Verfahren zur Wärmerekuperation und zur Kühlhaltung der Gefässwände eines für exotherme Gasreaktionen bestimmten Apparates. Bei Apparaten, die zur Ausführung von bei hohen Temperaturen verlaufenden exo- thermen Gasreaktionen dienen, insbesondere bei Reaktionen unter erhöhtem Druck, wie zum Beispiel bei der Synthese des Ammoniaks aus den Elementen, ist es von grösster Wich tigkeit, die Gefässwände vor der Einwirkung der freiwerdenden Reaktionswärme zu schüt zen.
Es ist zu diesem Zweck schon vorge schlagen worden, die Wände des Reaktions raumes von aussen zu kühlen durch Abfuhr der Wärme an die kalten ankommenden Gase. Zur Ausführung dieses Verfahrens wurden bereits die verschiedenartigsten Vor schläge gemacht. So zum Beispiel hat man den Reaktionsraum in das Innere eines Ge fässes verlegt, das von einem Rohrsystem umgeben ist, welches zum Wärmeaustausch der Gase dient und gleichzeitig die Gefäss- wände auf niedriger Temperatur hält. Bei anderen Ausführungen hat man eine beson dere Art von Kühlung eingeführt, die aus einer Reihe konzentrisch ineinander gesetzter, zylindrischer Rohre besteht, wobei das Gas von aussen nach innen einen Zwischenraum nach dem andern in entgegengesetzter Rich tung passiert.
Alle diese Verfahren besitzen aber Mängel und gewährleisten nicht immer einen sicheren Betrieb.
Es wurde nun gefunden, dass man eine besonders gute Wärmerekuperation und vor zügliche Kühlung der Gefässwände bei Appa raten mit mindestens einem Kontaktraum für exotherme, katalytische Gasreaktionen erzielen kann, wenn man durch einen an den Kon taktraum unmittelbar angrenzenden Raum ein Kühlmittel, zum Beispiel das ankommende, diesen Raum durchziehende Reaktionsgasge misch oder auch ein anderes gasförmiges Kühlmittel, zum Beispiel indifferentes Gas, in gewundenem Wege zweckmässig im Gegen strom zu den Gasen im Kontaktraum führt.
Man verwendet beispielsweise einen doppel wandigen Apparat, dessen innerer Raum als Kontaktzaum dient und dessen äusserer Raum zwischen Reaktionsraum und äusserem Gefäss mantel mit mindestens einer Trennwand ver sehen ist, so dass das ankommende kalte Gas in vielfachen Windungen hindurchzieht. Eine zweckmässige Ausführungsform hierbei besteht darin, dass man zwischen Reaktions raum und äusserer Gefässwand eine Draht spirale fest einklemmt, und durch diese die ankommenden Gase zwingt, den Raum zwi schen Reaktionsraum und äusserem Mantel in vielfachen Windungen zu durchströmen.
Abgesehen von der gleichmässigeren Kühlung desMantels wird diewärmeentziehendeWirkung der ankommenden kalten Gase durch die gesteigerte Strömungsgeschwindigkeit um ein vielfaches vermehrt, da bekanntlich ein rasch strömendes Gas einen viel besseren Wärme austausch ermöglicht, als die gleiche Gas menge bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit. Ein weiterer Vorteil der angegebenen Kon struktion ist die leichte Regulierung der Rekuperation durch die Windungszahl der zwischen Reaktionsraum und äusserem Mantel befindlichen Drahtspirale, so dass es hierdurch in sehr einfacher Weise gelingt, die Gase auf eine bestimmte, zur Reaktion benötigte Temperatur zu bringen.
Statt der beschriebenen einfachen Aus führungsart mittelst einer Drahtspirale, kann man den gleichen Zweck durch irgend eine andere Konstruktion erreichen, die das Gas in Windungen zwischen Reaktionsraum und äusserem Mantel passieren lässt, zum Beispiel durch Einsetzen von festen Zwischen wänden und dergleichen.
In den anliegenden Zeichnungen sind drei beispielsweise Ausführungsformen des eben falls Erfindungsgegenstand bildenden Appa rates dargestellt.
In Fig. 1 tritt zum Beispiel ein Stick stoffwassergemisch bei E ein und streicht in dem Zwischenraum Sch in spiralförmig gewundenem Weg nach oben. Diese gewun dene Gasführung wird durch die Drahtspirale D erzielt. Das Gas tritt dann von oben in das Kontaktrohr K ein und verlässt den Apparat bei<B>A</B>. Zwischen dem Kontaktrohr K und dem Mantel<B>JU</B> befindet sich eine Wärmeisolation F.
In Fig. 2 tritt das Stickstoffwasserstoff gemisch in E ein und streicht in gewundenem Wege um die Kontaktrohre herum nach oben. Der gewundene Weg wird durch einge baute Bleche<B>8</B> erreicht, die abwechselnd sich überdachend, zwischen den Kontaktrohren X liegen. Oben tritt das Gasgemisch in die Kontaktrohre K ein, durchströmt diese von oben nach unten und verlässt den Apparat durch den Gasaustritt A. Zwischen den aussen liegenden Kontaktrohren g und dem Mantel M befindet sich eine Wärmeisolation J.
Der Apparat nach Fig. 3 besitzt mehrere Kontaktrohre K. Der Raum unmittelbar ausserhalb der Kontaktrohre ist durch eine Reihe von Trennwänden S derart unterteilt, dass durch Versetzen der einzelnen Trenn wände oder durch Versetzen von Gruppen von Trennwänden gegeneinander ein gewun dener Weg für das Kühlmittel erzeugt wird (vergleiche die Pfeile in der Figur).
Nach dem vorliegenden Verfahren kann auf diese Weise der Reaktionsraum einen verhältnismässig grossen Teil des Apparates einnehmen, was zum Beispiel bei der Be schränkung der Abmessungen eines für hohe Drucke bestimmten Apparates eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Aus führungen bedeutet. Ein weiterer, sehr wesent licher Vorteil ist die leichte technische Aus führbarkeit gegenüber den angegebenen anderen Verfahren. Das vorliegende Verfahren kann natürlich auch in Kombination mit anderen üblichen Regenerationsverfahren angewendet werden.
Es kann Anwendung insbesondere bei der Synthese des Ammoniaks aus den Elementen, bei der Herstellung flüssiger Stoffe aus Kohlenoxyd und Wasserstoff etc., sowie bei sonstigen Gasreaktionen, finden, bei denen von Kohlenwasserstoffen ausge gangen wird oder solche gebildet werden.