WO2016156132A1 - Strömungsführung eines fluids in einem strömungsbehälter - Google Patents

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WO2016156132A1 PCT/EP2016/056320 EP2016056320W WO2016156132A1 WO 2016156132 A1 WO2016156132 A1 WO 2016156132A1 EP 2016056320 W EP2016056320 W EP 2016056320W WO 2016156132 A1 WO2016156132 A1 WO 2016156132A1
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Joachim Johanning
Reinhard Michel
Christiane Potthoff
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for passing fluids across a radial flow vessel for purification, separation or reaction, wherein a uniform fluid flow distribution across a bed within the radial flow vessel is achieved.
  • the invention is directed to an ammonia synthesis converter with at least one catalyst bed.
  • ammonia synthesis converters The current design of numerous ammonia synthesis converters is based on radial flow through the catalyst beds, ie.
  • the beds are in the form of hollow cylinders.
  • the supply and removal of the process gases takes place via the cylindrical surfaces of the catalyst beds.
  • the process gas usually flows from outside to inside. Due to the process control, reactors with only one bed and reactors with two, three or more beds are used in a pressure vessel.
  • the catalyst beds are arranged in the axial direction one behind the other.
  • the process gases on the bed inner sides do not enter directly into central manifolds, but are collected again in further annular gaps and returned to the head of the bed before entering a central tube.
  • This arrangement was chosen to keep the static pressure difference across the catalyst bed constant throughout the bed height, thus providing a uniform fluid flow distribution. Since the amount of process gas flowing in the axial direction in the annular gap, due to the successive transfer of gas into the catalyst bed, decreases from head to foot of the bed, the flow rate also drops from the maximum value at the head to zero at the foot of the bed. Since the total energy of the gas remains constant, neglecting frictional losses, the decrease in the flow rate results in an increase in the static pressure to the foot of the bed. The deflection of the flow on the exit side by the additional annular gap has an analogous effect, so that the static pressure difference over the entire bed height remains approximately constant. This concept has been proven in practice in numerous ammonia plants. The additional annular channel but requires a certain installation space, which is therefore not available for catalyst.
  • DE 34 13 421 C2 discloses a device for achieving a uniform gas distribution in a radially flowed through catalyst layer in a reactor for catalytic reactions, consisting of the catalyst layer receiving, annular catalyst basket with gas-permeable, cylindrical walls, a gas-tight bottom and a gas-tight lid, wherein the Catalyst basket is arranged such that outside an annular space for incoming fresh gas and inside an annular space for effluent reaction gas is formed.
  • DE 26 31 898 C3 discloses a radial flow reaction device for ammonia synthesis, consisting of an outer shell of alloy steel with a lid, a disposed above an upper drain plate of the outer shell chamber having an outer annular channel between the outer shell and a coaxial inner Sheath is in communication and in which a feed for cold reaction gas opens, a hollow cylindrical upper catalyst bed and a hollow cylindrical coaxial with the upper catalyst bed arranged lower catalyst bed.
  • DD 262 420 AI discloses a horizontal cold wall ammonia reactor for the exothermic catalytic synthesis of ammonia from hydrogen and nitrogen.
  • the ammonia reactor according to the invention has a multiplicity of cross-flow catalyst beds, wherein a first vertical heat exchanger is arranged between the first and the second catalyst bed.
  • a second vertical heat exchanger is disposed between the second and third catalyst beds.
  • a first aspect of the invention relates to a device for a fluid purification, a fluid separation or a fluid reaction, wherein the device has the following, interacting components:
  • At least one substantially annular bed comprising at least one layer of active material disposed concentrically within the cylindrical container; iii) an annulus respectively disposed between the cylindrical container and the bed;
  • radial ribs disposed within the annulus configured to guide a fluid flowing through the annulus, each two adjacent radial ribs defining a flow space;
  • a fluid preferably comprises a substance which does not resist any slow shear.
  • the fluid preferably comprises gases and / or liquids which are suitable for purification, separation or reaction.
  • the fluid comprises a gas mixture, which preferably comprises hydrogen and nitrogen.
  • a fluid purification in the context of the invention encompasses the removal of undesired substances in the fluid, for example any form of gaseous, liquid or solid pollutants from the fluid.
  • at least 50% by volume of the undesirable substances are removed from the fluid during fluid purification, more preferably at least 60% by volume, at least 70% by volume, at least 80% by volume, at least 90% by volume or at least 99% Vol .-%.
  • a fluid separation in the sense of the invention in this case comprises the separation of the fluid into its individual constituents and / or the separation of a constituent from further constituents.
  • the fluid separation may be the separation of a gas mixture.
  • the fluid separation preferably comprises all separation processes which are based on the adsorption, in particular all processes for the separation of gases by utilizing their adsorptive properties. Such methods include, for example, "Pressure Swing Adsorption” (PSA), “Vaccum Swing Adsorption” (VSA), “Vacuum Pressure Swing Adsorption” (VPSA) or “Thermal Swing Adsorption” (TSA).
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • VSA Vacum Swing Adsorption
  • VPSA Vauum Pressure Swing Adsorption
  • TSA Thermal Swing Adsorption
  • a fluid reaction is the conversion of at least one component of the fluid into one or more other components.
  • the fluid reaction can be a thermal decomposition or the reaction of two substances with one another to form a new substance.
  • Fluid purification, fluid separation or fluid reactions using active materials such as adsorbents and / or catalysts are known to those skilled in the art.
  • the device is configured for a fluid reaction.
  • the apparatus is configured to synthesize ammonia from hydrogen and nitrogen.
  • the apparatus is configured for continuous synthesis of ammonia.
  • a gaseous mixture comprising nitrogen and hydrogen is preferably introduced into the device at elevated pressure and elevated temperature.
  • the device comprises a substantially cylindrical container with a vertical longitudinal axis.
  • the cylindrical container may in this case be arranged in a further container enclosing it, which may be e.g. the task is to absorb the forces caused by an increased internal pressure.
