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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE4313723 A1
Publication typeApplication
Application numberDE19934313723
Publication date3 Nov 1994
Filing date27 Apr 1993
Priority date27 Apr 1993
Publication number19934313723, 934313723, DE 4313723 A1, DE 4313723A1, DE-A1-4313723, DE19934313723, DE4313723 A1, DE4313723A1, DE934313723
InventorsWolfgang Fahrnschon, Peter Kripylo, Juergen Koppe, Walter Leipnitz
ApplicantKoppe Juergen Dr
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Reactor with oxidation catalyst
DE 4313723 A1
Abstract
The invention relates to a reactor having an oxidation catalyst incorporated in the mechanical structure and three-dimensionally integrated heat exchangers for preparing sulphur trioxide from sulphur dioxide and air and simultaneously generating high-pressure steam. This object is achieved according to the invention by vertically positioned frames being arranged next to one another as sections, with frames in which the metal sponge having the active catalytic composition located on the surface is inserted in a vertical position being followed by frames containing the known tube boiler elements as steam generators, and the individual frames being firmly but detachably connected with one another to give a sandwich reactor.
Claims(3)  translated from German
1. Reaktor mit Oxidationskatalysator, der bekannte Rohrkessel elemente als Wärmetauscher in Strömungsrichtung des Reaktions gemisches enthält, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht ste hende Rahmen als Sektionen nebeneinander angeordnet sind, wobei nach jeweils ein oder zwei Sektionen mit Katalysator K1 bis K5 in den Abb. 1 und 2) ein oder mehrere Sektionen, die bekannte Rohrkesselelemente als Wärmetauscher enthalten, (W1 bis W6 in den Abb. 1 und 2) in Strö mungsrichtung des Reaktionsgemisches folgen und diese Sektio nen, von denen jede aus einem Rahmen mit darin angeordnetem senkrechten Gitterwerk besteht, lösbar direkt miteinander verbunden sind, wobei in den Sektionen K1 bis K5 im Gitter werk senkrecht stehend die Pakete des Katalysators, der aus einem offenzelligen, großporigen Metallschwamm mit einer Po rengröße von 0,1 bis 10,0 mm Durchmesser, auf dessen Ober fläche die katalytisch wirksame Masse Vanadiumpentoxid und Zusatzkomponenten aufgebracht ist, besteht, eingefügt sind und die Sektionen V1 und V2 in den Abb. 1 und 2, die Verteiler für das in den Reaktor eintretende, die Sektionen G1 und G2 in den Abb. 1 und 2 die Sammler für das aus dem Reaktor herauszuführende Reaktionsgemisch sind, wobei sich zwischen den Sektionen G1 und V2 eine gasundurchlässige Trennwand befindet. First reactor with the oxidation catalyst, the known tube boiler elements as a heat exchanger in the flow direction of the reaction containing the mixture, characterized in that perpendicular ste immediate frames are arranged as the sections side by side, after one or two sections with catalyst K1 to K5 in the Fig. 1 and 2) one or more sections containing known tube boiler elements as a heat exchanger (W1 to W6 in Fig. 1 and 2) in Strö flow direction to follow the reaction mixture and this caesarean NEN, each of which consists of a frame having arranged therein vertical latticework are releasably connected directly to each other, in the sections K1 to K5 in the lattice factory upright the packets of the catalyst rengröße of an open cell, large-pore metal sponge with a Po of 0.1 to 10.0 mm in diameter, on the upper surface the catalytically active composition comprises vanadium pentoxide and additional components is applied, there are inserted and the portions V1 and V2 1 and 2, the distribution for entering the reactor, the sections G1 and G2 in Figs. 1 and 2 in the Fig. collector for the herauszuführende reaction mixture from the reactor are, with G1 and V2 is a gas-impermeable baffle between the sections.
2. Reaktor mit Oxidationskatalysator gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gassammler G1 und den Gasvertei ler V2 verzichtet wird. Second reactor with the oxidation catalyst according to claim 1, characterized in that the gas collector is omitted G1 and the Gasvertei LER V2.
3. Reaktor mit Oxidationskatalysator gemäß Anspruch 1 und 2 da durch gekennzeichnet, daß an Stelle des Metallschwammkatalysa tors ein konventioneller Katalysator eingesetzt wird. 3. reactor with the oxidation catalyst according to claim 1 and 2 as characterized in that in place of the gate Metallschwammkatalysa a conventional catalyst is used.
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft einen Reaktor mit in dem mechanischen Aufbau einbezogenen Oxidationskatalysator und räumlich inte grierten Wärmetauschern zur Herstellung von Schwefeltrioxid aus Schwefeldioxid und Luft und gleichzeitiger Erzeugung von Hochdruckwasserdampf. The invention relates to a reactor included in the mechanical design oxidation catalyst and spatially inte- grated heat exchangers for the production of sulfur from sulfur dioxide and air, and the concomitant production of high-pressure steam.

