AT254910B - Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 
Gegenstand des Patentes Nr. 225722 ist ein Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen, beispielsweise für die Ammoniaksynthese, mit zwei oder mehreren, voneinander getrennten, hintereinander angeordneten und durch kurze Zwischenbodenwärmetauscherröhren gasführend miteinander verbundenen Kontaktschüssen nach Patent Nr.

   216533 und eine seiner Durchführung dienende Vorrichtung, wobei in einem wie üblich aus einem Druckkörper, einem Einsatzmantel (Leitrohr) und einem Hauptwärmetauscher bestehenden Reaktor das kalte Frischgas nach Kühlung des Druckkörpers und des Leitrohres durch den Hauptwärmetauscher, sodann durch eine zentrale, durchgehende gemeinsame Öffnung auf die oberste von zwei oder mehreren Vollraumschüttungen des Katalysators und in weiterer Folge durch die einzelnen Katalysatorschüttungen und abwechselnd mit diesen durch, diese letzteren gasführend miteinander verbindende, Zwischenbodenwärmetauscher strömt, deren Kühlröhren im Querstrom von dem aus dem Hauptwärmetauscher ankommenden Frischgas umspült werden. 



   Die Entwicklung der katalytischen Hochdrucksyntheseeinrichtungen, insbesondere für die Ammoniakfabrikation aus Stickstoff und Wasserstoff, geht derzeit in Richtung auf die Vergrösserung der Apparaturen. Dieser Vergrösserung sind aber Grenzen gesetzt, soweit es sich um die bisher üblichen aufrecht stehenden Hochdrucköfen handelt. Die Erfindung betrifft nun eine Verbesserung bzw. Abänderung der im Patent Nr. 225722 beschriebenen Arbeitsweise und Einrichtung, die deren Anwendung auch im liegenden Zustande des Reaktors erlaubt. 



   Die bisher in Anwendung stehenden Reaktoren können nur stehend betrieben werden, weil beispielsweise die heute vielfach angewendeten Vollraumschüttungen des Katalysators durch Zusammensinken desselben beim Umlegen Hohlräume für den unerwünschten Gasdurchgang neben dem Katalysator bilden würden. Soferne ein solcher Ofen mit den sonstigen Merkmalen der beiden vorerwähnten Patente beispielsweise wegen der aus wirtschaftlichen Gründen gebotenen Übergrösse liegend betrieben werden soll, erfordert die Gasführung bzw. die Katalysatoranordnung eine Abänderung, die den Durchgang des Reaktionsgases neben dem Katalysator unmöglich macht. 



   Erfindungsgemäss wird das Frischgas nicht mehr in axialer Richtung durch die Katalysatorschüttungen geführt, sondern im Querstrom zur Längsausdehnung,   d. h.   beim liegend angeordneten Ofen mit waagrechter Achse durch jede Katalysatorlage hindurch von oben nach unten und durch den jeweils nachfolgenden Zwischenbodenwärmetauscher von unten nach oben oder in beiden Fällen umgekehrt, wobei die Umlenkung des Gasstromes durch Schikanenbleche bewirkt wird, die nach jeder Katalysatorlage abwechselnd oberhalb und unterhalb der Katalysatorlagen den Gasdurchgang durch einen vom Katalysator freigehaltenen Gasdurchgangsraum entlang des gesamten Leitrohrinneren sperren. 



  * Stammpatent Nr. 216533. 

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   Das in üblicher Weise vorerst zur Kühlung des Druckkörpers von innen und gleichzeitig des Leitrohres von aussen benutzte Frischgas passiert den endständigen Hauptwärmetauscher, in diesem Falle vorzugsweise durch die   Kühlrohren   hindurch, strömt aus diesem entlang der Aussenwand eines zentral angeordneten Kaltgaszuführungsrolires bzw. entlang der Innenwand des letzten Katalysatorbehälters bis zum anschliessenden Zwischenbodenwärmetauscher, durchströmt, immer in Richtung auf das gegenüberliegende Ende des Reaktors, dessen Kühlröhren, umgeht auch den oder die nachfolgenden Katalysatorbehälter zentral bzw.

   umspült die zwischen diesen angeordneten Wärmetauscherröhren und tritt endlich in die erste Katalysatorlage ein, passiert diese quer zur Richtung der Reaktorachse, umströmt sodann, nun wieder im Gegenstrom zur bisher eingehaltenen Richtung, die Kühlröhren des ersten anliegenden Wärmetauschers und so fort, bis das nunmehr ausreagierte Gas die Sekundärseite des Hauptwärmetauschers betritt und schliesslich den Reaktor zur Aufarbeitung verlässt. 



   Die zur Durchführung dieses neuen Verfahrens zur Gasführung dienende Einrichtung ist, wie eingangs erwähnt, eine Abwandlung der im Patent Nr. 225722 beschriebenen Apparatur. Sie besteht aus den bekannten Teilen Druckkörper   1,   dem die gesamte katalytische Einrichtung gasdicht umschliessenden Leitrohr 2, dem Hauptwärmetauscher 3, einem Brenner 4 mit dem Brennerrohr 5.

