NO168020B - Innretning for regulering av fortrinnsvis en ammoniakkomformer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en innretning for regulering av fortrinnsvis en ammonlakkomformer med et prosessgassinnløp og et prosessgassutløp, minst en varmeveksler og minst ett katalysatorsjikt såvel som en ytterligere gasstllførsel og med minst ett sentrisk rør såvel som en tilførsel av prosessgassen til varmeveksler henholdsvis katalysatorsjikt, idet varmeveksleren og det første katalysatorsjiktet rundt varmeveksleren er anordnet rotasjonssymmetrisk til det sentrisk liggende røret.

Det er kjent ved innretninger for gjennomføring av eksoterme, katalyttiske gassreaksjoner for ammoniakk- eller metanol-synteser å mate inn i trykkbeholdere for regulering av en spesiell gasstllførsel og f.eks. kald fristgass i prosess-gasstrømmen i et forkammer til den respektive varmeveksler, som er tilordnet det første katalysatorsjiktet, idet det ved den kjente innretningen er anordnet i trykkbeholderen to katalysatorsjikt med respektive konsentrisk i midten anordnede varmevekslere. Dette fremgår av den tyske patent-publlkasjonen nr. 33 43 114.

Fra DE-PS 27 10 247 er kjent en fremgangsmåte å sette prosessgasstrømmen sammen av to delstrømmer, idet minst en av delstrømmene kan innstilles med hensyn til temperatur og/eller mengde for således å tilveiebringe ønskede prosess-betingelser. Sammenføringen av gasstrømmen foregår i hvert tilfelle før innløpet i det første katalysatorsjiktet.

Ved den kjente reguleringsmuligheten er det ikke mulig å føre reguleringsgassen praktisk talt som en forbiføringskrets fullstendig forbi det første katalysatorsjiktet og den tilordnede varmeveksler og tilføye de respektive gasstrømmer, som allerede har strømmet gjennom det første katalysatorsj iktet og den der tilordnede varmeveksler.

Oppgaven til oppfinnelsen er å tilveiebringe en løsning ved hjelp av hvilken det er mulig å tilføye reguleringsgass, kjølegass eller en annen del av prosessgassen ved en annen temperatur og/eller andre betingelser ved hvert sted i en reaktor i de respektive gasstrømmer, idet løsningen er utformet slik at tilblandingen henholdsvis forbiførings-ledningen er utformet fullstendig lukkbar eller delvis åpen, henholdsvis kan bli fullstendig åpnet.

Oppgaven ifølge foreliggende oppfinnelse løses ved en innretning av den innledningsvis nevnte art hvis karakte-ristiske trekk fremgår av krav 1.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Med denne løsningen blir ved hjelp av det sentriske, regulerbare røret tilveiebragt at f.eks. regulerlngsgass kan mates inn 1 prosessgasstrømmen 1 en ekstremstllllng på tvers gjennom varmeveksleren først når denne allerede har strømmet gjennom katalysatorsjiktet og den påfølgende varmeveksler, dvs. f.eks. når påføres gasstrømmen til det etterfølgende katalysatorsj iktet.

Ved en utførelsesform sørger oppfinnelsen for at føringsrøret gjennom varmeveksleren for prosessgassen omgir i avstand det sentriske, regulerbare røret. Denne oppbygningen har den fordelen at utformingen av varmeveksleren såvel som det sentriske gjennomgående forbifølgingsrøret er forholdsvis enkel og som regel kan det utelates spesielle rørkrummlnger eller lignende.

En spesiell fordelaktig utforming er at fordeleråpningen til det sentriske røret er utformet synkront styrbar i avhengighet av hverandre. Med denne reguleringen er det ikke mulig bare å tilveiebringe noen reguleringsstilllnger slik at et utløp ved reguleringsrøret er fullstendig lukket mens det andre er fullstendig åpnet og omvendt, men man kan også ved enhver mellomstilling foreta en synkron innstilling, dvs. reguleringsgass kan bli tilført 1 enhver ønsket delmengde til de respektive prosessgasstrømmene.

