DK155979B - Fordelingselement til fordeling af gas til en reaktor - Google Patents

Description

DK 155979B

i

Den foreliggende opfindelse angår et fordelingselement til fordeling af en til en fortrinsvis katalytisk reaktor tilført gas, og fordelingselementet er iøvrigt af den i indledningen til krav 1 angivne art.

5 Ved kendte reaktorer er lejet eller hvert leje for det granulat, der ønskes gennemstrømmet af en gas, på flere sider omgivet af riste med åbne arealer, gennem hvilke gassen kan strømme. Ristene kan være placeret på både indløbs- og udløbssiden af lejet eller på lejets underside, idet oversiden 10 eventuelt er åben. I det første tilfælde vil gennemstrømningen typisk være horisontal, medens den i det andet tilfælde typisk vil være vertikal. I alle tilfælde må risten være dimensioneret til at bære trykket fra granulatet.

Ved disse kendte reaktorer udformes tilførslen af gas-15 sen således, at den fordeles med et ensartet tryk omkring indløbssiden, idet det tilstræbes, at gennemstrømningsmodstanden langs alle strømningsveje er den samme. En ofte anvendt måde til opnåelse af ensartede strømningsveje er at udforme reaktoren rotationssymmetrisk, idet gassen bringes til 20 at fordele sig langs ydersiden af det som en cylindrisk ring udformede leje for granulatet, hvor granulatet er placeret i mellemrummet mellem to som cylindriske skaller udformede riste, hvor den yderste danner indløb til lejet, og den inderste danner udløb fra lejet. For yderligere at fremme en jævn 25 gasfordeling kan der monteres en tæt skal med dyser på ydersiden af risten på indløbssiden, således at gassen skal passere gennem dyserne inden den gennem risten ledes ind i granulatet .

I visse tilfælde er adgangsforholdene til lejet ind-30 vendigt i beholderen så snævre, at opbygningen af koncentriske skaller i reaktorbeholderens indre er uhensigtsmæssig.

Dette gælder især, hvis diameteren af den åbning, gennem hvilken riste og skallen med dyserne skal passere for at blive bragt på plads som leje for granulatet, er mindre end dia-35 meteren af især den ydre rist og skallen med dyserne.

Fra DE-patentskrift nr. 28 03 810 kendes et gasfordelingselement, der består af en langstrakt bagplade og en· perforeret frontplade samt en perforeret endeplade. Den perfore- 2

DK 155979 B

rede frontplade er sammensat af et antal plane segmenter og to afbøjede plane kantdele, som tæt slutter til bagpladen, hvor de er svejset sammen med denne. I US-patentskrift nr.

2.683.654 nævnes en strømningskanal af en korrugeret og per-5 foreret frontplade, der aftageligt er fastgjort til reaktor-indervæggen ved hjælp af V-lister.

Det er ved de kendte fordelingselementer imidlertid ikke muligt at opbygge en tilstrækkelig høj trykdifferens i dyserne ved at lukke elementerne gastæt i den ene af enderne, 1Ό * uden at elementerne vil deformeres.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe fordelingselementer, der hver for sig kan passere gennem en forholdsvis snæver åbning, og med hvilken man kan opbygge sådanne gastilførselskanaler, at der ved forhøjet tryk kan tilve-15 jebringes en jævn, ensartet gennemstrømning gennem granulatet med en parallel eller radial strømning i beholderen uden at fordelingselementet deformeres af presset fra trykdifferensen, der opstår i fordelingselementets dyser.

