DE2165266B1 - Vorrichtung zum selbsttaetigen wechseln des katalysators bei reaktionsapparaten zur durchfuehrung endo- oder exothermer chemischer prozesse - Google Patents

Description

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F i g. 3 eine weitere Ausführung des ganzen Reak- 18, worauf es aus der unteren Haube 6 durch den

tionsapparates im Längsschnitt, Rohrstutzen 23 wieder abgeführt wird.

F i g. 4 eine Ansicht von unten gegen das Steuer- Während das Reaktionsgas auch in der aus F i g. 1

organ bei der Ausführung nach F i g. 3, ersichtlichen Lage der Ventilplatte 18 durch deren

F i g. 5 eine weitere zugehörige Konstruktionsein- 5 siebartige Bohrungen 20 aus den Kontaktrohren 2

zelheit. austreten kann, bilden diese Bohrungen eine Sperre

Gemäß F i g. 1 ist in einem Reaktionsbehälter 1 ein für die körnige Katalysatormasse. Um nun den Kata-Bündel vertikaler Kontaktrohre 2 angeordnet, die mit lysator in relativ kurzen Zeitabständen mit jeweils reihren Enden in einem oberen und einem unteren lativ kleinen Teilmengen zum Regenerieren auszu-Rohrboden3 bzw. 4 abdichtend befestigt sind. An io wechseln, wird die Ventilplatte 18 mittels des Hydiese Rohrboden schließen sich eine obere bzw. eine draulikzylinders 21 in entsprechendem Takt hin und untere Haube 5 bzw. 6 an. Die obere Haube 5 ist an her geschoben, so daß abwechselnd die siebartigen ihrem oberen, verjüngten Ende mit einem Vorratsbe- Bohrungen 20 und die offenen Bohrungen 19 mit halter 7 verbunden, von dem eine Leitung 8 zu einer den Kontaktrohren 2 fluchtend liegen.
Schleusenkammer 9 führt. Diese Schleusenkammer 15 Die durch die offenen Bohrungen 19 der Ventilist sowohl eintrittsseitig gegenüber einer Leitung 10 platte 18 aus den unteren Enden der Kontaktrohre 2 als auch austrittsseitig gegenüber dem Vorratsbehäl- herausfallende Teilmenge des Katalysators wird, bei ter 7 durch Ventile 11 bzw. 12 absperrbar. gleichzeitigem Nachrutschen des übrigen Katalysa-

In entsprechender Weise führt von der unteren tors in den Kontaktrohren, durch eine entsprechende

Haube 6 eine Leitung 13 zu einer Schleusenkammer 20 Teilmenge frischen Katalysators von dem auf dem

14, die ebenfalls eintritts- und austrittsseitig durch oberen Rohrboden3 in kleinen Kegeina lagerndem

Ventile 15 bzw. 16 absperrbar ist. Vorrat ersetzt. Dieser Vorrat wird wiederum aus

In der oberen Haube 5 sind mehrere Verteiler- dem Vorratsbehälter 7 über die Verteilerrohre 17 er-

rohre 17 angeordnet, die sich vom Vorratsbehälter 7 gänzt.

bis etwa vor den oberen Rohrboden 3 erstrecken. 25 Für einen geregelten Durchsatz des Katalysators Dabei sind die Verteilerrohre 17 entsprechend dem einschließlich seiner Entfernung aus dem Bereich des von oben nach unten zunehmenden Querschnitt der Reaktionsapparates und seiner Bereitstellung in reHaube 5 so gerichtet, daß sie mit ihren unteren En- generiertem Zustand sorgen schließlich die beiden den in gleichmäßigen Abständen der ganzen Fläche Schleusenkammern 9, 14 mit ihren ventilgesteuerten des oberen Rohrbodens 3 gegenüberliegen. 30 Ein- und Auslassen. Auf die weiteren Einzelheiten,

