DE1219450B

DE1219450B - Reaktionsbehaelter

Info

Publication number: DE1219450B
Application number: DES82965A
Authority: DE
Inventors: Roeland Versluis
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1961-12-21
Filing date: 1962-12-19
Publication date: 1966-06-23
Also published as: NL132672C; GB967885A; US3202486A; ES283520A1; NL272802A

Description

Reaktionsbehälter Die Erfindung betrifft einen aufrecht stehenden, im wesentlichen zylindrischen Reaktionsbehälter, dessen Wand eine Innenisolierung und eine an diese nach innen anschließende Auskleidung aus hitze- und/oder säurebeständigen Ziegeln besitzt.
Bei derartigen Reaktionsbehältern, die in der chemischen und petrochemischen Industrie, in derPapierindustrie sowie in Anlagen zur Erzeugung synthetischer Gase in großem Umfange Verwendung finden, stellt die Abstützung der Ziegelauskleidung eine besondere Schwierigkeit dar, insbesondere bei Reaktionsbehältern von relativ großer Höhe, die z. B. einem Mehrfachen des Durchmessers entspricht. In diesen Fällen ist es nicht mehr möglich, eine selbsttragende ringförmige Auskleidung von etwa Behälterhöhe vorzusehen, die an ihrem unteren Ende abgestützt ist. Der Grund hierfür liegt in erster Linie in den hohen Betriebstemperaturen, denen die Ziegelauskleidung ausgesetzt ist. Die starken Temperaturunterschiede vor und während des Betriebs machen Ausdehnungsspalte in der Ziegelauskleidung erforderlich, so daß diese nicht als zusammenhängende Wand ausgeführt sein kann. Außerdem sind hitze- und/oder säurebeständige Ziegel im allgemeinen porös und nur wenig druckfest, so daß auch aus diesem Grunde die Belastung der unteren Ziegel mit dem gesamten-uewicht der Auskleidung möglichst zu vermeiden ist, da andernfalls häufig Ausbesserungsarbeiten an der Auskleidung erforderlich werden. Schließlich ist eine selbsttragende, am unteren Ende abgestützte Auskleidung auch dann nicht möglich, wenn der Boden des Reaktionsbehälters abnehmbar sein soll, damit der Reaktionsraum zu Überprüfungen und Instandsetzungen von unten zugänglich ist.
Aus der USA.-Patentschrift 2 174 871 ist bereits eine Konstruktion der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher die Auskleidung in übereinanderliegende Abschnitte aufgeteilt ist, die einzeln auf Tragziegeln abgestützt sind, welche sich nach außen durch die Isolierung erstrecken und mittels einer Tragleiste an einem der Behälterwand vergleichbaren äußeren Rahmen abgestützt sind. Die Tragziegel sind leicht nach unten und außen geneigt, und auf ihrer leicht geneigten Oberseite liegen die Auskleidungsziegel auf, die auf Grund ihres Gewichtes und der Tragziegelneigung daran gehindert sind, sich insbesondere bei starker Temperaturdehnung nach innen in den Behälterraum zu bewegen und herabzufallen.
An der Unterseite der Auskleidungsziegel sind Schultern vorgesehen, mit denen die Auskleidungsziegel an den nach innen weisenden senkrechten Stirnflächen der sich mit ihren Längsseiten in Neigungsrichtung erstreckenden Tragziegel anliegen, so daß die Auskleidungsziegel auch an einer nach außen gerichteten Bewegung gehindert sind.
Bei dieser bekannten Konstruktion ist mittels der sich durch die Isolierung erstreckenden Tragziegel eine Abstützung der Auskleidung am Behältermantel bzw. -rahmen erreicht, wobei gleichzeitig zwischen benachbarten, getrennt abgestützten Auskleidungsabschnitten Spalte zur Aufnahme einer Wärmeausdehnung der Auskleidungsziegel vorgesehen sein können. Die bekannte Abstützung der Auskleidung führt jedoch zu einer nachteiligen Biege- und Scherbeanspruchung der Tragziegel, da diese an ihrem außen gelegenen Ende gehalten sind, sich in einer der Stärke der Isolierung und der Auskleidung angepaßten Länge nach innen erstrecken und im entsprechenden Abstand von dem unterstützten außen gelegenen Ende an ihrer Oberseite durch das abzustützende Gewicht der Auskleidungsziegel belastet sind. Diesen Beanspruchungen sind die gleichfalls noch erheblichen Temperaturschwankungen unterworfenen und im allgemeinen wie die Auskleidungsziegel porösen und eine nur geringe Festigkeit aufweisenden Tragziegel nicht gewachsen, insbesondere, wenn die Tragziegel auf Grund der Stärke der Auskleidung und der Isolierung eine große Länge aufweisen und dadurch ein großer Hebelarm geschaffen ist, mit dem das Gewicht der AuSkleidung an den Tragziegeln angreift. Es müssen daher bei der bekannten Konstruktion eine Vielzahl von in geringer Höhe übereinander angeordneten Tragziegelabstützungen vorgesehen werden, und es bleibt außerdem ein häufiges Nachgeben und Brechen der Tragziegel zu befürchten, was einen Ausfall des Behäfters und entsprechende Aushesserungsarbeiten erforderlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe ugrunde, diese Nachteile der bekann.