Hensiktsmessig er at når for gjennomgangsregulering er det sentriske røret forsynt med brukbare åpninger ved den nedre enden via et med aksiale gjennomgangsåpninger forsynt stempel, idet disse åpningene munner ut 1 en strømnlngskanal for kretsløpgassen. Uten at oppfinnelsen er begrenset til dette er det mulig å gjennomføre disse styremulighetene på en spesielt enkel måte. Således kan stempelet forsynt med aksiale gjennomgangsåpninger enten tilveiebringe en delvis åpning eller lukking ved skyving av de sideliggende åpningene i den nedre delen til det sentriske røret, denne reguleringen kan også foregå ved dreiing av en tilsvarende stempel-utforming.

Ved den nevnte utformingen av oppfinnelsen er en del av styreorganet utformet som en sylinder, og det er hensiktsmessig å utforme den frontsidige nedre enden fullstendig avtettbar via et med sylinderen koplet tetningselement.

Ved flere katalysatorsjikt med dertil konsentrisk i det indre anordnede varmevekslere sørger oppfinnelsen fortrinnsvis for at det sentriske røret og/eller påvirkningen av det regulerbare utløpet går gjennom minst en ytterligere varmeveksler. Her gjelder som tidligere nevnt den spesielle fordelen ved den enkle styringen av reguleringsgasstrømmen, idet de respektive situasjonene er svært eksakt styrbare da regu-ler lngsst rømmen alltid kan bli anvendt der hvor den er nødvendig.

Ved en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen sørges det for at ved en sentrisk tilstrømning av den kalde prosessgassen, som avkjøler beholdermantelen nedenfra gjennom et tredje katalysatorsjIkt inn i forkammeret til den andre varmeveksleren, er det anordnet et regulerlngsorgan, ved hjelp av hvilket det er mulig med en tllblandlng av minst en del av den kaldere mantelgassen 1 prosessgassen før Innløp 1 det tredje katalysatorsjiktet. Herved kan den kalde mantelgassen ikke bare ta den vanlige oppvarmingsveien gjennom den andre og første varmeveksleren, det er dermed samtidig mulig å anvende en del av reguleringsgassen for det tredje katalysatorsj iktet. Omvendt kan naturligvis også ved denne koplingen mengden med mantelgass, som blir tilført det øvre første og andre katalysatorsjiktet bli styrt.

Det kan dessuten også være fordelaktig å føre et andre sentrisk rør gjennom det første sentriske røret, idet det andre sentriske røret er ført til under den påfølgende varmeveksler og tjener til tllblandlng av regulerlngsgass i prosessgasstrømmen fra det tredje katalysatorsjiktet.

Det skal her bemerkes at den trinnmessige forskyvningen av de sentrisk i hverandre liggende ledningene, som muliggjør tilstrømning av flere reguleringsgasstrømmer, ikke er begrenset på denne dobbeltutføringen. I avhengighet av trinnantall kan det også være anordnet flere slike kon-sentriske ledninger. Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere ved hjelp av henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en innretning ifølge oppfinnelsen med to katalysatorsjikt og en reguleringsinnretning. Fig. 2 viser et snitt gjennom et ytterligere utførelseseksem-pel med tre katalysatorsjikt. Fig. 3 viser en endring ved utførelseseksempelet vist på fig. 2. Fig. 4 viser et ytterligere utførelseseksempel av oppfinnelsen. Fig. 5 viser en annen utforming av reguleringen ved utførel-seseksempelet på flg. 4.

Innretningen generelt betegnet med henvisningstallet 1 blir i det vesentlige dannet av en trykkbeholder 2, i hvilken ved det viste eksempelet på fig. 1 er anordnet to katalysatorsj ikt, ved utførelseseksempelet Ifølge fig. 2 til 4 er det anordnet tre katalysatorsjIkt konsentrisk i forhold til midtaksen 3. Det øvre og første katalysatorsjiktet er betegnet med henvisningstallet 4, det andre med henvisningstallet 5 og det nedre og siste (ved utførelseseksemplene Ifølge fig. 2 til 4) med henvisningstallet 6.

I det indre av det første katalysatorsjiktet 4 er anordnet en første varmeveksler 7, idet det ved utførelseseksempelet ifølge fig. 2 til 4 er anordnet i det indre av det andre katalysatorsjiktet 5 en andre varmeveksler 8, idet det i sistnevnte tilfelle er koplet varmeveksleren 7 og 8 funksjonsmessig etter hverandre. Katalysatorene inklusive varmeveksleren er omgitt av en omhyIlingsvegg 9, som er slik dimensjonert at det dannes mellom de indre flatene til beholderveggen til omhyllingsveggen 9 et gjennomgående ringrom 10.

