DE897546C - Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffderivaten - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffderivaten Für die katalytische Kohlenoxydhydrierung wurden bisher Reaktionsgefäße benutzt, die sowohl eine gute und gleichmäßige Durchstrümung der aus ruhendem, körnigem Material bestehenden Katalysatorschichten als vor allem auch eine sichere Ableitung der Reaktionswärme ermöglichen sollten.
• Die Reaktionswärme kann aus der Katalysatorschicht direkt d.urch Trennwände hindurch an verdampfendes Kühl.mittel abgeleitet. aher auch von den Reaktionsgasen selbst als fühlbare Wärme unter entsprechender Temperatursteigerung aufgenommen werden. Diese Temperatursteigerung bleibt nur bei genügendem Kreislaufgasmengenstrom niedrig genug, um den Katalysator nicht zu schädigen. Verfahren der letztgenannten Art verlagern die Nutzung der Reaktionswärme aus dem Reaktionsgefäß heraus in Wärmeaustauscher und müssen deshalb günstige Bedingungen für die Ubertragung der Reaktionlswärme vom Katalysator auf dqe hinidurchgeführten Gase bieten. Dabei muß eine ausreichende Gasströmung in jedem Punkte innerhalb der Katalysatorschichten gewährleistet sein, besonders dann, wenn das Verfahren eine solche Konzentration von umsetzbaren Bestandteilen im Gase ergibt oder erfordert, die bei unzulänglicher oder gar fehlender Gasströmung örtlich zu unzulässig hohem Umsatz mit Wärmestau und entsprechenden tSbertemperaturen führen und dadurch Katalysatorschäden verursachen würde. Es soll aber auch keine Wärme durch die Umgrenzung der Katalysatorschicht unkontroljiiert verlorengehen, da die Reaktionstemperatur dadurch in den Randschichten unter den Sollwert abgesenkt und der Katalysator schlecht ausgenutzt werden würde.
• Verfahren, bei denen die Reaktionswärme durch Aufwärmung der Reakilonsgase in der Kataly&atorschicht selbst gebunden wird, bedürfen daher einer besonderen Gestaltung der Reaktionsgefäße, ,die Zugleich, bei großem Verbrauch an billigem Katalysator, eine schnelle und einfache Ausvechslung des Katalysators ermöglichen müssen.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die diesen Anforderungen in besonders hohem Maße gerecht wird. Nach der Erfindung werden für die Herstellung von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Kohlenwasserstoffderivaten durch katalytische Köhlenoxydhydrierung oder ähnliche katalytische Prozesse, insbe&ondere bei Aus frihrung der Synthese unter Druck, die KataWsatorenschichten lin einer geschlossenen Säule untergebracht, die in d'er gegebenenfalls druckfesten Hülle des Reaktionsgefäßes angeordnet ist. Zwischen ldieser Hülle un.d der Säule besteht ein Ringraum, und es sind Einrichtungen für die Führung von heißem Gas aus dem unteren in den oberen Tei1 der Säule durch diesen Ringraum vorgesehen.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung in allen ihren Einzelheiten diene die Zeichnung, die einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kontaktofen zeigt.
• In einem gegebenenfalls druckfesten Behälter I werden auswechselbare Einsätze 2, die Teilmengen des insgesamt erfcrderl'ichen Katalysatorvorrates enthalten, übereinander in Form einer stehenden Säule angeordnet. Diese wird von einem Gegenstück 3 getragen, das siich durch die Rippen 4 gegen den Behälter abstützt. Die Einsätze werden Idurch ihr Eigengewicht, das auf Dichtungen 5 wirkt, gasdicht nach außen miteinander verbunden. Die Katalysatorschichten 7 ruhen auf Tragrosten 8. Unterhalb der Tragroste sind Verteilungssystem 6 zur Einführung kälterer Gase in(die Räume 22 zwischen jeder Katalysatorschicht angeordnet. Die kälteren Kreislaufgase gelangen zusammen mit dem frischen Synthesegas durch die Leitung 9 in einer Idurch die Reguliervorrichtungen 10 einstellbaren Menge über die Durchführungen 11 ilu die Verteilungssysteme 6.
• Die Durchführungen Ii durch' die Behälterwand enthalten z. B. Sch.raubvorrichtungen auit elastischen Verbindungsstücken, die in radialer Richtung an die Anschlußstelle 23 in der Außenwand der Einsätze 2 angepreßt oder, bei AuswechsLung Ender Einsätze, in Gegenrichtung zurückgezogen werden können. Sie sind außerdem in Richtung der Behälterlängsachse verschiebbar, wie es für den Ausgleich von Wärmeausdehnungsunterschieden zweckmäßig ist, die infolge von verschiedenen Temperaturen der Einsätze und der Behälterwand auftreten können. Ein im Deckel des Behälters eingebautes Gebläse 12 bewegt Idie Gase durch Leitvorrichtungen I3 mit gleichmäßig verteilter Strömung von oben durch die Katalysatorschichten. der Einsatzsäule hindurch bis in das Gegenstück 3 und durch dessen Bodenöffnung 24 in einer durch die Stellung des Absperrventils 14 einstellbaren Menge und saugt sie durch den Ringraum 15 zwischen Behälterwand und äußerer Hülle der Einsätze wieder nach oben im Kreislauf. Durch die Leitung I6 kann ein Teil der aus ,der untersten Kontakts.chicht austretenden Gase abgezweigt und durch eine Kondensation seinrichtung geleitet werden, von wo dieser Gasmengenanteil nach Abscheidung verflüs 5 igbarer Reaktionsprodukte mit niedrigerer Temperatur zum Teil zurückkehrt und durch die Leitung g dem Reaktionsbehälter wieder zugeführt wird. Durch Idie Absperrvorrichtung I7 und durch die Leitung 25 können flüssige Kondensate abgelassen und bei Inbetriel5-nahme der Anlage vorgewärmte Gase für die Aufheizung ,des Reaktionsgefäßes. auf Arbeitstemperatur eingeleitet werden. Das ganze Reaktionlsgefäß ist durch eine Isolierung I8, die in ,der Figur nicht vollständig dargestellt worden ist, gegen Wärmeverlust nach außen geschützt.
