DE3040712A1 - Reaction vessel esp. for high temp. high pressure catalysis - has temp. resistant inner shell pressure resistant outer shell and insulation between - Google Patents

Abstract

A reaction vessel for chemical reactions at high temps. and pressures using a catalyst has internal and external vessels separated by an insulating jacket; the internal vessel is of high-temp. material, such as stainless steel, while the external vessel is of high pressure-resistant material, such as boiler plate. The inner vessel pref. contains a catalyst bed through which the gas or other medium flows vertically, the upper part of the wall having zones permeable to the gas in it or fixed to it. Pref. the outer vessel has a bursting disc in its top dome or a pipe connected to it. Used in particular for catalytic processes at temp. up to 1000 deg.C and pressures up to 200 bar. The outer vessel can be made of relatively inexpensive boiler plate or similar material, since it does not need to withstand the high temps.. The thermal insulation keeps the temp. of the outer vessel down to a max. of 300 deg.C.

Description

"Reaktionsbehälter" "Reaction vessel"

Die Erfindung betrifft einen Reaktionsbehälter zur Durchführung chemischer Reaktionen bei hohen Temperaturen und Drücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reaction vessel for carrying out chemical Reactions at high temperatures and pressures according to the preamble of the claim 1.

Beim Bau von Druckbehältern, in denen Reaktionen bei Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck und bei Temperaturen von mehreren 1000 bis etwa 8000 C durchgeführt werden, war man auf Materialien angewiesen, die eine hohe Warmfestigkeit und geringe Neigung zur Verzunderung besitzen Die angewendeten Werkstoffe, wie hochwarmfeste Stähle, sind kostenaufwendig und schwer schweißbar. Die Konstruktionen solcher Behälter unterliegen verschiedenen Unfallverhütungsvorschriften und Normen, insbesondere AD-Merkblätter, in denen auch Vorschriften über anzuwendende Werkstoffe en-halten sind.In the construction of pressure vessels in which reactions to overpressure are opposed the atmospheric pressure and at temperatures of several 1000 to about 8000 C carried out one had to rely on materials that had high heat resistance and low The materials used, such as highly heat-resistant, have a tendency to scaling Steels are expensive and difficult to weld. The constructions of such containers are subject to various accident prevention regulations and standards, in particular AD leaflets, which also contain regulations on the materials to be used are.

aufgabe der Erfindung ist es, einen Behälter für Reaktionen zu schaffen, bei dem die äußere Behälterwand nicht mehr hochwarmfest und daher aus einem erheblich kostengünstigeren Werkstoff hergestellt werden kann.The object of the invention is to create a container for reactions, in which the outer container wall is no longer highly heat-resistant and therefore consists of a considerable amount cheaper Material can be produced.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 kennzeichnenden Merkmale. This problem is solved by the characterizing features of claim 1 Characteristics.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen Ein Ausführungsbeispiel der Erfi-ndung ist in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellt und anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Further refinements of the invention are attached to the subclaims An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing shown purely schematically and explained using the following description.

Der Reaktor besteht aus einem äußeren Druckbehälter 2 und einem inneren hochtemperaturfesten Behälter 1, wobei der Druckbereich zwischen 2 und 200 bar und Temperaturen zwischen 100 und ca. 10000 C liegt. In den Innenbehälter 1 aus temperaturbeständigen Werkstoffen, wie St 1.4961, 1.4541 oder ähnlichen, wird ein Füllgut, z. B. ein Reaktionsmittel oder ein Katalysator, in beliebiger Form, z.B. durch Schüttung, eingebracht. Das Füllgut hat das Bezugszeichen 4. The reactor consists of an outer pressure vessel 2 and an inner one high temperature resistant container 1, the pressure range between 2 and 200 bar and Temperatures between 100 and approx. 10000 C. In the inner container 1 made of temperature-resistant Materials such as St 1.4961, 1.4541 or similar, a filling material, z. B. a reactant or a catalyst, introduced in any form, e.g. by pouring. That The filling material has the reference number 4.