  • all points of the side surfaces are equidistant from the central axis of the container.
  • the container is preferably such that all points of the side surfaces of the container have substantially the same distance from the central axis or deviate at most 10%, more preferably at most 5%, from the average distance.
  • the nature of the cylindrical container according to the invention is not limited.
  • the device comprises a substantially annular bed which comprises at least one layer of active material and which is arranged concentrically within the cylindrical container.
  • a substantially annular bed is preferably configured such that the outside and / or inside of the bed is parallel to the substantially cylindrical container defined above.
  • the active material preferably includes those materials which are particularly suitable for adsorption, for example, molecular sieves comprising, for example, zeolites.
  • the active material preferably comprises a catalyst material. Suitable catalysts for fluid reactions are known to a person skilled in the art.
  • the active material is preferably packed so tightly that settling and / or other particle movements can be minimized and process efficiency maximized.
  • the bed comprising the active material is disposed within the container.
  • the ratio of the inner diameter of the container to the diameter of the bed is at most 2: 1, more preferably at most 1.5: 1, even more preferably at most 1.4: 1, even more preferably at most 1.3: 1, most preferably at most 1.2: 1 and in particular at most 1, 1: 1.
  • the bed has the shape of a hollow cylinder, which allows a radial flow through the bed.
  • the bed height preferably refers to the height of the bed, which is filled with active material, through which the fluid flows radially.
  • the device further comprises an annulus disposed between the container and the bed.
  • the annular space is preferably arranged parallel to the container and to the bed.
  • the annulus comprises at most 20 vol% of the total container volume, more preferably at most 18 vol%, at most 16 vol%, at most 14 vol%, at most 12 vol%, at most 10 vol%, at most 8% by volume, at most 6% by volume, at most 4% by volume or at most 2% by volume.
  • the ratio of the radial width of the annulus to the diameter of the container is preferably in the range of 1: 2 to 1: 100, more preferably in the range of 1: 4 to 1:90, in the range of 1: 6 to 1: 80, in the range of 1: 8 to 1: 70 or in the range of 1:10 to 1.60.
  • the annulus is configured to transfer or distribute the fluid flowing into the container to the bed.
  • the annular space is separated from the bed, preferably by outer lateral surfaces.
  • These outer lateral surfaces preferably have general recesses, such as holes or slots, through which the fluid can flow from the annular space into the bed.
  • the container further comprises a central, preferably annular or cylindrical inner channel, which is arranged concentrically within the bed.
  • the ratio of channel diameter to diameter of the container is at most 1: 2, more preferably at most 1: 3, at most 1: 4, at most 1: 5, at most 1: 6, at most 1: 7, at most 1: 8, at most 1: 9 or at most 1: 10.
  • the inner channel is separated from the bed, preferably by inner lateral surfaces. These inner lateral surfaces preferably have general recesses, such as holes or slots, through which the fluid can flow from the bed into the central inner channel.
  • the device comprises radial ribs, which are arranged within the annular space and which are configured to guide a fluid which flows through the annular space, wherein each two adjacent radial ribs define a flow space.
  • the radial ribs are preferably configured to redirect the flow direction of a fluid.
  • the radial ribs are configured to divert a predominantly vertically flowing fluid so that it predominantly flows horizontally.
  • the nature of the radial ribs is not limited according to the invention.
  • the radial ribs may be made of the same material as the cylindrical container.
  • the width of the radial ribs is at least 10% of the width of the annular space, more preferably at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or at least 90%.
  • the radial ribs are curved so that the respective upper end of a rib is predominantly vertically aligned and the respective lower end of a rib is predominantly oriented horizontally.
  • the device is configured such that the fluid is first passed through the annulus, then through the bed and then through the central, inner channel; and / or the device is configured such that the fluid is first passed through the inner channel, then through the bed and then through the annulus.
  • the bed is configured to be radially traversed by the fluid.
  • the main flow direction can be formed by the bed radially from outside to inside or radially from inside to outside.
  • the device is configured such that the main flow direction through the bed is formed radially from outside to inside.
  • the device comprises more than one bed.
  • the apparatus may be configured such that the main flow directions of all the beds are made the same so that the main flow directions of all the beds are formed either radially from outside to inside or radially from inside to outside.
  • the Haupt malströmungsnchtungen the beds differ, so that the main flow direction of at least one bed is formed radially from outside to inside and the main flow direction of at least one other bed is formed radially from inside to outside.
  • a uniform fluid flow distribution over the entire height of the bed.
  • a uniform fluid flow distribution means that the variation in the magnitude of the flow velocity along the bed height in the axial direction is less than 10%, more preferably less than 9%, less than 8%, less than 7%, less than 6%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2% or less than 1%.
  • the device is configured such that the fluid flows predominantly vertically when entering the annular space, that is, flows predominantly horizontally along the main axis of the container, and after flowing through the flow spaces bounded by the radial ribs.
  • the radial ribs are arranged so that the flow cross-sections of adjacent flow spaces are different in size.
  • the flow cross sections of two flow spaces arranged one above the other are defined such that the flow cross section of the respective lower flow space is at least 10% smaller than the flow cross section of the respective upper flow space, more preferably at least 12%, at least 14%, at least 16%, at least 18%, at least 20%, at least 22%, at least 24%, at least 26%, at least 28% or at least 30%.
  • the size of the flow spaces therefore preferably decreases from top to bottom.
  • the fluid preferably flows along the direction of flow through the annulus, with portions of the fluid being diverted through the individual radial ribs.
  • the flow direction is aligned along the main axis of the container from top to bottom, but the flow direction can also be aligned from bottom to top.
  • the amount of fluid actually flowing decreases toward the foot of the bed.
  • the radial ribs provide for an increasing deflection of the fluid flowing through the annulus.
  • the effective flow cross sections are progressively reduced.