Dette formål opfyldes ved, at fordelingselementerne i-20 følge opfindelsen er ejendommelige ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Ved at fordelingselementerne er udformet som langstrakte rør, vil de kunne passere gennem åbninger med forholdsvis lille diameter. De vil derefter på grund af, at den gasuigennemtrængelige bagvæg har samme fom 25 som beholderen, kunne placeres op mod beholdervæggen, idet den gasgennemtrængelige rist derved kommer til at vende ind mod beholderens indre, der derefter kan fyldes op med granulat. Risten er i stand til at modstå det statiske tryk fra granulatet og virker som støtte for den inden for risten pla-30 cerede plade med dyser. Disse sikrer, at der umiddelbart inden gassen passerer gennem risten ind i granulatet vil ske et trykfald, der sikrer en ensartet flow ind i granulatet over hele fordelingselementets som rist udfomede forside. Fortrinsvis har de rørfomede fordelingselementer en sådan tvær-35 snitsfom, at elementerne anbragt side om side danner en i det væsentlige gasuigennemtrængelig bagside og opnår en forside, der i det væsentlige er dækket af dyseplade og rist.

Der kan herved af sammenstillede elementer i beholderen til-

DK 155979 B

3 vejebringes de samme strømningsveje, som ved lejer opbygget som sammenhængende cylindriske skaller.

Ifølge en foretrukken udformning ifølge opfindelsen er pladen med dyserne fastgjort til ristens to i rørets længde-5 retning forløbende rande. Da pladen, hvori dyserne findes, er fremstillet af tynd plade, der er forsynet med huller, hvis diameter fortrinsvis er større end 0,7 gange pladetykkelsen, er det hensigtsmæssigt at lade den følge ristens kontur, hvorved pladen ikke i sig selv behøver tilstrækkelig stivhed 10 til uden at bøjes at modstå presset fra trykdifferensen, der opstår i dyserne.

I andre tilfælde kan pladen med dyser have karakter af et gennem hele elementets længde forløbende rør, der er fastgjort gastæt til den øvrige del af elementet ved dettes 15 åbne ende. Det med dyser forsynede rør kan da have samme tværsnitsform som elementet og er fortrinsvis kun forsynet med dyser på den del, der vender frem mod risten.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, der viser en kemisk reaktor med 20 radialflow gennem et leje indeholdende et katalysatorgranulat, og hvor gastilførslen til lejet finder sted ved hjælp af fordelingselementet ifølge opfindelsen. På tegningen viser:

Fig. 1 et længdesnit gennem reaktoren, fig. 2 et tværsnit gennem elementet ifølge opfindel- 25 sen, og fig. 3 et tværsnit gennem reaktoren ifølge fig. 1.

Den i længdesnit på fig. 1 viste reaktor omfatter en som trykskal udformet beholder 1, der for at give adgang til inspektion og udskiftning af den i beholderens indre placere-30 de katalysator er forsynet med et mandedæksel 2 ved beholderens ene ende. Ved beholderens anden ende er der monteret en gasindløbsstuds 3, der står i forbindelse med en central gaskanal 4, der fører gassen frem til beholderens anden ende.

Mellem fordelingselementer 5 og en indvendig udløbsrist 7 er 35 katalysatoren i form af et granulat 6 anbragt. Fra indløbet 3 følger gassen det med pile markerede strømningsforløb og forlader beholderen gennem en udløbsstuds 8. Fordelingselementerne 5 ses på fig. 1 i længdesnit. De er placeret langs in-

DK 155979B

4 dersiden af beholdervæggen i beholderen 1. De er åbne ved deres på tegningen øverste ende, medens den anden ende er lukket .

Fig. 2 viser et tværsnit gennem fordelingselementet 5.

5 Elementet har en forside, der består af en rist 9, der har åbninger, gennem hvilke gassen kan strømme, men som er mindre end kornstørrelsen i granulatet 6. Risten 9 er ved dens i fordelingselementets længderetning forløbende rande forbundet med en bagvæg 10, der generelt har form svarende til indersi-10 den af beholdervæggen 1. I fordelingselementets indre er der placeret en tynd plade 11, der er forsynet med et stort antal i det væsentlige jævnt fordelte huller. Hullerne har en størrelse, der overstiger 0,7 gange pladetykkelsen. Denne værdi svarer til den grænse, hvor den af hullet dannede dyse ophø-15 ref at have en sådan længde i forhold til diameteren, at formen af hulkanterne får væsentlig indflydelse på gennemstrømningsmodstanden gennem hullet. For at kunne anvende et stort antal huller, der til gengæld er anbragt forholdsvis tæt, er det hensigtsmæssigt, at pladen 11 er tynd, men derved er den 20 ikke i sig selv i stand til at modstå presset fra den trykdifferens, der opstår ved gassens strømning gennem hullerne, uden at. blive bøjet. Det er derfor i visse tilfælde hensigtsmæssigt, at pladen 11 ligger helt op mod risten 9 og støttes af denne.

