NL8004046A

NL8004046A - Axiale-radiale reactor voor heterogene synthese.

Info

Publication number: NL8004046A
Application number: NL8004046A
Authority: NL
Original assignee: Ammonia Casale Sa
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1980-07-14
Publication date: 1981-01-15
Also published as: ES8105580A1; US4372920A; DE3026199C2; IN157234B; NL188564C; FR2460707B1; BR8004275A; GB2055606B; DE3026199A1; GB2055606A; FR2460707A1; MX155877A; AR223885A1; ES493323A0; CH643752A5

Description

£ *

803233/BZ/TH

Korte aanduiding: Axiale-radiale reactor voor heterogene synthese

De uitvinding heeft betrekking op een reactor voor heterogene synthese onder druk, meer in het bijzonder de katalytische synthese van ammoniak (uit stikstof en waterstof) en methanol (uit koolmonoxyde en waterstof), waarbij van een korrelvormi-5 ge katalysator gebruik gemaakt wordt (in verschillende vormen en met verschillende eigenschappen) die in een of meer boven elkaar liggende lagen is aangebracht, waarbij het gas in ee. eerste zone in hoofdzakelijk axiale richting en in een tweede zone in hoofdzake. lijk radiale richting door alle lagen stroomt(axiale-radiale reactor 10 met benedenwaartse stroming van gas) of omgekeerd (radiale-axiale reactor met naar boven stromend gas) met een eerste zone met een voornamelijk radiale en een tweede zone met een voornamelijk axiale stromingsrichting.

De met synthese-reactoren verbonden problemen zijn 15 bekend, in het bijzonder bij het gebruik van grote hoeveelheden katalysator (met lage druk en grote capaciteiten werkende ammoniak-en methanolfabrieken). Om het drukverval in het katalysatorbed en dus 'het energieverbruik te beperken heeft men de reactoren met axiale stroming steeds breder gemaakt waardoor de capaciteit beperkt 20 wordt en de onkosten toenemen (bijvoorbeeld de ICI-reactoren voor ammoniak en methanol). Om deze nadelen te vermijden bezitten de reactoren met radiale stroming (bijvoorbeeld in het Amerikaanse octrooischrift ^.181.701) een aantal katalysatorlagen met cirkelvormige kransvormige doorsneden, waarbij elke laag aan weerskanten 25 afgedicht moet worden (sealing baffles). Dit leidt tot ingewikkelde constructies om de problemen met betrekking tot de uitzetting van de materialen die voor de verschillende inwendige delen van de reactor gebruikt worden te vermijden, en tot moeilijkheden bij het laden en lossen van de catalysator. Volgens deze bekende techniek zijn 30 de catalysatorlagen in één zeer gecompliceerde metalen constructie (catalysatormand) binnen de reactorwand aangebracht, waarbij gewoonlijk voor het eruit tillen van de constructie voor onderhoud en vervanging van de catalysator ingewikkelde hulpmiddelen nodig zijn.

35 Verder zijn de verschillende synthesekringlopen die op het ogenblik bij de ammoniakfabricage worden toegepast alle op hetzelfde processchema gebaseerd, zodat de verschillende flfUM04e - 2 - ι technieken in wezen gekenmerkt worden door het reactorontwerp en door het schema voor het terugwinnen van de bij de synthese opgewekte warmte. De inwendige delen van de reactor (patroon) zijn ontworpen om het gasdrukverval tot een minimum te beperken, het gas 5 beter over de catalysatorbedden te verdelen en de plaatsing van de uitwisselaars voor het uitwisselen van warmte tussen het reactiegas en het verse gas te vereenvoudigen. De reactoren moeten zodanig geconstrueerd zijn dat zij gemakkelijk toegankelijk zijn voor het onderhoud en het laden en lossen vr i de catalysator. Volgens de 10 hedendaagse weinig energiegebruikende processen met bij lage druk werkende kringlopen in grote reactoren zijn de bovengenoemde eisen nog belangrijker omdat hierbij grote hoeveelheden gerecirculeerd gas betrokken zijn.

