DE4135018A1 - Verfahren und vorrichtung zur stroemungsfuehrung in radialstromreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Strömungsführung in Radialstromreaktoren zur Kontaktierung einer fluiden Phase mit Feststoff und findet Anwendung auf den Ge­ bieten der Reaktions- und Adsorptionstechnik sowie der Um­ weltschutztechnik, beispielsweise zur Reinigung von Abluftgasen und PKW-Auspuffgasen.

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen, die eine gleichmäßige Anströmung der Katalysator- oder Adsorbens-Festbetten nur unter Zuhilfenahme zusätzlicher Einbauelemente ermöglichen (DD-PS 1 13 263, DD-PS 1 33 582, DD-PS 1 33 705, DD-PS 70 071, DE-OS 26 14 692, DE-PS 33 34 775).

Die GB-PS 14 81 017 beschreibt eine Vorrichtung, die aus vielen ineinandergeschachtelten zylindrischen Schüttungen mit gleichen radialen Abständen besteht und zur Rückgewinnung von Edelmetallen dient. Diese Vorrichtung ermöglicht keine Vergleichsmäßigung der fluiden Phase über die Festbettlänge.

Bekannt ist eine Vorrichtung, bei der der Gesamtstrom in viele Einzelströme durch die Schüttung unterteilt wird, die sich aus halbkreisförmigen Reaktorbetten zusammensetzt. Die halbkreisförmigen Reaktorbetten sind abwechselnd an den Enden verbunden und ziehen sich zum Mittelpunkt des Reaktors hin. Eine Vergleichmäßigung über die Höhe des Reaktors wird nicht erreicht.

In der US-PS 48 83 646 wird zur besseren Ausnutzung der Schüttung ein Festbett mit einem Radialstrombett kombiniert. Diese Vorrichtung ermöglicht keine Verringerung der Reaktorhöhe.

Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren ermöglichen eine Ver­ gleichmäßigung der durch das Festbett strömenden fluiden Phase nur durch hohe Material- und Energiekosten, die sich durch Zusatzeinrichtungen, herbeigeführte Zwangsstromführung der flui­ den Phase, Druckverlusten und daraus resultierenden Einsatz größerer Kompressoren ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Strömungsfüh­ rung in Radialstromreaktoren zur Verfügung zu stellen, das eine gleichmäßige Anströmung der fluiden Phase über die gesamte Schütt­ länge bei Verwendung einer kostengünstigen Vorrichtung unter Senkung von Druckverlusten bei gleichzeitiger Erhöhung des Wir­ kungsgrades ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gasstrom der fluiden Phase bei Eintritt in den Einströmraum des Festbettes in zwei Teilströme geteilt wird, die das Festbett entweder radial nach innen oder radial nach außen oder radial nach innen und radial nach außen durchströmen und daß die beiden Teilströme einzeln oder als Gesamtstrom abgeführt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Strömungsführung in Radialstromreaktoren zur Verfügung zu stellen, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vor­ richtung aus einen oder mehreren übereinander angeordneten Ra­ dialstromreaktoren besteht, die ein inneres und äußeres Teilfest­ bett bilden, so daß ein enger Einströmraum und zwei große Ausströmräume, die größer als das doppelte des Einströmraumes sind, entstehen. Die Teilfestbetten sind parallel oder in einem Winkel zueinander so angeordnet, daß die Einströmräume im Längs­ schnitt rechteckig sind oder die Form eines Spitzkeiles bilden. Der Gesamtstrom der fluiden Phase wird bei Eintritt in den Einströmraum des Festbettes in zwei Teilströme geteilt, die das Festbett radial nach innen und radial nach außen durchströmen. Die beiden Teilströme werden einzeln oder als Gesamtstrom abge­ führt.

