i et hus 2 en øverste rørbund 3 med en ringformet omledningsendepart 22 og en nedre rørbund 4 med en ringformet endepart 21, der ved hjælp af en skillevæg 21a er opdelt i et ringformet indløbskammer 5 og et ringformet 10 udløbskammer 7. Mellem rørbundene 3,4 forløber i et ydre område 8 forholdsvis tynde tomme rør 8a og i et midterste område 9 katalysatorfyldte rør 9a med større diameter. I rummet 8,9 er anbragt flere vandret forløbende ledeplader 10, der fører den om rørene 8a, 9a strømmende varmebærer i tværstrøm som vist ved de indtegnede pile.

15 Det midterste område 9 er ved hjælp af en cylindrisk væg 11 adskilt fra inderkammeret 18, der igen ved hjælp af en cylindrisk væg 19 er opdelt i et med hårnålerør 15 forsynet ringrum 18b og et rørfrit central rum 18a. Væggen 11 har foroven og forneden gennemstrømningsåbninger 11a henholdsvis 11b for varmebæreren. Endvidere 20 skal der i det øverste område af den cylindriske væg 19 anbringes gennemstrømningsåbninger 19a, medens der i bunden af væggen 19 er anbragt et spjæld 20. Mellem den ringformede endepart 22 er der på reaktorhuset 2 påflanget en propellerpumpe 16 med drivmotor 17 ved hjælp af en flange 23. På lignende måde er der i den ringformede 25 endepart 21 påflanget en bundplade 12, på hvis indadvendende side hårnålerørene 15 og den cylindriske væg 19 med spjældet 20 er anbragt, og på hvis udadvendende side der er anbragt en endepart 24 med et centralt indløbskammer 13 og et ringformet udløbskammer 14 for det gennem hårnålerørene 15 strømmende kølemiddel.

30 Under driften strømmer gasser, der skal omdannes, gennem indløbskammeret 5's studs ind i de tomme rør 8a, i hvilke de forvarmes ved hjælp af varmebæreren, som omstrømmer rørene. Derpå afbøjes gasserne i kammeret 6, hvorefter de gennemstrømmer de katalysatorfyldte rør 9a, i hvilke omdannelsen sker, og gasserne afkøles 35 ved hjælp af varmebæreren, som omstrømmer rørene 9a. Reaktionsgasserne forlader reaktoren gennem udløbskammeret 7‘s studs. Varme-bærervæggen af bøjes under sin vej opad gennem rummet mellem ydervæggen 2 og væggen 11 skiftevis udad og indad ved hjælp af pladerne 10, således at der herved opnås gentagen varmeudveksling mellem 148162 5 de varmeafgivende katalysatorfyldte rør 9a og de varmeoptagende tomme rør 8a. Temperaturstigningen af både reaktionsgassen i rørene 9a og af varmebæreren under dennes strømning fra åbningerne 11b gennem områderne 8,9 og frem til åbningerne 11a er derfor lille.

5 Propellerpumpen 16 indsuger varmebæreren gennem åbningerne 11a og trykker den ind i inderkammeret 18, hvorunder varmebærerstrømmen i afhængighed af spjældet 20‘s stilling opdeles i en ukølet centralstrøm gennem centralrummet 18a og en kølet ringstrøm gennem ringrummet 18b. Kølingen af varmebæreren i ringrummet 18b sker ved hjælp af 10 hårnålerørene 15, der over central kammeret 13 i endeparten 24 tilføres kølemiddel, f.eks. vanddamp eller kølegas. Den ukølede delstrøm gennem centralrummet 18a forenes ved udløbssiden af spjældet 20 atter med den kølede delstrøm fra ringrummet 18b og strømmer derpå atter gennem åbningerne 11b ind i rørbundtområderne 8,9.

15 Pumpen 16 med sin drivmotor 17 kan trækkes ud af reak torens inderkammer 18 mod den ene side, og hårnålerørene 15 med væggen 19 og spjældet 20 kan trækkes ud af reaktorens inderkammer 18 mod den anden side, således at vedligeholdelse og reparation nemt kan udføres. Reaktoren ifølge opfindelsen udmærker sig ved små 20 varmetab og frembyder i sammenligning med de hidtil anvendte rørreaktorer med udvendige varmevekslere den fordel, at hele det varme-overskud, som frigives i reaktoren overføres til et strømningsmedium i en varmeveksler og således atter er til rådighed i en totalmængde.

Claims (4)

148162 Patentkrav.

1. Apparat til gennemførelse af katalytisk oxidation af gas-5 formige svovlforbindelser til svovltrioxid og bestående af en kedel, som indeholder et antal rør, der strækker sig mellem rørbunde med endeparter til tilførsel, omledning og bortledning af reaktionsgassen henholdsvis til og fra enkelte rørgrupper, og af hvilke rør alle eller kun en del indeholder en katalysator, og alle omstrømmes af en 10 flydende varmebærer, kendetegnet ved, at af rummet mellem rørbundene (3,4) er et yderste område (8) udstyret med tomme rør (8a) med lille diameter, et i retningen indefter følgende midterste område (9) udstyret med katalysatorfyldte rør (9a) med større diameter, og et inderkammer (18a, 18b) i det mindste delvis udstyret med 15 hårnåleformede tomme rør (15), at inderkammeret (18a, 18b) ved hjælp af en væg (11), der har øvre og nedre åbninger (11a, 11b), som varmebæreren kan strømme igennem, er afskilt fra det midterste område (9) med de katalysatorfyldte rør (9a), at det yderste og det midterste område (henholdsvis 8 og 9) er forsynede med fælles plader 20 (10) til føring af varmebæreren i tværstrøm i forhold til rørene (8a, 9a), og at der i inderkammeret (18a, 18b) er anbragt en propellerpumpe (16) til cirkulation af varmebæreren gennem det yderste og det midterste område (8,9) og inderkammeret (18a, 18b).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at i 25 inderkammeret er et rørfrit centralrum (18a) adskilt fra det med hårnålerør (15) udstyrede ringrum (18b) ved hjælp af en væg (19), og at der i centralrummet (18a) er anbragt et spjæld (20) til indstilling af den gennem centralrummet cirkulerende delstrøm af varmebæreren .

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i det øverste område af væggen (19) er anbragt åbninger (19a) til gennemstrømning af varmebæreren, og at spjældet (20) er anbragt i bunden.

4. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 13, ken 35 detegnet, at propellerpumpen (16) er anbragt på en sådan måde ved den øverste åbning henholdsvis de øverste åbninger (11a) i væggen (11), at den indsuger varmebæreren gennem åbningen henholdsvis åbningerne (18a) og trykker den ind i inderkammeret (18a, 18b).