Verfahren und Vorrichtung zur ununterbroehenen Ausführung eines chemischen
Prozesses an in einem geschlossenen System unter Druck stehenden Gasen.
Es ist bekannt, bei ununterbrochener Aus führung von Prozessen an unter Druck stehenden Gasen, wobei ein Teil der frisch zugeführten Gase am Prozess unbeteiligt bleibt, zur Umwälzung der am Prozess un beteiligt gebliebenen Gase Umwälzpumpen zu verwenden, welche von besondern I(raft- maschinen angetrieben werden. Die Stopfbiichsen solcher Umwälzpumpen stehen aber dauernd unter dem hohen, für den Vorgang nötigen Druck und können nicht wie bei mehrstufigen Verdichtern zur Unterteilung des Druckgefälles von einer Stufe in die nächstuntere entlastet werden.
Dabei haben sich die Nachteile gezeigt, dass nicht nur diese schwer zu dichtenden Stopfbüchsen oft undicht wurden und zu Betriebsstörungen Anlass gaben, sondern auch, dass die Leistung der Umwälzpumpe, je nach der Leistungseinstellung des die Gase auf den notwendigen Druck verdichtenden Verdichters, von Hand oder durch besondere Regelvorrichtungen einzustellen ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ununterbrochenen Ausführung eines che mischen Prozesses an in einem geschlossenen
System unter Druck stehenden Gasen. Das
Verfahren besteht darin, dass die dem System frisch zugeführten Gase zur Umwälzung der am Prozess nicht beteiligt gebliebenen und zu einer weiteren Ausführung des Prozesses zu verwendenden Gase herangezogen werden.
Zur Ausführung dieses Verfahrens kann die Umwälzung der zu einer weiteren Ausführung des Prozesses zu verwendenden Gase durch eine in der Zuführungsleitung der Frischgase angeordnete Strahlpumpe erfolgen.
Ein Beispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Der Verdichter 1 saugt die für den chemischen Prozess bestimmten Gase durch die Leitung 2 an, verdichtet dieselben auf den nötigen Druck und fördert die verdichteten Gase durch die Förderleitung 3 in den Raum 4, in welchem beispielsweise eine Katalysa- tormasse zur Beschleunigung des Vorganges vorhanden sein kann. Ein Teil des in den Raum 4 eingeführten Gasgemisches geht den Prozess, beispielsweise eine Verbindung ein, und wird durch die Leitung 5 als Fertigerzeugnis abgeführt. Der andere Teil der in den Raum 4 eingeführten Gase bleibt entweder am Prozess unbeteiligt oder geht, nach- dem er den Prozess schon ausgeführt hat, den umgekehrten Prozess, das heisst in diesem Beispiel eine Trennung ein, und muss zur Eingehung des ursprünglich gewünschten Prozesses, das heisst einer Verbindung von neuem über einen Katalysator geführt werden.
Dazu wird dieser am Prozess unbeteiligt gebliebene Teil der Gase durch die Leitung 6 unten aus dem Raum 4 abgeführt und oben durch die Leitung 7 wieder demselben Raume zugeführt.
Um den im Raum 4 beim Durchstreichen der Gase durch die Vorrichtung stattfindenden Druckabfall im Kreislauf der durch die Leitung 6 umgewälzten Gase überwinden zu können, ist eine Strahlpumpe 8 vorgesehen, welche unmittelbar in eer Zuführungsleitung für die frischen Gase angeordnet ist. In die Düse 9 werden die verdichteten und frisch zuzuführenden Gase mit einem etwas höheren als zur Ausführung des Prozesses im Raum 4 nötigen Druck eingeführt. Dadurch engt. steht in der Einlaufdüse 10 eine hohe Geschwindigkeit und demzufolge ein geringerer Druck, derart, dass die zu einer weiteren Ausführung des Prozesses zu verwendenden Gase aus dem Raum 4 durch die Leitung 6 angesaugt werden.
