NO162902B - Oppfangningspakkesegment, fremgangsmaate til dets fremstilling og oppfangningspakke bestaaende av flere slike segmenter. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en laminert gjenstand, nærmere bestemt en gjenstand som utgjør et oppfangningspakkesegment inneholdende to eller flere trådduker som typisk anvendes til oppfanging av katalysator i salpetersyreproduksjonsanlegg.

Ved industriell fremstilling av salpetersyre er det vanlig først å fremstille nitrogenoksid ved å føre en blanding av ammoniakk og luft ved forhøyet temperatur gjennom en oksidasjons-katalysator som består av en eller flere trådduker vevd av tråd inneholdende en legering av platina og rhodium. Ved bruk blir platina og i mindre utstrekning rhodium selv omdannet til sine oksider, som er flyktige ved anleggets driftstemperaturer og således føres bort i strømmen av nitrogenoksid<:>for til slutt å avleires på kaldere deler av anlegget bak katalysatoren eller føres ut i atmosfæren.

For å redusere disse tap av platina og rhodium til et aksep-tabelt nivå er der blitt utviklet oppfangnings-tråddukpakker for innsetting i den katalytiske reaktor like bak den eller de katalytiske trådduker. Slike pakker består typisk av trådduker av vekselvis et gettermateriale og et bæremateriale. Et egnet og vanlig anvendt gettermateriale er en legering av palladium og gull, f.eks. med 20% gull, og et egnet bæremateriale er et oksidasjonsfast rustfritt stål som f.eks. "Megapyr 2".

Et snitt gjennom en typisk ammoniakkoksidasjonsreaktor

er vist på fig. X på tegningen. Her er de katalytiske trådnett av platina og rhodium vist ved 1, mens den etterfølgende oppfangningspakke 2 består av trådduk av vekselvis rustfritt stål som bærer og gull/palladium-legering som getter. Hele sammen-setningen av katalysator- og oppfangningstrådduk er sammen med en pakning 3 klemt sammen mellom reaktorflenser 4. Kraftige bærestenger 5 er anordnet på tvers av reaktoren. Fig. Y på tegningen viser en detalj av en alternativ måte til sammen-setning og opplagring av en oppfangnings-tråddukpakke, hvor tråddukene har noe mindre diameter enn reaktoren og soledes skaffer et ekspansjonsrom 6 ved omkretsen. Disse trådduker bæres på en grov trådduk 7 fremstilt av f.eks. "Inconel"-stål som i sin tur bæres av de kraftige bærestenger. I denne anordning er den øverste trådduk av rustfritt stål større enn de øvrige

trådduker i oppfangningspakken og er brettet rundt og inn under de øvrige trådduker ved omkretsen som vist ved 8, slik at hele oppfangningspakken kan håndteres som en enhet. Dette er spesielt ønskelig fordi gettermaterialet, selv om det kan beholde sin opp-fangningsvirkning i et tidsrom som er to eller flere ganger så langt som den nyttige levetid (kjent i faget som en "kampanje") av de katalytiske trådduker, blir sprø i bruk slik at trådduken går i stykker ved bevegelse, noe som vanligvis betyr at den i praksis må skiftes ut på et tidlig tidspunkt, dvs. ved enden av en kampanje når reaktoren tas fra hverandre for utskifting av de katalytiske trådduker, eller tidligere hvis reaktoren av andre grunner må tas fra hverandre. Det er' klart at oppfangningspakkens evne til å håndteres som en enhet som er relativt stiv, er til-bøyelig til å redusere denne ulempe, men der er likevel en iboende grad av fleksibilitet i pakken, spesielt i oksidasjonsanlegg mot lavt eller middels trykk hvor reaktordiameteren kan ligge på 3 meter eller mer, hvorved trådduker som er blitt sprø, vil gå istykker ved håndtering. Dessuten er naturligvis oppfangnings-tråddukpakker som er egnet for slike reaktorer med stor diameter, meget tunge og ruvende gjenstander å lagre trygt, transportere og håndtere generelt.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en oppfangningspakke som er hovedsakelig stiv og lett å lagre og transportere, og som lett kan fjernes fra og settes tilbake i en katalytisk reaktor, f.eks. en ammoniakkoksidasjons-

reaktor, uten at gettermaterialet går i stykker.