  • the absolute values of the flow velocity moderately increase despite the decrease in the amount of fluid effectively flowing in the annular channel toward the foot of the bed. Since the flow rates on the exit side to the foot of the bed also increase, is preferably over the entire height of the bed, a uniform constant, static pressure difference.
  • a uniform constant static pressure difference means that the variation in pressure difference over the entire height of the bed is less than 10%, more preferably less than 9%, less than 8%, less than 7%, less than 6%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2% or less than 1%.
  • the fluid leaving the bed is directed into the central inner channel or annulus without further deflection.
  • This is preferably made possible by the special flow guidance over the radial ribs, which allows a constant, static pressure difference over the entire bed height.
  • a further annular space which is provided in conventional devices with radially flowed beds and in which the fluid is first passed after flowing through the bed to allow a constant, static pressure difference, can be saved hereby. In this way is available at the same container volume greater proportion of the container volume for the bed, whereby the amount of active material can be increased with the same container volume.
  • the fluid purification, the fluid separation and / or the fluid reactions can be driven with higher process efficiency.
  • the apparatus is configured to produce ammonia.
  • the fluid which flows through the annular space into the bed preferably comprises hydrogen, nitrogen and ammonia and, if appropriate, small amounts of methane and argon.
  • a further aspect of the invention relates to a process for the purification, separation or reaction of a fluid, the process comprising the following steps:
  • a fluid is provided in step (a) of the method according to the invention.
  • the fluid is continuously provided.
  • the fluid may comprise all gases and / or liquids which are suitable for purification, separation or reaction.
  • the process is preferably a process for the reaction of a fluid.
  • the fluid provided comprises hydrogen and nitrogen.
  • the fluid is compressed.
  • Methods and apparatus for compressing a fluid include, for example, turbo-compressors or reciprocating compressors.
  • the fluid is compressed to a pressure of at least 80 bar.
  • the fluid is introduced into a substantially cylindrical container and then in step (d) via an annular space, which between the container and the bed is arranged, wherein the fluid first flows vertically into the annular space and is deflected by radial ribs.
  • steps (a) to (d) according to the invention are preferably carried out successively in alphabetical order.
  • the fluid is distributed to individual flow spaces, which are delimited by the radial ribs.
  • the fluid flows through the annular space preferably from top to bottom.
  • the volume of a portion of the fluid flowing through the respective upper flow space is greater than the volume of another portion of the fluid flowing through the respective lower flow space.
  • the volume of the part of the fluid flowing through each upper flow space is at least 1% by volume greater than the volume of the other part of the fluid flowing through the respective lower flow space, more preferably at least 2 vol. %, at least 3% by volume, at least 4% by volume, at least 5% by volume, at least 6% by volume, at least 7% by volume, at least 8% by volume, at least 9% by volume % or at least 10% by volume.
  • the velocity in the direction of the tank longitudinal axis (axial velocity) of a portion of the fluid flowing through the respective upper flow space is smaller than the axial velocity of another portion of the fluid flowing through the respective lower flow space.
  • the velocity of the portion of the fluid flowing through the respective upper flow space is at least 1% less than the velocity of the other portion of the fluid flowing through the respective lower flow space, more preferably at least 2% by volume. at least 3% by volume, at least 4% by volume, at least 5% by volume, at least 6% by volume, at least 7% by volume, at least 8% by volume, at least 9% by volume or at least 10% by volume.
  • the decrease of the effective flow cross sections from top to bottom allows a constant or possibly even moderately increasing effective flow velocity from the upper to the lower flow spaces, although the amount of fluid actually flowing in the annular channel decreases in the direction of the container longitudinal axis. Since the flow rate of the fluid on the exit side of the bed also increases towards the foot of the bed, a substantially constant static pressure difference results over the entire height of the bed.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. Another aspect of the invention relates to the use of the device according to the invention for fluid purification, fluid separation or fluid reaction.
  • the inventive method and the device according to the invention can preferably be used in the synthesis of ammonia.
  • FIG. 1 schematically illustrates a device according to the invention with the aid of which the method according to the invention can be carried out.
  • a fluid flows from above into the cylindrical container (1).
  • the fluid initially flows vertically into an annular space (3), in which it is preferably conducted via radial ribs (4), whereupon the fluid preferably flows predominantly horizontally.
  • the device according to the invention preferably comprises a substantially annular bed (2), which comprises the active material suitable for a cleaning and / or a separation and / or a reaction of the fluid.
  • the bed (2) is preferably separated from the annular space (3) by an outer jacket surface (6), in which slots (7) are preferably arranged.
  • the fluid flows radially through these slots into the bed (2) and flows through it radially.
  • the fluid flows into the inner channel (5) after leaving the bed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen von Fluiden über einen radialen Strömungsbehälter zur Reinigung, Abtrennung oder Reaktion, wobei eine einheitliche Fluidströmungsverteilung über ein Bett innerhalb des radialen Strömungsbehälters erreicht wird. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf einen Ammoniak-Synthesekonverter mit wenigstens einem Katalysatorbett.

Description

Strömungsführung eines Fluids in einem Strömungsbehälter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen von Fluiden über einen radialen Strömungsbehälter zur Reinigung, Abtrennung oder Reaktion, wobei eine einheitliche Fluidströmungsverteilung über ein Bett innerhalb des radialen Strömungsbehälters erreicht wird . Insbesondere richtet sich die Erfindung auf einen Ammoniak-Synthesekonverter mit wenigstens einem Katalysatorbett.
Die aktuelle Bauart zahlreicher Ammoniak- Synthesekonverter basiert auf radialer Durchströmung der Katalysatorbetten, d .h. die Betten haben die Form von Hohlzylindern. Die Zu- bzw. Abführung der Prozessgase erfolgt dabei über die zylindrischen Mantelflächen der Katalysatorbetten. In den Ammoniak-Synthesekonvertern strömt das Prozessgas in der Regel von außen nach innen. Bedingt durch die Prozessführung werden neben Reaktoren mit nur einem Bett auch Reaktoren mit zwei, drei oder mehr Betten in einem Druckbehälter eingesetzt.