Ved utførelseseksempelet ifølge fig. 1 strømmer en kjølegass opp inn i innretningen 1 gjennom en stuss 11, strømmer gjennom ringrommet 10 og løper ut sammen med kretsløpgassen gjennom en stuss 12. Den øvre inngangsstussen for kretsløp-gassen er betegnet med 13. Konsentrisk i det indre av varmeveksleren 7 er anordnet et rør 14, som kan påføres gass for regulering via en tilførselsstuss 15.

Dette sentriske røret munner inn i et fordelerkammer 16 for prosessgassen, som allerede har strømmet gjennom det første katalysatorsjiktet 4 såvel innvendig som også utenfor varmeveksleren 7 og gjennom føringsrøret 30.

Under den første varmeveksleren 7 er anordnet et ytterligere fordelerkammer 17 gasstett skilt fra fordelerkammeret 16, inn 1 hvilket prosessgassen strømmer etter gjennomstrømning av føringsrørene 30 til varmeveksleren 7 for å bli tilført derfra til katalysatorsjiktet 4. I dette området har det sentriske røret 14 åpninger henholdsvis slisser 18, gjennom hvilke i det minste en del av den gjennom det sentriske røret 14 strømmende regulerlngsgass kan strømme inn i fordelerkammeret 17. Via en styrestang 19, som i området av slissen 18 bærer et med aksiale gjennomgangsåpnlnger forsynt lukkestempel 20 og ved sin frie ende bærer en lukketetning 21, er det mulig å tilveiebringe regulering av styregassen og en prosentmessig fordeling av delstrømmen til styregassen på fordelerkammeret 16 og fordelerkammeret 17.

Virkningen er da som følgende:

Er f.eks. styrestangen 19 blitt trukket helt opp som vist med dobbeltpilen 22 så lukker tetningen 21 den nedre frie enden på det sentriske røret 14 og samtidig blir slissen 18 fullstendig åpnet. Reguleringsgassen strømmer nå fullstendig gjennom slissen 18 inn i rommet 17, dvs. den blander seg med prosessgasstrømmen før gjennomstrømningen av katalysatorsj iktet 4.

Blir nå styrestangen 19 ført nedover, åpner lukketetnlngen 21 den nedre gjennomgangsåpningen i slik en grad at slissen 18 blir lukket, slik at ved den nedre dødpunktstillIngen vil slissen 18 være fullstendig lukket mens den nedre åpningen til det sentriske røret 14 er fullstendig åpnet mot fordelerkammeret 16, slik at den totale reguleringsgasstrømmen blir ført dit som forblføring og blander seg med prosess-gasstrømmen som har strømmet gjennom såvel det første katalysatorsjiktet som også varmeveksleren 7 både innvendig og utvendig.

Funksjonsmessig like deler ved de følgende utførelses-eksempler har de samme henvlsningstallene med tillegg av små bokstaver.

Ved utførelseseksempelet ifølge flg. 2 er forholdene prinsipielt like, men med den varianten at prosessgassen blir ført som delstrøm sentrisk gjennom en rørstuss 13a og en del gjennom rørstussen lia som kjølende mantelgass, som da strømmer gjennom det tredje katalysatorsjiktet 6a nedenfra 1 midten gjennom et stigerør 23, deretter den andre varmeveksleren 8 og så inn i blandekammeret 17a. Fordelingen av styregassen er her løst på samme måte som ved utførelses-eksempelet ifølge fig. 1.

Lignende er tilfelle ved utførelseseksempelet ifølge fig. 3, men her blir rett nok kretsløpgassen tilført i tre delstrøm-mer gjennom en øvre tilførselsstuss 13b, en øvre første mantelgasstllførselsstuss 11b såvel som dessuten gjennom en nedre mantelgasstllførselsstuss 24. Her blir ved radiale samleledninger 25 mantelgasstrømmen samlet i et felles forkammer 26 fra ovenfra og nedenfor under den andre varmeveksleren 8b og ledet oppover. Tllblandlngen av regulerlngsgass er her igjen utformet på samme måte.