Nach dem Stand der Technik werden heute ausnahmslos Oxida tionskatalysatoren verwendet, die aus der aktiven katalyti schen Masse, vermischt mit unterschiedlichen keramischen Trä germaterialien bestehen und zu Kugeln, Strangabschnitten, Ringen oder Sternen verformt worden sind. According to the state of the art today invariably tion catalysts Oxida used, consisting of active catalytic rule mass, mixed with different ceramic Trä germaterialien exist and have been shaped into balls, string sections, rings or stars. Diese Katalysatoren lassen sich nur in Schüttungen verwenden, vorzugsweise in waagerechten Horden, die in übereinander angeordneten Etagen nacheinander durchströmt werden. These catalysts can be used only in beds, preferably in horizontal trays, which are traversed in superimposed floors succession. Die bei der Oxidation frei werdende Wärme muß durch Wärmeaustauscher abgeführt werden. The energy released during the oxidation heat must be dissipated through heat exchangers. Dazu wird der Gasstrom mehrmals aus dem Reaktor heraus und nach dem Wärmetausch wieder hineingeführt. For this purpose, the gas stream is led into several times out of the reactor and after the heat exchange again. Reaktor und Wärme tauscher bilden kein einheitliches Bauwerk (deutsche Patent schrift Nr. 28 38 112). Reactor and heat exchanger not form a homogeneous structure (German Patent Publication No.. 28 38 112). Es wurde auch versucht, Reaktoren mit senkrechten gasdurchlässigen Wänden zu bauen, die eine waa gerechte Durchströmung der Katalysatorschüttung ermöglichen sollten, (deutsche Patentschrift Nr. 37 40 255). It has also tried to build reactors with vertical gas-permeable walls, which should allow for equitable waa flow through the catalyst bed (German Pat. No. 37 40 255). Auch die Ver wendung eines monolytischen Kontaktes mit 775 Kanälen auf einen Quadratdezimeter wird vorgeschlagen (deutsche Patent schrift Nr. 31 28 060). The use of a monolithic Ver contact with 775 channels on a square decimeter is proposed (German Patent Publication No.. 31 28 060). Mit einem Konvertierungssystem, das aus einer beliebigen Anzahl gesonderter Kontaktöfen besteht, von welchen jeder eine Katalysatorschicht und einen Wärmetauscher in einem gemeinsamen Gehäuse enthält, wird versucht, den Rohr leitungsbedarf zu minimieren (deutsche Patentschrift Nr. 29 21 024). With a conversion system that consists of any number of separate Kontaktöfen, each of which contains a catalyst layer and a heat exchanger in a common housing, an attempt is made to minimize the pipe line needs (German Pat. No. 29 21 024). Auch große Röhrenreaktoren mit einer Vielzahl von Rohren mit innen befindlicher Katalysatorschüttung und Flüs sigkeitskühlung von außen, sind als Lösung aufgezeigt worden deutsche Patentschrift Nr. 30 06 900). Even large tubular reactors with a plurality of tubes with internal befindlicher catalyst bed and liq sigkeitskühlung from the outside, have been demonstrated as a solution German Pat. No. 30 06 900).

Allen vorgeschlagenen und praktizierten Lösungen haftet der Mangel an, daß der Katalysator mit einem die Wärme nur wenig leitenden keramischen Träger verbunden ist, der zudem noch keine allzugroße mechanische Festigkeit besitzt und nicht abriebfest ist. All proposed and practiced solutions adhere to the defect that the catalyst is connected to a heat only slightly conductive ceramic carrier also comes with no great mechanical strength and is not resistant to abrasion. Die Folge ist, daß ein großer Volumenanteil des Katalysators wegen innerer Überhitzung unwirksam ist, daß der Reaktor um die Katalysatorschüttung herum gebaut werden muß und daß, um allzu große Bauhöhen zu vermeiden, die notwen digen Wärmetauscher außerhalb des Reaktors stehen müssen, was lange Gaswege zwischen den einzelnen Aggregaten erfordert. The result is that a large volume fraction of the catalyst is ineffective due to internal overheating that the reactor the catalyst bed around must be built and that in order to avoid too great heights, must be the neces-ended heat exchanger outside the reactor, which produces more gas paths between requires the individual units. Auch die Gasverteilung muß vor jeder Katalysatorschicht nach dem Wärmetausch neu vorgenommen werden, was zusätzlichen Raum im Reaktor erfordert. Also, the gas distribution must be carried out before each new catalyst layer after the heat exchange, which requires additional space in the reactor.

