165415. lajstromszámú szabadalom • Berendezés egyenletes gázelosztáshoz gázok által sugárirányban átjárt katalizátorrétegekben
165415 8 kisebbített nyílások teljesen kifejthetik hatásukat. Ugyancsak a találmány tárgya egy olyan berendezés is, amely hasonló felépítésű, mint az 1. ábrán feltüntetett berendezés azzal a különbséggel, hogy a találmány szerint elrendezett lyukak a külső körkörös lemezben vannak, míg a belső koncentrikus körkörös lemez olyan mértékű nyílásokkal rendelkezik, hogy ezek felülete felületegységenként legalább olyan nagy, mint a külső körkörös lemeznek, a gáz áramlási irányáben számított legfelső negyedében levő felülete. Előnyösen a szabad felületek méretét az egyes negyedekben ugyanolyannak választjuk, mint a szabad kiáramlási felület fokozatos csökkentésével rendelkező berendezésnél van a belső körkörös lemezben. A találmány szerinti berendezéssel elért egyenletes gázáramlás eredményeképpen a katalizátor optimális kihasználása válik lehetővé a gázok által sugárirányban átjárt katalizátorrétegekben, amely a katalizátorréteget körülvevő falakban észrevehető nyomásveszteségek nélkül érhető el. Mivel ilyen rétegekben az összességében fellépő csekély nyomásveszteség miatt viszonylag kis szemcsenagyságú, például 1—3 mm átmérőjű katalizátor alkalmazása válik lehetővé, olyan reaktorokkal, amelyekben ilyen találmány szerint kialakított katalizátorréteg, például végső katalizátorrétegként van beépítve, különösen jó ammóniaszintézis érhető el. Példa Egy ammóniaszintézisre szolgáló berendezésben, amely három katalizátorrétegből áll és ezek között a rétegek között friss szintézisgázzal működő hőcsere útján hűtést létesítünk, a harmadik katalizátorréteg úgy van kialakítva, ahogy a 2. ábra mutatja. A nagynyomású üreges test 800 mm-es belső átmérőjénél a 3. katalizátorágy magassága 4650 mm, külső átmérője 660 mm, belső átmérője 300 mm és katalizátor-térfogata 1,27 m3 . Az 1 belső gázáteresztő fal a következő csökkenő felületű lyukakkal van ellátva: magasság alulról számítva mm-ben lyukfelület mm2 /cm 2 4650—4492 0 1. negyed 4492—3392 41 39,3 mm2 /cm 2 3392—3369 8,5 3369—2992 8,5 2992—2602 4,2 2. negyed 2602—2442 3,6 4,8 mm'', cm2 2442—2246 2,0 2246—1972 2,0 1972—1422 1,8 3. negyed 1422—1123 2,6 1,75 mm2 /cm 2 1123—1102 2,6 1102— 709 1,5 709— 472 1.2 4. negyed 472— 0 3,1 A reaktor előtti 55 000 Nm'! /óra induló gázmennyiség esetén a harmadik katalizátorréteg előtt a gázmennyiség 50 000 Nrn'/ora. A szintézisgáz a harmadik katalizátorréteg előtt 12,1 5 térfogatszázalék NH3 és 9,0 térfogatszázalék közömbös gáz, a nyomás pedig 300 atm. A belépési hőmérséklet 429 °C, a katalizátorréteg minden egyes negyedében mért kilépési hőmérséklet egyenletesen körülbelül 534 °C. A gáz NH3 -tar-10 talma e katalizátorréteg végén 19,1 térfogatszázalék. 15 20 Szabadalmi igénypontok 1. Berendezés egyenletes gázelosztás elérésére katalitikus, hőfejlődéssel járó, nagynyomású szintézisekre — előnyösen ammóniaszintézisre — szolgáló reaktoroknak gázok által sugárirányban átjárt katalizátorrétegeiben, ahol ezekbe a kataíizátorrétegekbe egy gázáteresztő fallal (1) ellátott, a belépési oldallal ellenkező oldalon gázzáróan tömített központi csőből gázt áramoltatunk, melyet, miután a katalizátorrétegen (3) és az ezt körülvevő gázáteresztő falon (4) áthaladt, 25 e falat körülvevő körkörös résen (5) a gázbelépéssel ellenkező irányban elvezetjük, és amely berendezés két koncentrikus, gázáteresztő körkörös lemezből (1, 4), valamint a lemezeket lezáró fenék- és fedőrész között elhelyezett kata-30 lizátorrétegből (3) áll, mimellett a belső körkörös lemezen belül levő tér az egyik végén egy gázelvezető nyílással (2) van ellátva, a másik végén pedig gázzáróan le van zárva, és a külső körkörös lemez (4) a katalizátort bezáró reaktor-35 köpennyel egy körkörös rést (5) alkot, amely a gázbelépő nyílással (2) ellenkező oldalon egy gázkivezető nyílással (6) van ellátva, azzal jellemezve, hogy a koncentrikus körkörös lemez (1) belseje egyenletes eloszlásban kerek, szögle-40 tes, rés alakú — nyílásonként legfeljebb 1 cm2 felületű — nyílásokkal (7) rendelkezik, mimellett a belső körkörös lemez (1) összfelületének a legfelső negyedében e nyílások felülete cm2 -ként 10—25-szerese azon nyílások cm2 -re számított fe-45 lületének, amelyek a belső körkörös lemez összfelületének további 3/4 részében vannak, továbbá a nyílások a koncentrikus körkörös lemezek (4) külsején egyenletesen vannak elosztva, és ezek cm2 -kénti felülete egyenlő a belső körkörös 50 lemez (1) első negyedében levő cm2 -kénti nyílások felületével. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a belső körkörös lemez (1) második negyedében a nyílások 55 (7) cm2 -kénti felülete átlagosan 1/8—1/10-e az első negyed nyílásai (7) cm2 -kénti felületének, mimellett a nyílások (7) egyenletesen vannak elosztva, vagy a körkörös lemez (1) félmagassága felé csökkennek. 60 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a belső körkörös lemez (1) harmadik és negyedik negyedében levő nyílások (7) felülete az első negyedben levő nyílások (7) felületének 1/15—1/20 65 része.
