DE898296C - Vorrichtung zur gleichmaessigen Gasverteilung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur gleichmäßigen Gasverteilung Zur techn,ischen Durchführung der katalytischen Kohlenoxydhydrierung und ähnlicher Gasumsetzungen benutzt man Syntheseöfen, die eine große Anzahl senkrechter Rohre enthalten, die mit dem Katalysator angefüllt sind und denen die Synthesegase von oben nach unten oder auch in umgekehrter Richtung zugeführt werden. Die Kontaktrohre werden an ihrer Außenfläche von einem Kühlmedium, vorzugsweise von Druckwasser umflossen, das die bei der Umsetzung entstehende Reaktionswärme anfmmmt. Zur Verbesserung der Kühlwirkung hat man den Kontakt auch bereits in ringförmige Rohrräume eingefüllt, die dadurch zustande kommen, daß innerhalb von Außenrohren noch koaxiale Innenrohre angebracht sind, die ebenfalls vom Kühlmittel durchflossen werden.
• Die Durchlässigkeit der in den einzelnen Kontaktrohren vorhandenen Katalysatorfüllung ist bei der Vielzahl der zur Anwendung kommenden Rohre teilweise recht unterschiedlich. Diese Tatsache ist leicht verständlich, wenn man beachtet, daß ein moderner Kohlenoxydhydrierofen 2000 bis 3000 einzelne Kontaktrohre enthält, die sich nicht so gleichmäßig mit dem Kontakt füllen lassen, daß die Synthesegase überall den gleichen Durchgangswiderstand antreffen. Kontaktrohre, die einen geringen Durchgangswiderstand aufweisen, setzen verhältnismäßig große Gasmengen durch. Hierbei wi.rd der in ihnen befindliche Kontakt überlastet und der Umsatz gegenüber der normalen Belastung verschllechtert. Aus diesem Grunde arbeiten großtechnische Syntheseöfen stets ungünstiger als einzelne Syntheserohre, wie sie z. B. in Versuchsbetrieben verwendet werden.
• Zur Erreichnug einer völlig gleichmäßigen Kontaktbeanspruchung werden erflndungsgemäß den Synthesegasen unmittelbar vor ihrem Eintritt in die den Kontakt enthaltenden Rohre Strömungswiderstände vorgeschaltet, die für alle Rohre untereinander gleich und mindestens ebenso groß, vorzugsweise wesentlich größer sind als der Strömungswiderstand der einzelnen Kontakt füllungen. Auf diese Weise wird der am Kopf des Ofens eintretende Ges amts trom der Synthesegase durch einzelne Drosselstellen von verhältnismäßig großem, aber untereinander gleichem Widerstand in genau gleiche Teilströme zerlegt. Wenn diese Teilströme innerhalb der hinter den Drosselstellen zu durchströmenden Kontaktfüllungen ungleichmäßige Widerstände antreffen, dann kann dadurch die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der einzelnen Rohre nur noch geringfügig beeinflußt werden.
• Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Drosseleinrichtungen beliebiger Art erfolgen. In der Zeichnung sind hierfür geeignete Vorrichtungen in verschiedener Ausführungsform dargestellt. Im einzelnen zeigen jeweils in axialen Vertikalschnitten Fig. I bis 4 Kappen, die auf die Gaseintrittsstelle der Kontaktrohre aufgesetzt sind, Fig. 5 und 6 Lochplatten, die auf das Kopfende einer größeren Gruppe von Kontaktrohren aufgelegt sind.
• Es ist I das äußere Kontaktrohr (Fig. I), das in seinem Innern ein koaxial angeordnetes inneres Kühlrohr 2 besitzt. Zwischen diesen beiden Rohren ist ein zylinderförmiger Ringraum 3 vorhanden, der den gekörnten Katalysator enthält. Infolge des verhältnismäßig engen Ringraumes wird der Kontakt bei dieser Anordnung wirkungsvoll von. zwei Flächen gekühlt. Auf die Öffnung des Rohres I ist eine Blechkappe aufgesetzt, die aus einem Boden 4 und einem Rumpfteil 5 besteht. Der Ansatz 5 ist etwas konisch ausgeführt und läßt sich im Preßsitz in das Rohr 1 einfügen, so daß ein dichter Abschluß erreicht wird und das Synthesegas nur durch die kapillare Öffnung6 in die KontaZktfüllung eintreten kann. Diese Kapillaröffnungen, die auch in mehrfacher Zahl vorhanden sein können, besitzen für jede Kappe genau gleichen Durchmesser.
• Weitere Ausführungsformen der Kontaktrohrabschlußkappe sind aus Fig. 2 und 3 ersichtlich.
• Hier besitzt die in Form eines gepreßten Blechkörpers ausgebildete Abschlußkappe wulstförm ige Ringe 7 bzw. 8, die sich mit ausreichender Pressung gegen die Innenfläche der Rohre I legen.
• Der Gaseintritt erfolgt durch Kapillaföffnungeng bzw. 10.
• Die zur Drosselung benutzten Abschlußkappen können auch mit einem Dichtungsring II (Fig. 4) aus Asbest oder keramischem Material, z. B. Glaswolle, versehen sein, um einen dichten Gasabschluß zu gewährleisten. An Stelle von Dichtungsringen können die aufgesetzten Kappen auch durch in Verbindungsfugen eingegossene Massen, wie Wachs, Teer oder Paraffin, abgedichtet werden.
• Statt aus Blech lassen sich die erfindungsgemäßen Abschlußkappen auch aus keramischem Material1 oder aus hitzebeständigen Kunstharzmassen in Form von Preßkörpern herstellen. Hierbei kann man porenhaltige Baustoffe verwenden, deren Poren einen Gas durchgang gestatten, wie beispielsweise aus pulverförmigem Material gesinterte oder gefrittete keramische Massen.
• Gleiche Wirkung haben Schichten aus körnigem Inertmaterial, z. B. aus möglichst staubfrei und gleichmäßig abgesiebtem Sand, Steinsplit, Glasgrieß oder Metallschrot. Die Korngröße dieser Stoffe wird vorzugsweise auf etwa I mm bemessen.
• Die Kontaktfüllung jedes Rohres wird damit in einer Höhe von 50 bis 200 mm überschichtet.
• Durch Abänderung der Korngröße und Füllhöhe läßt sich der gewünschte Strömungswiderstand der Synthesegase sehr genau einregulieren.
• Eine weitere Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Hiervon zeigt Fig. 5 den oberen Teil eines Syntheseofens, in den die Gase durch Rohrleitung 12 eintreten. Der Kontakt befindet sich innerhalb der Rohre I3, die an ihrem Kopf in einem Rohrboden 14 flüssigkei.tsdicht eingewalzt sind. Oberhalb des Rohrbodens I4 wird eine Dichtungsplatte Ig (Fig. 6) aufgelegt, die für jedes Kontaktrohr eine entsprechende Öffnung besitzt.
• Hierüber liegt eine Abschlußplatte I6, die beispielsweise aus einer 10 bis 20 mm starken Eisenplatte besteht und für jedes Kontaktrohr eine Durchgangsöffnung I7 besitzt. Die Platte 16 kann auch aus porenförmigem Material bestehen, wie es z. B. durch Sinterung oder Frittung von Pulvern entsteht. Die vor jeder Rohröffnung liegenden Porenöffnungen erzeugen dann den erfindungsgemäßen Strömungswiderstand. Oberhalb der Platte I6 kann noch eine Füllkörperschicht Ie (etwa 20 bis 30 cm Höhe) angebracht sein, die sich in einem durchlässigen Drahtbehälter I9 befindet.
• Die von oben her zuströmenden Synthesegase müssen bei dieser Anordnung zunächst den Strömungswiderstland der Füllkörperschicht und dann den Drosselwiderstand der einzelnen Kapillarrohre I7 überwinden. Da die letzteren dem Gasdurchgang alle denselben Widerstand entgegensetzen, treten in den Kopf jedes Kontaktrohres pro Zeiteinheit praktisch gleiche Gasmengen ein, denn die Unterschiede im Strömlungswiderstand der einzelnen Kontaktfüllungen sind nicht so groß, daß im Vergleich zu dem vorgeschalteten hohen Drosselwiderstand hierdurch Gasgeschwindiglçeiten und Beaufschlagungsintensität innerhalb der einzelnen Kontaktrohre noch wesentlich Änderungen erfahren.

