DK165404B - Ammoniakreaktor - Google Patents

Description

i

DK 165404B

Opfindelsen angår et apparat i form af en ammoni akreaktor, især med mindst to i en trykbeholder aksialt efter hinanden koncentrisk anbragte varmevekslere og med omgivende katalysatorlejer.

5

Der kendes en række reaktorer til exoterme katalytiske gasreaktioner, som f.eks. til ammoniak- eller methanolsyntese.

Disse kendte reaktorer består i reglen af en trykbeholder, 10 hvor beholdervæggene om muligt ikke bliver udsat for for høje temperaturer. De bør have en jævn ensartet lav temperatur over deres fulde udstrækning .

Således angår DE patentskrift nr. 33 43 114 en reaktorbeholder 15 med to katalysatorlejer, hvori procesgassen først tilføres fra neden i reaktorbeholderen i form af kappegas, som strømmer omkring begge de i det indre værende katalysator lejer, og derfra føres oven fra gennem en varmeveksler, og til sidst tilføres det første katalysatorleje.

20

Angående reaktorvægskølingen angiver DE offentliggørelsesskrift nr. 31 46 778 en lignende løsning. Her bliver procesgassen ligeledes tilført nedenfra, dernæst langs beholdervæggen opad, og til sidst ind i den første varmeveksler gennem et 25 indvendigt koncentrisk faldrør. Også denne konstruktion har to katalysator lejer i et fælles hus ligesom i DE patentskrift nr.

27 10 247, der ligeledes viser mulighed for, at syntesegassen først ledes ind i beholderen fra oven og derefter bliver ført nedefter. Denne udførelsesform har ligeledes to katalysator-30 lejer, hvor den kolde syntesegas efter kølingen af beholdervæggen først tilføres en bundvarmeveksler, og derefter tilføres det første katalysatorleje.

Formålet med opfindelsen er at anvise en konstruktion, der med 35 billige, simple midler optimalt ved opretholdelse af en optimal beholdervægsafkøling forvarmer kredsløbsgassen henholdsvis procesgassen, og at denne kan føres ind i beholderen, og at

DK 165404B

2 beholderen kan være udstyret med flere end to katalysatorlejer.

Dette opnås ved det indledningsvis angivne apparat, der er 5 ejendommeligt ved, at forkammeret til den anden varmeveksler er udstyret med en radielt fra siden og/eller fra neden indført tilførselskanal til i det mindste en del af den gennem en i det øvre område af trykbeholderen tilført kredsløbsgas, der bestryger svøbet.

10 Når der her og i det følgende benyttes betegnelsen "første varmeveksler" og "anden varmeveksler" henholdsvis "første, anden og tredje katalysatorleje", skal dette forstås således, at i en opretstående trykbeholder er det den øverste varme-15 veksler, som er den "første varmeveksler", medens det denne varmeveksler omgivende katalysatorleje er det "første katalysatorleje"; den nedenfor liggende varmeveksler bliver derved den “anden varmeveksler" osv. På dette sted skal det bemærkes, at den første og den anden varmeveksler vil kunne sammensættes 20 funktionsmæssigt til en enkelt varmeveksler.

Ved opfindelsen kan en forholdsvis enkel konstruktiv løsning opnås med hensyn til strømningsbanen af den afkølende kappegas. Da mindst en del af kappegassen bliver indført fra oven, 25 og da mindst en del af beholdervæggen ved gassens nedstrømning bliver afkølet, kan gassen tilføres til den anden varmeveksler neden fra eller fra siden i dens forkammer, hvilket specielt forenkler konstruktionen af den anden varmeveksler.

30 i en udførelsesform for opfindelsen kan tre katalysator lejer være anbragt efter hinanden i reaktoren, og kredsløbsgassen bestryger det fuldstændige svøb som afkølingsgas og tilføres fra et opsamlingsrum under det tredje katalysator leje i et koncentrisk rør til forkammeret i den anden varmeveksler.

Ved denne konstruktion består den mulighed, at det nedenfra gennem det tredje katalysatorleje førte koncentriske rør 35

DK 165404 B

3 straks kan opvarmes af kredsløbsgas, hvis dette skulle være ønskeligt.

Endnu en udførelsesform for opfindelsen består i, at der ved 5 den i det første katalysatorleje anbragte første varmeveksler er et indvendigt, koncentrisk rør til tilførsel af en temperaturregulerende reguleringsgas, som udmunder i forkammeret til den første varmeveksler. En yderligere udførelsesform består i, at forkammeret er opbygget som et neden for varmeveksleren 10 anbragt blandingskammer for kredsløbsgas og reguleringsgas.

I yderligere udførelsesformer for opfindelsen kan der være en øvre og en nedre tilførselsstuds til delstrømme af kredsløbsgassen som kappegas, og der kan være en radiel tilførsel af 15 delstrømskappegas til forkammeret i den anden varmeveksler. Denne udførelsesform gør det muligt at tilføre delstrømme af kredsløbs- henholdsvis procesgas både nedenfra og ovenfra i trykbeholdereri, og således foretage afkøling af svøbet med forskellige strømme, som specielt har til fordel, at der der-20 ned kan tages højde for, at de forskellige trin i katalysatorlejerne, som hver er afhængig af procesforløbet, også udvendigt kan komme til at afgive forskellige varmemængder, som derefter vil kunne styres af forskellige kappegasstrømme.

25 Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snit gennem et apparat ifølge opfindelsen i forenklet form, og 30 fig. 2 en alternativ udførelsesform i samme fremstilling som i fig. 1.