De meeste in gebruik zijnde reactoren zijn verti-15 caal opgesteld met een axiale (Uhde - ICI - Kellogg) of radiale gasstroom (Topsoe), met uitzondering van één horizontale reactor (Kellogg) die in een grote produktie-eenheid in Japan is geïnstalleerd.

Evenals de mantel is het patroon, dat wil zeggen het inwendige deel van de reactor, gewoonlijk uit één stuk vervaar-20 digd, wat bij de constructie en tijdens het transport, het opstellen en het onderhoud, in het bijzonder in grote produktie-eenheden, tot aanzienlijke inspanningen leidt. In de normale reactoren met wand en patroon uit éen stuk kan de gasstroom radiaal of axiaal zijn; waarbij de radiale gasstroom (Lummus, Topsoe, Kellogg; de Amerikaanse oc-25 trooischriften 3·918·918 en A-.l8l.701, de Europese octrooiaanvrage 0.007.7^3-1) het meest geschikt lijkt voor grote reactoren in lage druk installaties. In de reactoren met axiale stroming moet men noodgedwongen catalysatoren met grote afmetingen gebruiken om het drukverval tegen te gaan, waardoor het soortelijk volume van de 30 reactor groter wordt.

De onderhavige uitvinding beoogt nu een reactor te verschaffen die vrij is van deze nadelen en een eenvoudige inwendige constructie bezit, gemakkelijk toegankelijk is voor het onderhoud en voor het laden en vervangen van de catalysator en gelijktij-35 dig het drukverval beperkt.

Verder beoogt de uitvinding een reactor te verschaffen waarvan het inwendige patroon bij voorkeur uit een aantal op elkaar stapelbare modulaire patronen bestaat.

Volgens de onderhavige uitvinding bereikt men deze en andere doeleinden met een axiale-radiale (of radiale-axiale) door- 800 4 0 46 j, * - 3 - stroomreactor voor chemische reacties in de gasfase met heterogene catalyse onder druk (bijvoorbeeld ammoniak, methanol, enzovoort) bestaande uit een verticale cilindervormige mantel waarin in één of meer boven elkaar liggende lagen een korrelvormige katalysator 5 is aangebracht, gekenmerkt door het feit dat het gas in één zone in hoofdzakelijk axiale richting en in een andere zone in hoofdzakelijk radiale richting door alle lagen stroomt, waarbij de cataly-satorzone met in hoofdzaak axiale doorstroming ook als gasdichte afsluiting (in plaats van de bekenfe afsluitende scheidingswanden) 10 tussen de catalysatorlagen dienst doet.

Alle catalysatorlagen zijn bij voorkeur cilindervormig met een cirkelvormige kransvormige doorsnede (inwendige holle cilindervormige ruimte voor verdeling van het gas). Volgens een voordelige uitvoeringsvorm der onderhavige uitvinding bestaat het 15 inwendige patroon van de reactor uit op elkaar stapelbare modulaire patronen, die elk een catalysatorlaag bevatten met een zone waarin het gas in hoofdzaak axiaal stroomt en een andere zone waarin het gas in hoöfdzaak in radiale richting stroomt, waarbij de in hoofdzaak axiale stromingszone als scheidingswand tussen twee 20 catalysatorlagen dienst doet.

De uitvinding zal nu aan de hand van een nauwkeurige beschrijving van een aantal voorkeursuitvoeringsvormen aan de, hand van de tekening nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont het vooraanzicht van een ammoniak-25 synthese-reactor met twee catalysatorlagen en een inwendige uitwisselaar waarmee het verse de reactor binnenstromende gas met de hete de reactor verlatende reactiegassen voorverwammd wordt. Afhankelijk van de verschillende installatiemogelijkheden van de inrichting, kan de reactor in Fig. 1 meer dan twee lagen en geen inwendige 30 uitwisselaar bevatten omdat de warmte-uitwisseling buiten de reactor plaats vindt.