Um den Durchmesser des Druckbehälters für einen derartigen Mehrbettreaktor möglichst klein zu halten, werden die Katalysatorbetten in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Die Zuführung der Prozessgase an die äußeren Mantelflächen erfolgt über Ringspalte mit verhältnismäßig kleinen Querschnitten und dementsprechend signifikanten Strömungsgeschwindigkeiten . Insbesondere wenn die Zu- und Abströmungen der Prozessgase auf entgegen gesetzten Seiten der Radialbetten angeordnet sind (sogenannte Z-Durchströmung), treten die Prozessgase auf den Bettinnenseiten nicht direkt in zentrale Sammelrohre ein, sondern werden in weiteren Ringspalten erneut gesammelt und zum Kopfende des Bettes zurückgeführt, bevor sie in ein Zentralrohr eintreten.
Diese Anordnung wurde gewählt, um die statische Druckdifferenz über dem Katalysatorbett über die gesamte Betthöhe konstant zu halten und damit für eine einheitliche Fluidströmungsverteilung zu sorgen. Da die im Ringspalt in axialer Richtung strömende Prozessgasmenge, bedingt durch den sukzessiven Übertritt von Gas in das Katalysatorbett, vom Kopf zum Fuß des Bettes abnimmt, sinkt auch die Strömungsgeschwindigkeit vom Maximalwert am Kopf bis auf Null am Fuß des Bettes ab. Da die Gesamtenergie des Gases bei Vernachlässigung von Reibungsverlusten konstant bleibt, hat die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit einen Anstieg des statischen Drucks zum Fußende des Bettes zur Folge. Die Umlenkung der Strömung auf der Austrittsseite durch den zusätzlichen Ringspalt hat einen analogen Effekt, so dass die statische Druckdifferenz über der gesamten Betthöhe näherungsweise konstant bleibt. Dieses Konzept hat sich in zahlreichen Ammoniak-Anlagen in der Praxis bewährt. Der zusätzliche Ringkanal beansprucht aber einen gewissen Einbauraum, der damit nicht für Katalysator zu Verfügung steht.
DE 34 13 421 C2 offenbart eine Vorrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Gasverteilung in einer radial durchströmten Katalysatorschicht in einem Reaktor für katalytische Reaktionen, bestehend aus dem die Katalysatorschicht aufnehmenden, ringförmigen Katalysatorkorb mit gasdurchlässigen, zylindrischen Wänden, einem gasdichtem Boden und einem gasdichtem Deckel, wobei der Katalysatorkorb derart angeordnet ist, dass außen ein Ringraum für zuströmendes Frischgas und innen ein Ringraum für abströmendes Reaktionsgas entsteht.
DE 26 31 898 C3 offenbart eine Radialstrom-Reaktionsvorrichtung für die Ammoniaksynthese, bestehend aus einem äußeren Mantel aus legiertem Stahl mit einem Deckel, einer oberhalb einer oberen Abflussplatte des äußeren Mantels angeordneten Kammer, die mit einem äußeren Ringkanal zwischen dem äußeren Mantel und einem koaxialen inneren Mantel in Verbindung steht und in die eine Zuführung für kaltes Reaktionsgas mündet, einem hohlzylindrischen oberen Katalysatorbett und einem hohlzylindrischen, koaxial zum oberen Katalysatorbett angeordneten unteren Katalysatorbett.
DD 262 420 AI offenbart einen horizontalen Kaltwand-Ammoniakreaktor für die exotherme katalytische Synthese von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff. Der erfindungsgemäße Ammoniakreaktor weist eine Vielzahl von Querfluss-Katalysatorbetten auf, wobei ein erster vertikaler Wärmeaustauscher zwischen dem ersten und dem zweiten Katalysatorbett angeordnet ist. Ein zweiter vertikaler Wärmeaustauscher ist zwischen dem zweiten und dem dritten Katalysatorbett angeordnet.
Die Verfahren und die Vorrichtungen zum Führen von Fluiden über einen radialen Strömungsbehälter bei einer einheitlichen Fluidströmungsverteilung sind jedoch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend und es besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren und Vorrichtungen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Führen von Fluiden über einen radialen Strömungsbehälter bei einer einheitlichen Fluidströmungsverteilung bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche und der Beschreibung gelöst.
Es wurde überraschend gefunden, dass durch Führen eines Fluids über radial gerichtete Rippen mit geeigneter Führung in axialer und tangentialer Richtung in Form eines Schraubengewindes mit in Richtung der Behälterlängsachse abnehmender Steigung innerhalb eines Behälters eine einheitliche Fluidströmungsverteilung in Richtung der Behälterlängsachse erzielt werden kann.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Fluidreinigung, eine Fluidtrennung oder eine Fluidreaktion, wobei die Vorrichtung die folgenden, miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten aufweist:
i) einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter mit einer vertikalen Längsachse;
ii) mindestens ein im Wesentlichen ringförmiges Bett, welches mindestens eine Lage von aktivem Material umfasst, welches konzentrisch innerhalb des zylindrischen Behälters angeordnet ist; iii) einen Ringraum, welcher jeweils zwischen dem zylindrischen Behälter und dem Bett angeordnet ist;
iv) radiale Rippen, angeordnet innerhalb des Ringraums, konfiguriert zum Führen eines Fluids, welches durch den Ringraum strömt, wobei jeweils zwei benachbarte radiale Rippen einen Strömungsraum begrenzen; und
v) einen zentralen inneren Kanal, welcher konzentrisch innerhalb des Betts angeordnet ist.
