DE741890C

DE741890C - Device for introducing gases or vapors into an extended room

Info

Publication number: DE741890C
Application number: DEI67203D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Boehmer; Dipl-Ing Otto Hemmann; Oskar Hofmann; Dipl-Ing Rudolf Keinke; Dr Hans Klein
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1940-06-16
Filing date: 1940-06-16
Publication date: 1943-12-16

Description

Vorrichtung zur Einführung von Gasen oder Dämpfen in einen erweiterten Raum Bei vielen technischen Verfahren ist es not vendig, gas- oder dampfförmige Stoffe durch ein Zuleitungsrohr in einen erweiterten Raum einzuführen, in dem z. B. eine Umsetzung durchgeführt, eine Flamme unterhalten oder eine Reinigung oder Zerlegung der eingebrachten Stoffe vorgenommen werden soll. Dies gilt z. B. für die thermische oder katalytische Spaltung, Hydrierung, Dehydrierung, Oxydation oder Chlorierung von gas-oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffen oder für die Entfernungvon Kohlenwasserstorffdämpfen, z. B. Benzoldämpfen, aus Gasen mit Hilfe von Adsorptionsmitteln.Device for introducing gases or vapors into an extended Space For many technical processes it is necessary to use gas or vapor Introduce substances through a supply pipe into an enlarged space in which z. B. carried out a reaction, maintain a flame or a cleaning or Dismantling of the introduced substances is to be carried out. This applies e.g. B. for thermal or catalytic cleavage, hydrogenation, dehydrogenation, oxidation or Chlorination of gaseous or vaporous hydrocarbons or for the removal of Hydrocarbon vapors, e.g. B. benzene vapors, from gases with the help of adsorbents.

Während es nun. in vielen Fällen nicht schadet oder sogar erwünscht ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit der eingeführten Stoffe vor Eintritt in den erweiterten Raum verringert wird, ist es in anderen Fällen, z. B. bei der Umsetzung von gas- bzw. dampfförmigen Kohlenwasserstoffen mit anderen Gasen, z. B. Sauerstoff oder Chlor, so bei der Dehydrierung von Äthan mit Sauerstoff zu Äthylen, bei der Spaltung von Propan in Gegenwart von Sauerstoff oder bei der Chlorierung von Äthan oder Propan zu den entsprechenden Chlorkohlenwasserstoffen, wichtig, dafür zu sorgen, daß die Strömungsgeschwindig Eeit nicht oder nur wenig verringert oder sogar vergrößert wird, damit nicht vor dem Reaktionsraum unerwünschte Umsetzungen oder Zündungen eintreten. Die Erreichung dieses Zieles ist dann besonders schwer, wenn gleichzeitig die Gase oder Flüssigkeiten, gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt, in das erweiterte Gefäß eintreten sollen. Bei den bisher verwendeten Vorrichtungen tritt an der trichterförmig erweiterten Verbindungsstelle zwischen Zuleitungsrohr und dem erweiterten Raum, in den die Stoffe gleichmäßig über den ganzen Querschnitt verteilt eintreten sollen, eine erhebliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit ein, was die angegebenen Störungen zur Folge hat. While it is now. in many cases no harm or even desirable is that the flow rate of the introduced substances before entering the expanded space is reduced, it is in other cases, e.g. B. in the implementation of gaseous or vaporous hydrocarbons with other gases, e.g. B. Oxygen or chlorine, so in the dehydrogenation of ethane with oxygen to ethylene, in the Splitting of propane in the presence of oxygen or during the chlorination of ethane or propane to the corresponding chlorinated hydrocarbons, important to ensure that the flow velocity Not reduced or only slightly reduced or is even increased so that undesirable reactions do not occur in front of the reaction space or ignitions occur. Achieving this goal is then particularly difficult, if at the same time the gases or liquids, evenly over the entire cross-section distributed to enter the enlarged vessel. With the devices used so far occurs at the funnel-shaped junction between the supply pipe and the expanded space in which the fabrics are uniform across the entire cross-section should occur in a distributed manner, a considerable reduction in the flow velocity which causes the specified malfunctions.