Fig. 2 is een gedeeltelijk vooraanziclvt van een uit vele lagen bestaande reactor volgens de onderhavige uitvinding voor de synthese van methanol bij lage druk.

35 Fig. 3 is een volledig vooraianzicht van de reactor van fig. 2.

Fig. 1, 2 en 3 tonen een axiale-radiale reactor met benedenwaartse stroming.

Fig. 4 en 5 tonen een gedeeltel-ijk, respectievelijk volledig vooraanzicht van de reactor van de figuren 2 en 3, waarin QOfUO 46 - b - echter de gasstroom is omgekeerd, dat wil zeggen dat de stroming in de reactor in de figuren b en 5 naar boven en in de reactor van de figuren 2 en 3 naar beneden gericht is.

Fig. 6, 7 en 8 tonen schematische en gedeeltelijke 5 aanzichten van één modulair patroon, waarvan meerdere het inwendige patroon van bovengenoemde reactoren vormen. Fig. 6a en 7A tonen schematische volledige vooraanzichten van de reactoren in fig. 1 respectievelijk 2 met een inwendig patroon dat uit een aantal modulen bestaat (in de figuren 1 en 2 bestaat het patroon uit slechts één 10 stuk).

Volgens fig. 1 bestaat de reactor uit mantel M met deksel H waarin zich twee catalysatormanden en C^ bevinden. Elke mand bestaat uit drager (respectievelijk S^) en twee cilindervormige wanden en (respectievelijk T^ en T^) die geperforeerd zijn om 15 . het gas gelijkmatig over de catalysatorlaag te verdelen.

Inwendige buis voert niet alleen het gas van de bodem tot boven in de reactor maar vormt ook de zijdelingse drager van de bovenste zone van alle catalysatorlagen, welke zones de afdichtende wanden vormen waarmee het gas gelijkmatig over alle lagen ver-20 deeld wordt.

In de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 wordt door warmte-uitwisselaar E het verse reactor R binnenstromende synthese-gas MSI met de oor het reactiegas GO afgegeven warmte voorverwarmd. Reactor R is eveneens met een inwendig patroon I uitgerust, dat met 25 het binnenoppervlak van mantel M een luchtruimte "i" vormt, waar doorheen het koude via 1 naar de reactor gevoerde MSI gas stroomt. Mantel M wordt dus door vermijding van het contact met de hete reactiegassen op een lage temperatuur gehouden. De twee vrije zones Z^ en boven de catalysatormanden en zorgen er voor dat de 3° catalysatorbedden voor onderhoud, aanbrengen en verwijderen van de catalysator CG via de luiken en gemakkelijk toegankelijk zijn.

De reactor werkt als volgt: het verse naar reactor R gevoerde MSI-gas stroomt via ingang 1 van boven naar beneden door luchtruimte "i", bereikt uitwisselaar E onderin de reactor, stroomt langs uit-35 wisselaar E van de bodem naar boven in de zone buiten de uitwisselende buizen ET en verzamelt zich in centrale buis T,_ die het 5 PG-gas (in E voorverwarmd) naar de top van de eerste mand met catalysator CG (bij voorkeur in korrelvorm) voert.

Een deel van het PG-gas stroomt door zone Z„ la 1 800 4 0 46 t' » - 5 - van de eerste catalysatorlaag in de in hoofdzaak axiale richting AF, terwijl het resterende RG-gas via zone Z^ van dezelfde laag in de voornamelijk radiale richting RF stroomt.

Het hete in de eerste catalysatormand omgezette 5 PG-gas verzamelt zich in luchtruimte i„ en na vermenging met het verse via toroïdale verdeler 2 toegevoerde koelgas QG met een lage ίΨ temperatuur boven in tweede catalysatormand C^.