Ein Fluid umfasst bevorzugt eine Substanz, welche einer beliebig langsamen Scherung keinen Widerstand entgegensetzt. Das Fluid umfasst dabei bevorzugt Gase und/oder Flüssigkeiten, welche zur Reinigung, Trennung oder Reaktion geeignet sind . Bevorzugt umfasst das Fluid ein Gasgemisch, welches bevorzugt Wasserstoff und Stickstoff umfasst.
Eine Fluidreinigung im Sinne der Erfindung umfasst dabei die Entfernung von im Fluid unerwünschten Stoffen, beispielsweise jegliche Form von gasförmigen, flüssigen oder festen Schadstoffen aus dem Fluid. Vorteilhafterweise werden bei der Fluidreinigung mindestens 50 Vol.-% der unerwünschten Stoffe aus dem Fluid entfernt, bevorzugter mindestens 60 Vol .-%, mindestens 70 Vol .-%, mindestens 80 Vol .-%, mindestens 90 Vol .-% oder mindestens 99 Vol .-%.
Eine Fluidtrennung im Sinne der Erfindung umfasst dabei die Trennung des Fluids in seine einzelnen Bestandteile und/oder die Abtrennung eines Bestandteils von weiteren Bestandteilen . Beispielsweise kann es sich bei der Fluidtrennung um die Trennung eines Gasgemischs handeln. Bevorzugt umfasst die Fluidtrennung dabei alle Trennungsverfahren, welche auf der Adsorption beruhen, insbesondere alle Verfahren zur Trennung von Gasen durch Ausnutzung von deren adsorptiven Eigenschaften . Solche Verfahren umfassen beispielsweise "Pressure Swing Adsorption" (PSA), " Vaccum Swing Adsorption" (VSA), " Vacuum Pressure Swing Adsorption" (VPSA) oder " Thermal Swing Adsorption" (TSA). Eine Fluidreaktion ist die Umwandlung mindestens eines Bestandteils des Fluids in einen oder mehrere andere Bestandteil. Beispielsweise kann es sich bei der Fluidreaktion um eine thermische Zersetzung oder um die Umsetzung zweier Stoffe miteinander unter Bildung eines neuen Stoffs handeln .
Fluidreinigung, Fluidtrennung oder Fluidreaktionen unter Verwendung von aktiven Materialien wie beispielsweise Adsorptionsmitteln und/oder Katalysatoren sind einem Fachmann bekannt.
Bevorzugt ist die Vorrichtung für eine Fluidreaktion konfiguriert. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff konfiguriert. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur kontinuierlichen Synthese von Ammoniak konfiguriert. Dabei wird bevorzugt eine gasförmige Mischung, welche Stickstoff und Wasserstoff umfasst, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in die Vorrichtung eingeleitet.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter mit einer vertikalen Längsachse. Der zylindrische Behälter kann dabei in einem weiteren, ihn einschließenden Behälter angeordnet sein, der z.B. die Aufgabe hat, die durch einen erhöhten Innendruck auftretenden Kräfte aufzunehmen. Bei einem zylindrischen Behälter haben alle Punkte der Seitenflächen den gleichen Abstand zur zentralen Achse des Behälters. Bei einem im Wesentlichen zylindrischen Behälter ist der Behälter bevorzugt derart beschaffen, das alle Punkte der Seitenflächen des Behälters im Wesentlichen den gleichen Abstand zur zentralen Achse aufweisen bzw. höchstens 10%, bevorzugter höchstens 5 % vom durchschnittlichen Abstand abweichen. Die Beschaffenheit des erfindungsgemäßen, zylindrischen Behälters ist dabei nicht eingeschränkt.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein im Wesentlichen ringförmiges Bett, welches mindestens eine Lage von aktivem Material umfasst, und welches konzentrisch innerhalb des zylindrischen Behälters angeordnet ist. Ein im Wesentlichen ringförmiges Bett ist bevorzugt derart konfiguriert, dass die Außenseite und/oder die Innenseite des Bettes parallel zu dem oben definierten, im Wesentlichen zylindrischen Behälter verläuft.
Wenn die Vorrichtung für eine Fluidreinigung bzw. eine Fluidtrennung konfiguriert ist, umfasst das aktive Material bevorzugt solche Materialien, welche für eine Adsorption besonders geeignet sind, beispielsweise Molekularsiebe, welche beispielsweise Zeolithe umfassen .
Wenn die Vorrichtung für eine Fluidreaktion konfiguriert ist, umfasst das aktive Material bevorzugt ein Katalysatormaterial. Geeignete Katalysatoren für Fluidreaktionen sind einem Fachmann bekannt. Das aktive Material ist bevorzugt so dicht gepackt, dass das Absetzen und bzw. andere Partikelbewegungen minimiert und die Prozesseffizienz maximiert werden können . Das Bett, welches das aktive Material umfasst, ist innerhalb des Behälters angeordnet. Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Innendurchmesser des Behälters zum Durchmesser des Bettes höchstens 2 : 1, bevorzugter höchstens 1,5: 1, noch bevorzugter höchstens 1,4: 1, noch bevorzugter höchstens 1 ,3: 1 , am bevorzugtesten höchstens 1,2 : 1 und insbesondere höchstens 1 , 1 : 1. Bevorzugt hat das Bett die Form eines Hohlzylinders, was eine radiale Durchströmung des Betts ermöglicht. Die Betthöhe bezieht sich dabei bevorzugt auf die Höhe des Betts, welche mit aktivem Material befüllt ist, durch welches das Fluid radial fließt.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung weiterhin einen Ringraum, welcher zwischen Behälter und dem Bett angeordnet ist. Der Ringraum ist bevorzugt parallel zum Behälter und zum Bett angeordnet. Bevorzugt umfasst der Ringraum höchstens 20 Vol .-% des gesamten Behältervolumens, bevorzugter höchstens 18 Vol.-%, höchstens 16 Vol .-%, höchstens 14 Vol.-%, höchstens 12 Vol .-%, höchstens 10 Vol .-%, höchstens 8 Vol.-%, höchstens 6 Vol .-%, höchstens 4 Vol.-% oder höchstens 2 Vol .-%. Das Verhältnis der radialen Breite des Ringraums zum Durchmesser des Behälters liegt bevorzugt im Bereich von 1 :2 bis 1 : 100, bevorzugter im Bereich von 1 :4 bis 1 :90, im Bereich von 1 :6 bis 1 :80, im Bereich von 1 :8 bis 1 :70 oder im Bereich von 1 : 10 bis 1.60. Bevorzugt ist der Ringraum konfiguriert, das Fluid, welches in den Behälter strömt, auf das Bett weiterzuleiten bzw. zu verteilen.
