DE2062095C3 - Reaktionsapparat zur Durchführung exothermer chemischer Reaktionen - Google Patents

Description

|·, in dem die Heizeinrichtung 12 untergebracht ist, befindet sich ein kombiniertes Absperr- und Regelorgan 14.

Wenn die Anlage in Betrieb ist, erfolgt der durch «las Flügelrad 13 bewirkte Kreislauf des Wärmeträgers nur zwischen dem Reaktionsbehälter 1 und dem Gehäuse 9 der Kühleinrichtung 11. Dabei tritt der von der letzteren rückgekühlte Wärmeträger, wie die Pfeile in F i g. 1 bzw. 2 erkennen lassen, über den unleren Rückkanal 8 von allen Seiten verteilt in den die Rohre des Rohrbündels 6 umgebenden Innenraum des Reaktionsbehälters 1 ein. Nachdem er dort im wesentlichen aufwärts, d.h. im Gegenstrom zu dem von oben nach unten durch die Rohre geleiteten Reaktionsstoff, geströmt ist und dabei die beim Reaktionsvorgang frei werdende Wärme aufgenommen hat, tritt er nach allen Seiten verteilt in den oberen Ringkanal 7 ein und gelangt von dort wieder in das Gehäuse 9 zur Rückkühlung.

Wenn die Anlage angefahren wird oder aus einem sonstigen Grund die zur Durchführung des Reaktionsvorgap »es erforderliche Temperatur in dem Reaktionsbehälter 1 zeitweilig nicht vorhanden ist, wird das Absperr- und Regelorgan 14 geöffnet und die Heizeinrichtung 12 eingeschaltet. Dann strömt in Abhängigkeit von dem freigegebenen Durchtrittsquerschnitt eine Teilmenge des Wärmeträgers aus dem unteren Ringkanal 8 in das Gehäuse 10, und nach Erwärmung durch die Heizeinrichtung Λ1 weiter in den oberen Ringkanal 7, in dem sie sich mit der anderen Teilmenge, die das Rohrbündeid umströmt, wieder vermischt. Die Aufwärtsströmung der in der Heizeinrichtung 12 vorbeigeleiteten Teilmenge des Wärmeträgers wird, ^H^rs^en von dem Einfluß der zunehmenden Erwärmung, durch das zwischen dein unteren und dem oberen Ringkanal 8 bzw. 7, d. h. im wesentlichen zwischen der Druckseite und der Saugseite des Flügelrades 13 herrschende Druckgefälle bewirkt.

Bei der zweiten Ausführung gemäß F i g. 3 sind in ebenfalls an sich bekannter Weise das Flügelrad 15 und die Kühleinrichtung 16 zentral innerhalb des Reaktionsbehälters 17 angeordnet, wobei das Rohrbündel 18 ringförmig ausgebildet ist. Ein den freien zentralen Raum des Rohrbündels 18 in seinem mittleren Bereich begrenzendes Leitrohr 19 und drei dasselbe in gleichmäßigen axialen Abständen umgebende ringförmige Platten 20 bis 22 mit abwechselnd an ihrem äußeren und inneren Rand auf verschiedenen Durchmessern liegenden Durchtrittsquerschnitten dienen, wie die Pfeile erkennen lassen, zur Lenkung des im Kreislauf durch den Reaktionsbehälter 17 geführten Wärmeträgers.

Die Heizeinrichtung 23 ist auch in diesem Fall in

einem besonderen Gehäuse 24 untergebracht, das außerhalb des Reaktionsbehälters 17 liegt und mit diesem an zwei Stellen, nämlich etwa am unteren und oberen Ende des Rohrbündels 18, durch Rohrstutzen

25 bzw. 26 verbunden ist. In den oberen Rohrstutzen

26 ist ein kombiniertes Absperr- und Regelorgan 27 ίο eingeschaltet, durch das grundsätzlich ebenso wie bei

der ersten Ausführung gemäß den F i g. 1 und 2, zum Unterschied davon jedoch im Rückströmbereich, die gegebenenfalls durch die Heizeinrichtung 23 zu erwärmende Teilmenge des im Kreislauf geführten Wärmeträgers bemessen werden kann.

Ferner zeigt Fig.4 noch die besondere Ausbildung einer im Sinne der Erfindung zu verwendenden elektrischen Heizeinrichtung. Bei dieser ragen in das Gehäuse 28, das wieder an zwei Stellen in verschie-

ao dener Höhe durch Stutzen 29, 30 mit dem — hier nicht dargestellten — Reaktionsbehälter verbunden ist, von oben her Schutzrohre 31 hinein, die an ihren unteren Enden geschlossen sind und mit ihren offenen oberen Enden gegen eine Rohrplatte 32 abdich-

ten. In diese Schutzrohre sind elektrische Heizstäbe 33 eingesetzt, deren Anschlußklemmen 34 in einer abnehmbaren und belüfteten oberen Haube 35 des Gehäuses 28 gegen Explosionsgefahr geschützt untergebracht sind. Ein auf- und abwärts bewegbarer

Schieber 36 dient zum Absperren der Eintrittsstutzen 29 oder gegebenenfalls zum regelbaren Einstellen eines beliebigen Durchtrittsquerschnittes desselben.