Evenals in de eerste mand , stroomt het PG + QG gas door de twee zones van het catalysatorbed (Z a en Z ), in c eerste (Z ) met 2 2u 23.

10 een in hoofdzaak axiale stromingsrichting en de tweede rae^ een in hoofdzaak radiale stromingsrichting.

Het volume van de twee lagen Z^ en Z ^ (respectievelijk Z^a en %2k^ twee catalysatormanden en Cen dus van het gas dat door de lagen zelf stroomt, is afhankelijk van de 15 eigenschappen (afmeting en vorm) van de gebruikte catalysator. In het algemeen bedraagt de inhoud van de eerste zone 5 tot k0% van het totale volume van de catalysatormand.

Het hete in de tweede catalysatormand omgezette PG^-gas verzamelt zich in luchtruimte i^ en stroomt door uitwisselaar 20· E van boven naar beneden door de uitwisselbuizen ET onder afgifte van warmte aan het binnenstromende gas. Het gas verlaat de reactor ten slotte via afvoer 3·

In fig. 2, een gedeeltelijk v.ooraanzicht van een bij lage druk werkende methanolreactor, is M de reactormantel waar-25 binnen de verschillende Cn-catalysatormanden zijn aangebracht (in het gedeeltelijke aanzicht in fig. 2 is uitsluitend mand geheel weergegeven).

De mand bestaat uit een drager en twee cilindervormige wanden T en T^ die geperforeerd zijn om het gas gelijk-30 matig over de catalysatorlaag te verdelen.

Volgens een van de belangrijkste maatregelen van de onderhavige uitvinding, is het bovengedeelte t^ van de inwendige cilindervormige wand T£k dicht (niet geperforeerd) tot een hoogte die overeenkomt met bovenzone (ZL) van de catalysatorlaag 35 die met de in hoofdzaak axiale gasstroom als afsluiting dienst doet.

De vrije zone Z. boven mand CL (Z komt overeen met elke mand C )

b & n XI

maakt het catalysatorbed gemakkelijk toegankelijk voor onderhoud en voor het laden en lossen van de catalysator via luik (Hn stemt overeen met elke mand Cn).

fl Π fl 4 0 46 - 6 -

De catalysatormanden Cn (en in het bijzonder mand C^) werken als volgt:

Het in de voorgaande mand gevormde reactiegas (in fig. 2 slechts gedeeltelijk weergegeven) dat in de lege centrale 5 ruimte binnen de geperforeerde cilindervormige wand verzameld is, stroomt na vermenging met vers koel-gas, dat via verdeler D^ in de nauwe doorgangszone gevoerd is waar de gas-vermenging bevorderd wordt, in de daaronder liggende mand C^. Een gedeelte van het gas stroomt via de bovenste zone ^ van de catalysatorlaag in hoofdzake-10 lijk axiale richting en de rest van het gas vloeit via de daaronder liggende zone Z^ van dezelfde laag in hoofdzakelijk radiale richting. Het omgezette gas verzamelt zich in de lege centrale ruimte binnen de geperforeerde cilindervormige wand en stroomt in de daaronder liggende mand £in fig. 2 slechts gedeeltelijk weerge-15 geven), waar de bovenbeschreven kringloop opnieuw plaats vindt.

Fig. 3 toont een algemeen vooraanzicht van de me-thanolreactor, waarvan fig. 2' slechts één catalysatormand toont.

Uit fig. 3 blijkt dat de reactor volgens de onderhavige uitvinding cilindervormig is met een geringe verhouding van 20 diameter tot hoogte (zeer smal en van het gevule kolomtype), met opmerkelijke constructionele en operationele voordelen (eenvoudig te construeren, geringe kosten, gemakkelijk onderhoud en vervanging van de catalysator).

De reactor in fig. 3 bevat vier catalysatormanden 25 waartussen drie maal gekoeld wordt.