Bevorzugt ist der Ringraum vom Bett abgetrennt, bevorzugt durch äußere Mantelflächen . Diese äußeren Mantelflächen weisen bevorzugt allgemeine Aussparungen wie Löcher oder Schlitze auf, über welche das Fluid aus dem Ringraum in das Bett strömen kann.
Bevorzugt umfasst der Behälter weiterhin einen zentralen, bevorzugt ringförmigen oder zylindrischen inneren Kanal, welcher konzentrisch innerhalb des Betts angeordnet ist. Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Kanaldurchmesser zum Durchmesser des Behälters höchstens 1 :2, bevorzugter höchstens 1 :3, höchstens 1 :4, höchstens 1 :5, höchstens 1 :6, höchstens 1 :7, höchstens 1 :8, höchstens 1 :9 oder höchstens 1 : 10. Bevorzugt ist der innere Kanal vom Bett abgetrennt, bevorzugt durch innere Mantelflächen. Diese inneren Mantelflächen weisen bevorzugt allgemeine Aussparungen wie Löcher oder Schlitze auf, über welche das Fluid aus dem Bett in den zentralen inneren Kanal strömen kann.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung radiale Rippen, welche innerhalb des Ringraums angeordnet sind und welche zum Führen eines Fluids konfiguriert sind, welches durch den Ringraum strömt, wobei jeweils zwei benachbarte radiale Rippen einen Strömungsraum begrenzen . Die radialen Rippen sind bevorzugt konfiguriert, die Strömungsrichtung eines Fluids umzulenken . Bevorzugt sind die radialen Rippen konfiguriert, ein überwiegend vertikal strömendes Fluid so umzulenken, dass es überwiegend horizontal strömt. Die Beschaffenheit der radialen Rippen ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Beispielsweise können die radialen Rippen aus demselben Material beschaffen sein wie der zylindrische Behälter.
Bevorzugt beträgt dabei die Breite der radialen Rippen mindestens 10 % der Breite des Ringraums, bevorzugter mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 % oder mindestens 90 %. Bevorzugt sind die radialen Rippen gekrümmt, so dass das jeweilige obere Ende einer Rippe vorwiegend vertikal ausgerichtet ist und das jeweilige untere Ende einer Rippe vorwiegend horizontal ausgerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Vorrichtung derart konfiguriert, dass das Fluid zunächst durch den Ringraum, dann durch das Bett und anschließend durch den zentralen, inneren Kanal geleitet wird; und/oder ist die Vorrichtung derart konfiguriert, dass das Fluid zunächst durch den inneren Kanal, dann durch das Bett und anschließend durch den Ringraum geleitet wird.
Bevorzugt ist das Bett konfiguriert, radial von dem Fluid durchströmt zu werden . Dabei kann die Hauptdurchströmungsrichtung durch das Bett radial von außen nach innen oder radial von innen nach außen ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung derart konfiguriert, dass die Hauptdurchströmungsrichtung durch das Bett radial von außen nach innen ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mehr als ein Bett. In diesem Fall kann die Vorrichtung derart konfiguriert sein, dass die Hauptdurchströmungsnchtungen aller Betten gleich ausgebildet sind, so dass die Hauptdurchströmungsnchtungen aller Betten entweder radial von außen nach innen oder radial von innen nach außen ausgebildet sind. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die Hauptdurchströmungsnchtungen der Betten, so dass die Hauptdurchströmungsrichtung mindestens eines Bettes radial von außen nach innen ausgebildet ist und die Hauptdurchströmungsrichtung mindestens eines anderen Bettes radial von innen nach außen ausgebildet ist.
Bevorzugt erfolgt eine einheitliche Fluidströmungsverteilung über die gesamte Höhe des Betts. Bevorzugt bedeutet dabei eine einheitliche Fluidströmungsverteilung, dass die Variation in der Größe der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Betthöhe in axialer Richtung geringer als 10% ist, bevorzugter geringer als 9%, geringer als 8%, geringer als 7%, geringer als 6%, geringer als 5%, geringer als 4%, geringer als 3%, geringer als 2% oder geringer als 1% ist. Bevorzugt ist die Vorrichtung derart konfiguriert, dass das Fluid beim Eintritt in den Ringraum überwiegend vertikal strömt, also entlang der Hauptachse des Behälters, und nach Durchströmen der durch die radialen Rippen begrenzten Strömungsräume überwiegend horizontal strömt.
Bevorzugt sind die radialen Rippen so angeordnet, dass die Strömungsquerschnitte benachbarter Strömungsräume unterschiedlich groß sind. Bevorzugt sind die Strömungsquerschnitte von zwei übereinander angeordneten Strömungsräumen so definiert, dass der Strömungsquerschnitt des jeweils unteren Strömungsraums mindestens 10% kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des jeweils oberen Strömungsraums, bevorzugter mindestens 12%, mindestens 14%, mindestens 16%, mindestens 18%, mindestens 20%, mindestens 22%, mindestens 24%, mindestens 26%, mindestens 28% oder mindestens 30%. Die Größe der Strömungsräume nimmt also bevorzugt von oben nach unten hin ab.