Die Zahl der Verteilerrohre 17 ist allerdings gerin- die zur Vervollständigung des Kreislaufes des Kata-

ger als die Zahl der Kontaktrohre 2, so daß die Ver- lysators vom Austritt aus der unteren Schleusenkam-

teilerrohre nicht auf die Mündungen der Kontakt- mer 14 über eine Regeneriereinrichtung bis zum

rohre, sondern vorwiegend auf zwischen diesen lie- Wiedereintritt in die obere Schleusenkammer 9 die-

gende Abschnitte des Rohrbodens 3 gerichtet sind. 35 nen, braucht hier nicht eingegangen zu werden. Ge-

Unmittelbar unterhalb des unteren Rohrbodens 4 gebenenfalls kann an Stelle der Wiederverwendung

und parallel dazu befindet sich eine Ventilplatte 18, eines regenerierten Katalysators teilweise oder ganz

die je eine Gruppe offener Bohrungen 19 und siebar- ein neuer Katalysator dem Reaktionspaarat zuge-

tig ausgebildeter Bohrungen 20 aufweist. Beide Boh- führt werden. Wesentlich ist in jedem Falle nur, daß

rungsarten sind abwechselnd mit gleichen Abständen 40 das Auswechseln mit jeweils vergleichsweise geringen

wie die Kontaktrohre 2 angeordnet. Als Antriebsele- Teilmengen erfolgt und der weitaus größte Teil der

ment für die hin und her verstellbare Ventilplatte 18 Gesamtmenge sich immer innerhalb des Reaktions-

dient ein Hydraulikzylinder 21. behälters 1 befindet. Auf diese Weise ist ein beson-

Im Bereich der oberen und der unteren Haube 5 ders wirtschaftlicher Betrieb mit nur geringem bauli- bzw. 6 sind je ein Rohrstutzen 22 bzw. 23 zum Zu- 45 chen und energiemäßigen Aufwand für die Rückfühführen bzw. Abführen von Reaktionsgas und im Be- rung und Wiederaufbereitung des Katalysators mögreich des Reaktionsbehälters 1 etwas unterhalb des lieh.

oberen Rohrbodens 3 bzw. etwas oberhalb des unte- F i g. 2 läßt einen Teil der Kontaktrohre 2 und ihren Rohrbodens 4 je ein Rohrstutzen 24 bzw. 25 zum res unteren Rohrbodens 4 erkennen. In einem mäßi-Zuführen bzw. Abführen eines Wärmeträgers ange- 50 gen Abstand unterhalb des Rohrbodens befindet sich schlossen. eine fest angeordnete Ventilplatte 26 und dicht un-

Bei Inbetriebnahme des Reaktionsapparates sind terhalb dieser eine verstellbare Lochplatte 27. Die

die Kontaktrohre 2 in üblicher Weise mit einer körni- Ventilplatte 26 weist, wie bei der Ausführung nach

gen Katalysatormasse gefüllt, die von einem Reak- F i g. 1, offene Bohrungen 19 und siebartige Bohrun-

tionsgas durchströmt wird. Dabei findet eine chemi- 55 gen 20 auf, die Lochplatte 27 dagegen nur offene

sehe Umwandlung des Gases statt, bei der Wärme Bohrungen 28. Wenn in der dargestellten Lage die

verbraucht oder erzeugt wird (endo- oder exothermer Bohrungen 28 der Lochplatte 27 mit den siebartigen

Prozeß). Im ersteren Falle muß also von außen Bohrungen 20 der Ventilplatte 26 fluchten und die

Wärme zugeführt werden, was mittels des durch den offenen Bohrungen 19 der letzteren abgedeckt sind,

Rohrstutzen 24 mit höherer Temperatur in den die 60 kann aus den unteren Enden der Kontaktrohre 2 nur

Kontaktrohre 2 umgebenden Raum zugeführten und das Reaktionsgas, nicht aber der Katalysator austre-

durch den Rohrstutzen 25 mit niedrigerer Tempera- ten. Das Austreten, auch des Katalysators, ist erst

tür wieder abgeführten Wärmeträger, z.B. eine Salz- dann möglich, wenn die Lochplatte 27 in die andere

schmelze, Öl oder Wasser, erfolgt. Lage verstellt ist, bei der ihre Bohrungen mit den of-