In dem darauffolgenden Diffusor 11 wird die Geschwindigkeit der vereinigten Frisch- und Umwälzgase in Druck umgesetzt, so dass die vereinigten Gase durch die Leitung 7 mit dem für den Prozess notwendigen Druck in den Raum 4 eingeführt werden.
Das beschriebene Verfahren kann zum Beispiel bei der Eerstellung von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff Anwendung finden. Die Vereinigung der beiden Gase findet im Behälter 4 unter Einwirkung einer Katalysatormasse und unter einem Druck von beispielsweise 700 Atm. statt. Das entstandene Ammoniak wird durch die Leitung 5 weitergeleitet, während das am Prozess noch unbeteiligte Gasgemisch, das beim Durchströmen der Katalysatormasse einen Druckabfall von zum Beispiel 20 Atm. erleidet, durch den Strahlapparat 8 von neuem in den Kreislauf eingeführt wird.
Zu diesem Zweck werden die vom Kompressor gelieferten Frischgase statt mit einem Druck von 700 Atm. mit einem Druck von 750 Atm. in den Strahlapparat eingeführt, so dass ihre Entspannungsenergie genügt, um die Umwälzgase von 680 auf 700 Atm. zu verdichten und gemeinsam mit den Frischgasen in den Raum 4 zu fördern.
Durch diese Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass die Anwendung von umständlichen, oft zu Betriebsstörungen Anlass gebenden, mechanischen Umwälzpumpen umgangen werden kann. Solche Strahlpumpen stellen sich selbsttätig auf die notwendige Leistung ein, wenn beispielsweise nicht die übliche Menge frischer Gase, sondern nur eine verminderte Menge zugeführt wird.
Es ist natürlich auch möglich, an Stelle einer einzigen Strahlpumpe mehrere parallel geschaltete Strahlpumpen anzuordnen. Ferner besteht die Möglichkeit bei Einrichtungen, in welchen die zu einer weiteren Ausführung des Prozesses zu verwendenden Gase stufenweise aus dem für den Prozess bestimmten Raum abgeführt werden, verschiedene Strahlpumpen hintereinander in die Gaszuführungsleitung einzuschalten. Schliess lioh können einzelne Gruppen solcher hintereinandergeschalteter Strahlpumpen einander parallel gesohaltet werden. Selbstverständlich kann diese Erfindung auch bei Systemen angewendet werden, in welchen die Gase nicht wie im beschriebenen Anwendungsbeispiel eine chemische Verbindung eingehen, sondern chemisch getrennt werden.
Schliesslich können zur Ausführung des Verfahrens auch andere Vorrichtungen ver wendet werden, beispielsweise Turbinen oder Kolbenkraftmaschinen, welche von den frisch zuzuführenden Gasen beaufschlagt werden und die zu einer weiteren Ausführung des Prozesses zu verwendenden Gase fördernde Turbo- oder Kolbenpumpen durch mechanische Übertragung antreiben. Solche Ma- schinen können stopfbüchslos und nach aussen vollständig geschlossen ausgeführt werden, da zur Dichtung nar die geringen, durch die Strömungswiderstände verursachten Druck unterschiede in Frage kommen.
PATENTAN8PRCRE:
I. Verfahren zurununterbrochenenAusftth- rung eines chemischen Prozesses an in einem geschlossenen System unter Druck stehenden Gasen, dadurch gekennzeich net, dass die dem System frisch zuge führten Gase zur Umwälzung der am
Prozess nicht beteiligt gebliebenen und zu einer weiteren Ausführung des Pro zesses zu verwendenden Gase herange zogen werden.
Method and device for the uninterrupted execution of a chemical
Process involving gases under pressure in a closed system.
It is known to use circulating pumps, which are driven by special I (raft machines), to circulate the gases that have remained uninvolved in the process when processes are continuously carried out on pressurized gases, whereby some of the freshly supplied gases remain uninvolved in the process The stuffing bags of such circulating pumps are, however, constantly under the high pressure required for the process and cannot be relieved, as with multi-stage compressors, to subdivide the pressure gradient from one stage to the next.
