DE3034208A1 - Spaltrohr mit katalysatorformkoerpern - Google Patents
Spaltrohr mit katalysatorformkoerpernInfo
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Description
GHT 24.527.2
Gesellschaft für
Hochtemperaturreaktor-Technik mbH
5060 Bergisch Gladbach 1
5060 Bergisch Gladbach 1
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spaltrohr mit Katalysatorformkörperη
zur katalytischen Spaltung von Prozeßgasen nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Diese
Spaltrohre werden zur Bestückung eines Röhrenspaltofens verwendet; sie sind oft mit ihrem oberen Ende an einer
gemeinsamen Tragplatte befestigt, an ihrem unteren Ende geschlossen und werden von außen mit heißen Gasen, beispielsweise mit Helium von ca. 950 0C aus einem Kernreaktor-Kühlkreis beheizt. In der chemischen Industrie werden Spaltrohre mit Innenrohr verwendet, bei denen der
Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr mit zahlreichen kleinen Katalysatorformkörpern in loser Schüttung
gefüllt ist. Diese Schüttungen haben aber einen nicht
exakt berechenbaren und oft unterschiedlichen Druckverlust, daher wurden in den Deutschen Offenlegungsschriften 19 46 741 und 25 07 937 annähernd zylindrische Formkörper vorgeschlagen, die auf das Innenrohr aufgereiht
gemeinsamen Tragplatte befestigt, an ihrem unteren Ende geschlossen und werden von außen mit heißen Gasen, beispielsweise mit Helium von ca. 950 0C aus einem Kernreaktor-Kühlkreis beheizt. In der chemischen Industrie werden Spaltrohre mit Innenrohr verwendet, bei denen der
Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr mit zahlreichen kleinen Katalysatorformkörpern in loser Schüttung
gefüllt ist. Diese Schüttungen haben aber einen nicht
exakt berechenbaren und oft unterschiedlichen Druckverlust, daher wurden in den Deutschen Offenlegungsschriften 19 46 741 und 25 07 937 annähernd zylindrische Formkörper vorgeschlagen, die auf das Innenrohr aufgereiht
sind und zahlreiche axparallele Öffnungen für den Durchtritt der Prozeßgase aufweisen. In der deutschen Offenlegungsschrift
25 07 937 wurde bereits vorgeschlagen, daß jeweils die Oberseite der einen Scheibe in die Unterseite
der nächsten Scheibe paßt, so daß diese Scheiben in Umfangsrichtung gegeneinander fixiert sind. Damit werden
die Scheiben gegen Verdrehen gesichert.
die Scheiben gegen Verdrehen gesichert.
Go/01.09.1980
-/- 24.527.2
In beiden Fällen ist aber der wünschenswerte und notwendige Wärmeübergang vom Innenrohr zum Prozeßgas gestört,
weil ,dieses fast auf seiner ganzen Länge von dem zentralen Teil des Formkörpers umgeben ist, der an diesen Stellen
isolierend wirkt. Außerdem entsteht in beiden Fällen ein über den Rohrquerschnitt ungleichmäßiges Temperatur-
und Geschwindigkeitsprofil, weil das Prozeßgas zwangsläufig am heißen Außenrohr schneller strömt. Erwünscht ist
aber im Prozeßgas eine weitgehend gleichmäßig hohe Temperatur, damit das Gas vollständig gespalten wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Spaltrohr nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Dieses Spaltrohr
mit den darin enthaltenen Katalysatorformkörpern soll den Wärmeaustausch zwischen Innenrohr und Prozeßgas
bzw. Formkörper verbessern, es soll ein weitgehend homogenes Temperaturprofil im Katalysatorquerschnitt haben
und soll einen wirtschaftlichen Kompromiß darstellen zwischen einem geringen Druckverlust für das Prozeßgas,
einer großen Wärmeaustauschfläche und einem hohem Wärmeübergang.
Außerdem ist wünschenswert, daß das im Innenrohr aufwärtsströmende heiße Prozeßgas sich an dem
zwischen Außenrohr und Innenrohr abwärtsströmenden kälteren Prozeßgas im Gegenstrom abkühlt, so daß die Temperaturbelastung
der Tragplatte geringer wird und ein Regenerativwärmetauscher außerhalb des Spaltrohres kleiner
werden oder sogar entfallen kann.
Das Spaltrohr nach dem ersten Anspruch enthält Formkörper mit zwei unterschiedlichen Formen, die abwechselnd übereinander
auf dem Innenrohr aufgereiht sind. Der eine Formkörper ist mit einem geringen Spalt am Innenrohr zentriert
und bildet gegenüber dem Außenrohr einen freien Ringquerschnitt zum Durchtritt des Prozeßgases. Der andere
Formkörper ist ebenfalls mit einem geringen Spalt aber
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am Außenrohr zentriert und bildet gegenüber dem Innenrohr einen freien Ringquerschnitt für das Prozeßgas. Der Spalt
zwischen Formkörper und Außen- bzw. Innenrohr ist notwendig, damit sich bei allen Betriebszuständen Formkörper und
Rohre frei ausdehnen können. Außerdem soll das Prozeßgas auch durch den Spalt strömen, damit die Spaltflächen am
Wärmetausch teilnehmen. Zwischen den beiden unterschiedlichen Formkörpern sind mehrere radiale Rippen zur axialen
Distanzierung der Formkörper vorgesehen, die in radialer Richtung einen freien Querschnitt für das Prozeßgas bilden.