Das Fluid strömt bevorzugt entlang der Fließrichtung durch den Ringraum, wobei Teile des Fluids durch die einzelnen radialen Rippen umgeleitet werden . Bevorzugt ist die Fließrichtung dabei entlang der Hauptachse des Behälters von oben nach unten ausgerichtet, die Fließrichtung kann aber auch von unten nach oben ausgerichtet sein . Bevorzugt nimmt die effektiv strömende Fluidmenge zum Fuß des Bettes hin ab.
Bevorzugt sorgen die radialen Rippen für eine zunehmende Umlenkung des durch den Ringraum strömenden Fluids. Gleichzeitig werden die effektiven Strömungsquerschnitte fortschreitend verringert. Hierdurch nehmen die Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit, trotz der Abnahme der im Ringkanal effektiv strömenden Fluidmenge zum Fuß des Bettes hin moderat zu. Da die Strömungsgeschwindigkeiten auf der Austrittsseite zum Fuß des Bettes ebenfalls zunehmen, befindet sich bevorzugt über die gesamte Höhe des Betts eine gleichmäßige konstante, statische Druckdifferenz. Bevorzugt bedeutet dabei eine gleichmäßige konstante, statische Druckdifferenz, dass die Variation der Druckdifferenz über der gesamten Höhe des Bettes geringer ist als 10%, bevorzugter geringer als 9%, geringer als 8%, geringer als 7%, geringer als 6%, geringer als 5%, geringer als 4%, geringer als 3%, geringer als 2% oder geringer als 1% ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fluid, welches das Bett verlässt, ohne weitere Umlenkung in den zentralen inneren Kanal bzw. den Ringraum geleitet. Dies wird bevorzugt durch die spezielle Strömungsführung über die radialen Rippen ermöglicht, die eine konstante, statische Druckdifferenz über die gesamte Betthöhe zulässt. Ein weiterer Ringraum, der in konventionellen Vorrichtungen mit radial durchströmten Betten vorgesehen ist und in welchen das Fluid nach Durchströmen des Betts zunächst geleitet wird, um eine konstante, statische Druckdifferenz zu ermöglichen, kann hiermit eingespart werden. Auf diese Weise steht bei gleichem Behältervolumen ein größerer Anteil des Behältervolumens für das Bett zur Verfügung, wodurch auch die Menge an aktivem Material bei gleichem Behältervolumen vergrößert werden kann . Damit können die Fluidreinigung, die Fluidtrennung und/oder die Fluidreaktionen mit höherer Prozesseffizienz gefahren werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung konfiguriert zur Herstellung von Ammoniak. Bevorzugt umfasst dabei das Fluid, welches durch den Ringraum in das Bett strömt, Wasserstoff, Stickstoff und Ammoniak sowie ggf. geringe Anteile an Methan und Argon.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung, Trennung oder Reaktion eines Fluids, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) Bereitstellen eines Fluids;
b) ggf. Komprimieren des Fluids;
c) Einleiten des Fluids in einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter; und
d) Leiten des Fluids über einen Ringraum, welcher zwischen zylindrischem Behälter und dem Bett angeordnet ist, wobei das Fluid zunächst vertikal in den Ringraum einströmt und durch radiale Rippen umgelenkt wird .
Alle bevorzugten Ausführungsformen, welche vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Fluidreinigung, eine Fluidtrennung oder eine Fluidreaktion beschrieben wurden, gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung, Trennung oder Reaktion eines Fluids und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.
Bevorzugt wird in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Fluid bereitgestellt. Bevorzugt wird das Fluid kontinuierlich bereitgestellt. Bevorzugt kann dabei das Fluid alle Gase und/oder Flüssigkeiten umfassen, welche zur Reinigung, Trennung oder Reaktion geeignet sind . Bevorzugt handelt es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zur Reaktion eines Fluids. Bevorzugt umfasst das bereitgestellte Fluid Wasserstoff und Stickstoff.
Bevorzugt wird in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Fluid komprimiert. Verfahren und Vorrichtungen zum Komprimieren eines Fluids sind einem Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise Turboverdichter oder Kolbenverdichter. Bevorzugt wird das Fluid auf einen Druck von mindestens 80 bar komprimiert.
Bevorzugt wird in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Fluid in einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter eingeleitet und anschließend in Schritt (d) über einen Ringraum, welcher zwischen Behälter und dem Bett angeordnet ist, geleitet, wobei das Fluid zunächst vertikal in den Ringraum einströmt und durch radiale Rippen umgelenkt wird .
Die erfindungsgemäßen Schritte (a) bis (d) werden bevorzugt nacheinander in alphabetischer Reihenfolge durchgeführt.
Bevorzugt wird in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Fluid auf einzelne Strömungsräume verteilt, welche durch die radialen Rippen begrenzt werden . Das Fluid durchströmt dabei den Ringraum bevorzugt von oben nach unten. Bevorzugt ist dabei in zwei benachbarten Strömungsräumen das Volumen eines Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, größer als das Volumen eines anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt. Bevorzugt ist in zwei benachbarten Strömungsräumen das Volumen des Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, mindestens 1 Vol.-% größer als das Volumen des anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt, bevorzugter mindestens 2 Vol.-%, mindestens 3 Vol.-%, mindestens 4 Vol.- %, mindestens 5 Vol .-%, mindestens 6 Vol .-%, mindestens 7 Vol .-%, mindestens 8 Vol .-%, mindestens 9 Vol.-% oder mindestens 10 Vol.-%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in zwei benachbarten Strömungsräumen die Geschwindigkeit in Richtung der Behälterlängsachse (Axialgeschwindigkeit) eines Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, kleiner als die Axialgeschwindigkeit eines anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt. Bevorzugt ist in zwei benachbarten Strömungsräumen die Geschwindigkeit des Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, mindestens 1% kleiner als die Geschwindigkeit des anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt, bevorzugter mindestens 2 Vol.-%, mindestens 3 Vol.-%, mindestens 4 Vol .-%, mindestens 5 Vol.-%, mindestens 6 Vol .-%, mindestens 7 Vol.-%, mindestens 8 Vol.-%, mindestens 9 Vol.-% oder mindestens 10 Vol .-%.
