DK159998B - Indretning til opnaaelse af en ensartet gasfordeling i radialt gennemstroemmede katalysatorlag - Google Patents

Description

i

DK 159998 B

o

Den foreliggende opfindelse angår en indretning til opnåelse af en ensartet gasfordeling i radialt gennemstrøm-mede katalysatorlag i en reaktor til katalytiske reaktioner og bestående af en katalysatorlaget optagende, ringformet 5 katalysatorkurv med gasgennemtrængelige vægge, gastæt bund og gastæt låg, idet katalysatorkurven er anbragt i en ringformet beholder med en ydervæg og en kortere indervæg på en sådan måde, at der udenom fremkommer et ringrum til tilstrømmende friskgas og inden i et ringrum til via den kortere 10 indervæg bortstrømmende reaktionsgas.

Radialt gennemstrømmede katalysatorlag anvendes navnlig i reaktorer til store anlæg f.eks. til ammoniaksyntese, idet der derved fremkommer et mindre strømningstryktab, hvilket indvirker fordelagtigt på det energifor-15 brug, der skal anvendes til at føre procesgassen i kredsløb.

Ved på denne måde gennemstrømmede katalysatorlag kræves det, at der oven hele katalysatorlagets højde finder en ensartet gasgennemstrømning sted, idet der ellers inden-20 for katalysatorlaget optræder forskellige rumhastigheder, og reaktionen forløber som følge heraf forskelligt.

Det er blevet foreslået at udforme gasindgangsvæggen til katalysatorlaget således, at der gennem to parallelle flader med et stort antal forskellige åbninger ind-25 træder et trykfald, der er betydeligt større end trykfaldet gennem katalysatorlaget (DE-PS 1 542 499). Her benyttes et stort antal af som blænder virkende åbninger som gasfordelingsindretning .

Det er endvidere blevet foreslået ved katalysator-30 lag, der gennemstrømmes indefra og udefter, med henblik på ensartet gasfordeling over katalysatorlagets højde, at indrette gasgennemgangstværsnittene i det indre gasfordeler-rør på aftrappet måde som funktion af katalysatorlagshøjden. Åbningerne i den ydre, koncentriske ringplade er ensartet 35 fordelt over den samlede flade, idet den samlede flade er mindst lige så stor som fladen af åbningerne pr. fladeenhed

DK 159998 B

2 O i den første fjerdedel af den indre ringplade, se DE-PS 2 019 706. I dette tilfælde skal den ensartede gasfordeling over laghøjden ikke opnås ved hjælp af forøget tryktab i blænder men ved hjælp af på særlig måde anbragte åbningstværsnit i det indre gasfordelerrør. Herved må der 5 tages hensyn til dimensionerne af katalysatorlaget.

Formålet for opfindelsen er at eliminere ulemperne ved hidtil kendte indretninger til radialt gennemstrømmende katalysatorlag.

Det har overraskende vist sig, at dette formål 10 opnås med en indretning ifølge opfindelsen ved, at tværsnittet af ringrummet til den aksialt fra ringrummet bortstrømmende reaktionsgas er lige så stort som eller større end tværsnittet af ringrummet til den aksialt i ringrummet tilstrømmende friskgas.

15 Ifølge en foretrukken udførelsesform andrager tværsnitsforholdet mellem de to ringrum 1,0 til 1,2.

De ved opfindelsen opnåede fordele består navnlig i, at der ved hjælp af den opfinderiske udformning af tilstrømnings- og bortstrømningskanalerne kan ses bort fra 20 specielle konstruktive foranstaltninger. Der indstiller sig over hele katalysatorlagshøjden en ensartet radial gastilstrømning og dermed også bortstrømning. Gasfordelingen inden i katalysatorlaget er ensartet, hvilket således betyder en ensartet rumhastighed for katalysatoren og fører til en 25 ensartet reaktion ved katalysatoren.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra to udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en indretning ifølge opfindelsen med 30 katalysatorkurv og U-formet gasføring, og fig. 2 en indretning ifølge opfindelsen med katalysatorkurv og omvendt U-formet gasføring.

I et afsnit af en i fig. 1 vist katalytisk reaktor 1 med centralt gaslederør 2 er anbragt en ringformet behold-35 er 3 med en gastæt ydervæg 4, en gastæt indervæg 5, der er noget kortere end ydervæggen 4, og en gastæt bund 6. I denne 3

DK 159998B

ringformede beholder 3 hviler en katalysatorkurv 7 med gasgennemtrængelige vægge 8 og 9 og gastæt låg 10, der indvendigt når til det centrale gaslederør 2. Katalysatorkurven 7 er placeret på en sådan måde i beholderen 3, at der indvendigt bliver et frit ringrum 11 til den bortstrøm-5 mende reaktionsgas, og hvis tværsnit er mindst lige så stort som men fortrinsvis dog noget større end tværsnittet af et ydre frit ringrum 12 til den tilstrømmende friskgas. Ved denne udformning sikres det, at der i katalysatorlaget over dets samlede højde foreligger en ensartet gasstrømning, 10 hvilket dermed tvangsmæssigt fører til ensartet katalytisk reaktion og den ønskede omsætning.