Fig. ^ en 5 tonen dezelfde methanolreactor als in de figuren 2 en 3 waarin het ga« in omgekeerde richting stroomt (opwaarts in plaats van benedenwaarts zoals in de figuren 2 en 3)· Voorbeeld I

30 Een reactor volgens de uitvinding bestemd voor de bereiding van 1000 mt ammoniak per dag bij een druk van 250 bar, bevat twee catalysatorbedden en waarin het gas in axiale-radia- le richting stroomt(benedenwaartse verplaatsing) en in het totaal 3 30 m van een hoge opbrengst leverende uit kleine deeltjes (1,2 -35 2 mm) bestaande catalysator. In elk bed bedraagt het volume van de catalysator (met een in hoofdzaak axiale doorstroming) 20# van het volume van het bed, met tussen twee bedden koeling en een inwendige gas-gasuitwisselaar (fig. 1). De reactor is cilindervormig met een verhouding van inwendige diameter tot hoogte van minder dan 0,08 en een 8004046 * -4 - 7 - totaal drukverlies van minder dan 2,5 bar. De catalysator wordt zonder verwijdering van inwendige reactordelen in minder dan twee dagen vervangen.

Voorbeeld II

5 Een reactor vaor de bereiding van 1500 mt methanol per dag bij een druk van 150 bar bevat vier catalysatorbedden waarin het gas in axiale-radiale richting stroomt (benedenwaartse verplaat- :z sing), met in totaal 170 m catalysator voor de methanolsynthese bij lage druk, waarbij in elk bed de hoeveelheid in hoofdzakelijk 10 axiale richting doorstroomde catalysator 15# van het volume van het bed bedraagt, met drie tussenliggende koelingen (fig. 2 en 3) en bestaat uit een enkele cilinder met een verhouding van inwendige diameter tot hoogte van minder dan 0,06 en een totaal inwendig drukverlies van minder dan 5 bar. De catalysator wordt zonder verwij-15 dering van inwendige reactordelen in minder dan drie dagen vervangen.

Verder heeft men vastgesteld dat in de axiaal-radiaal-reactoren met een gemengde doorstroming volgens de uitvinding, het patr’oon bij voorkeur uit modules bestaat, terwijl mantel M en deksel H van de reactor S uit één stuk bestaan. Het in de bovenge-20 noemde reactor uit één stuk P bestaande modulaire patroon bestaat hier uit de afzonderlijke modulaire patronen 0^, 0g... 0m·.. Qn 0n, 0^' waarvan in de figuren 6, 7 en 8 moduul 0^ weergegeven is. Zoals blijkt uit fig. 6 is moduul 0^ cilindervormig en bestaat uit (van buiten naar binnen): 25 1. een eerste dichte wand In, dat wil zeggen een wand zonder perforaties, die met de binnenwand van mantel M luchtruimte i vormt; 2. een tweede, geperforeerde wand T^; 3- een derde gedeeltelijk geperforeerde wand en 30 k. onderaan bodem F .

n

De buitenwand I is in de lengterichting langer dan de twee wanden en en is zo gevormd dat zich aan de bovenkant een ringvormige gleuf Qn en aan de onderkant het uitstekend taps toelopend einde bevindt. De ringvormige gleuf Qn draagt en 35 bevat het taps toelopende uitstekende deel Pn-1 van het bovenliggende moduul 0 , terwijl het uitstekende deel P in gleuf Q . van het

Λ·* I IX II Hr I

onderliggende moduul 0&+1 past.

De twee geperforeerde wanden en vormen de grenzen van mand 0β, waarin de laag korrelvormige catalysator is aangebracht.