Erfindungsgemäß sind das innere und äußere Teilfestbett vor­ zugsweise zylindrisch oder als Vieleck ausgebildet. Es ist aber ebenfalls möglich, daß der Einströmraum im Längsschnitt rechteckig ist oder die Form eines Spitzkeiles bildet. Ferner kann der Radialstromreaktor in Längsrichtung durch Trennwände in Teilreaktoren unterteilt sein, so daß jeder Teilreaktor als selbständiger Reaktor arbeiten kann.

In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist von den drei Teilreaktoren mittels Ventilschaltung einer auf Adsorption, ein zweiter auf Desorption und ein dritter auf Kühlung derart einstellbar, daß bei feststehendem Reaktor ein Drehadsorber simuliert wird.

Die Festbetten können erfindungsgemäß aus Adsorbenzien bestehen, mittels derer sich aus den strömenden Fluiden Bestandteile entfernen lassen. Als Adsorbens kommen hierbei alle handelsüblichen Molekularsiebpackungen in Betracht. Sehr gut läßt sich beispielsweise Natriumaluminiumsilikat verwenden. Ebenso ist es möglich, daß das Adsorbens aus hydrophobierten Molekularsie­ ben besteht. Weitere einsetzbare Materialien sind Aktivkohle, Aluminiumoxid oder Silicagel.

In einer anderen Variante der Erfindung können die Festbetten aus einer Schüttung katalytischen Materials bestehen. Bevorzugt wird hierbei eine katalytische Schüttung aus Eisenoxid-Pel­ lets. Derartige Festbetten werden insbesondere verwendet bei Ver­ fahren mit katalytischer Nachverbrennung. Hierbei werden die Fluidströme zunächst über das Katalysatorbett geleitet. Den Fest­ betten ist in Strömungsrichtung eine Brennkammer nachgeordnet, in welcher die z. B. in einem verunreinigten Gas vorhandenen Schad­ stoffe verbrannt werden. Die Schüttung aus katalytischem Material dient dabei gleichzeitig zur Wärmespeicherung, so daß die Wärme durch periodischen Wechsel der Strömungsrichtung regenerativ zu­ rückgewonnen und in der Schüttung hin- und hergeschoben wird.

Die Voraussetzung für eine gleichmäßige Anströmung über die Reaktorlänge in einem Radialstromreaktor wie

• - Verringerung der Reaktorlänge
• - enger Einströmraum für die fluide Phase
• - großer Ausströmraum nach der Schüttung, die bei den bekannten Radialstromreaktoren nicht gleichzeitig verwirklicht werden können, werden durch die erfindungsgemäße Lösung bei Erhöhung der Effektivität realisiert.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

Fig. 1a-d Strömungsformen bei Einsatz von Radialstrom­ reaktoren.

Fig. 2a, b Die erfindungsgemäße Lösung mit zwei Radialstrom­ reaktoren.

Fig. 3 Katalytische Nachverbrennung unter Verwendung eines Radialstromreaktors mit in einem Winkel zueinander angeordneten Teilfestbetten.

Fig. 4 Reinigung eines großen Abluftstromes mit drei Radialstromreaktoren.

Fig. 5a-e Die erfindungsgemäße Lösung mit zwei Radialstrom­ reaktoren und mit katalytischer Nachverbrennung.

Fig. 6a-d Doppelringströmer mit Dreiteilung.

Fig. 7 Einfachringströmer mit Dreiteilung.

Fig. 8 Simulation eines Drehadsorbers.

Prinziell kommen erfindungsgemäß die in den Fig. 1a-d dargestellten Strömungsformen in Betracht. Dabei stellen die Varianten gemäß den Fig. 1a und b z-förmige Strömungsformen dar. Deren Kennzeichen ist, daß die Ströme in dem Zentralrohr 91 und dem äußeren Ringraum 92 dieselbe Richtung haben. Dagegen verlaufen die Fluidströme in den Fig. 1c und d in entgegenge­ setzter Richtung.

Die Fig. 1b und d haben gemeinsam, daß die Strömung vom äußeren Ringraum 92 zum Zentralrohr 91 verläuft, während dies in den Fig. 1a und c umgekehrt ist.