Bliver det af konstruktive grunde nødvendigt at anbringe den ringformede beholder 3 til optagelse af katalysatorkurven 7 omvendt i reaktoren 1 som vist i fig. 2, 15 så må man ligeledes påse, at tværsnittene af de to ringrum 11 og 12 står i det ifølge opfindelsen angivne forhold til hinanden, da der ellers ikke opnås en ensartet fordeling af friskgassen over katalysatorfyldningen.

Indretningen ifølge opfindelsen er ikke kun begrænset 20 til katalytiske reaktioner til ammoniaksyntese men egner sig med fordel til alle radialt gennemstrømmelige katalysatorfyldninger i reaktorer med et enkelt katalysatorlag eller med flere katalysatorlag.

25 Eksempel 1

En lavtryksammoniaksyntesereaktor til en produktion på 1000 t NH^ pr. dag ved et driftstryk på 106 bar indeholdt i 1. katalysatorleje med en centralt i dette leje anbragt varmeveksler en gasgennemtrængelig, cylindrisk yder-30 - og indervæg, mellem hvilke katalysatoren er anbragt, og med følgende dimensioner: -Yderdiameter af den ydre gasgennemtrængelige væg 3350 mm -Inderdiameter af den indre gasgennem-35 trængelige væg 2000 mm

4 DK 159998 B

o Afstanden mellem yderdiameteren af den ydre gas- gennemtrængelige væg og inderdiameteren af den denne omsluttende ydre, ikke gasgennemtrængelige væg androg 60 mm. Hermed androg tværsnittet af dette ydre ringrum, som med henblik på en radial gasstrømning gennem katalysatoren 5 udefra og indefter tilføres syntesegassen aksialt ovenfra, 2 = 0,643 m og den aksiale hastighed af syntesegassen ved indgangen i det ydre ringrum 4,83 m/s.

Ifølge opfindelsen skal tværsnittet af det indre ringrum til den aksialt opad bortstrømmende gas være mindst 10 lige så stort som eller større end det tilsvarende tværsnit for den aksialt tilstrømmende gas, fortrinsvis 1,0 til 1,2 gange dette. Hermed bliver afstanden mellem inderdiameteren af den indre gasgennemtrængelige væg og yderdiameteren af den indre, ikke gasgennemtrængelige væg mellem 108 og 120 mm, 15 eksempelvis 113 mm.

Eksempel 2

Det sidste katalysatorleje i den samme reaktor som i eksempel 1 indenholdt ingen centralt anbragt varmeveksler.

20 De tilsvarende dimensioner for de to gasgennemtrængelige vægge er i dette tilfælde: -Yderdiameter af den ydre gasgennemtrængelige væg 3500 mm -Inderdiameter af den indre gasgennem-25 trængelige væg 1200 mm

Det ydre ringtværsnit for den aksialt tilstrømmende gas er udformet lig med ringtværsnittet ved det 1. katalysatorleje med 60 mm mellem den ydre ikke gasgennemtrængelige og gasgennemtrængelige væg.

30 Afstanden mellem inderdiameteren af den indre gas gennemtrængelige væg og yderdiameteren for den indre, ikke gasgennemtrængelige væg for det 3. leje bliver da ifølge opfindelsen mellem 206 og 233 mm, eksempelvis 211 mm.

35

Claims (3)

1. Indretning til opnåelse af en ensartet gasfordeling i radialt gennemstrømmede katalysatorlag i en reaktor til katalytiske reaktioner og bestående af en katalysatorlaget optagende, ringformet katalysatorkurv 5 (7) med gasgennemtrængelige, cylindriske vægge (8,9), gastæt bund (6) og gastæt låg (10), idet katalysatorkurven (7) er anbragt i en ringformet beholder med gastæt bund (6), med en ydervæg (4) og en kortere indervæg (5) på en sådan måde, at der udenom fremkommer et ringrum (12) 10 til tilstrømmende friskgas og inden i et ringrum (11) til via den kortere indervæg (5) bortstrømmende reaktionsgas, kendetegnet ved, at tværsnittet af ringrum-raet (11) til den aksialt fra ringrummet bortstrømmende reaktionsgas er lige så stort som eller større end tvær-15 snittet af ringrummet (12) til den aksialt i ringrummet tilstrømmende friskgas.

2. Indretning til opnåelse af en ensartet gasfordeling i radialt gennemstrømmede katalysatorlag i en reaktor til katalytiske reaktioner og bestående af en 20 katalysatorlaget optagende, ringformet katalysatorkurv (7) med gasgennemtrængelige, cylindriske vægge (8,9), gastæt bund (6) og gastæt låg (10), idet katalysatorkurven (7) er anbragt i en beholder med gastæt bund (6), med en ydervæg (4) og en kortere indervæg (5) på en sådan 25 måde, at der inden i fremkommer et ringrum (11) til den via den kortere indervæg tilstrømmende friskgas og udenom et ringrum (12) til den bortstrømmende reaktionsgas, kendetegnet ved, at tværsnittet af ringrummet (12) til den aksialt fra ringrummet bortstrømmende reaktions-30 gas er lige så stort som eller større end tværsnittet af ringrummet (11) til den aksialt i ringrummet tilstrømmende friskgas.

3. Indretning ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at tværsnitsforholdet mellem de to ringrum 35 andrager 1,0 til 1,2,