Das Reaktionsgas wird durch den Rohrstutzen 22 65 fenen Bohrungen 19 der Ventilplatte 26 fluchten,
in die obere Haube 5 eingeführt, tritt durch den obe- In einem weiteren, ganz bestimmten Abstand darren Rohrboden 3 in die Kontaktrohre 2 ein und ver- unter ist das gleiche Steuerorgan, nämlich eine feste läßt diese am unteren Ende durch die Ventilplatte Ventilplatte 26' und eine verstellbare Lochplatte 27',

noch einmal angeordnet. Diese doppelte, im Sinne Bei dieser Ausführung wird das Reaktionsgas

einer Schleuse abwechselnd zu betätigende Einrieb.- durch den unteren Rohrstutzen 38 zugeführt und

tung braucht aber nur dann vorgesehen zu sein, wenn nach Durchströmen der unteren Siebrohre 36, der

es auf eine genaue Dosierung der jeweils abzulassen- Kontaktrohre 30 von unten nach oben und der obe-

den Katalysatormenge ankommt, die dem Volumen 5 ren Siebrohre 35 durch den oberen Rohrstutzen 37

des zwischen den beiden Steuerorganen liegenden, wieder abgeführt. Der Wärmeträger zum Zuführen

nach außen durch den hier nicht dargestellten Mantel oder Abführen der in den Kontaktrohren 30 ver-

der unteren Haube (vgl. F i g. 1) begrenzten Raumes brauchten bzw. entstehenden Wärme tritt durch den

entspricht. Rohrstutzen 39 ein und durch den Rohrstutzen 40

An Stelle der festen Ventilplatten 26, 26' und der io wieder aus.

verstellbaren Lochplatten 27, 27' können auch umge- Das Reaktionsgas kann bei dafür geeigneten Bekehrt die Ventilplatten verstellbar und die Lochplat- triebsverhältnissen auch in umgekehrter Richtung ten fest angeordnet sein. durch die Kontaktrohre 2 bzw. 30 geleitet werden,

Bei der Ausführung nach Fig. 3 erstreckt sich der d. h. bei der Ausführung gemäß Fig. 1 von unten

Reaktionsbehälter 29 über die beiden, die oberen 15 nach oben und bei der Ausführung gemäß Fig.3

bzw. unteren Enden der Kontaktrohre 30 aufneh- von oben nach unten.

menden Rohrboden 31, 32 hinaus bis zu zwei weite- Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist bei ren Rohrboden 33, 34. Zwischen den beiden oberen Reaktionsapparaten verschiedener Querschnittsfor- und den beiden unteren Rohrboden verlaufen, mit men anwendbar. Der Reaktionsbehälter kann also den Kontaktrohren 30 fluchtend, Siebrohre 35 bzw. 20 z.B. einen quadratischen oder rechteckigen, aber 36. Im Bereich dieser Siebrohre sind an den Mantel auch einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt hades Reaktionsbehälters 29 je ein Rohrstutzen 37 ben. Bei einem quadratischen oder rechteckigen bzw. 38 angeschlossen. Zwei weitere Rohrstutzen 39, Querschnitt des Reaktionsbehälters läßt sich das ent-40 befinden sich, wie bei der Ausführung nach sprechend ausgebildete plattenförmige Steuerorgan, Fig. 1, in dem zwischen den anderen beiden Rohr- 25 wie ohne weiteres verständlich ist, in seiner Verstellböden 31, 32 liegenden Bereich der Kontaktrohre 30. richtung etwa mittels seitlicher Gleitschienen führen.