Die gleichmäßigere Gasverteilung ist bei der Auslegung der Reaktoren gemäß den Fig. 1c und d gewährleistet. In der Praxis lassen sich jedoch die in den Fig. 1a und b dargestellten Verhältnisse leichter realisieren.

Nach Fig. 2a besteht die Vorrichtung aus zwei Radial­ stromreaktoren, die durch einen Kolonnenboden 8 getrennt und übereinander in einem Apparat angeordnet sind. Das innere und äußere Teilfestbett 1 und 2 sind parallel zueinander angeordnet.

Das Beispiel zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung zur Reinigung eines Abluftstromes, der Lösemittel enthält, durch ein kontinuierliches Adsorptionsverfahren, indem abwechselnd der obere und der untere Radialstromreaktor in der Adsorptions- oder Desorptionsphase arbeitet. In der Adsorptionsphase gelangt der Abluftstrom durch den Gaseintritt 6 in den engen Einströmraum 5. Der gesamte Abluftstrom wird in zwei Teilströme geteilt, die das aus einem Adsorbens bestehende innere und äußere Teilfestbett 1 und 2 radial nach innen und radial nach außen gleichmäßig über die Reaktorlänge durchströmen, dabei gereinigt werden und über den Gasaustritt 7 abgeführt werden.

In der Desorptionsphase wird Heißdampf durch Saugen aus Gasaus­ tritt 6a, durch den Gaseintritt 7a und die Teilfestbetten 1 und 2 geleitet und damit das vorher adsorbierte Lösungsmittel desor­ biert und mit dem Heißdampf abtransportiert.

Nach Fig. 2b wird wie in Fig. 2a verfahren, nur daß die Teilfestbetten 1 und 2 Wärmetauscherrohre 12, die in Sammel­ behältern 13 und 14 eingebunden sind, enthalten, durch die Kaltluft während der Adsorptionsphase oder Heißdampf während der Desorptionsphase strömt.

Das Kühl- bzw. Heizmedium gelangt durch den Eintritt 15 und über den Sammelbehälter 13 in die Wärmetauscherrohre 12 und verläßt diese über den Sammelbehälter 14 und den Austritt 16. Die Adsorptionsphase läuft wie in Fig. 2a ab. In der Desorptions­ phase werden durch den Heißdampf, der durch die Wärmetauscherroh­ re 12 strömt, die Festbetten 1 und 2 aufgeheizt und die adsor­ bierten Lösungsmittel wieder desorbiert. Über Gasein- und Gasaus­ tritt 6a und 7a wird saubere Umgebungsluft durch die Teilfestbet­ ten 1 und 2 gesaugt und damit die desorbierten Lösungsmittel abtransportiert.

Nach Fig. 3 soll ein großer Abluftstrom von 200 000 m3/h gereinigt werden. Die Vorrichtung besteht aus drei übereinander angeordneten und durch Kolonnenböden 8 getrennte Radial­ stromreaktoren. Die Teilfestbetten 1 und 2 sind parallel zu­ einander angeordnet.

In den Fig. 4a und b ist schließlich eine kontinuierliche Ad- und Desorption mit feststehendem Radialstromadsorber durch Simu­ lation eines Drehadsorbers mittels Ventilumschaltungen be­ schrieben. Hierbei wird beispielsweise davon ausgegangen, daß die Teilabschnitte 78 und 83 zeitlich versetzt der Adsorption unterworfen sind. Das Rohgas wird hierbei in den Einströmraum 85 gepreßt und verläßt den Reaktor radial zu den inneren und äußeren Zwischenräumen 86 und 87.

Während in den Abschnitten 78 bis 83 die Adsorption stattfindet, wird in dem Teilabschnitt 77 desorbiert. Hierbei strömt der Desorptionsluftstrom im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung durch die Schüttung, d. h. aus dem inneren und äußeren Zwischenraum 86 und 87 in den Zwischenspalt 85.