Es wurde nun gefunden, daß man diese Störungen vermeiden kann, wenn man in das Zuleitungsrohr für die Gase oder Dämpfe an der Stelle, wo es sich trichterförmig auf den Querschnitt des anschließenden Raumes enveitert, einen Verteilereinsatz mit ringförmig angeordneten Kanälen einbaut, derexi Querschnitte so bemessen sind, daß die Summe der freien Querschnitte der Kanäle an allen Stellen ungefähr gleich ist dem Querschnitt des Zuleitungsrohres oder nur wenig davon abweicht, wobei das Verhältnis der Querschnitte der einzelnen Kanäle zueinander so geregelt ist, daß die Gase oder Dämpfe über den ganzen Querschnitt des erweiterten Raumes gleichmäßig verteilt in diesen einströmen. Zu diesem Zweck erhalten die Kanäle der äußeren Ringe mit großem Durch rnesser einen größeren Querschnitt als die Kanäle der inneren Ringe, die nur einen kleinen Durchmesser haben. It has now been found that these disturbances can be avoided if one into the supply pipe for the gases or vapors at the point where it is funnel-shaped expanded to the cross-section of the adjoining room, a distributor insert with channels arranged in a ring, the cross-sections of which are dimensioned in such a way that that the sum of the free cross-sections of the channels is approximately the same at all points is the cross-section of the supply pipe or deviates only slightly from it, whereby the The ratio of the cross-sections of the individual channels to one another is regulated so that the gases or vapors evenly over the entire cross-section of the enlarged space flow in distributed in these. To this end, the channels are given the outer rings with a large diameter a larger cross-section than the channels of the inner rings, which have only a small diameter.

Eine beispielsweise Ausführungsform eines Verteilereinsatzes gemäß der Erfindung für ein Zuleitungsrohr für Gase ist in der Abbildung parallel zur Längsachse durchschnitten dargestellt. An example embodiment of a distributor insert according to the invention for a supply pipe for gases is in the figure parallel to Shown through the longitudinal axis.

Das Zuführungsrohr A enthmlt den stabförmigen Verdrängerkörper B, der mit seiner kegelförmigen Spitze in den erweiterten Reaktionsraum C hilleinragtz Das Gasgemisch, das sich irn Raum C umsetzen soll, strömt durch den im Zuführungsrohr A frei gelassenen, im Querschnitt ringförmigen Raum und verteilt sich dann auf die in den Ringen al, Q, a., und a1 angeordneten Kanäle des Verteilereinsatzes. Da sich das Rohr A allmähllich erweitert, nehmen die Querschnitte der Kanäle im gleichen Verhältnis ab, damit sich der gesamte freie Querschnitt nicht ändert und so die Strömungsgeschwindigkeit der Gase sich nicht wesentlich verringert. Diese Verengung der Kanäle wird dadurch erzielt, daß die Zwischenwände D un ebenso die (in der Abbildung nicht erkennbaren) zur Befestigung dieser Wände dienenden Verhindungsrippen eine entsprechende Form, z. B. umgekehrte Stromlinienform, erhalten. The supply pipe A contains the rod-shaped displacement body B, which protrudes with its conical tip into the enlarged reaction space C hillez The gas mixture, which is to be converted in room C, flows through the in the supply pipe A left free, annular in cross-section and then distributed over the in the rings al, Q, a., and a1 arranged channels of the distributor insert. That I the tube A gradually widens, the cross-sections of the channels take in the same Ratio, so that the total free cross-section does not change and so the The flow rate of the gases does not decrease significantly. This narrowing of the channels is achieved in that the partition walls D un also the (in the figure unrecognizable) for fastening these walls serving prevention ribs a corresponding form, e.g. B. inverted streamline shape obtained.