Die Heizeinrichtung kann auch mit jeder anderen jeweils geeigneten Wärmeenergie betrieben werden.

Die besonderen Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen vor allem darin, daß die Heizeinrichtung sich nicht nur außerhalb des Reaktionsbehälters befindet, sondern dazu auch so angeordnet ist, df>(J vollkommen unabhängig von ihr die übrige Anlage

♦o einschließlich der Umwälz- und der Kühleinrichtung des Wärmeträgers betrieben werden kann. Die Heizeinrichtung kann also jederzeit ohne Beeinträchtigung der Betriebsfähigkeit der Anlage repariert oder ganz ausgebaut werden. Außerdem entsteht kein zu-

sätzlicher Druckverlust im Kreislaufsystem des Wärmeträgers, weil dieser bei abgeschalteter Heizeinrichtung mit seiner ganzen Menge am Rohrbündel des Reaktionsbehälter vorbeiströmt und bei eingeschalteter Heizeinrichtung die an dieser vorbeiströmende

Teilmenge nicht an dem anderen Rohrbündel vorbeizuströmen braucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. geleitet, wobei die Pumpe im Bereich des letzteren

   Patentanspruch: angeordnet ist und die Zuführung und Abführung

   des Wänneträgers zum bzw. aus dem Reaktionsbe-

   ReaktionsapparatzurDurchführung exothermer halter über zwei diesen umgebende Ringleitungen erchemischer Reaktionen mit einem Rohrbündel, 5 folgt (deutsche Offenlegungsschrift 1 601 162).
   bei dem ein das Rohrbündel außenseitig beauf- Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktionsapschlagender Wärmeträger mittels einer Pumpe im parat zur Durchführung exothermer chemischer ReKreislauf umgewälzt und dabei zur Wiederabgabe aktionen mit einem Rohrbündel, bei dem ein das der an den Wänden des Rohrbündels aufgenom- Rohrbündel außenseitig beaufschlagender Wärmetr?- menen Wärme durch eine Kühleinrichtung ge- ίο ger mittels einer Pumpe im Kreislauf umgewälzt und führt wird, dadurch gekennzeichnet, dabei zur Wiederabgabe der an den Wänden des daß in Parallelschaltung zu diesem Umlaufsystem Rohrbündels aufgenommenen Wärme durch eine des Wärmeträgers zusätzlich eine Heizeinrichtung Kühleinrichtung geführt wird.

   (12; 23) außerhalb des Reaktionsbehälters (1; Ein solches System muß gelegentlich abgestellt

   17) angeordnet und mit diesem über ein kombi- 15 und anschließend wieder angefahren werden, z. B.

   niertes Absperr- und Regelorgan (14: 27) an zwei beim Wechseln des Katalysators. Beim Anfahren

   Stellen unterschiedlichen Druckes verbunden ist. setzt der Reaktionsvorgang erst nach Erreichen einer

   höheren Temperatur ein, als sie zunächst vorhanden

   ist. Infolgedessen ist eins entsprechende Vorv.är-

   30 mung des Reaktionsbehälters erforderlich; dazu ist

   Bei Reaktionsapparaten, mit denen endo- oder die Verwendung eines zusätzlichen Wärmeträgers,

   exotherme chemische Reaktionen durchgeführt wer- der durch den Reaktionsraum geführt wird, an sich

   den, wird zur Aufrechterhaltung einer im wesentli- möglich. Jedoch steht Dampf mit genügend hoher

   chen gleichbleibenden Betriebstemperatur, im auge- Temperatur selten zur Verfügung, während Heißluft

   meinen zwischen 350 und 450° C, üblicherweise ein ^a5 und Rauchgase einen erheblichen Aufwand an Heiz-

   Wärmeträger mittels einer Pumpe umgewälzt, wobei aggregaten und Zubehör erfoidern bzw. betriebsmä-

   er die beim Reaktionsvorgang zwischen einem Reak- ßige Mangel mit sich bringen.

   tionsgas und einem Katalysator verbrauchte bzw. frei Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß in

   werdende Wärme ersetzt bzw. aufnimmt. Zum Aus- Parallelschaltung zu dem vorhandenen Umlauisy-

   gleich der dadurch verursachten Temperaturverände- 30 stern des Wänneträgers zusätzlich eine Heizeinrich-

   rung des Wärmeträgers ist in seinen Kreislauf ein tung außerhalb des Reaktionsbehälters angeordnet

   Wärmetauscher eingeschaltet, d. h. oei endothermen und mit diesem über ein kombiniertes Absperr- und

   Reaktionen eine Heizeinrichtung und bei exothermen Regelorgan an zwei Stellen unterschiedlichen Druk-

   Reaktionen eine Kühleinrichtung. kes verbunden ist.