Das Ziel der Erfindung ist es, die die bekannten Oxidations katalysatoren beeinträchtigenden Nachteile, wie geringe Wärme leitfähigkeit, keine Möglichkeit der konstruktivtragenden Integration des Katalysatorträgers in das Reaktorbauwerk, bis herige räumliche Trennung von Reaktor und Wärmetauscher zu beseitigen. The aim of the invention is the conductivity of the known oxidation catalysts impairing disadvantages such as low heat, no possibility of konstruktivtragenden integration of the catalyst carrier in the reactor building to eliminate ous to spatial separation of reactor and heat exchanger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Reaktor zu entwickeln, der als ein Bauelement Metallschwamm mit aufgebrachter, katalytisch wirksamer aktiver Masse als Oxidationskatalysator enthält und dadurch die gekoppelte Her stellung von Schwefeltrioxid und Hochdruckdampf in einem Bau körper ermöglicht. The invention has for its object to develop a novel reactor containing as an oxidation catalyst as a component metal sponge with applied catalytically effective active mass and thus the coupled Her position of sulfur trioxide and high pressure steam in a body building permits.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem senkrecht ste hende Rahmen als Sektionen nebeneinander angeordnet sind, wobei Rahmen, in die Metallschwamm mit der auf der Oberfläche befindlichen aktiven katalytischen Masse senkrecht stehend eingefügt ist, von Rahmen gefolgt werden, die bekannte Rohr kesselelemente als Dampferzeuger enthalten und die einzelnen Rahmen fest, aber lösbar miteinander zu einem Sandwichreaktor verbunden sind. The object is achieved by vertical ste rising frames are arranged as sections side by side, the framework is inserted upright into the metal sponge with the active catalytic material present on the surface, followed by the context, the famous tube boiler elements included as a steam generator and the individual frames firmly, but detachably connected to each other to form a sandwich reactor.

Die Erfindung soll anhand des folgenden Beispiels erläutert werden. The invention will be illustrated by the following example.

Beispiel Example

Wie aus den Abb. 1 (Draufsicht) und 2 (Seitenansicht) zu entnehmen ist, sind die Rahmen, in denen der Katalysator angeordnet ist, so gestaltet, daß das Metallschwammgefüge etwa 0,5 m dick ist. As seen from Fig. 1 (top view) and 2 (side view) it can be seen that the context in which the catalyst is disposed are designed so that the metal sponge structure is about 0.5 m thick.

Bei der Rahmengröße 5,5 × 12 m (5,5 m Höhe, 12 m Breite) können in einem Rahmen etwa 33 Kubikmeter Katalysatorschwamm untergebracht werden. In the frame size 5.5 × 12 m (5.5 m height, 12 m width) can be accommodated in a frame about 33 cubic meters catalyst sponge. In fünf Rahmen sind somit insgesamt 165 Kubikmeter Katalysatorschwamm enthalten. A total of 165 cubic meters sponge catalyst are therefore included in five frames. Die Rahmen sind als senkrechtes Gitterwerk aufgebaut, in das die Katalysator schwammpakete eingefügt sind. The frames are constructed as a vertical trellis in which the catalyst are added swam packages.

Nach der ersten Sektion (Rahmen) Katalysator K1 sind in Strö mungsrichtung die Sektionen W1 bis W3 angeordnet, von denen W1 ein Dampfüberhitzer, W2 und W3 je eine Verdampfersektion sind, da in der ersten Sektion Katalysator K1 etwa 60% des Schwefeltrioxids und der Wärme entstehen. After the first section (frame) catalyst C1 are in Strö flow direction, the sections W1 arranged to W3, of which W1 is a steam superheater, W2 and W3 are each an evaporator section, as in the first section of catalyst C1 caused about 60% of the sulfur trioxide and heat , Dann folgen die zweite Sektion Katalysator K2, die Sektion Verdampfer W4, die Sektion Katalysator K3, die Sektion Verdampfer W5. Then follow the second section catalyst K2, the evaporator section W4, the catalyst section K3, the evaporator section W5. Für den Fall, daß nach dem Doppelkatalyseverfahren gearbeitet wird, folgt jetzt der Gassammler G1, durch den das Reaktions gemisch aus dem Reaktor herausgeführt wird. In the event that it is carried by the double catalysis method now follows the gas collector G1, by which the reaction mixture is led out of the reactor.