800 4 0 46 - 8 - T^n en Τ^η komen overeen met de wanden en in de figuren 1 en 2 met het belangrijke verschil dat in de figuren 1 en 2 buis (die inwendig gas van de bodem naar de top voert) de inwendige zijdelingse drager van de bovenste zone van elke catalysatorlaag 5 vormt (zone Z = afsluitende wand), terwijl nu de binnenwand T_ i cl 2n steeds los staat van Tc en daarmee verbonden is door een verbin- 5 dingsring die in de met verbonden flens Gn past. Inwendige wand is i*1 het bovenste gedeelte T’niet geperforeerd waardoor een eerste zone Zmet in hoofdzaak axiale stromingsrichting en 10 onmiddellijk daaronder dat wil zeggen bij het begin van het geperforeerde deel T^, zone Z^ met radiale stroming ontstaat. De centrale buis T,_ is eveneens voorzien vaneen expansiedeel D^. De bodem

F van mand C verbindt de twee wanden T. en , terwijl de wanden n n 1n 2n J

I en T. door een benedenliggend uitstekend deel of ring A . met n 1n ni 15 elkaar verbonden zijn. De dichte buitenwand I (die de luchtruimte n "i" vormt) eindigt aan de bovenkant in uitsteeksel of ring A , waarin zich zoals gezegd de ringvormige gleuf Qn bevindt waarin het onderlig- ’ gende ringvormige taps toelopende einde P ^ past en gecentreerd kan worden. In fig. 6 is de vaste wand I nauwkeuriger weergegeven en 20bekleed met* een laag isolatiemateriaal W , waardoor het warmtever- n lies tegengegaan wordt.

Fig. 6a toont schematisch een volledige reactor (koeling) met mantel M uit één stuk, maar waarin het patroon bestaat uit de drie modules 0^, 0^ en 0^; het taps toelopende onder-25 einde van past in gleuf die zich in de verdikking 50 onderaan mantal M van reactor R bevindt. In gleuf bovenaan 0^ rust daarentegen de taps toelopende ringvormige basis van 0^ waarvan in bovengleuf Q^ basis P^ van 0^ past.

Het boveneinde van 0„ is verbonden met deksel 30 60 waarmee het boveneinde van het uit de modules bestaande patroon afgesloten wordt.

In fig. 6A is de inlaat voor het koelgas aangegeven met QGI, de hoofdtoevoer door pijl MSI en de gaeafvoer door pijl GO; terwijl 2' en 2" de toroïdale verdelers van het koelgas uit 35 QGI aangeven. In elk moduul bevindt zich de korrelvormige catalysator CG.

Fig. 7 toont een vereenvoudigd moduul 0' die het patroon van een lagedruk-reactor vormt zonder luchtruimte voor koeling van het inwendige oppervlak van mantel M van reactor R.

800 4 0 46 r Hi- - 9 -

In dit geval verschillen de modules 0'^, 0'....

0’n, ....0'^, 0'n en 0*^ van die van fig. 6 en 6a door het ontbreken van buitenwand I ; de modules O' bevatten nog een bodem F , η η ° n de wanden T en T en de onderste ringen A ., maar geen bovenste 1n Hn ° ni ° 5 ringen A , die vervangen is door dragerringen A' (respectievelijk ns ix A * _ ^) verbonden met en vooruitspringend uit de binnenwand M' van mantel M, die voorzien is van de toegangsopeningen en aan het boveneinde van elk moduul 0' die op deze·wijze gemakkelijk toegankelijk zijn voor onderhoud, laden en loss n van de catalysator.

10 Fig. 8 toont een module bij indirecte uitwisseling (via een warmte-uitwisselaar en niet door middel van koelen door gasmenging) tussen voedingsgas en uit het catalysatorbed afkomstig heet gas.

In dit geval bestaat moduul 0"n, behalve uit de in 15 fig. 6 beschreven delen, ook uit dichte inwendige wand P ^ die het hete gas uit catalysatorbed Zr langs de buitenkant van de buizen van uitwisselaar waardoor de voedingsgasbuizen lopen, leidt.

De keerschotten D aan de buitenkant van de buizen bevorderen de n doeltreffendheid van de uitwisseling.

