CH136640A - Verfahren zur Wärmerekuperation und zur Kühlhaltung der Gefässwände eines für exotherme Gasreaktionen bestimmten Apparates. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Wärmerekuperation    und zur Kühlhaltung der Gefässwände  eines für     exotherme    Gasreaktionen bestimmten Apparates.    Bei Apparaten, die zur Ausführung von  bei hohen Temperaturen verlaufenden     exo-          thermen    Gasreaktionen dienen, insbesondere  bei Reaktionen unter erhöhtem Druck, wie  zum Beispiel bei der Synthese des Ammoniaks  aus den Elementen, ist es von grösster Wich  tigkeit, die Gefässwände vor der Einwirkung  der freiwerdenden Reaktionswärme zu schüt  zen.  



  Es ist zu diesem Zweck schon vorge  schlagen worden, die Wände des Reaktions  raumes von aussen zu kühlen durch Abfuhr  der Wärme an die kalten ankommenden  Gase. Zur Ausführung dieses     Verfahrens     wurden bereits die verschiedenartigsten Vor  schläge gemacht. So zum Beispiel hat man  den Reaktionsraum in das Innere eines Ge  fässes verlegt, das von einem Rohrsystem  umgeben ist, welches zum Wärmeaustausch  der Gase dient und gleichzeitig die Gefäss-    wände auf niedriger Temperatur hält. Bei  anderen Ausführungen hat man eine beson  dere Art von Kühlung eingeführt, die aus  einer Reihe konzentrisch ineinander gesetzter,  zylindrischer Rohre besteht, wobei das Gas  von aussen nach innen einen Zwischenraum  nach dem andern in entgegengesetzter Rich  tung passiert.

   Alle diese Verfahren besitzen  aber Mängel und gewährleisten nicht immer  einen sicheren Betrieb.  



  Es wurde nun gefunden, dass man eine  besonders gute     Wärmerekuperation    und vor  zügliche Kühlung der Gefässwände bei Appa  raten mit mindestens einem Kontaktraum für       exotherme,    katalytische Gasreaktionen erzielen  kann, wenn man durch einen an den Kon  taktraum unmittelbar angrenzenden Raum  ein Kühlmittel, zum Beispiel das ankommende,  diesen Raum durchziehende Reaktionsgasge  misch oder auch ein anderes gasförmiges      Kühlmittel, zum Beispiel indifferentes Gas,  in gewundenem Wege zweckmässig im Gegen  strom zu den Gasen im Kontaktraum führt.  



  Man verwendet beispielsweise einen doppel  wandigen Apparat, dessen innerer Raum als       Kontaktzaum    dient und dessen äusserer Raum  zwischen Reaktionsraum und äusserem Gefäss  mantel mit mindestens einer Trennwand ver  sehen ist, so dass das ankommende kalte  Gas in vielfachen Windungen hindurchzieht.  Eine zweckmässige Ausführungsform hierbei  besteht darin, dass man zwischen Reaktions  raum und äusserer Gefässwand eine Draht  spirale fest einklemmt, und durch diese die  ankommenden Gase zwingt, den Raum zwi  schen Reaktionsraum und äusserem Mantel  in vielfachen Windungen zu durchströmen.

    Abgesehen von der gleichmässigeren Kühlung       desMantels    wird     diewärmeentziehendeWirkung     der ankommenden kalten Gase durch die  gesteigerte Strömungsgeschwindigkeit um ein  vielfaches vermehrt, da bekanntlich ein rasch  strömendes Gas einen viel besseren Wärme  austausch ermöglicht, als die gleiche Gas  menge bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit.  Ein weiterer Vorteil der angegebenen Kon  struktion ist die leichte Regulierung der       Rekuperation    durch die     Windungszahl    der  zwischen Reaktionsraum und äusserem Mantel  befindlichen Drahtspirale, so dass es hierdurch  in sehr     einfacher    Weise gelingt, die Gase  auf eine bestimmte, zur Reaktion benötigte  Temperatur zu bringen.  