-tm Sonstuktion zu vermeiden und eine den hohen Belast;ngen gewåchsene Abstützung für die Ziegelauskleidung bzw. für einzelne Auskleidungsabschrdtte zu schaffen.
Die Ausbildung gemäß der Erfindung geht von der bekannten Ausbildung aus. Der aufrecht stehende, im wesentlichten zylindrische Reaktionsbehälter, dessen Wand eine Innenisolierung und eine an diese nach innen anschließende Auskleidung aus hitze-und/oder säurebeständigen Ziegeln besitzt, die über nach unten und außen geneigte, seitlich aneinanderliegende Tragziegel abgestützt ist, welche sich ihrerseits auf einer an der Behälterwand angebrachten Tragleiste abstützen, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt des Behälters die Tragziegel im wesentlichen rechteckigen Querschnitt - aufweisen, wobei jeweils die Längsseiten in Neigungsrichtung der Tragziegel verlaufen und die oberen kurzen Seiten an Schrägflächen von Ziegeln der zur Wand parallelen Auskleidung und die unteren kurzen Seiten an einer entsprechenden schrägen Stützfläche eines Tragringes anliegen.
Bei dieser Ausbildung greift das Gewicht der Ziegelauskleidung an einer richtwinkelig zur Neigungsrichtung der Tragziegel verlaufenden oberen kurzen Tragziegelfläche an, so daß auf den Tragziegel nur eine Druckkraft in seiner Neigungsrichtung ausgeübt wird und Biege- und Scherbeansprnchungen des Tragziegels vermieden sind. Dabei wird das abzustützende Gewicht in eine in Neigungsrichtung des Tragziegels wirkende Kraft und in eine schräg nach unten ins Behälterinnere gerichtete Kraftkomponente zerlegt, die jedoch nieht auf die Tragziegel, sondern auf die ringförmige Ziegelauskleidung selbst wirkt und zu einem Zusammendrücken der seitlich aneinanderliegenden Auskleidungsziegel im Sinne einer Umfangsspannung führt. Ein Abgleiten der Auskleidungsziegel von den oberen kurzen Schrägflächen der Tragziegel ist dabei vermieden.
Bei einer konstruktiv einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform weist der Tragring, der gegebenenfalls auch aus Einzelsegmenten zusammengesetzt sein kann, ein Winkelprofil auf, wobei jeweils der äußere Rand beider Schenkel des Tragringes an der Innenseite der Behälterwand anliegt und die Stützfläche für die Tragziegel vom oberen Schenkel des Tragringes gebildet ist. Wird für den Tragring ein gleichschenkeliges Winkelprofil verwendet so erstrecken sich die Tragziegel unter einer Neigung von 450 zur Senkrechten. In diesem Falle wird eine für viele Fälle vorteilhafte Zerlegung der über die Tragziegel abzustützenden bzw. von der Ziegelauskleidung selbst aufzunehmenden Kräfte erreicht.
Um Schäden an der Ziegelauskleidung durch Wärmeausdehnungen auszuschließen, ist die Ziegelauskleidung zweckmäßigerweise unter Bildung von Ausdehnungsspalten in mehrere übereinanderliegende Abschnitte aufgeteilt, die einzeln über Tragziegel an der Behälterwand abgestützt sind Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen sowohl die Auskleidungsziegel ais auch die Tragziegel aus Sillimanit.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand einer Zeichnung erläutert, die einen Teil eines Reaktionsbehälters im Axialschnitt zeigt.
Innerhalb einer zylindrischen Behälterwand 1 aus Stahl ist eine Ziegelauskleidung aus hitze- und/oder säurebeständigen Ziegeln angeordnet, die in übereinanderliegende Abschnitte 2, 3, 4 aufgeteilt ist. Zwischen der Wand 1 und der Ziegelauskleidung 2, 3, 4 ist eine Schicht aus Isoliermaterial vorgesehen, die ähnlich wie die Ziegelauskleidung in übereinanderliegende Abschnitte 5, 6, 7 aufgeteilt ist. Ferner ist zwischen der Wand 1 und der Isolierschicht 5, 6, 7 eine dünne Asbestschicht 8 vorgesehen.
Jedem Ziegelauskleidungsabschnitt 2, 3, 4 ist ein Tragring 9, 10 zugeordnet, der über mit der Behälterwand 1 verschweißte Klammern in horizontaler Anordnung an der Innenseite der Wand 1 befestigt ist.