The disadvantages have shown that not only these stuffing boxes, which are difficult to seal, often leaked and gave rise to malfunctions, but also that the performance of the circulation pump, depending on the performance setting of the compressor compressing the gases to the necessary pressure, by hand or is to be adjusted by special control devices.
The present invention relates to a method and an apparatus for the uninterrupted execution of a chemical process in a closed
System of pressurized gases. The
The method consists in that the gases freshly supplied to the system are used to circulate the gases that have not remained involved in the process and are to be used for further execution of the process.
To carry out this method, the gases to be used for a further execution of the process can be circulated by a jet pump arranged in the supply line for the fresh gases.
An example of a device for carrying out the method according to the invention is shown schematically in the drawing.
The compressor 1 sucks in the gases intended for the chemical process through the line 2, compresses them to the required pressure and conveys the compressed gases through the delivery line 3 into the space 4, in which, for example, a catalyst mass is present to accelerate the process can. Part of the gas mixture introduced into space 4 enters into the process, for example a connection, and is discharged through line 5 as a finished product. The other part of the gases introduced into space 4 either remains uninvolved in the process or, after it has already carried out the process, goes into the reverse process, i.e. in this example a separation, and has to enter into the originally desired process, that is to say, a compound must be passed over a catalyst again.
For this purpose, this part of the gases that has remained uninvolved in the process is discharged from the room 4 through the line 6 at the bottom and fed back to the same room through the line 7 at the top.
In order to be able to overcome the pressure drop occurring in space 4 when the gases are passed through the device in the circuit of the gases circulated through line 6, a jet pump 8 is provided which is arranged directly in a supply line for the fresh gases. The compressed and freshly supplied gases are introduced into the nozzle 9 at a pressure that is slightly higher than that required to carry out the process in the space 4. This narrows. there is a high speed in the inlet nozzle 10 and consequently a lower pressure, such that the gases to be used for a further execution of the process are sucked in from the space 4 through the line 6.
In the following diffuser 11, the speed of the combined fresh and circulating gases is converted into pressure, so that the combined gases are introduced into space 4 through line 7 at the pressure required for the process.
The method described can be used, for example, in the production of ammonia from nitrogen and hydrogen. The combination of the two gases takes place in the container 4 under the action of a catalyst mass and under a pressure of, for example, 700 atm. instead of. The ammonia formed is passed on through the line 5, while the gas mixture, which is still not involved in the process, causes a pressure drop of, for example, 20 atm. When flowing through the catalyst mass. suffers, is reintroduced into the circuit through the jet apparatus 8.
For this purpose, the fresh gases supplied by the compressor are used instead of a pressure of 700 Atm. with a pressure of 750 atm. Introduced into the jet apparatus so that its relaxation energy is sufficient to move the circulating gases from 680 to 700 Atm. to compress and to promote together with the fresh gases in room 4.
This invention has the advantage that the use of cumbersome mechanical circulating pumps, which often give rise to operational malfunctions, can be avoided. Such jet pumps adjust themselves automatically to the required output if, for example, not the usual amount of fresh gases but only a reduced amount is supplied.
It is of course also possible to arrange several jet pumps connected in parallel instead of a single jet pump. Furthermore, in devices in which the gases to be used for a further execution of the process are gradually discharged from the space intended for the process, different jet pumps can be switched on one after the other in the gas supply line. Finally, individual groups of such jet pumps connected in series can be kept parallel to one another. Of course, this invention can also be used in systems in which the gases do not form a chemical bond as in the application example described, but are separated chemically.
Finally, other devices can also be used to carry out the method, for example turbines or piston engines, which are acted upon by the gases to be freshly supplied and which drive the turbo or piston pumps promoting the gases to be used for a further execution of the process by mechanical transmission. Such machines can be designed without a stuffing box and completely closed on the outside, since only the small pressure differences caused by the flow resistances come into question for sealing.
PATENTAN8PRCRE:
I. Process for the uninterrupted execution of a chemical process on gases under pressure in a closed system, characterized in that the gases freshly supplied to the system are used to circulate the am
Process that has not remained involved and gases to be used for a further execution of the process can be used.