Um zu erreichen, daß das Gas sich gleichmäßig auf den gesamten Querschnitt des Reaktionsraumes verteilt, nimmt der Querschnitt der Kanäle nach innen von a1 nach a4, ab, so daß durch die Kanäle im Rigna a1 mit dem größten Durchmesser auch die größte Gasmenge strömen kaun. To achieve that the gas spreads evenly over the entire cross-section of the reaction space, the cross-section of the channels increases inwards from a1 after a4, ab, so that through the channels in the Rigna a1 with the largest diameter also the largest amount of gas flow kaun.

In die trichterförmigen Kanalausgänge sind VerdrängerkörperE eingesetzt, die den Gasstrom nochmals aufteiLen. Falls die durch den von A und B gebildeten Raum von ringförmigem Querschnitt zuströmenden Gase einen schraubenförmigen Weg beschreiben, was leicht vorkommt, so werden sie durch den Verteilereinsatz in rein axiale Richtung umge-]enkt. Um dies noch zu fördern, ist es zweckmäßig, die unteren Enden der zwischen den Isanalwänden D zu deren Befestigung angebrachten Rippen schaufelförmig zu gestalten, und zwar so, daß die Schaufelenden den zuströmenden Stoffen entgegengerichtet sind, wodurch sie leicht deren Umlenkung in axiale Richtung belvirlçen. Displacement bodies E are inserted into the funnel-shaped channel outlets, which divide the gas flow again. If the one formed by the one formed by A and B. Space of annular cross section gases flowing in a helical path describe what occurs easily, so they become pure through the use of the distributor axial direction reversed. In order to further encourage this, it is advisable to use the lower The ends of the ribs attached between the Isanal walls D for fastening them are shovel-shaped to shape, in such a way that the blade ends face the inflowing substances are, whereby they easily belvirlçen their deflection in the axial direction.

Zur Venneidung von Strömungswirbeln ist es vorteilhaft, eine Ablenkung der in den Verteilereinsatz einströmenden Gase von der axialen Richtung durch die Kanalwände oder die Verbindungsrippen um mehr als etwa 6 zu vermeiden. To avoid flow eddies, it is advantageous to use a deflection of the gases flowing into the distributor insert from the axial direction through the Duct walls or the connecting ribs by more than about 6 to avoid.

Der Verteilereinsatz kann je nach den Stoffen, zu deren Verteilung er dient, aus den verschiedensten Werkstoffen, z. B. aus Eisen oder anderen Metallen. aus Holz oder aus keramischen Sto'Len, bestehen. Bei Ausführung aus keramischen Stoffen kann man die ringförmigen Zwischenwände als, Formsteine ausbilden und den zum Abstandhalten dazwischen angebrachten Rippen solche Form geben, daß der Verteiler ringweise zusammengestetzt werden kann. Die Rippen werden in diesem Fall zweckmäßig unterteilt und die oberen Teile mit den ringförmigen Zxvischenwandteilen zu Formsteinen vereinigt. The distributor insert can be used depending on the substances used to distribute them it is used from a wide variety of materials, e.g. B. made of iron or other metals. made of wood or ceramic fabrics. When made of ceramic The annular partitions can be made of materials as, molded bricks and the to keep the spacing between ribs in such a shape that the distributor can be put together in rings. The ribs become useful in this case divided and the upper parts with the annular Zxvischenwandteile to form stones united.

Die mit den strömenden Stoffen in Berührung kommenden Teile des Verteilereinsatzes werden möglichst glatt ausgebildet, z. B. unter Venvendung von glasierten Formsteinen, um Strömungsstörungen und Wirbel zu vermeiden. The parts of the distributor insert that come into contact with the flowing substances are made as smooth as possible, z. B. using glazed shaped stones, to avoid flow disturbances and eddies.