In den sich an den Reaktionsbehälter 29 nach Bei einem kreisfönnigen oder ovalen Querschnitt des oben und unten anschließenden Hauben 41 bzw. 42 Reaktionsbehälters kann das plattenförmige Steuerbefinden sich einige Verteilerbleche 43 bzw. 44 (an organ, wie aus F i g. 4 ersichtlich, in der Verstellrich-Stelle der Verteilerrohre 17 gemäß Fig. 1). Außer- 3° tung entsprechend dem Hubweg abgeflacht sein, so dem münden beide Hauben in zentrale Rohrstutzen daß sich eine ovale bzw. noch etwas flacher ovale 45 bzw. 46, durch welche der Katalysator zu- bzw. Form ergibt. Bezogen auf die Ausführung nach abgeführt wird. F i g. 3 ist also in F i g. 4 innerhalb des kreisrunden

Unmittelbar unterhalb des untersten Rohrbodens Querschnitts des Reaktionsbehälters 29 die ovale 34 und parallel dazu befindet sich eine Lochplatte 35 Lochplatte 47 in der Mittellage des Hydraulikzylin-47, die Bohrungen 48 in Abständen der Kontakt- ders 49 angeordnet, wobei ihre Bohrungen 48 mit rohre 30 aufweist und mittels eines Hydraulikzylin- den Kontaktrohren 30 fluchten. Diese Lochplatte ders 49 hin und her verstellbar ist. Diese Lochplatte weist außer den Bohrungen 48 an vier Stellen Langhat bezüglich der in bestimmten Zeitabständen erfol- löcher 50 auf, durch die hindurch sie mittels Bolzen genden Abführung von kleinen Teilmengen des ver- 40 51 und Muttern 52 (vgl. Fig. 5) in dem Rohrboden brauchten Katalysators aus den Kontaktrohren 30 34 gelagert ist. Die Richtung der Langlöcher 50 die gleiche Aufgabe wie die Ventilplatte 18 gemäß entspricht der Hubbewegung des Hydraulikzylin-Fig.1. ders 49.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 tionsraum und einen Wiederbelebungsraum geführt Patentansprüche: wird. Dazu ist allerdings eine sehr große Katalysatormenge erforderlich, wenn außerhalb des Reaktions-

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Auswechseln raumes auch die beim Reaktionsvorgang aufgenomdes Katalysators bei Reaktionsapparaten, die zur 5 mene oder abgegebene Wärme abgeführt bzw. wieder Durchführung endo- oder exothermer chemischer zugeführt werden muß (deutsche Auslegeschrift Prozesse dienen, und bei denen der Katalysator 1161 257). Umwälzsysteme für so große Katalysawährend des Betriebes von oben her in die Kon- tormengen von z.B. 600000kg/h bei Temperaturen taktrohre zugeführt und nach unten hin abgeführt von 300 bis 500° C sind teuer und störanfällig,
wird, gekennzeichnet durch ein unter- io Ferner hat man bei einem Reaktionsapparat, bei halb des Rohrbodens (4, 34) angeordnetes, aus dem der Katalysator den Kontaktrohren, wie üblich, mindestens einer mit offenen Bohrungen (19) und von oben her durch eine als Beschickungskammer siebartig ausgebildeten Bohrungen (20) ausgerü- dienende Haube zugeführt und dann nach unten hin steten Ventilplatte (18, 47) bestehendes Steueror- durch eine dort angeordnete Haube abgeführt wird, gan, das, vorwiegend hydraulisch angetrieben, 15 zum Erreichen einer größeren Gleichmäßigkeit hinhorizontal periodisch bewegt werden kann. sichtlich der Verteilung des Katalysators auf die ein-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- zelnen Rohre und auch hinsichtlich seiner Bewegung net durch ein austrittsseitiges Steuerorgan, beste- in den Rohren ein zusätzliches, gasförmiges Mittel hend aus einer Lochplatte (27) in Verbindung verwendet, das in aufsteigender Richtung durch den mit einer Ventilplatte (26), wobei eine der beiden 20 Katalysator geleitet wird und diesen gleichsam zum Platten verstellbar ist. Fließen bringt (deutsche Offenlegungsschrift

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, ge- 1944 019).

kennzeichnet durch ein zweites, ebenfalls aus Demgegenüber geht die Erfindung von der Überle-

einer Lochplatte (27') in Verbindung mit einer gung aus, daß der Katalysator zwar zweckmäßig

Ventilplatte (26') bestehendes Steuerorgan in 25 während des Betriebes des Reaktionsapparates aus-

einem bestimmten Abstand unterhalb des ersten. gewechselt wird, daß dieses Auswechseln aber auch