Über den Gasverteiler V2 erfolgt die Wiedereinführung in den Reaktor. Via the gas distributor V2 the reintroduction takes place in the reactor. Nach dem Durchströmen der Sektionen K4 und K5 folgt die Sektion Wassererhitzer W6, in der das Kesselspeisewasser auf die Verdampfertemperatur gebracht wird. After flowing through the sections K4 and K5, the water heater section W6 in which the boiler feed water is brought to the evaporator temperature follows. Der sich anschlie ßende Gassammler G2 dient zum Herausführen des nunmehr voll ständig umgesetzten Reaktionsgemisches aus dem Reaktor. Which subsequently sequent gas collector G2 is used for taking out the now fully continuously converted reaction mixture from the reactor.

Der Reaktor mit integriertem Dampferzeuger hat eine Gesamt länge von etwa 15 m und leistet in 24 Stunden 800 t Schwefel trioxid, 336 t Hochdruckdampf (450 Grad Celsius, 41 bar) und zusätzlich 340 t Heißwasser (260 Grad Celsius, 41 bar). The reactor with integrated steam generator has a total length of about 15 m and provide within 24 hours 800 tons of sulfur trioxide, 336 t high-pressure steam (450 degrees C, 41 bar) and additionally 340 t hot water (260 degrees C, 41 bar).

Bezugszeichenliste Reference numeral list

K1 Katalysator Sektion 1 K1 catalyst Section 1
K2 Katalysator Sektion 2 K2 catalyst section 2
K3 Katalysator Sektion 3 K3 catalyst section 3
K4 Katalysator Sektion 4 K4 catalyst section 4
K5 Katalysator Sektion 5 K5 catalyst section 5
W1 Wärmetauscher Sektion 1 Überhitzer W1 heat exchanger section 1 superheater
W2 Wärmetauscher Sektion 2 Verdampfer W2 heat exchanger evaporator section 2
W3 Wärmetauscher Sektion 3 Verdampfer W3 heat exchanger evaporator section 3
W4 Wärmetauscher Sektion 4 Verdampfer W4 heat exchanger evaporator section 4
W5 Wärmetauscher Sektion 5 Verdampfer W5 heat exchanger evaporator section 5
W6 Wärmetauscher Sektion 6 Wassererhitzer W6 heat exchanger section 6 water heater
V1 Gasverteiler Sektion 1 V1 gas distributor Section 1
V2 Gasverteiler Sektion 2 V2 gas distributor section 2
G1 Gassammler Sektion 1 G1 gas collector Section 1
G2 Gassammler Sektion 2 G2 gas collector section 2
E1 Reaktionsgemisch Eingang E1 reaction mixture input
E2 Kesselspeisewasser Eingang E2 boiler feed water inlet
A1 Reaktionsgemisch Ausgang A1 reaction mixture output
A2 Hochdruckdampf Ausgang A2 high pressure steam output
Z1 Reaktionsgemisch zur Zwischenabsorption Z1 reaction mixture for the intermediate absorption
Z2 Reaktionsgemisch von der Zwischenabsorption Z2 reaction of the intermediate absorption

Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
US703355325 Jan 200125 Apr 2006Meggitt (Uk) LimitedChemical reactor
US796787816 Jun 200728 Jun 2011Meggitt (Uk) LimitedReformer apparatus and method
US817786811 Jun 200815 May 2012Meggitt (Uk) LimitedReforming apparatus and method
US875845912 Apr 201224 Jun 2014Meggitt (Uk) LimitedReforming apparatus and method
US888286527 Jun 201111 Nov 2014Meggitt (Uk) Ltd.Reformer apparatus and method with heat exchange occurring through a cross-flow configuration
US96171529 Jun 201411 Apr 2017Meggitt (Uk) LimitedReforming apparatus and method
WO2001054806A1 *24 Jan 20012 Aug 2001Meggitt (Uk) LtdChemical reactor with heat exchanger
Classifications
International ClassificationB01J8/02, C01B17/80, B01J35/02, B01J23/22, C01B17/79, B01J8/04
Cooperative ClassificationB01J35/02, B01J2208/00194, B01J8/0285, B01J2208/00814, C01B17/803, C01B17/79, B01J8/04, B01J2219/182, B01J23/22, B01J8/0496
European ClassificationB01J23/22, C01B17/80B, C01B17/79, B01J8/04H, B01J35/02, B01J8/02H, B01J8/04
Legal Events
DateCodeEventDescription
8 Dec 19948122Nonbinding interest in granting licenses declared
11 Apr 19968139Disposal/non-payment of the annual fee