Det er nå funnet at oppfangningspakker kan settes sammen

av flere pakkesegmenter, f.eks. sektorer som kan anordnes inntil hverandre i reaktoren for i praksis å danne en oppfangningspakke som strekker seg over hovedsakelig hele tverr-snittsflaten av de katalytiske trådduker.

Den foreliggende oppfinnelse går således ut på et ikke-sirkulært oppfangningspakkesegment som er egnet for bruk i en ammoniakkoksidasjonsreaktor, karakterisert ved at det er innrettet til å anbringes i samme plan som og kant i kant med ett eller flere ytterligere segmenter for å danne en sammensatt oppfangningspakke med en på forhånd fastlagt geometrisk form, og at pakkesegmentet omfatter en rekke trådduksegmenter som er vevet av et bærermateriale, og ett eller flere trådduksegmenter som er vevet av et gettermateriale, og som er lagt lagvis inn mellom bærer-trådduksegmentene, idet trådduksegmentene i det minste når de er satt sammen, har hovedsakelig samme form og størrelse og holdes i fast over hverandre liggende stilling i forhold til hverandre.

Oppfinnelsen skaffer også en fremgangsmåte til fremstilling av et slikt segment, karakterisert ved at en rekke trådduksegmenter som er vevet av et bærermateriale, legges lagvis med ett eller flere trådduksegmenter som er vevet av et gettermateriale, idet trådduksegmentene i det minste når de er satt sammen, har hovedsakelig samme form og størrelse og holdes i fast over hverandre liggende stilling i forhold til hverandre, og at trådduksegmentene festes sammen, hvorved der fås oppfangningspakkesegmenter som kan'anbringes i samme plan som og kant mot kant med hverandre.

Oppfinnelsen går også ut på en oppfangningspakke satt sammen av to eller flere segmenter.

Når oppfangningspakken er beregnet for bruk i en katalysatorreaktor såsom en ammoniakkoksidasjonsreaktor, kan annet hvert trådduksegment være fremstilt av et bærermateriale såsom et oksidasjonsfast rustfritt stål, f.eks. "Megapyr 2", mens der innskutt mellom to og to segmenter av bærermateriale kan foreligge trådduksegmenter fremstilt av et gettermateriale, f.eks. en legering av palladium og gull, f.eks. med 20% gull. Andre gettermaterialer kan imidlertid også benyttes, spesielt mindre robuste materialer eller materialer som i bruk blir mindre robuste.

Et oppfangningspakkesegment i henhold til oppfinnelsen kan ha form av en sirkelsektor, f.eks. en halvsirkel eller en kvartsirkel, eller ha en hvilken som helst annen form som, når segmentet settes sammen med et eller flere ytterligere segmenter (som kan ha samme eller annerledes form enn det første segment), skaffer en oppfangningspakke med en regulær geometrisk form. Det foretrekkes vanligvis at den regulære form er en sirkelform, men andre former, f.eks. firkantede, kvadratiske eller polygonale, f.eks. heksagonale former, er også mulige.

Oppfinnelsen går også ut på en fremgangsmåte til fremstilling av oppfangningspakkesegmenter. Et oppfangningspakkesegment ifølge oppfinnelsen kan f.eks. fremstilles rett og slett ved at trådduksegmenter av ønsket materiale og form legges over hverandre i riktig rekkefølge og festes sammen for å danne en pakke. Sammenfestingen kan f.eks. oppnås ved at et eller flere kantpartier av en trådduk som ligger ytterst, brettes over en kant av pakken av segmenter (i så fall må minst én trådduk være større enn de øvrige for å gi et egnet kantparti) eller ved sveising, nagling, sammenbinding med metalltråd og lignende. Det er imidlertid funnet at en elegant og meget effektiv"måte til fremstilling av et oppfangningspakkesegment i henhold' til oppfinnelsen omfatter bretting av en hel trådduk, eventuelt under mellomlegg av ytterligere trådduksegmenter mellom de ved bretting dannede segmenter for å skaffe et egnet laminert pakkesegment. Den etterfølgende beskrivelse dreier seg særlig om fremstilling av et pakkesegment på en slik måte i form av en sektor av en regulær geometrisk form.