Zwischen dem temperaturfesten Innenbehälter l und dem druckfesten Außenbehälter 2 ist eine Wärmeisolation 3 angebracht, bevorzugt aus keramischem Werkstoff in Form von Fasern, Schüttung aus körnigen Material-oder anderer i.solierender oder wärmesenkender Mittel, evtl. in Kombination mit Wärmereflektoren, so daß z.B. bei Reaktionstemperaturen im Bereich von bis--zu-etwa 10000 C der Außenbehälter nur noch eine Tempera-tur von etwa 3000 C-maximal erreicht. Between the temperature-resistant inner container l and the pressure-resistant one A thermal insulation 3 is attached to the outer container 2, preferably made of ceramic Material in the form of fibers, bulk material made of granular material or other insulating material or heat-reducing agents, possibly in combination with heat reflectors, so that e.g. the outer container at reaction temperatures in the range of up to-about 10,000 C only a temperature of about 3000 C-maximum is reached.

Für den Druckbehälter 1 haben sich im Ausführungsbeispiel besonders bewährt Stähle, wie Kesselblech (H II), oder die Stähle St. 37.2 St. 35.8, aber auch Chrom-Legierungen mit Molybdän oder Edelstahl.For the pressure vessel 1 have particularly in the embodiment tried and tested steels such as boiler plate (H II), or steels St. 37.2 St. 35.8, but also chrome alloys with molybdenum or stainless steel.

Der Reaktionsbehälter weist eine Eintrittsöffnung 5 und eine Austrittsöffnung 6 auf, zwischen denen die Katalysatormasse 4,durchströmbar von einem Gas, welches zu reinigen ist, angeordnet ist.The reaction container has an inlet opening 5 and an outlet opening 6, between which the catalyst mass 4, through which a gas can flow, which is to be cleaned, is arranged.

Die Erwärmung des Katalysavors oder Reaktionsmittels 4 kann sowohl durch eine exotherme Reaktion während des Durchleitens der Strömung als auch durch eine Beheizung erfolgen oder durch beides. Von Vorteil ware eine Beheizung des Innenbehälters 1.The heating of the catalyst or reactant 4 can be both by an exothermic reaction during the passage of the flow as well as through heating or both. It would be advantageous to heat the inner container 1.

Die Gasströmungsabfuhrleitung kann bei 6 und nachfolgend gekühlt werden mit üblichen Kühlmitteln und sie kann auch noch an der Innenseite des Außenbehälters entlang -geführt werden. Der Innenbehälter 1 weist in seinem. Reaktionsraum, der von dem Medium, wie Gas, vorzugsweise senkrecht durchströmt wird, gasdurchlässige Bereiche 7 auf und der Außenbehälter 2 weist im Bereich seines Domes bzw. seiner Kuppel 8 und eines damit verbundenen Stutzens 9 eine Berstscheibe 10 auf.The gas flow discharge line can be cooled at 6 and below with usual coolants and they can also be attached to the inside of the outer container be guided along. The inner container 1 has in his. Reaction space, the the medium, such as gas, preferably flows through it vertically, gas-permeable Areas 7 and the outer container 2 has in the area of its dome or its Dome 8 and a connecting piece 9 connected to it have a bursting disc 10.

Nachstehend werden zwei Beispiele typischer Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Reaktionsbehälters beschrieben.Below are two examples of typical applications of the invention Reaction container described.

1. Feinreinigung von Argon Bei der Erzeugung von Argon aus Luftzerlegunganlagen bleibt ein Restgehalt an Sauerstoff von ca. 1 bis 3 ' j; im Gas, welcher durch katalytische Umsetzung mit Wasserstoff an Edelmetallkatalysatoren entfernt wird. Die hierbei freiwerdende Reaktionswärme führt zur Temperaturerhöhung bis ca. 7000 G. Die normalerweise hierfür angewendeten Drücke betragen 4 bis 6 bar.1. Fine purification of argon When producing argon from air separation plants a residual oxygen content of approx. 1 to 3% remains; in the gas, which by catalytic Reaction with hydrogen on noble metal catalysts is removed. The one here The heat of reaction released leads to an increase in temperature of up to approx. 7000 G. The normally the pressures used for this are 4 to 6 bar.