Während dieses Prozesses wird gleichzeitig der Teilabschnitt 84 gekühlt.

Wenn die Desorption im Abschnitt 77 beendet ist, erfolgt die Umschaltung, d. h., die Desorptionsstufe wird durch Umschalten der Ventile auf Kühlung entsprechend dem Teilabschnitt 84 ge­ schaltet. Gleichzeitig beginnt in dem gekühlten Teilabschnitt 84 die Adsorption, wobei durch Umschaltung der Ventile auf Adsorp­ tion gemäß den Pfeilrichtungen in den Abschnitten 78 und 83 geschaltet wird.

Der Vorteil dieser Anlage ist, daß der gesamte Adsorber fest­ steht. Das Umschalten von Adsorption auf Desorption oder Kühlung erfolgt allein durch die Umschaltung der entsprechenden Ventile.

Fig. 4b zeigt die Ventilschaltung für einen in fünf Abschnitte unterteilten Adsorber für die Lösemittelrückgewinnung. Die Ven­ tile 101, 103, 105 sowie 113, 116 und 119 sind geöffnet, so daß das Rohgas 21 in drei Teilabschnitten des Reaktors der Adsorp­ tionsphase unterworfen ist und als Reingas 91 den Adsorber 85 verläßt. Dabei sind die Ventile 102, 104, 106 und 111, 112, 114, 115, 117, 118 geschlossen.

Die Reaktorabschnitte an den Ventilen 107, 108, 109 und 110 werden dabei gekühlt bzw. desorbiert. Dazu sind die Ventile 107, 109, 121, 122, 123 und 125 geschlossen und 108, 110, 120 und 124 geöffnet. Der Ventilator 93 saugt über 120, 108 Kühlluft 89 durch den Teilreaktor, der sich in der Kühlphase befindet, und Heiß­ luft 90 über 124, 110 durch den Teilreaktor, der sich in der Desorptionsphase befindet. Die Kühlluft mischt sich nach Verlassen des Adsorbers mit der lösemittelbeladenen heißen Luft und der Mischstrom gelangt in den Kühlabscheider 94, wo das Lö­ semittel auskondensiert. Nach erfolgter Desorption werden die Ventile umgeschaltet und die Desorptions- und Kühlungsphase rücken um einen Teilreaktor weiter. Das zurückgewonnene Lösungs­ mittel fällt kontinuierlich im Kühlabscheider 94 an.

Nach Fig. 5 wird die erfinderische Lösung für die katalytische Nachverbrennung verwendet. Ein Abluftstrom 9 wird durch den Brenner 10 auf die Eintrittemperatur von 400°C erwärmt und gelangt über den Mischungsraum 11 in den Einströmraum 5, teilt sich in zwei Teilströme, strömt durch das äußere und innere Teilfestbett 1 und 2 in die Ausströmräume 3 und 4, vereint sich wieder zu einem Gesamtstrom und wird durch Wärmetauscherrohre 12 im Gegenstrom zum kalten Abluftstrom geführt. Die Teilfestbetten 1 und 2 sind in einem Winkel von 10° zueinander angeordnet.

In den Fig. 6 bis 8 sind weitere Beispiele des er­ findungsgemäßen Reaktors mit katalytischer Nachverbrennung dar­ gestellt. Hierbei werden für die Schüttung schwach katalytische Eisenoxid-Pellets vorzugsweise verwendet.

In den Fig. 6a-e sind die beiden Radialstromreaktoren 17 und 18 in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet. Zwischen den Reaktoren befindet sich die Brennkammer 28. Die Reaktoren 17 und 18 werden außerdem durch die vertikalen Trennwände 19 und 20 in zwei Hälften geteilt. Die dargestellte Anlage ist jedoch nicht auf zwei Reaktoren begrenzt. Sie kann vielmehr modulartig auf eine größere Anzahl von Reaktoren vergrößert werden.