20 Moduul 0" is ook voorzien van verbindingsleiding waarin zich expansiestuk D^ bevindt. Binnen in deze gasleiding voert gasverdeler vers voedingsgas toe, zodat de gastemperatuur gemakkelijker geregeld kan worden. Door toepassing van de hierboven beschreven ontwerpen verkrijgt men diverse typen reactormodules' 25 afhankelijk van de eisen die de syntheseinstallatie stelt, bij voorbeeld voor ammoniak en methanol bij verschillende drukniveaus (hoge-druk, middelmatige druk en lage druk). Technisch beschouwd is het zeer moeilijk een patroon te vervaardigen met verschillende modulaire eenheden in verband met de afdichtingsproblemen tussen de modules 30 en het ontsnappende gas waardoor de doeltreffendheid van de reactor aanzienlijk afneemt.

Men heeft geheel onverwacht gevonden dat door de lagere drukverliezen ten gevolge van de vereenvoudigde gascirculatie, vrijwel geen gas ontsnapt, zelfs als de verschillende modules slechts 35 door gleufafdichtingen, zoals weergegeven in de tekening, met elkaar verbonden zijn. Een modulair patroon bezit ook voordelen met betrekking tot de problemen (veroorzaakt door technische expansie in de patronen) die bij een enkel stuk kunnen optreden.

Het spreekt voor zich dat de uitvinding niet beperkt is tot de verschillende in de tekeningen weergegeven uitvoerings- 800 40 46 - 10 - vormen, maar dat men op allerlei wijzen variaties kan toepassen.

Zo kan bij voorbeeld in de figuren 7 en 7A de gasstroom ook van boven naar beneden plaats vinden zodat centrale buis en de bijbehorende flenzen Gq komen te vervallen en de 3 verbindende ring een vaste schijf wordt.

Ook spreekt het vanzelf dat in het in fig. 8 beschreven moduul het onderdeel (I ) kan ontbreken dat in het in n fig. 7 weergegeven moduul de luchtruimte begrenst.

De bei ;ikte voordelen zijn: 10 1. Minder energieverbruik ten gevolge van een ge ringer drukverval door de vereenvoudigde gascirculatie in de reactor; 2. Minimale investerings- en onderhoudskosten, zo nodig kunnen de afzonderlijke patroonmodules gemakkelijk vervangen worden.

13 3· Gemakkelijke montage van de modulaire patronen en laden en lossen van de catalysator.

Het lichtere gewicht van de afzonderlijke modules, vergeleken met het gewicht van het uit één stuk bestaande bekende patroon, maakt het gebruik van kostbare hijskranen in fabrieken 20 overbodig en vermindert de transportkosten aanzienlijk. Monolithische uit één stuk bestaande reactorpatronen vereisen meestal dure metaal-geraamtes voor het verpakken.

k. Minder dure en gemakkelijker te bouwen patronen.

De modules vereisen veel minder nauwkeurigheid 23 bij de constructie dan een patroon uit een stuk.

3· Het noodzakelijke afdichtende schot bovenop alle catalysatormanden in de bekende reactoren met radiale stroming bezit verder nog het nadeel dat ten gevolge van het inzakken van de catalysatorlaag en de daardoor gevormde ruimte tussen de onderzijde 30 van het schot en de bovenzijde van de catalysator aanzienlijke gaslekken ontstaan. Zone Z^a met in hoofdzaak axiale stroming volgens de uitvinding (bepaald door het niet-geperforeerde oppervlak T'2n van de mand) doet nu dienst als gasafsluitingsplaat, waardoor niet alleen het bekende schot komt te vervallen, maar ook de 35 onvoordelige catalysator toplaag boven op de catalysatorlaag die het inzakken moet compenseren maar niet aan de gasomzetting deelneemt, waardoor weer extra kosten ontstaan.