Ifølge oppfinnelsen er der således skaffet en fremgangsmåte til fremstilling av et oppfangningspakkesegment ved bretting av en trådduk med regulær geometrisk form, karakterisert ved

a) at der i en bærertrådduk dannes en sliss fra omkretsen og minst inn til senteret, b) at trådduken tenkes oppdelt i et antall (n) områder som hvert har hovedsakelig samme form og størrelse og er avgrenset på to sider av hovedsakelig sentralt forløpende grenselinjer, c) at der på hvert av n-1 områder påføres hvert sitt hjelpe-gettertrådduksegment som har hovedsakelig samme stør-relse og form som de nevnte områder, og

d) at områdene deretter brettes over hverandre for å

gi en brettet gjenstand med en form svarende til ett område.

Bretteoperasjonen bevirker passende at de områder av bærertrådduk som er omtalt under b), blir liggende mellom de hjelpe-gettertrådduksegmenter som er omtalt under c).

Ett av de under b) omtalte bærertråddukområder har fortrinnsvis en flik som når brettingen er fullført, selv brettes over den brettede gjenstand for å hindre utbretting.

Bærertrådduken som er omtalt under a) ovenfor, kan være fremstilt av et første materiale, f.eks. rustfritt stål, mens hjelpetrådduksegmentene kan være fremstilt av et annet materiale, f.eks. en legering av palladium med 20% gull.

En måte å sette fremgangsmåten ut i livet på vil nå

bli beskrevet under henvisning til tegningen.

På fig. 1 er der vist en trådduk A av oksidasjonsfast rustfritt stål og med hovedsakelig sirkelform samt en holde-flik B som har en omkretsutstrekning på 90°, dvs. mellom klokken tolv og klokken tre hvis sirkelen tenkes oppdelt på samme måte som en urskive. Trådduken A har ved klokken ni en radial sliss C som strekker seg fra midten av trådduken og ut til omkretsen som vist. Fig. 2 viser tre trådduksegmenter Dl, D2 og D3 i form av kvadranter (hvorav en er vist på fig. 3) som er lagt over trådduken A for å danne et sett som vist. Trådduksegmentene Dl, D2 og D3 kan være vevd av en palladiumlegering med 20% gull. Fig. 4A - 4C viser brettingen av settet på fig. 2 til kvartsirkelform.

For å hindre at den på denne måte brettede kvartsirkel skal åpne seg, og at kvadrantene Dl, D2 og D3 skal falle ut av trådduken A, blir fliken B brettet som vist på fig. 4D.

Et snitt gjennom den brettede pakke er vist på fig. 4E, som samtidig viser hvorledes fliken B vil virke som et sammen-holdingsorgan.

Det vil være klart at slissen ville kunne være anordnet på et annet sted, f.eks. ved klokken seks i forhold til fliken, idet en annen brettesekvens da ville bli benyttet, eller at man kan benytte en brettesekvens som ikke krever at der dannes noen sliss.

Fire separate, eller tre brettede oppfangningspakke-kvadranter kan anbringes i samme plan og nært innti<1> hverandre for å danne en sirkelformet pakke for anbringelse i en katalysatorreaktor. Det er imidlertid funnet at det for mange formål er bekvemt å hengselforbinde segmentene på en slik måte at de kan brettes i forhold til hverandre for transport og lagring, slik at hele oppfangningspakken får samme form og grunnflate som de enkelte segmenter.