Die Anlage in dem Beispiel gemäß Fig. 6a wird angefahren, indem der Reaktor 17 zunächst auf ca. 700°C erhitzt wird. Die Temperatur des Reaktors 18 liegt hingegen bei etwa 50-100°C. Der Rohgasstrom 21 wird über den Lüfter 22 angesaugt und gelangt über die Umschaltklappe 23 in den Reaktor 17. Hierbei sind die Ventile 24 und 25 geöffnet und die Ventile 26 und 27 ge­ schlossen. Der Rohgasstrom wird durch die auf 700°C erhitzte Schüttung im Reaktor 17 aufgeheizt. Durch die Abgabe der Wärme an den Rohgasstrom kühlt sich das Festbett ab. Gleichzeitig erfolgt in dem Festbett die katalytische Umsetzung der Schadstoffe.

In der Brennkammer 28 wird das Rohgas auf die endgültige Reak­ tionstemperatur gebracht. Hierbei werden die Schadstoffe fast vollständig verbrannt. Die heiße gereinigte Luft gelangt an­ schließend in den Reaktor 18 und gibt hier ihre Wärme an die kältere Schüttung ab. Dazu werden die Ventile 29 und 30 geöffnet und die Ventile 31 und 32 geschlossen.

Bevor die Wärmefront im Reaktor 18 durchbricht, wird das Ventil 25 geschlossen und das Ventil 27 geöffnet. Die Folge hiervon ist, daß das Rohgas für kurze Zeit (ca. 30 Sek.) nur durch die Hälfte 17a des Reaktors 17 strömt, während die Hälfte 17b mit gereinigter Luft gespült wird. Hierzu wird das Ventil 33 ge­ öffnet und über den Lüfter 34 und die Umschaltklappe 35 ein kleiner Teilstrom der gereinigten Luft in den Reaktorteil 17b gepreßt. Hierdurch wird das restliche Rohgas aus der Hälfte 17b des Reaktors 17 in die Brennkammer 28 gespült. Am Ende des Spülvorganges ist die Hälfte 17b des Reaktors 17 mit Reinluft gefüllt.

Nach Abschluß dieses Teilschrittes erfolgt die Umschaltung der Klappe 23 und das Rohgas gelangt über die Ventile 29 und 30 in den jetzt auf 700°C erhitzten Reaktor 18. Gleichzeitig mit der Umschaltung der Klappe 23 werden die Ventile 24 und 27 ge­ schlossen und die Ventile 26 und 25 geöffnet. Das Rohgas gelangt nunmehr von oben in die Brennkammer 18 und erhitzt als ge­ reinigte Reinluft den Teil 17b des Reaktors 17. Gleichzeitig wird über den Lüfter 34, die Klappe 35 und das Ventil 26 die linke Seite 17a des Reaktors 17 vom Rohgas freigespült (ca. 30 Sek.).

Nach Beendigung der Spülung des Teils 17a des Reaktors 17 werden die Ventile 33 und 26 geschlossen und das Ventil 24 geöffnet. Die heiße Reinluft strömt nun durch beide Teile des Reaktors 17. Hierbei sind die Ventile 24 und 25 geöffnet, während die Ventile 26 und 27 geschlossen sind. Kurz bevor die Wärmefront im Reaktor 17 durchbricht, wird der Spülvorgang am Reaktor 18 unter Umschaltung der Klappe 35 eingeleitet. Bemerkenswert ist hierbei, daß die Spülzeit wesentlich geringer ist, als die Um­ schaltzeit, z. B. Umschaltzeit T u = 10 Min., Spülzeit T sp = 30 Sek. Die Spülmenge ist ebenfalls geringer als die Rohgasmenge und wird immer der Brennkammer zugeführt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der er­ findungsgemaßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die bei der Nachverbrennung nach dem Stand der Technik auftretenden Tempera­ turen von ca. 800-1000°C auf etwa 600°C durch die Anwendung der schwach katalytischen Pellets abgesenkt werden. Im Idealfall bei Schadstoffkonzentration größer als 1 g/m 3 wird der Brenner nur beim Anfahren benötigt. Die Wärmefront wird im folgenden im Apparat hin und her geschoben und verläßt die Schüttung nicht. Hierbei werden die Ventile 24-27, 29-32 und 33 sowie die Umschaltklappen 23 und 35 nur durch relativ kalte Luft be­ aufschlagt. D.h., die Beanspruchung dieser beweglichen Teile ist relativ gering, so daß auch der Verschleiß niedrig gehalten werden kann.