Die Abnahme der effektiven Strömungsquerschnitte von oben nach unten ermöglicht eine gleichbleibende oder ggf. sogar moderat zunehmende effektive Strömungsgeschwindigkeit von den oberen zu den unteren Strömungsräumen hin, obwohl die im Ringkanal effektiv strömende Fluidmenge in Richtung der Behälterlängsachse abnimmt. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids auf der Austrittsseite des Bettes zum Fuß des Bettes hin ebenfalls zunimmt, ergibt sich über die gesamten Höhe des Bettes eine weitgehend konstante statische Druckdifferenz. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fluidreinigung, Fluidtrennung oder Fluidreaktion.
Die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können bevorzugt bei der Synthese von Ammoniak eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand von Figur 1 beispielhaft illustriert. Ein Fachmann erkennt, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht zwingend alle abgebildeten Merkmale gleichzeitig verwirklicht sein müssen .
Figur 1 illustriert schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann . Bevorzugt strömt ein Fluid von oben in den zylindrischen Behälter (1). Bevorzugt strömt das Fluid zunächst vertikal in einen Ringraum (3) ein, in welchem es bevorzugt über radiale Rippen (4) geleitet wird, woraufhin das Fluid bevorzugt überwiegend horizontal strömt. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt ein im Wesentlichen ringförmiges Bett (2), welches das für eine Reinigung und/oder eine Trennung und/oder eine Reaktion des Fluids geeignete aktive Material umfasst. Bevorzugt ist das Bett (2) von dem Ringraum (3) durch eine äußere Mantelfläche (6) getrennt, in welcher bevorzugt Schlitze (7) angeordnet sind. Bevorzugt strömt das Fluid durch diese Schlitze radial in das Bett (2) und durchströmt dieses radial. Bevorzugt strömt das Fluid nach Verlassen des Betts in den inneren Kanal (5).
Bezuqszeichenliste:
(1) zylindrischer Behälter
(2) ringförmiges Bett
(3) Ringraum
(4) radiale Rippen
(5) innerer Kanal
(6) äußere Mantelfläche
(7) Schlitze

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung für eine Fluidreinigung, Fluidtrennung oder Fluidreaktion, wobei die Vorrichtung die folgenden, miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten aufweist:
i) einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter (1) mit einer vertikalen Längsachse;
ii) mindestens ein im Wesentlichen ringförmiges Bett (2), welches mindestens eine Lage von aktivem Material umfasst, welches konzentrisch innerhalb des zylindrischen Behälters (1) angeordnet ist;
iii) einen Ringraum (3), welcher jeweils zwischen dem zylindrischen Behälter (1) und dem Bett (2) angeordnet ist;
iv) radiale Rippen (4), angeordnet innerhalb des Ringraums (3), konfiguriert zum Führen eines Fluids, welches durch den Ringraum (3) strömt, wobei jeweils zwei benachbarte radiale Rippen (4) einen Strömungsraum begrenzen; und
v) einen zentralen inneren Kanal (5), welcher konzentrisch innerhalb des Betts (2) angeordnet ist.
2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass das Fluid zunächst durch den Ringraum (3), dann durch das Bett (2) und anschließend durch den zentralen, inneren Kanal (5) geleitet wird; und/oder
die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass das Fluid zunächst durch den inneren Kanal (5), dann durch das Bett (2) und anschließend durch den Ringraum (3) geleitet wird .
3. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass das Fluid beim Eintritt in den Ringraum (3) überwiegend vertikal strömt und nach Durchströmen der durch die radialen Rippen (4) begrenzten Strömungsräume überwiegend horizontal strömt.
4. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die radialen Rippen (4) so angeordnet sind, dass die Strömungsquerschnitte benachbarter Strömungsräume unterschiedlich groß sind.
5. Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Strömungsquerschnitte von zwei übereinander angeordneten Strömungsräumen so definiert sind, dass der Strömungsquerschnitt des jeweils unteren Strömungsraums mindestens 10 % kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des jeweils oberen Strömungsraums.
6. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bett (2) über die gesamte Höhe gleichmäßig durchströmt wird.
7. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich über die gesamte Höhe des Betts (2) eine konstante, statische Druckdifferenz befindet.
8. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluid, welches das Bett (2) verlässt, ohne weitere Umlenkung in den zentralen inneren Kanal (5) bzw. den Ringraum geleitet wird.
9. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist zur Herstellung von Ammoniak.
10. Die Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Fluid, welches durch den Ringraum (3) in das Bett (2) strömt, Wasserstoff , Stickstoff und Ammoniak sowie ggf. geringe Anteile an Methan und Argon umfasst.
11. Verfahren zur Reinigung, Trennung oder Reaktion eines Fluids, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a) Bereitstellen eines Fluids;
b) ggf. Komprimieren des Fluids;
c) Einleiten des Fluids in einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter (1); und
d) Leiten des Fluids über einen Ringraum (3), welcher zwischen zylindrischem Behälter (1) und dem Bett (2) angeordnet ist, wobei das Fluid zunächst vertikal in den Ringraum (3) einströmt und durch radiale Rippen (4) umgelenkt wird .
12. Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Fluid in Schritt (d) auf einzelne Strömungsräume verteilt wird, welche durch die radialen Rippen (4) begrenzt werden.
13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei in zwei benachbarten Strömungsräumen das Volumen eines Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, größer ist als das Volumen eines anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt.
14. Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei in zwei benachbarten Strömungsräumen die Geschwindigkeit in Richtung der Behälterlängsachse (Axialgeschwindigkeit) eines Teils des Fluids, welcher durch den jeweils oberen Strömungsraum strömt, kleiner ist als die Axialgeschwindigkeit eines anderen Teils des Fluids, welcher durch den jeweils unteren Strömungsraum strömt.
15. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14.
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