  Statt der beschriebenen einfachen Aus  führungsart mittelst einer Drahtspirale, kann  man den gleichen Zweck durch irgend eine  andere Konstruktion erreichen, die das  Gas in Windungen zwischen Reaktionsraum  und äusserem Mantel passieren lässt, zum  Beispiel durch Einsetzen von festen Zwischen  wänden und dergleichen.  



  In den anliegenden Zeichnungen sind drei  beispielsweise Ausführungsformen des eben  falls Erfindungsgegenstand bildenden Appa  rates dargestellt.  



  In     Fig.    1 tritt zum Beispiel ein Stick  stoffwassergemisch bei     E    ein und streicht in  dem Zwischenraum     Sch    in spiralförmig    gewundenem Weg nach oben. Diese gewun  dene Gasführung wird durch die Drahtspirale  D erzielt. Das Gas tritt dann von oben in  das Kontaktrohr     K    ein und verlässt den  Apparat bei<B>A</B>. Zwischen dem     Kontaktrohr          K    und dem Mantel<B>JU</B> befindet sich eine  Wärmeisolation F.  



  In     Fig.    2 tritt das Stickstoffwasserstoff  gemisch in     E    ein und streicht in gewundenem  Wege um die Kontaktrohre herum nach oben.  Der gewundene Weg wird durch einge  baute Bleche<B>8</B> erreicht, die abwechselnd sich  überdachend, zwischen den     Kontaktrohren    X  liegen. Oben tritt das Gasgemisch in die  Kontaktrohre     K    ein, durchströmt diese von  oben nach unten und verlässt den Apparat  durch den Gasaustritt A. Zwischen den aussen  liegenden Kontaktrohren     g    und dem Mantel       M    befindet sich eine Wärmeisolation     J.     



  Der Apparat nach     Fig.    3 besitzt mehrere  Kontaktrohre     K.    Der Raum unmittelbar  ausserhalb der     Kontaktrohre    ist durch eine  Reihe von Trennwänden     S    derart unterteilt,  dass durch Versetzen der einzelnen Trenn  wände oder durch Versetzen von Gruppen  von Trennwänden gegeneinander ein gewun  dener Weg für das Kühlmittel erzeugt wird  (vergleiche die Pfeile in der Figur).  



  Nach dem vorliegenden Verfahren kann  auf diese Weise der Reaktionsraum einen  verhältnismässig grossen Teil des Apparates       einnehmen,    was zum Beispiel bei der Be  schränkung der Abmessungen eines für hohe  Drucke bestimmten Apparates eine wesentliche  Verbesserung gegenüber bekannten Aus  führungen bedeutet. Ein weiterer, sehr wesent  licher Vorteil ist die leichte technische Aus  führbarkeit gegenüber den angegebenen anderen  Verfahren. Das vorliegende Verfahren kann  natürlich auch in     Kombination    mit anderen  üblichen     Regenerationsverfahren    angewendet  werden.

   Es kann Anwendung     insbesondere     bei der Synthese des     Ammoniaks    aus den  Elementen, bei der Herstellung     flüssiger     Stoffe aus Kohlenoxyd und     Wasserstoff        etc.,     sowie bei sonstigen Gasreaktionen, finden,  bei denen von     Kohlenwasserstoffen    ausge  gangen wird oder solche gebildet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1: Verfahren zur Wärmerekuperation und zur Kühlhaltung der Wandungen eines für egotherme katalytische Gasreaktionen be stimmten Apparates, mit mindestens einem Kontaktraum, dadurch gekennzeichnet dass man ein Kühlmittel durch einen an den Kontaktraum unmittelbar angrenzenden Raum in gewundenem Wege führt. UNTERANSPRVCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel die in Reaktion tretenden Gase verwendet wer den. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel im Gegenstrom zu den Gasen im Kontaktraum durch den an diesen unmittelbar angren zenden Raum geführt wird.

   PATENTANSPRUCH 11: Apparat zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die das Kühlmittel in gewun dener Strömung um die Kontakträume herum führen. UNTERANSPRÜCHE: 3. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er doppelwandig ist, so dass dessen Innenraum den Kontaktraum bildet, und dass in dessen Aussenraum die gewundene Strömung des Kühlmittels durch mindestens eine Trennwand erzwun gen wird. 4. Apparat nach Patentanspruch II und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand aus einer Drahtspirale besteht.