DE1914247A1 - Verfahren und Vorrichtung zur alleinigen oder zusaetzlichen Temperaturregelung von Hochdrucksynthesereaktoren durch Kaltgaseinspeisung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur alleinigen oder zusätzlichen Temperaturregelung von Hochdrucksynthesereaktoren durch kaltgaseinspeisung Die ereindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur alleinigen oder zusätzlichen Temperaturregelung von Hochdruck synthesereaktoren durch Kaltgaseinspeisung.
• Bei solchen Reaktoren ist es wichtig, die Katalysatortemperatur dem durch den Jeweiligen Reaktionsgrad gegebenem Optimu anzu passen und den Druckverlust klein zu halten.
• Zum Regeln der Temperatur sind verschiedene Verfahren z Vorrichtungen bekannt geworden. Eines davon besteht in der Zuführung von kaltem, noch nicht reagiertem Frischgas zwischen die cinzelnen Kontaktschlisse eines Ofens. Hiebei ist es zur Brreichung einer optimalen Reaktionsführung von großer Bedeutung. das aus der vorhergehenden Schicht austretende eiße Gas mit dem kalten Synthesegas so gut zu mischen. daß das Gemsisch über den ganzen Reakrorquerschnitt einheitliche Temperatur aufweist; bisher wurde dies dadurch bewirk@. daß man das gesamte Gemisch durch eine enge Blende Pührte, wobei es intensiv gemischt wrde ("Quench-gas converter" oder "Blendenofen"). Der Druckverlust solcher Vorrichtungen ist hoch, Sieht man dagegen Durchmischung durch eine praktisch verlustlose Mischstrecke vor, so geht baulich teurer Rochdruckraum des Reaktors verloren, Die Ereindung bezweckt eine Vermeidung der genannten Nach teile mit möglichst einfachen Mitteln, Uberraschenderweise wurde gefunden, daß die gleiche Wirkung ohne Druckverlust auP kleinstem Raum durch Mischdüsen erreicht werden kann, die das kalte Synthesegas mit entsprechender Geschwindigkeit senkrecht zur Strömungsrichtung in den heißen Gasstrom einführen. Da das kalte Synthesegas gegenüber dem heißen Gas nach der rontaktschicht mit dem ursprünglichen Druck zur Verfügung steht bedingt das Verfahren keinen zusätzlichen Druckverlust. Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung liegt in ihrem geringen Platzbedarf.
• Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur alleinigen oder zusätzlichen Temperaturregelung on Hochdruck synthese reaktoren, vorzugsweise für die Ammoniaksynthese, durch Zumischen von kaltem Frischgas, gekennzeichnet dadurch, daß das kalte Frischgas annähernd senkrcht zur Strömungsrichtung des heißen Gases mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 0,5 m/sec., vorzugsweise aber von 2 m/sec., eingeblasen wird.
• Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt mit Hilfe einer Vorrichtung, die gleichfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und die im Prinzip aus einem oder mehreren blind endenden Gaseinleitungsrohren besteht, das oder die mit Austrittsöffnungen versehen sind, deren Achse senkrecht zur Strömungsrichtung des heißen Gases liegt Einige mögliche A@sfürungsformen einer solchen zeigen die Fig. 1 - 4o Fig. 1 zeigt ein blind endendes Sinleitungsrohr (1) für kaltes synthesegas mit seitlichen Öffnungen (2) für den Gasauslaß; diese können an sich von beliebiger Form sein, doch werden aus Pertigungstechnischen GrUnden Bohrungen oder Schlitze vorzuziehen sein, Die Austrittsöffnungen sind so zu bemessen. daß eine Austrittsgeschwindigkeit von 0,5 m/secO nicht unterschritten wird, Die Strömungsrichtung des heißen Gases zeigt der Pfeil (3). die Ausblaserichtung des kalten Synthesegases die PPeile (4).
• Fig. 2 und Fig, 3 zeigen eine er£indungsgemäße Vorrichtung von vorne und von oben gesehen, eingebaut in einen Nehrschichten-Ammoniakofen. (5) ist der Reaktoreinsatz, (6) die Katalysatoschüttungen und (7) die raumsparend in der oberen Katalyaztorlage untergebrachte Verteilerspinne. Übrige Be Zeichnungen wie in Fig. 1.
• Eine weitere mögliche Ausfübrungsform deutet Fig. 4 an, Das Gaseinleitungsrohr ist durch den Zwischenraum zvischen den Katalysatorlagen senkrecht zur S trdmungsrichtung des heißen Gases in geeigneter Form, hier z.B. ringförmig durch den Querschnitt geführt; die Ausströmöffnungen Liegen seitlich am Rohr mit ihrer- Achse senkrecht tu der Strömungsrichtung des heißen Gases. Ubrige Bezeichnung vie in Fig. 1 Beispiel.
• In einen Ammoniaksyntbesereaktoreinsatz von 700 mm Durchmesser vurde eine Kaltgaszuführung nach Fig. 2 und Fig 3 eingebaut, Die Rohre der Verteilerspinne hatten die Maße 30/2,6 mm. Ihr Ende war zugeschweißt. während der Mantel 40 mm oberhalb des indes mit @2 in 3 Reihen zu je 4 gleichmäßig über den Umfang verteilten Bohrungen von 2,5 mm lichter weite versehen war In den heißen Gasstrom von 90.000 Nm3/h bei 300 atw und 520° c wurden durch die Bohrungen 5.000 Nm³/@ kaltes Synthesegas mit 300 atm und 20° C eingeblasen. urodureh der ganze Gasstrom auf 493° c abgekühüt wurde, Es genügten 3 Lochrohre für eine homogene küblung; dei Katalysator zeigte bei nachheriger Besichtigung keine Stellen örtlicher Uberhitzung oder Schädigung.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ii c n e

   @ Verfahren zur alleinigen oder zusätzlichen Temperaturregelung von Hochdrucksynthesereaktoren, vorzugsweise für die Ammoniaksynthese. . durch Zumischen von kaltem Frischgas. gekennzeichnet durch, daß das kalte Frischgas annähernd senkrecht zur Gtrömungsrichtung des heißen Gases mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 0,5 m/sec., vorzugsweise jedoch wenigstens 2 m/sec., eingeblasen wird.

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch , gekennzeichnet durch in die Zwischenräume zwischen den Katalystorlagen hineinreichende, blind endende Einleitungsrohre, die mit Öffnungen versehen sind, wobei die Achse dieser Öffnungen annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Gases liegt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das blind endende Gaseinleitungsrohr als gerades Rohr ausgebildet ist. das in der Strömungsrichtung des zu kühlenden Gases veriäuft. wobei die Austrittsöffnungen an den seitenwänden numittelbar vor dem Ende des Rohres angebracht sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch. daß das Gaseinleitungsrohr im Zwischenraum zwischen den Katalystorlagen ringförmig ausgebildet ist wobei die Sbene des Ringes senkrecht zur itrömungsrichtung des heißen Gases liegt und die Sasaustrittsöffnungen an den Rohrseitenwänden im Bereich des Ringes mir ih'en Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung Iiegen. L e e r s e i t e