   Die die einzelnen Katalysatorvollraumbehälter 6,7, 8 gasführend miteinander verbindenden Zwischenbodenwärmetauscher 9,10 entsprechen den gleichnamigen Einrichtungsteilen des Patentes Nr. 225722. 
 EMI2.1 
 der Katalysator 6, 7, 8 auf einem Loch- oder Schlitzblech oder einem geeigneten Gitter oder Netz 11 auf und ist durch ein gleiches Element 12 nach oben derart abgeschlossen, dass sich weder unterhalb der zentralen Öffnung 13 noch unterhalb des Lochbleches 12 ein den freien Gasdurchgang in axialer Richtung ermöglichender Hohlraum bilden kann. Die Lochbleche 11 bzw. 12 bilden mit der jeweils anliegenden Innenwand des Leitrohres 2 einen im Querschnitt segmentartigen Hohlraum 17 bzw. 18, der sich durch die ganze Länge des Leitrohrinnenraums zieht und der der Reaktionsgasumleitung von einem Zwischenbodenwärmetauscher zur nächstanliegenden Katalysatorlage dient. 



   Der Querstrom des rückfliessenden Gases durch die Kühlröhrenpakete der einzelnen Zwischenbodenwärmetauscher 9,10 ist in üblicher Weise und wie auch in den vorerwähnten Patenten durch Schikanenbleche gesichert, die abwechselnd bis zur Innenwand des Leitrohres 2 reichen. Darüber hinaus wird der Querstrom des solcherart stufenweise gekühlten Reaktionsgases durch die jeweils nachfolgende Katalysatorlage zur nächstfolgenden Kühlstufe durch weitere, den jeweiligen Hohlraum 17 bzw. 18 abschliessende Schikanenbleche 14 unmittelbar nach jedem Katalysatorbehälter veranlasst.

Claims (1)

1. Obwohl die bisher beschriebenen Einrichtungen, dank des grundsätzlichen Aufbaues gemäss dem Patent Nr. 225722, bereits eine sehr gute Regelung der Betriebstemperaturen des Reaktors in allen seinen Teilen und damit einen optimalen Ammoniakaufbau ermöglichen, ist auch hier zweckmässigerweise eine zusätzliche Feineinregelung durch Zuführung von Kaltgas vorgesehen, wie sie im vorgenannten Patent Nr. 225722 beschrieben und in dessen Patentanspruch 4 geschützt ist. Es sind dies in den Zeichnungen die koaxialen Röhren 15 und 16, die das kalte Synthesegasgemisch den einzelnen, aufeinanderfolgenden Zwischenbodenwärmetauschern 9,10 bzw. der Eingangskatalysatorlage 8 getrennt voneinander regelbar zuführen.

   Die beschriebene Einrichtung erlaubt es, Synthesereaktoren beliebig grosser Abmessungen in liegender Anordnung zu benutzen, wobei ausserdem die sonst notwendige Einrichtung Überschwerer Fundamente und die Anwendung eines extrem hohen Bedienungskranes überflüssig wird.

   Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und zeichnerisch dargestellte Anzahl der Katalysatorschüttungen und Zwischenbodenwärmetauscher beschränkt.

   PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Gasführung in katalytischen Hochdrucksyntheseanlagen, beispielsweise für die Ammoniaksynthese, mit zwei oder mehreren, voneinander getrennten, hintereinander angeordneten und EMI2.2 metauscher (3) vorgewärmte frische Synthesegasgemisch auf seinem Wege von der Eingangskatalysatorlage (8) bis zum Hauptwärmetauscher (3) nicht nur durch die Zwischenbodenwärmetauscher (9,10), sondern auch durch die einzelnen Katalysatorlagen (6,7, 8) im Querstrom zur Längsachse eines liegend angeordneten Synthesereaktors (1, 2) geführt wird.

   <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 (2), einem Hauptwärmetauscher (3), zwei oder mehreren, voneinander getrennten, hintereinander angeordneten und durch kurze Zwischenbodenwärmetauscherröhren (9,10) gasführend miteinander verbundenen Katalysatorlagen (6, 7,8), dadurch gekennzeichnet, dass der Synthesereaktor liegend an- geordnet ist und die einzelnen Katalysatorlagen (6, 7,8) als Vollraumschüttungen auf einem Loch- oder Schlitzblech od. dgl. (11) aufruhen und nach oben durch ein gleiches Element (12) ohne Leerraum abgeschlossen sind, wobei durch diese Begrenzungsorgane (11 bzw.

   12) jeweils unterhalb und oberhalb des Katalysators ein im Querschnitt segmentartiger, die ganze Länge des Leitrohres (2) durchsetzender Hohlraum (17,18) für die Reaktionsgasumleitung geschaffen ist, der abwechselnd oben und unten je durch ein oder mehrere Schikanenbleche abgeschlossen ist, um das Reaktionsgas zum Querstrom durch die jeweils davor liegende Katalysatorlage zu zwingen.