Et annet utførelseseksempel av styringen er vist på fig. 4 hvor styrestangen 19c går fullstendig gjennom den første varmeveksleren 7c og den andre varmeveksleren 8c og regulerer tilførselen av den nedenfra via den sentriske tilførsels-ledningen 23c kommende mantelgass til forkammeret 26c til den andre varmeveksleren 8c. Her er anordnet f.eks. et hul-sylinder-sperreelement, som er forsynt med henvisningstallet 27. Blir dette hevet oppover så vil det bli muliggjort at en del strøm kan gå ut i sidéretningen og ti Iblande seg direkte prosessgasstrømmen, som går til det nedre og tredje katalysatorsj iktet 6c. Er reguleringsstangen forskjøvet nedover så tillater hulsylinderen 27 kun gjennomstrømning av mantelgassen oppover og en tllblandlng er ikke mer mulig.

Fig. 5 viser muligheten å tilføre flere reguleringsgasstrøm-mer. Her er styremulighetene kun vist i prinsipp. Gjennom det sentriske røret 14d er ført et ytterligere sentrisk rør 28 og så langt inn at det ender i området av det første forkammeret 26d til den andre varmeveksleren 8d. Her er anordnet radiale fordelerledninger 29, som muliggjør å blande reguleringsgassen med de respektive gasstrømmer som forlater den andre varmeveksleren 8d og tilført det tredje katalysatorsjiktet 6d.

Naturligvis er det mulig å modifisere de beskrevne utførel-seseksempler uten at man kommer utenfor rammen av oppfinnelsen. Således kan påføringsreguleringen av de enkelte forkammerne foregå ved hjelp av stempel/sylinderelementer f.eks. ved utførelseseksempelet i fig. 5 i kombinasjon med reguleringen med de sentriske rørene 28 og 14d.

Claims (8)

1. Innretning for regulering av fortrinnsvis en ammonlakkomformer med et prosessgassinnløp og -utløp, minst en varmeveksler og minst ett katalysatorsjIkt såvel som en ytterligere gasstllførsel og med ett sentrisk rør såvel som en tilførsel av prosessgassen til varmeveksleren henholdsvis katalysatorsjIktet, idet varmeveksleren og det første katalysatorsjiktet rundt varmeveksleren er anordnet rotasjonssymmetrisk 1 forhold til det sentriske røret, karakterisert ved at det sentriske røret (14) for temperaturregulering som reguleringstilførselsrør går fullstendig gjennom varmeveksleren (4 henholdsvis 5 henholdsvis 6) og er forsynt ved sin nedre ende med regulerbare åpninger (18) for i det minste delvis å tllblande reguleringsgassen i prosessgasstrømmen før gjennomstrømningen av katalysatorsjiktet (4) og/eller tllblandlng av regulerings-gasstrømmen i prosessgasstrømmen etter gjennomstrømning av katalysatorsjiktet (4) og varmeveksleren (7).

2. Innretning Ifølge krav 1, karakterisert ved at et føringsrør (30) gjennom varmeveksleren (7) for prosessgassen omgir det sentriske regulerbare røret (14 eller 28) i avstand til dette.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at åpningene til det sentriske røret (14) er utformet synkront styrbare i avhengighet i forhold til hverandre.

4. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at for regulering er det sentriske røret (14) forsynt med lukkbare åpninger ved den nedre enden via et med aksiale gjennomgangsåpnlnger forsynt stempel (20), idet de lukkbare åpningene munner inn 1 en strømnlngskanal (16 henholdsvis 17) for kretsløpgassen.

5. Innretning Ifølge krav 4, karakterisert ved at den frontsidige nedre enden kan fullstendig avtettes via et med sylinderen (20) koplet tetningselement (21).

6. Innretning Ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at ved mer enn to katalysatorsjIkt (4-6) med varmevekslere (7, 8) går det sentriske røret (28) og/eller et påvirkningsorgan (19c) for den regulerbare uttømningen i det minste gjennom en ytterligere varmeveksler (8).

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at det er anordnet et regulerlngsorgan (27) for en sentrisk tilstrømning av beholdermassen (2) med kjølende, kald prosessgass nedenfra gjennom et tredje katalysatorsjikt (6) inn i forkammeret (26) til den ytterligere varmeveksleren (8), som muliggjør tllblandlng av minst en del av den kalde mantelgassen i prosessgassen før innløpet i det tredje katalysatorsjIktet (6c).

8. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det andre sentrisk røret (28) går gjennom det første sentriske røret (14d), idet det andre sentriske røret (28) er ført Inn til under den ytterligere varmeveksler (8) og tjener til tllblandlng av reguleringsgass i prosessgasstrømmen fra det tredje katalysatorsjiktet (6).