Die Reaktoren nach den Fig. 6b bis c unterscheiden sich gemeinsam von dem in Fig. 6a dargestellten Reaktor dadurch, daß die Umschaltklappe 35 und der Spüllüfter 34 entfallen.

Der in Fig. 6b wiedergegebene Reaktor stellt eine Variante des zuvor beschriebenen Reaktors gemäß Fig. 6a dar. Auch hierbei sind die Reaktoren durch die Trennwände 36 und 37 in zwei etwa gleich große Hälften aufgeteilt. Der heiße Reaktor 17 wird bei geöffneten Ventilen 38 und 39 mit Rohgas beaufschlagt. Das kalte Rohgas kühlt die Festbettschüttung ab, während das Rohgas seiner­ seits sich aufheizt. Nach dem Passieren der Brennkammer 28 bei geöffneten Ventilen 40 und 41 durchströmt die saubere heiße Luft die kalte Festbettschüttung des Reaktors 18 und gibt an diese ihre Wärme ab.

Kurz vor dem Umschalten der Strömungsrichtung erfolgt wieder die Spülung des Teils 17b des Reaktors 17. Hierfür bleibt das Ventil 38 weiter geöffnet, während das Ventil 39 geschlossen wird. Das Ventil 44 wird geöffnet so daß saubere Spülluft durch den Teil 17b des Reaktors 17 strömt. Hierbei sind die Ventile 45, 42 und 43 geschlossen, während die Ventile 40 und 41 geöffnet sind.

Zur Umkehr der Strömungsrichtung wird die Umschaltklappe 23 be­ tätigt, so daß das Rohgas von oben nach unten in den Reaktor 18 fließt. Durch Öffnen des Ventils 39 und Schließen des Ventils 38 wird gleichzeitig erreicht, daß die gesamte Luft über die Seite 17b des Reaktors 17 strömt. Durch Schließen des Ventils 44 und Öffnen des Ventils 45 läßt sich die Spülung der Hälfte 17a des Reaktors 17 erreichen.

Der in Fig. 6c dargestellte Reaktor ist eine Variante des Reaktors gemäß Fig. 6b. Der Unterschied besteht lediglich dar­ in, daß die Reaktoren 17 und 18 nicht durch eine vertikale Wand unterteilt sind.

In Fig. 6d ist die regenerative Nachverbrennung unter Ver­ wendung von zwei Ringstromadsorbern mit Rohgaszuführung in den beiden Ausströmräumen dargestellt. Die Radialstromreaktoren 17 und 18 werden durch die Trennwand 77 in zwei gleich große Teilreaktoren 17a und 17b bzw. 18a und 18b unterteilt. Entsprechend den obigen Schilderungen wird auch hier gearbeitet. D.h., bei heißer Schüttung des Reaktors 17 sind die Ventile 61, 62 sowie 69-72 geöffnet, während die Ventile 65 und 66 ge­ schlossen sind.

Umgekehrt ist bei kalter Schüttung des Reaktors 18 die Schaltung wie folgt: Die Ventile 63 und 64 sowie 73-76 sind geöffnet, während die Ventile 67 und 68 geschlossen sind.