25 Fig. 3 viser et udsnit af et tværsnit gennem reaktoren ifølge fig. 1. Fordelingselementerne 5 er anbragt med bagsiden op mod beholdervæggen 1. Fordelingselementerne 5 kan som vist være anbragt med et lille mellemrum eller eventuelt være anbragt tæt op til hinanden, hvorved de danner en væg, der i 30 det væsentlige er gastæt mod bagsiden, og som i det væsentlige består af rist på forsiden. På figuren er tillige gaskanalen 4 og den indvendige rist 7 antydet.

Gasfordelingselementerne 5 og de øvrige dele i reaktoren installeres i beholderen 1 gennem mandehullet 2. Der fyl-35 des derefter granulat i rummet mellem fordelingselementerne og risten 7 og katalysatorlejet lukkes opadtil. Derefter lukkes mandedækslet 2, og reaktoren kan tages i brug. Gassen strømmer ind gennem indløbet 3, føres via kanalen 4 til rum- 5

DK 155979 B

met over katalysatorlejet 6, hvorfra den strømmer nedefter gennem fordelingselementerne 5. På grund af det trykfald, der opstår ved gassens strømning gennem hullerne i pladerne 11, vil gassen fordele sig jævnt over samtlige gasfordelingsele-5 menter, der som vist på fig. 3 er placeret i en ring rundt langs beholdervæggen 1. Trykfaldet gennem hullerne i pladerne 11 bevirker tillige, at gassen vil strømme med tilnærmelsesvis lige stort masseflow gennem alle hullerne i pladerne 11. Gassen vil derfor strømme aksialt i et ensartet flow gennem 10 granulatet 6 mod risten 7 og gennem den annulære spalte mellem risten 7 og gaskanalen 4 for til sidst at forlade reaktoren gennem udløbsstudsen 8.

Claims (7)

1. Fordelingselement til fordeling af gas til en reaktor, 5 hvilken reaktor omfatter en beholder med beholdervægge (1) og et leje (6) for katalysator eller et stof, hvormed gassen skal reagere, i fom af et granulat i beholderens indre, hvilket leje i det mindste delvis er begrænset af gasgennem-trængelige riste (7,9), 10 kendetegnet ved, at fordelingselementet (5) er et langstrakt rør, der er lukket ved den ene ende og åbent for gastilførsel ved den anden ende, hvilket rør har en gasuigennemtrængelig bagvæg (10) med en til beholdervæggens indvendige fom svarende fom, og en af en gasgennemtrængelig rist 15 (9) bestående forvæg, samt en inden for forvæggen placeret plade (11), der er forsynet med dyser.

2. Fordelingselement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det rørf omede fordelingselement (5) har en sådan tværsnitsfom, at elementerne anbragt 20 side om side danner en i det væsentlige gasuigennemtrængelig bagside og en forside, der i det væsentlige er dækket af dyseplade (11) og rist (9).

3. Fordelingselement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pladens (11) dysehuller har en 25 større diameter end 0,7 gange pladetykkelsen.

4. Fordelingselement ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at pladen (11) med dyserne er fastgjort til ristens (9) to i rørets længderetning forløbende rande.

5. Fordelingselement ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at pladen (11) med dyser har karakter af et gennem hele elementets længde forløbende rør, der er fastgjort gastæt til det øvrige element ved dets åbne ende.

6. Fordelingselement ifølge krav 5, kendetegnet ved, at tværsnitsf omen af den som rør udformede plade (11) tilnærmelsesvis er den samme som fordelingselementets fom, men mindre, idet det af pladen dannede

7 DK 155979 B rør i det væsentlige ligger tæt op til den indvendige væg af det øvrige element (5).