Det som helhed med 1 betegnet apparat består i det væsentlige 35 af en trykbeholder 2, i hvilken der i det viste eksempel er anbragt tre katalysatorlejer koncentrisk langs midteraksen 3. Det øverste og første katalysatorleje er betegnet 4, det midterste og andet med 5, og det nederste og sidste med 6.

DK 165404 B

4 * I det indvendige af det første katalysatorleje 4 er anbragt en første varmeveksler 7, og inden i det andet katalysatorleje 5 en anden varmeveksler 8, som funktionsmæssigt er tilsluttet efter hinanden. Katalysatorerne indbefattet varmevekslerne er 5 omgivet af en indhylningsvæg 9, der er således dimensioneret, at mellem den indvendige overflade af beholdervæggen 2 og ind-hylningsvæggen 9 opstår et gennemgående ringformet hulrum 10.

Ved siden af en tilførselsstuds 11 til en igangssætningsind-10 retning er der placeret en kredsløbsgastilførselsstuds 12 i det øvre område af trykbeholderen 2. Der er i den viste udførelsesform også en tilførselsstuds 13 til reguleringsgas, som gennem en nøjagtigt i centrum af apparatet 1 liggende faldled-ning 14 fører gennem den første varmeveksler 7 til et ved dets 15 nedre ende anbragt forkammer 15.

Den anden varmeveksler 8 er også udstyret med et forkammer 16, der, som f.eks. i fig. 1, bliver bestrøget gennem en neden fra kommende tilførselskanal 17. Apparatets udløbsstuds findes ne-20 derst og er betegnet med 18.

Apparatet virker på følgende måde:

Procesgassen henholdsvis kredsløbsgassen bliver gennem appara-25 tets 1 studs 12 tilført til og strømmer gennem det ringformede hulrum 10 mellem beholdervæggen 2 og indhylningsvæggen 9, der omslutter katalysatorlejerne og varmevekslerne. I et neden under det sidste katalysatorleje 6 anbragt nedre opsamlingsrum 19, opsamles den afkølende kappegas og strømmer gennem tilfør-30 selskanalen 17 til den anden varmevekslers 8 forkammer 16. På dette sted skal det bemærkes, at nummereringen af varmevekslerne svarer til de dertil hørende katalysatorlejer.

Efter afgangen fra varmeveksleren 8 strømmer kredsløbsgassen 35 ind i forkammeret 15 ved den første varmeveksler, i hvilket forkammer faldrøret 14 til en reguleringsgas også udmunder. Forkammeret 15 er opbygget som et blandingskammer.

Claims (5)

5 UIS. IbD^UH· B Efter at kredsløbsgassen er strømmet igennem den anden varmeveksler 8, bliver den ført igennem det første katalysator leje og strømmer derefter imod strømmen i den første varmeveksler 7 under afgivelse af overskudsvarme. Derefter gennemstrømmes det 5 andet katalysator leje 5 og den anden varmeveksler - igen modstrøms. Til sidst gennemstrømmes også det tredje katalysatorleje og i modstrøm i forhold til tilførselskanalen 17. Kredsløbsgassen forlader apparatet 1 gennem studsen 18. 10 Den i fig. 2 viste udførelsesform er en anden, hvor i det væ-sentlige kun forskellene er beskrevet i det efterfølgende. Således er det med la betegnede apparat i fig. 2 udstyret med en, anden nedre tilførselsstuds 12b for en delstrøm af kredsløbsgassen i forø af kappegas (den øvre tilførselsstuds for den 15 resterende del af kredsløbsgassen er betegnet med 12a). Her bliver forkammeret 16a i den anden varmeveksler 8a i det væsentlige bestrøget gennem en radialt forløbende tilførselskanal 17a, i hvilken både den fra oven tilstrømmende, og den fra neden opstigende kappegas kan strømme ind. Det videre proces-20 forløb er som før omtalt ifølge fig. 1. Patentkrav.

1. Apparat i form af en ammoniakreaktor, især med mindst to i en trykbeholder aksialt efter hinanden koncentrisk anbragte varmevekslere og med omgivende katalysatorlejer, kendetegnet ved, at forkammeret (16) til den anden varmeveksler (8) er udstyret med en radialt fra siden og/eller fra ne-30 den indført tilførselskanal (17) til i det mindste en del af den gennem en i det øvre område af trykbeholderen (2) tilført kredsløbsgas, der bestryger svøbet.

2. Apparat ifølge krav l, kendetegnet ved, at den 35 består af tre katalysatorlejer (4-6) anbragt efter hinanden i reaktoren (1), et ringformet hulrum (10) til kredsløbsgas i form af afkølingsgas, og et samlekammer (19) neden under det 6 DK 165404 B tredje katalysatorleje (6) samt et koncentrisk anbragt rør (17), der fører derfra til den anden varmevekslers (8) forkammer (16).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der ved den i det første katalysatorleje (4) anbragte varmeveksler (7) findes et indvendigt, koncentrisk rør (14) til tilførsel af en temperaturregulerende reguleringsgas, som udmunder i forkammeret (15) til den første varmeveksler (7). 10

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at forkammeret (15) er opbygget som et neden under den første varmeveksler (7) anbragt blandingskammer for kredsløbsgassen og reguleringsgassen. 15

5. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at reaktoren (1) er udstyret med en øvre tilførselsstuds (12a) og en nedre tilførselsstuds (12b) for tilførsel af delstrømme af kredsløbsgassen i form af kappegas, 20 og at det er udstyret med en radiel tilførselskanal (17a) for en delstrøm af kappegas til forkammeret (16a) til den anden varmeveksler (8a). 25 1 35