Durch die wiedergegebenen Schaltungen wird erreicht, daß kaltes Rohgas zunächst durch die heiße Schüttung des Reaktors 17 strömt und hierbei Wärme an das Rohgas abgegeben wird. Demzufolge kühlt sich die Schüttung ab. Nach Durchströmen der Brennkammer 28 strömt heiße Luft in die kalte Schüttung des Reaktors 18. Die Luft kühlt sich ab, während die Schüttung sich aufheizt, da die heiße Luft Wärme an diese abgibt.

Entsprechend den obigen Schilderungen erfolgt auch die Spülung. Beispielsweise wird die Hälfte 17b des Reaktors 17 dadurch gespült, daß die Ventile 65, 61 sowie 69-72 geöffnet werden, während die Ventile 62 und 66 geschlossen sind. Das gesamte Rohgas wird während der Spülzeit dadurch über die Hälfte 17a des Reaktors 17 geführt. Die Hälfte 17b des Reaktors 17 wird gleich­ zeitig mit sauberer Reinluft beaufschlagt, d. h., das Restrohgas wird durch die Reinluft in die Brennkammer 28 gespült.

Vor dem Durchbruch der Temperaturfront im Reaktor 18 wird die Umschaltklappe 23 umgestellt, so daß das Rohgas 21 in den Reaktor 18 gelangt.

Zur Spülung der Hälfte 17a des Reaktors 17 werden die Ventile 62, 66 und 69-72 geöffnet. Gleichzeitig werden die Ventile 61 und 65 geschlossen. Hierdurch wird erreicht, daß die gesamte Reinluft über die Hälfte 17b des Reaktors 17 geführt wird, während die Hälfte 17a sich in Spülstellung befindet.

In Fig. 6e ist schließlich eine Variante dargestellt, bei der das Gas im äußeren Ringraum entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Zentralrohr strömt.

Durch den Reaktor 18 mit heißer Schüttung wird das kalte Rohgas gesaugt. Die Ventile 95, 96 sind geöffnet und 97, 98 geschlos­ sen. Da das kalte Rohgas am Außenmantel des Apparates (ein­ schließlich Brennkammer) strömt, kann hier weitgehend auf beson­ dere Isoliermaßnahmen verzichtet werden.

Der Reaktor 17 ist zugleich im kalten Zustand. Die Ventile 93 und 94 sind geöffnet. Die aus der Brennkammer 28 kommende heiße, gesäuberte Luft strömt durch die kalte Schüttung des Reaktors 17 und erhitzt diesen.

Um die Reste an Rohgas aus dem Reaktor 18 zu entfernen, werden die Ventile 95 sowie 97 geöffnet und 96 sowie 98 bleiben geschlossen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Seite 18a des Reaktors mit sauberer Spülluft beaufschlagt wird. Zur Spülung des Reaktorteils 18b werden die Ventile 96 sowie 98 geöffnet und 95 sowie 97 geschlossen.

Der Reaktor gemäß den Fig. 7a-c zeigt ein Beispiel, bei welchem der Reaktor durch die vertikalen Trennwände 46, 47, 48 in drei gleiche Einzelreaktoren unterteilt ist. Ebenso wie bei den zuvor geschilderten Reaktoren wird mit einer heißen und kalten Schüttung gearbeitet. Beispielsweise kann das zufließende Rohgas durch das Festbett des Reaktorteils 49 aufgeheizt werden. Über die Brennkammer 28 strömt die gereinigte Abluft in das Festbett des Reaktors 50 und gibt dort an das Festbett die Wärme ab. Während dieses Vorgangs wird im Reaktor 51 mit sauberer Luft das Restrohgas herausgespült. Der Vorteil dieser Anlage liegt darin, daß nur eine Pumpe nötig ist. Durch entsprechende Schalt­ ung der Ventile 52-60 wird je eines der Segmente 49, 50, 51 der Heizung, Kühlung oder Spülung unterworfen. D.h., das Verfahren läßt sich kontinuierlich bei gleichzeitiger Durchführung aller drei Vorgänge in einem Reaktor durchführen.