Når oppfangningspakken skal anbringes i en katalysatorreaktor, blir f.eks. den brettede pakke bare anbragt på bære-stengene eller andre bæreorganer med omkretskanten av den brettede pakke nær innerkanten av reaktorlegemet, hvoretter pakken brettes ut slik at de enkelte pakkesegmenter ligger i samme plan og nært inntil hverandre for hovedsakelig å dekke reaktorens tverrsnittsflate, bortsett fra et ekspansjonsmellom-rom ved omkretsen og små fuger mellom de sammenhengslede kanter av nabo-pakkesegménter etc.

En måte hvorpå man kan hengselforbinde fire pakkesegmenter som vist på fig. 4, fremgår av fig. 5A - 5E. På fig.

5A er der vist fire pakkesegmenter Sl, S2, S3 og S4 som er innbyrdes hengselforbundet ved mot hinannen vendende kanter mellom segmentene Sl og S2, Sl og S4, resp. S3 og S4. Sving-bare hengselforbindelser er skjematisk vist ved SS. Fig. 5B viser den første bretting (hvor segmentene Sl og S2 sammen brettes ned mot segmentene S3 og S4), og fig. 5C viser den annen og tredje brett hvor segmentene S3 og S2 hver for seg brettes tilbake mot -segmentene S4 resp. Sl. Fig. 5D viser den resulterende brettede oppfangningspakke, og fig. 5E viser pakkesegmentene utbrettet for å danne en oppfangningspakke for anbringelse i f. eks.' en katalysatorreaktor. Eventuelt kan segmentene S2 og S3 holdes sammen f.eks. ved sying som vist ved SS på fig. 5E, hvor de opprinnelige hengselforbindelser er sløyfet for oversiktens skyld.

Et pakkesegment i henhold til oppfinnelsen kan hengsel-forbindes med et annet på en hvilken som helst egnet måte, f.eks. ved sying, ved bruk av ringer eller ved hjelp av ringer og stenger. Det materiale som ringene eller de øvrige hengsel-organer fremstilles fra, bør åpenbart være istand til å tåle de betingelser som foreligger ved den bruk oppfangningspakken er beregnet på, og materialet bør fortrinnsvis være relativt tøyelig for å tillate lett bretting og ikke innvirke på f.eks. de tilgrensende katalysatortrådduker. Eventuelt kan hengsel-forbindelsene dannes eller løsnes på bruksstedet, f.eks. ved innsetting eller fjerning av en stang fra en rekke ringer.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til et oppfangningspakkesegment formet til en kvartsirkel ved bretting på en spesiell måte, vil det forstås at oppfinnelsen skaffer et pakkesegment som omfatter flere trådduksegmenter som kan settes sammen rett og slett ved å legges over hverandre, hvoretter den resulterende stabel festes sammen slik at de enkelte segmenter holdes i fast innbyrdes stilling. Alternative utførelser av oppfinnelsen er vist på fig.

6, hvor det er vist hvorledes tråddukpakkesegmenter kan anbringes i samme plan og nært inntil hverandre for å skaffe en tråddukpakke med en regulær geometrisk form. De enkelte tråddukpakkesegmenter på fig. 6 kan eventuelt være hengselforbundet med et nabosegment.

I noen trådduksystemer til oppfanging av katalysator

kan der anvendes en innsats av sammenknyttet (knitted) metalltråd eller en innsats av tilfeldig orienterte komprimerte metalltråder istedenfor en tråddukpakke. Slike innsatser kan oppdeles i segmenter på samme måte som de foran beskrevne tråddukpakker for lettvint håndtering, transport og lignende, og segmentene kan eventuelt være hengselforbundet med hverandre .

Oppfangningspakker kan ha diametre på opptil flere meter, og oppdelingen i segmenter som eventuelt er innbyrdes hengself orbundet som b.eskrevet ovenfor, sparer betydelig plass ved transport fra en produsent til bruksstedet, f.eks. et salpetersyreanlegg. I visse tilfeller blir dessuten transport-kostnadene beregnet etter gjenstandens omfang, og oppfinnelsen medfører en betydelig reduksjon i omfanget.