2. Stickstoffentfernung aus Edelgasen Zur Entfernung von Stickstoff aus Edelgasen wrd der Gasstrom durch Titanspäne als Schüttung geleitet, welche auf ca. 800°C im Innenbehälter mittels einer Heizung aufgeheizt werden. Die Titanspäne reagieren mit dem Stickstoff unter Nitridbildung. Die angewendeten Drücke betragen 10 bar bis etwa 200 bar.2. Removal of nitrogen from noble gases To remove nitrogen from noble gases the gas flow wrd through titanium chips as a bed, which on approx. 800 ° C in the inner container can be heated up by means of a heater. The titanium shavings react with that Nitrogen with nitride formation. The applied Pressures are 10 bar to about 200 bar.

Abwandlungen dieser Ausführungsbeispiele können selbsiverständlich vorgenommen werden, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere gehören zur Erfindung auch alle Kombinationen und Unterkombinationen der beschriebenen, dargestellten und beanspruchten Merkmale sowohl untereinander als auch mit an sich bekannten Merkmalen.Modifications of these exemplary embodiments can of course be understood can be made without thereby departing from the scope of the invention. In particular the invention also includes all combinations and sub-combinations of the described, features shown and claimed both with one another and with each other known features.

Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Reaktionsbehalters, wie er durch die Aufteilung in zwei Teilbehälter un verschiedenartige Werkstoffgrupen, hier für verschiedene Belastungsarten, erreicht wird, ist eine kostengünstigere Ausführungs- und Herstellungsmöglichkeit.The main advantage of the reaction container according to the invention, how it is divided into two sub-containers and different material groups, Achieved here for different types of load is a more cost-effective one Execution and manufacturing possibility.

Claims (2)

"Reaktionsbehälter" Patentansprüche 1. Reaktionsbehälter zur Durchführung chemischer Reaktionen bei hohen Temperaturen und Drücken mit einem strömenden Medium in Anwesenheit eines Katalysators in Form eines Gefäßes mit durch Isoliermantel getrenntem Außen- und Innenbehälter sowie Ein- und Austrittsöffnungen, zwischen denen die katalytische Masse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter aus hoch-temperaturbeständigem Werkstoff, wie Edelstahl, und der Außenbehältor aus hoch druckbeständigem Werkstoffs wie Kesselblech, besteht."Reaction vessel" claims 1. Reaction vessel for implementation chemical reactions at high temperatures and pressures with a flowing medium in the presence of a catalyst in the form of a vessel with an insulating jacket separate outer and inner container as well as inlet and outlet openings, between which the catalytic mass is arranged, characterized in that the inner container made of high-temperature-resistant material, such as stainless steel, and the outer container highly pressure-resistant material such as boiler plate. 2. Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter in seinem Reaktionsraum das von dem Medium, wie Gas, vorzugsweise senkrecht durchströmte Katalysatorbett enthält, und die Be-hälterwand in ihrem oberen Teil gasdurchlssige Bereiche aufweist bzw. fest damit verbunden ist.2. Reaction container according to claim 1, characterized in that the inner container in its reaction space that of the medium, such as gas, preferably Contains a vertically flowed through catalyst bed, and the container wall in its upper one Has part gas-permeable areas or is firmly connected to it. ), Reaktionsbehälter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter im Bereich seines Domes bzw. seiner Kuppel oder eines damit verbundenen Stutzens eine -Berstscheibe enthält.), Reaction vessel according to claims 1 or 2, characterized in that that the outer container in the area of its dome or its dome or one with it connected nozzle contains a bursting disc.