Claims (4)

1. PATENTANSPROCHE: I. Vorrichtung zur gleichmäßigen Gasverteilung auf Einzelkontaktrohre eines Syntheseofens durch Vorschaltung von Strömungswiderständen vor den Eintritt der Synthese- gase in die in Rohren liegenden Kontaktschichten, wobei die Strömungswiderstände für alle Rohre untereinander gleich und mindestens ebenso groß, vorzugsweise wesentlich größer sind als die Strömungswiderstände der einzelnen Kontaktfüllungen, gekennzeichnet durch am Gaseintrittsende der Kontaktrohre aufsetzbare Abschlußkappen (4, 5) oder Stopfen, die eine oder mehrere enge Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Mündung der Kontaktrohre einzusetzende Teil (5) der Abschlußkappen mit einem federnden Wulst (7, 8) ausgestattet ist, der sich gegen die Innenwandung der Kontaktrohre (1) legt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch Rohrstopfen aus porenhaltigen, vorzugsweise aus gesinterten oder gefritteten Baustoffen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, gekennzeichnet durch Dichtungsringe aus Asbest, keramischem Material, Wachs, Teer, Paraffin u. dgl., die zwischen Kontaktrohr und Abschluß stopfen angebracht oder eingegossen sind.

   Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1 890435, 2 028 326; deutsche Patentschrift Nr. 744 075; Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau (Berlin, 1935)1, S. 336 bis 34I