Die Tragringe 9, 10 sind aus einem Winkelprofil mit nach außen weisenden Schenkeln gebildet und haben einen solchen Durchmesser, daß jeweils der äußere Rand der beiden Schenkel an der Innenseite der Behälterwand 1 anliegt. Bei dieser Ausbildung mit gleichschenkeligem Winkelprofil erstreckt sich die vom oberen Schenkel gebildete ringförmige Stützfläche unter einem Winkel von 450 zur Senkrechten.
Auf der Stützfläche eines jeden Tragringes 9, 10 stützen sich Tragziegellt, 12 von im Axialschnitt rechteckigem Querschnitt mit der kurzen radial außenliegenden bzw. unteren Stirnfläche ab, während sich die Tragziegel 11, 12 mit ihren Längsseiten der Neigung der Stützfläche der Tragringe 9,10 entsprechend unter einem Winkel von 450 nach oben und innen geneigt durch die Isolierschicht 5, 6, 7 bis zur Ziegelauskleidung 2, 3> 4 erstrecken. Die radial innenliegenden bzw. oberen Stirnseiten der auf dem glei chen Tragring9, 10 abgestützten Tragziegelll, 12 bilden jeweils eine zur StütgF1äche der Tragringe 9, 10 parallele Fläche, an denen jeweils die unterste Ziegelreihe der Apskleidungsabschnitte 2, 3, 4, die einen in Umfangsrichtung geschlossenen Kranz bilden, mit einer entsprechend geneigten Schrägfläche anliegt.
Dadurch ist in vorteilhafter-Weise erreicht, daß jeder Auskleidungsabschnitt 2, 3, 4 über die zugehörigen Tragziegel 11, 12 und Tragringe 9, 10 an der Behälterwand 1 abgestützt ist, wobei die Tragziegel nur in Längs- bzw. Neigungsrichtung auf Druck beansprucht und die in Umfangsrichtung aneinander anliegenden Auskleidungsziegel einer in Umfangsrichtung wirkenden Druckkraft ausgesetzt sind. Das auf der oberen Längsseite der Tragziegel 11, 12 lastende Gewicht der Isclierabschnitte 5, 6, 7 ist im Vergleich zu der abzustützenden Ziegelauskleidung unbedeutend, zumal für die Isolierung sehr leichte Stoffe, wie z. B. Glaswolle, verwendet werden können.
Zwischen den Auskleidungsabschnitten 2, 3, 4 sind Ausdehnungsspalten 13,14 vorgesehen. Dadurch wird eine Wärmeausdehnung der einzelnen Abschnitte ermöglichst, so daß auch bei starker Erhöhung der Temperatur keine Beanspruchung der Ziegel infolge der Wärmeausdehnung auftritt. Ferner sind gemäß der Zeichnung sich durch die Behälterwandl, die Isolierschicht 5, 6, 7 und die Auskleidung 2, 3 4 erstreckende Stutzen 15 zum Einführen von Meßinstrumenten in den Reaktionsraum 16 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Aufrecht stehender, im wesentlichen zylindrischer Reaktionsbehälter, dessen Wand eine Innenisolierung und eine an diese nach innen anschließende Auskleidung aus hitze- und/oder säurebeständigen Ziegeln besitzt, die über nach unten und außen geneigte, seitlich aneinanderliegende Tragziegel abgestützt ist, welche sich ihrerseits auf einer an der Behälterwand angebrachten Tragleiste abstützen, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß im Axialschnitt des Behälters die Tragziegel (11, 12) im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei jeweils die Längsseiten in Neigungsrichtung der Tragziegel verlaufen und die oberen kurzen Seiten an Schrägflächen von Ziegeln (2, 3, 4) der zur Wand (1) parallelen Auskleidung und die unteren kurzen Seiten an einer entsprechend schrägen Stützfläche eines Tragringes (9, 10) anliegen.
2. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß der - gegebenenfalls aus Einzelsegmenten zusammengesetzte - Tragring (9, 10) ein Winkelprofil aufweist, wobei jeweils der äußere Rand beider Schenkel des Tragringes an der Innenseite der Behälterwand (1) anliegt und die Stützfläche für die Tragziegel (11, 12) vom oberen Schenkel des Tragringes gebildet ist.
3. Reaktionsbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (9, 10) ein gleichschenkeliges Winkelprofil aufweist.
4. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziegelauskleidung unter Bildung von Ausdehnungsspalten (13, 14) in mehrere übereinanderliegende Abschnitte (2, 3, 4) aufgeteilt ist, die einzeln über Tragziegel (11, 12) an der Behälterwand (1) abgestützt sind.
5. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Auskleidungsziegel (2, 3, 4) als auch die Tragziegel (11, 12) aus Sillimanit bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 871.