800 4 0 46

Claims

1. Reactor voor heterogene synthese onder druk, in het bijzonder de catalytische synthese van ammoniak, methanol en dergelijke, onder gebruikmaking van een korrelvormige catalysator 5 in verschillende vormen en met verschillende eigenschappen in een of meer boven elkaar gelegen lagen, met het kenmerk, dat door elke catalysatorlaag een gas stroomt in een zone met een in hoofdzaak axiale stromingsrichting en in een andere zone met een in hoofdzaak radiale stromingsrichting, waarbij de catalysatorzone 10 met in hoofdzaak axiale stroming bovendien als afsluiting tussen de catalysatorlagen dienst doet.

2. Reactor volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de eerste zone van elk catalysatorbed waardoor het gas met in hoofdzaak axiale richting stroomt, 5 tot b0% van het totale 15 catalysatorvolume van elk catalysatorbed uitmaakt.

5. Reactor voor heterogene synthese onder druk, in het bijzonder de catalytische synthese van ammoniak, methanol enzovoort, onder gebruikmaking van een korrelvormige catalysator in verschillende vormen en met verschillende eigenschappen in een of meer boven elkaar 20 liggende lagen, met liet kenmerk, dat door elke catalysatorlaag een gas stroomt in een eerste zone met een in hoofdzaak radiale stromingsrichting en in een tweede zone met een in hoofdzaak axiale stromingsrichting, waarbij de tweede catalysatorzone bovendien als afsluiting tussen de catalysatorlagen dienst doet (radiale-axiale 25 reactor met opstijgende gasstroom). b, Reactor volgens conclusie 3i m e t het ken- m e rk, dat de tweede zone van elk catalysatorbed, waardoor het gas in hoofdzakelijk axiale richting stroomt, 5 tot b0% van het totale catalysatorvolume van elk catalysatorbed uitmaakt. 30 5· Reactor volgens conclusie 1 tot b, m e t het kenmerk, dat voor elke laag in een vernauwd gedeelte van de gasleiding een koelzone voor het gereageerde gas is aangebracht.

6. Reactor volgens conclusie 1 tot 5» m e t het k e n m e rk, dat de verhouding van de inwendige diameter van het 35 cilindervormige lichaam tot de totale hoogte van de reactor minder dan 0,1 bedraagt.

7. Reactor volgens conclusie 1-6,met het kenmerk, dat het inwendige patroon uit een aantal modules bestaat, die elk een laag van het catalysatorbed bevatten. 800 4 0 46 - 12 - 8. fieactor volgens conclusie 7, waarin door elke laag van het catalysatorbed een gas stroomt in een eerste zone met een in hoofdzaak axiale stromingsrichting en in een andere zone met in hoofdzaak radiale stromingsrichting, met het kenme rk, 5 dat elk moduul (0 ) ten minste een bodem (F ), die een eerste η n geperforeerde buitenwand (T^) verbindt met een tweede binnenwand (Ï2n^ di.e alleen in het bovenste gedeelte niet geperforeerd is; een onderste ring met een taps toelopende basis en een verbindingsring (V ) aan het boveneinde van de binnenwand (T„ ) bevat, die verbonden 10 is met een flens (G^) op een centrale gasbuis.

9· Reactor volgens conclusie 8,met het ken merk, dat het taps toelopende einde van de onderste ring past in een ring (A'n), die aan de binnenkant van mantel (M) uitsteekt.

10. Reactor volgens conclusie 8, met het ken-15. m e rk, dat het moduul ook een dichte, dat wil zeggen niet geperforeerde wand (1^) bevat, die met de binnenkant van de mantel een luchtruimte vormt, in een onderste ring (Ani) past en bovenaan eindigt in een andere ring (A ) waarin zich gleuf (Q ) bevindt ns n waarin de taps toelopende basis (Pn-1) van het voorafgaande moduul 20 (0 past.

11. Reactor volgens conclusie 8, 9, en 10, met het kenmerk, dat het moduul een meer naar binnen dan genoemde binnenwand (T,^) gelegen dichte, dat wil zeggen niet-geper-foreerde wand (P bevat, terwijl binnenin het moduul een uitwisse- 25 laar (En) is aangebracht. 80040 46