• Die Rückführung der heißen Gase durch den Ringraum 15 zwischen Behälterwand und Einsatzsäule wirkt gleichzeitig wärmeisolierend, und vor allem ermöglicht sie praktisch die Ausschaltung von Temperaturunterschieden innerhalb der Katalysatormassen, soweit solche durch Wärmeabgabe durch die äußere Umgrenzung der Einsätze verursacht werden könnten. Zur Vermeidung von Gasverlusten wird der Stopfbüchse für die Gebläsewelle I9 aufgearbeitetes Restgas des Syntheseprozesses bei 20 unter etwas höherem Drucke zugeführt, als er im Reaktionsbehälter herrscht. 21 ist eine Absperrvorrichtung, durch die der Reaktionsbehälter vor Beginn des Betriebes entlüftet oder während des Betriebes, z. B. im Gefahrenfalle, druck los gemacht werden kann.
• Der Reaktionsbehälter I wird bei abgenommenem oberen Verschlußdeckel gefüllt, indem die Einsätze 2 z. B. durch ein Hebezeug nacheinander eingebracht werden. Durch senkrechte Leitschienen oder ähnlichte Mittel wird erreicht, daß .die Einsätze mit ihren Anschluß stellen 23 für die Durchführungen II sich stets in passender Stellung befinden Die Einsätze werden mit geeigneten Vorrichtungen für selhsftätiges An- und Abkuppeln des am Hebezeug angebrachten Traggeschirres versehen, weil in dem mit sauerstofffreien Gasen gefüllten Behälter keine Bedienungsmannschaft arbeiten soll. Die Leitvorrichtung I3 schließt die Einsätze nach oben ab und ermöglicht den Ausgleich der verschiedenen Wärmeausdehnungen der Einsatzsäule und des Reaktionsbehälters I. Die Katalysatormasse in den. Einsätzen wird während des Ein- und Ausbringens in bekannter Weise gegen Luftsauerstoffzutritt, z. B. durch C 02, geschützt, die etwa in Form von Trokkenkohlensäure oder als laufender Zusatz aus Druckflaschen zur Anwendung gelangt.
• Der Reaktionsbehälter wird dadurch auf einfache und sichere Weise in Betrieb gesetzt, daß das Gebläst 12 aufgearbeitetes Synthesegas im Kreislauf durch einen nicht gezeichneten Heizapparat und den Reaktionsbehälter umwälzt und dadurch die Katalysatormasse auf Reaktionstemperatur anwärmt. Der Heizapparat wird dazu an die Leitungen I6 und I7 bei geschlossenem Boden- ventil. I4 angeschlossen. In größeren Syntthesewerken wird zweckmäßig ein fahrbarer Heizapparat benutzt, der durch bewegliche Leitungen. an die zugehörigen Rohrleitungen angekuppelt wird Vorrichtungen, in denen körniger Schüttstoff von Gasen Idurchstromt wird, sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, z. B. für die Entfernung von Schwefelverbindungen aus Gasen, oder für die Adsorption von Gasbestandteilen und Dämpfen an poröse Festkörper, und sie sind darauf eingerichtet, den Füflinhalt so vollständig wie möglich auszunutzen. Auch sind Vorrichtungen bekannt, mit denen die Füllung solcher Reaktionsgefäße schnell mit Hilfe von Einsatzbehältern möglich ist. Bei diesen wird das Gas dem Reaktionsbehälter lediglich von außen zugeführt, ohne daß es darin einen Kreislauf ausführt, un'd es fehlen die für die Wirkungsweise eines Apparates gemäß der Erfinr dung wesentlichen Einrichtungen zur Aufteilung und Ausrichtung der Gasströmung vor und zwischen den Kontaktschichten.
• Von diesen Kontaktschichten sind in der Zeichnung drei dargestellt. Ihre Zahl kann jedoch in weiten Grenzen erhöht werden. So können z. B. fünf bis vierzig oder mehr Einsätze in einer Einsatzsäule vereinigt sein.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls Kohlenwlasserstoffderivaten durch katalytische Kohlenoxydhydrierung, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Ausführung des Verfahrens unter Druck die Katalysatorschichten in einer geschlossenen Säule untergebracht werden, die in der gegebenenfalls druckfesten Hülle des Reaktionsgefäßes angeordnet fst, daß zwischen dieser Hülle und der Säule ein Ringraum besteht und daß Einrichtungen für die Führung von heißem Gas aus dem unteren in den oberen Teil der Säule durch diesen Ringraum vorgesehen sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule aus einzelnen Einsätzen (2) mit gasdicht aufeinan'derpassenden Seitenwänden besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch geken,nzeichnet, daß die Einrichtung für die Kreislaufführung der heißen Gase in einem zweckmäßig oben im Reaktionsgefäß angeofdneten Gebläse besteht, das vorteilhaft mit einer axial durch den Gefäß deckel geführten Welle von außen her angetrieben wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gebläse und oberster Kontaktschicht Leitvorrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung der Gasströmung über den ganzen Querschnitt der Säule angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdichte Mantel der inneren Säule auf der dem Gebläse entgegenigesetzten Seite mit einer Regulier- unld Absperrvorrichtung und ferner einer Ableitung eines zurKondenlsation von Reaktionsprodukten abgezweigten Anteils der Kreistaufgase versehen ist.