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- aus wirtschaftlichen Gründen so erfolgen muß, daß net durch je eine Schleusenkammer (9, 14) mit sich jeweils nur eine verhältnismäßig geringe Teilgesteuerten Ein- und Auslaßventilen (11, 12, 15, menge des Katalysators zum Regenerieren außerhalb 16). 30 des Reaktionsapparates befindet. Um diese Maß-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- nähme in betriebssicherer und geordneter Weise net durch Siebrohre (35, 36) an mindestens durchführen zu können, ist die Erfindung im Zusameinem Ende der Kontaktrohre (30). menhang mit Reaktionsapparaten, bei denen der Ka-

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- talysator während des Betriebes von oben her in die net durch eine verstellbare Lochplatte (47) mit 35 Kontaktrohre zugeführt und nach unten hin abgeoffenen Bohrungen (48) am unteren Ende der mit führt wird, gekennzeichnet durch ein unterhalb des Siebrohren (36) ausgerüsteten Kontaktrohre (30). Rohrbodens angeordnetes, aus mindestens einer mit

offenen Bohrungen und siebartig ausgebildeten Bohrungen ausgerüsteten Ventilplatte bestehendes

40 Steuerorgan, das, vorwiegend hydraulisch angetrieben, horizontal periodisch bewegt werden kann.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann das austrittsseitige Steuerorgan aus einer Lochplatte in

Bei Reaktionsapparaten zur Durchführung endo- Verbindung mit einer Ventilplatte bestehen, wobei oder exothermer chemischer Prozesse, bei denen ein 45 eine der beiden Platten verstellbar ist. Es kann auch Reaktionsvorgang zwischen einem Gas und einer als noch ein zweites, ebenfalls aus einer Lochplatte in Katalysator dienenden körnigen Masse erfolgt, muß Verbindung mit einer Ventilplatte bestehendes der nach einer bestimmten Zeit verbrauchte Kataly- Steuerorgan in einem bestimmten Abstand unterhalb sator zum Regenerieren oder Erneuern aus dem Be- des ersten vorhanden sein. Zweckmäßig dient ein reich des Reaktionsapparates entfernt werden. 50 Hydraulikzylinder zum Verstellen der Ventilplatte

Zum Auswechseln des ganzen Katalysators, der bzw. der Lochplatte.

sich bei einem Röhrenreaktor in einer großen Zahl Ferner empfiehlt sich oberhalb und unterhalb der

von vertikal angeordneten Kontaktrohren befindet, Vorrichtung die Anordnung je einer Schleusenkammuß der Reaktionsapparat bisher im allgemeinen für mer mit gesteuerten Ein- und Auslaßventilen,
eine Zeitlang abgestellt werden. Das Öffnen der Hau- 55 Schließlich besteht die Möglichkeit der Anordnung ben, Entfernen der Verschlußelemente aus den ein- von Siebrohren an mindestens einem Ende der Konzernen Rohren (z.B. gemäß deutscher Patentschrift taktrohre. Im Zusammenhang damit genügt dann 997), Entleeren des verbrauchten und Einfül- eine verstellbare Lochplatte mit offenen Bohrungen len eines neuen Katalysators sowie zuletzt das am unteren Ende der mit Siebrohren ausgerüsteten Wiederschließen der Hauben kann mehrere Tage 60 Kontaktrohre.

oder gar Wochen dauern. Man hat deshalb auch Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichschon zwei oder mehr Reaktionsapparate zu einer nung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise Anlage zusammengefaßt und nacheinander zum Aus- schematisch dargestellt. Es zeigt
wechseln des Katalysators abgestellt, so daß immer F i g. 1 einen Reaktionsapparat mit einer Vorrich-

wenigstens ein Reaktionsapparat in Betrieb ist. 65 tung zum Wechseln des Katalysators im Längs-

Es gibt auch Vorrichtungen, bei denen der Kataly- schnitt,

sator während des Betriebes kontinuierlich gewech- F i g. 2 eine Konstruktionseinzelheit bezüglich

seit wird, indem er im Kreislauf durch den Reak- einer besonderen Ausführung des Steuerorgans,