Die Fig. 7d zeigt in der Seitenansicht eine Variante des Verfahrens und der Anlage gemäß Fig. 7a und b. Auch hier wird jedoch mit Teilsegmenten gearbeitet, wobei nebeneinander Er­ hitzung, Kühlung und Spülvorgang in den drei Teilabschnitten ablaufen. Der Unterschied zu 7b besteht darin, daß das kalte Rohgas über die Ventile 52, 61 und 62 durch die Außenräume 86 und 87 in den Ringspalt 85 des Teilreaktors 49 gesaugt wird. Dabei gibt die heiße Schüttung Wärme an das kalte Rohgas ab. Über die Brennkammer 28 gelangt das nun saubere Gas zum Ringspalt 85 des Teilreaktors 50 und gibt die Wärme an die dort kalte Schüttung ab.

Der Vorteil bei dieser Variante besteht darin, daß die Teilströme, die in die Räume 86 und 87 gesaugt werden, genau einstellbar sind, außerdem befindet sich das heiße Gas immer im inneren Ringspalt 85, d. h. innerhalb der Schüttung, und an den Außenwänden strömt stets kaltes Gas, so daß auf besondere Iso­ liermaßnahmen verzichtet werden kann.

Fig. 8 unterscheidet sich von Fig. 7 nur dadurch, daß nicht mit einem Doppelringströmer, sondern nur mit einem Ein­ fachringströmer gearbeitet wird. D.h., die Reaktorhälften 17b und 17a enthalten nur einen Festbettring. Das heiße Gas befindet sich hier stets im Innern des Apparates.

Claims (16)

1. Verfahren zur Strömungsführung in Radialstromreaktoren zur Kontaktierung einer fluiden Phase mit Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtstrom der fluiden Phase bei Eintritt in den Einströmraum des Festbettes in zwei Teilströme geteilt wird, die das Festbett entweder radial nach innen oder radial nach außen oder radial nach innen und radial nach außen durchströmen und daß die beiden Teilströme einzeln oder als Gesamtstrom abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilstrom größer 0 bis 100% des Gesamtstromes beträgt.

3. Vorrichtung zur Strömungsführung in Radialstromreaktoren zur Kontaktierung einer fluiden Phase mit Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Radialstromreaktoren getrennt durch Kolonnenböden (8) übereinander angeordnet sind, daß das Festbett aus einem inneren Teilfestbett (1) und einem äußeren Teilfestbett (2) besteht, die parallel oder in einem Winkel zueinander angeordnet sind und einen Einströmraum (5) größer 0 und zwei Auströmräume (3, 4), die größer als das doppelte des Einströmraumes sind, bilden und daß in den Teilfestbetten (1, 2) in axialer Festbettrichtung Wärmetauscherrohre (12) vorhanden sein können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und äußere Teilfestbett (1, 2) zylindrisch oder als Vieleck ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmraum (5) im Längsschnitt rechteckig ist oder die Form eines Spitzkeiles bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialstromreaktor in Längsrichtung durch Trennwände (17) in Teilreaktoren unterteilt wird, so daß jeder Teilreaktor als selbständiger Reaktor arbeiten kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbetten aus Adsorbenzien bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens eine übliche Molekularsiebpackung ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Molekularsiebpackung aus Natriumaluminiumsilikat besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus hydrophobierten Molekularsieben besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus Aktivkohle, Aluminiumoxid und/oder Silicagel besteht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Teilreaktoren mittels Ventilschaltung einer auf Adsorption, ein zweiter auf Desorption und ein dritter auf Kühlung derart einstellbar ist, daß bei feststehendem Reaktor ein Drehadsorber simuliert wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbetten aus einer Schüttung katalytischen Materials bestehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytische Schüttung aus Eisenoxid-Pellets besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß den Festbetten in Strömungsrichtung eine Brennkammer nachgeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüt­ tung aus katalytischem Material gleichzeitig als regene­ rativer Wärmespeicher dient.