En oppfangningspakke bestående av segmenter i henhold til oppfinnelsen kan lett installeres i anlegg og kan også lett fjernes enten ved fjerning av de enkelte pakkesegmenter eller ved bretting av segmentene, hvis de er hengselforbundet, og fjerning av hele pakken uten at gettermaterialet skades. Den fjernede pakke kan lett håndteres, lagres på et trygt

sted under vedlikeholdsarbeider på anlegget eller transporteres for utførelse av raffinering og gjenvinning av platinaet.

Claims (13)

1. Ikke-sirkulært oppfangningspakkesegment (S) som er egnet for bruk i en ammoniakk-oksidasjonsreaktor, karakterisert ved at det er innrettet til å anbringes i samme plan som og kant i kant med ett eller flere ytterligere segmenter (S) for å danne en sammensatt oppfangningspakke (P) med en på forhånd fastlagt geometrisk form, og at pakkesegmentet (S) omfatter en rekke trådduksegmenter (A') som er vevet av et bærermateriale, og ett eller flere trådduksegmenter (D) som er vevet av et gettermateriale, og som er lagt lagvis inn mellom bærer-trådduksegmentene (A<1>)r idet trådduksegmentene (A', D) i det minste når de er satt sammen, har hovedsakelig samme form og størrelse og holdes i fast over hverandre liggende stilling i forhold til hverandre.

2. ' Oppfangningspakkesegment som angitt i krav 1, karakterisert ved at bærermaterialet omfatter rustfritt stål som er motstandsdyktig mot oksidasjon.

3. Oppfangningspakkesegment som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gettermaterialet omfatter en legering som inneholder gull og palladium.

4. Oppfangningspakkesegment som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at bærer-segmentet (S) har form av en sirkelsektor.

5. Oppfangningspakkesegment som angitt i krav .4 , karakterisert ved at sektoren er en halvsirkel.

6. Oppfangningspakkesegment som angitt i krav 4, karakterisert ved at sektoren er en kvartsirkel.

7. Fremgangsmåte til fremstilling av et oppfangningspakkesegment (S) som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at en rekke trådduksegmenter (A') som er vevet av et bærermateriale, legges lagvis med ett eller flere trådduksegmenter (D) som er vevet av et gettermateriale, idet trådduksegmentene (A',D) i det minste når de er satt sammen, har hovedsakelig samme form og stør-relse og holdes i fast over hverandre liggende stilling i forhold til hverandre, og at trådduksegmentene (A',D) festes sammen, hvorved der fås oppfangningspakkesegmenter (S) som kan anbringes i samme plan som og kant mot kant med hverandre.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at et ytre trådduksegment utformes med et kantparti (B) som brettes rundt en kant av de sammensatte segmenter for å bevirke sammenfesting.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert veda) at der i en bærertrådduk dannes en sliss fra omkretsen og minst inn til senteret, b) at trådduken tenkes oppdelt i et antall (n) områder som hvert har hovedsakelig samme form og størrelse og er avgrenset på to sider av hovedsakelig sentralt forløpende grenselinjer, c) at der på hvert av n-1 områder påføres hvert sitt hjelpe-gettertrådduksegment (D) som har hovedsakelig samme størrelse og form som de nevnte områder, og d) at områdene deretter brettes over hverandre for å gi en brettet gjenstand med en form svarende til ett område.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at der benyttes trådduksegmenter med sirkelform og områder med kvartsirkelform.

11. Oppfangningspakke (P) med en på forhånd fastlagt geometrisk form, karakterisert ved at den omfatter to eller flere oppfangningspakkesegmenter (S) i henhold til et av kravene 1-6 og anordnet kant mot kant i samme plan.

12. Oppfangningspakke som angitt i krav 11, karakterisert ved at minst to av oppfang-ningspakkesegmentene (S) har innbyrdes forskjellig form og størrelse.

13. Oppfangningspakke som angitt i krav 11 eller 12, karakterisert ved at minst to ved siden av hinannen anordnede oppfangningspakkesegmenter (S) er hengselforbundet.