   Es gibt Wärmetauscher, die in den Reaktionsappa- 35 Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichrat eingebaut sind und dort auf den Wärmeträger nung in zwei Ausführungsformen beispielsweise dareinwirken. Solche Einrichtungen sind jedoch unter gestellt. Es zeigt schematisch

   Berücksichtigung der zulässigen Abmessungen des Fig. 1 einen Reaktionsbehälter mit außenlicgen-

   ganzen Reaktionsapparates in ihrer Größe und damit den Einrichtungen zum Kühlen bzw. Heizen des um-

   auch Leistung beschränkt. Ferner muß für jede Kon- 40 gewälzten Wärmeträgers im Längsschnitt,

   trolle oder Reparatur des eingebauten Wärmetau- Fig. 2 die gleiche Ausführung im Querschnitt in

   schers die ganze Anlage abgeschaltet werden. der Ebene II-II,

   Man hat in diesem Zusammenhang den betreffen- F i g. 3 eine andere Ausführung, bei der nur die den Wärmetauscher auch schon außerhalb des Reak- Heizeinrichtung außerhalb, die Kühleinrichtung dationsbehälters angeordnet. Bei einem bekannten der- 45 gegen innerhalb des Reaktionsbehälters liegt, in entartigen Verfahren wird das zum Reaktionsvorga ig sprechender Darstellung wie F i g. 1,
   dienende Gasgemisch selbst mittels einer Pumpe im F i g. 4 eine besondere Ausbildung nur der Heiz-Kreislauf geführt, und zwar sowohl durch Rohre, die einrichtung.

   durch den mit Katalysator gefüllten Reaktionsraum Bei der Ausführung gemäß den F i g. 1 und 2 ist

   verlaufen, als auch durch eine getrennt davon in die 5o ein Reaktionsbehälter 1, in dessen mittleien, zwi-

   Ringleitung eingeschaltete Heiz- bzw. Kühleinrich- sehen einer oberen und einer unteren Haube 2 bzw. 3

   tung. Dabei wird laufend eine regelbare, beliebige liegenden, durch zwei Rohrboden 4,5 begrenzten

   Teilmenge des Gasgemisches aus dem Kreislauf ab- Teil sich in an sich bekannter Weise ein Rohrbün-

   gezweigi und in den Reaktionsraum geleitet, während del 6 befindet, mit dem die Rohre dieses Rohrbün-

   eine entsprechende Menge von frischem Gemisch an 55 dels umgebenden Raum dicht unterhalb des oberen

   anderer Stelle dem Kreislauf wieder zugeführt wird Rohrbodens 4 und dicht oberhalb des unteren Rohr-

   (schweizerische Patentschrift 145 140). bodens5 an je einen den Reaktionsbehälter 1 kon-

   Bei einem anderen bekannten Reaktionsapparat zentrisch umgebenden Ringkanals 7 bzw. 8 ange-

   |3 Wird die Hauptmenge eines Wänneträgers mittels schlossen.

   Hjf tiner innerhalb des Reaktionsbehälters angeordneten ⁶° Mit den beiden Ringkanälen 7, 8 ist auf gegen-

   ,.₍ fumpe dort umgewälzt, während eine kleinere regel- überliegenden Seiten des Reaktionsbehälters 1 je ein

   bare Teilmenge aus dem Hauptrohr abgezweigt und Gehäuse 9, 10 verbunden, in dem eine Kühleinrich-

   (Jurch einen parallelgeschalteten, außenliegenden tung 11 bzw. eine Heizeinrichtung 12 untergebracht

   j| Wärmetauscher geleitet wird (österreichische Patent- ist. In dem Gehäuse 9 der Kühleinrichtung befindet

   tchrift 271 388). 65 sich außerdem ein als Pumpe wirkendes Flügelrad

   Ferner hat man auch schon die ganze Menge des 13, das durch einen außerhalb des Gehäuses liegen-

   Umgewälzten Wärmeträgers durch einen außerhalb den, nicht dargestellten Motor angetrieben wird. An

   «es Reaktionsbehälters angeordneten Wärmetauscher der unteren Verbindungsstelle des anderen Gehäuses