Durch diese Formgebung wird ein großer Teil des Prozeßgases mäanderförmig durch die Formkörper hindurchgeleitet,
es umspült die gesamte Fläche der Formkörper und kommt immer abwechselnd mit dem Außen- und mit dem Innenrohr
in Berührung, so daß eventuelle Temperaturunterschiede im Querschnitt sehr schnell ausgeglichen werden. Die
erwähnten Rippen zur axialen Distanzierung der Formkörper können entsprechend Anspruch 2 entweder nur an einer Seite
angeordnet werden; dann sollte dieser Formkörper an der anderen Seite eine ebene Ringfläche aufweisen. Entprechend
Anspruch 3 und 4 kann aber auch ein Formkörper an beiden Seiten Rippen oder Nocken aufweisen; in dem
Falle sollte der andere Formkörper an beiden Seiten je eine ebene Ringfläche aufweisen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch ein Spaltrohr mit mehreren Katalysatorformkörpern. Figur 2
zeigt einen Querschnitt durch Figur 1. In den Figuren 1 und 2 sind zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2
zwei verschiedene Katalysatorformkörper 3 und 4 angeordnet, die aufeinanderliegen und zu mehreren jeweils von
einer am Innenrohr 2 befestigten metallischen und mit Löchern versehenen Halteplatte 5 getragen werden. Außenrohr
1 und Innenrohr 2 bestehen aus an sich bekannten
-jh 24.527.2
hochtemperaturfesten metallischen Werkstoffen, beispielsweise
Inconel 617, Hastelloy X oder Incaloy 800 H.
Die beiden unterschiedlichen Katalysatorformkörper 3 und
4 bestehen aus einem porösen keramischen Material und werden in einer speziellen Form gepreßt, anschließend getrocknet
und gebrannt. Diese Katalysatorformkörper können mit einer an sich bekannten wässerigen Nickelsalzlösung
getränkt werden, wobei das in dieser Lösung enthaltene Nickel katalytisch wirksam wird. Außerdem können diese
Katalysatorformkörper auch aus einem homogenen Katalysatormaterial, also einem Trägermaterial mit darin fein
verteiltem Nickel hergestellt werden. Die metallische Halteplatte 5 ist am Innenrohr 2 befestigt und soll eine
größere Anzahl von Katalysatorformkörpern tragen. Indem diese Halteplatten 5 in regelmäßigen Abständen auf dem
Innenrohr 2 befestigt werden, wird vermieden, daß sich das gesamte Gewicht aller in einem Rohr angeordneten Katalysatorformkörper
auf einer einzigen unteren Halterung abstützt. Die beiden unterschiedlichen Katalysatorformkörper
3 und 4 haben jeweils an ihrer Unterseite mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilte radiale Rippen mit
radialen Strömungskanälen dazwischen. Da diese Formkörper abwechselnd am Außenrohr 1 und am Innenrohr 2 einen freien
Ringquerschnitt in axialer Richtung bilden, wird das
von oben nach unten strömende Prozeßgas mäanderförmig vom Außen- zum Innenrohr geleitet. Sowohl die radialen
Strömungskanäle als auch die beiden unterschiedlichen Ringräume sind so bemessen, daß der freie Strömungsquerschnitt,
in Strömungsrichtung betrachtet, annähernd gleich bleibt. Daher hat der Katalysatorformkörper 3,
von oben betrachtet, Rippen mit einem annähernd dreieckigen Querschnitt, während der Katalysatorformkörper 4,
ebenfalls von oben betrachtet, Rippen von etwa trapezförmigem Querschnitt jeweils mit abgerundeten Ecken aufweist.
Leerseite
Claims (4)
1. Spaltrohr mit Katalysatorformkörpern zur katalytischen
Spaltung von Prozeßgasen in langen, von außen beheizbaren und an einem Ende geschlossenen Spaltrohren; das Spaltrohr
enthält ein zentrales Innenrohr zur Rückführung der Prozeßgase; auf diesem Innenrohr sind die Formkörper aufgereiht;
diese Formkörper haben abwechselnd unterschiedliche Form; das Spaltrohr hat folgende Merkmale :
a) Der eine Formkörper (3) ist am Innenrohr (1) zentriert
und hat gegenüber dem Außenrohr (1) einen freien Ringquerschnitt.
b) Der andere Formkörper (4) ist am Außenrohr (1) zentriert und hat gegenüber dem Innenrohr (2) einen
freien Ringquerschnitt.
c) Einer der beiden Formkörper oder beide Formkörper (3 bzw. 4) haben mehrere radiale Rippen zur axialen
Distanzierung mit in radialer Richtung freien Querschnitten.
2. Formkörper nach Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen :
a) Dieser Formkörper (3 bzw. 4) hat an seiner Oberoder Unterseite eine ebene Ringfläche.
Go/01.09.1980
ORIGINAL INSPECTED
3034203
-2- 24.527.2
b) Dieser Formkörper hat an seiner anderen Seite mehrere radiale Rippen
3. Formkörper nach Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen:
a) Dieser Formkörper hat an seiner Ober- und Unterseite mehrere radiale Rippen.
4. Formkörper nach Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen :
a) Dieser Formkörper hat an seiner Ober- und Unterseite
je eine ebene Ringfläche.
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| DE19803034208 DE3034208A1 (de) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Spaltrohr mit katalysatorformkoerpern |
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- 1981-09-02 US US06/298,766 patent/US4397818A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1981-09-10 JP JP56143140A patent/JPS5791735A/ja active Granted
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| FR2489708B1 (de) | 1985-01-11 |
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