Verteilereinsätze der beschriebenen Art können für kalte oder heiße Gase oder Dämpfe venvendet werden. Ihre Austrittsfläche kann in beliebiger Richtung weisen. Ist sie nach oben gerichtel, so kann sie gleichzcitig als Rost, z. B. Für Füllkörper oder Katalysatoren, dienen. Distribution inserts of the type described can be used for cold or hot Gases or vapors are used. Your exit surface can go in any direction point. If it is upwards gerichtel, it can be used as a rust, z. B. For Packing bodies or catalysts are used.

Der technische Fortschritt, der bei Verwendung der erfliidungsgemäßen Vorrichtung erzielt wird, ergibt sich aus folgendem: Durch den im vorstehenden beschriebenen und in der Abbildung dargestellten Verteilereinsatz werden stündlich 600 m3 Äthan und I go mS Sauerstoff nach Erhitzen auf ungefähr 640" in einen Reaktionsraum, der einen Durchmesser von 95 cm hat, eingeführt. Man erhält so50mS Spaltgas, das 33 Voluniprozent Äthylen enthält. The technical progress that occurs when using the Device is achieved, results from the following: The im distributor insert described above and shown in the figure hourly 600 m3 ethane and I go mS oxygen after heating to about 640 "in a reaction space which has a diameter of 95 cm was introduced. You get so50mS cracked gas that contains 33 percent by volume ethylene.

Führt man das Äthan- Sauerstoff- Gemisch unter sonst gleichen Bedingungen ohne den Verteilereinsatz in der bisher üblichen Weise in den Reaktionsrauin ein, so kann man stündlich nur ungefähr 450 m3 Äthan zuführen, wenn man einen gleich hohen Äthylengehalt im Spaltgas erzielen lVill. Außerdem treten in diesem Falle vielfach Störungen durch vorzeitige Zündungen auf, die bei Verwendung des Verteilers völlig vermieden werden. If the ethane-oxygen mixture is carried out under otherwise identical conditions without the distributor insert into the reaction chamber in the usual way, you can only add about 450 m3 of ethane per hour if you use one at once lVill achieve a high ethylene content in the cracked gas. Also occur in this case often malfunctions due to premature ignitions when using the distributor be avoided entirely.

Erhöht man den Sauerstoffgehalt in dem Ausgangsgasgemisch, so kann man die Umsetzung auch in der Weise durchführen, daß man über dem Verteilereinsatz eine Flamme erzeugt. Dank der guten Verteilung der Gase brennt diese Flamme mit großer Gleichmäßigkeit und ermöglicht so eine geregelte Umsetzung. If the oxygen content in the starting gas mixture is increased, then you can also carry out the implementation in such a way that you can use the distributor insert creates a flame. Thanks to the good distribution of the gases, this flame also burns great uniformity and thus enables a regulated implementation.

Auch beim Abtrennen von Gasen aus Gemischen durch feste oder flüssige Absorptions-oder Adsorptionsmittel läßt sich der Verteilereinsatz nach der Erfindung mit Vorteil verwenden. Infolge der gleichmäßigen Verteilung der Gase über den ganzen Querschnitt der Zerlegungs- oder Reinigungsvorrichtung behötigt man nur zeine wesentlich dünnere Schicht von Absorptions- oder Adsorptionsmitteln als bei der bisherigen Arbeitsweise. Also when separating gases from mixtures by solid or liquid The distributor insert according to the invention can be absorbent or adsorbent use with advantage. As a result of the even distribution of the gases over the whole Cross-section of the dismantling or cleaning device only needs a substantial amount thinner layer of absorbent or adsorbent than the previous one Way of working.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for introducing gases or vapors, that from a supply pipe evenly distributed umpteen in an enlarged space to be transferred, consisting of a distributor insert, which is in the funnel-shaped The transition of the supply pipe to the enlarged space is built in and contains channels, whose cross-sections are dimensioned so that the sum of the free cross-sections of the channels at all points is approximately the same as the cross-section of the supply pipe or only little deviates from this, the ratio of the cross-sections of the individual channels is regulated to each other so that the gases or vapors over the entire cross-section of the expanded space can be evenly distributed.

2. Apparatus according to claim, characterized in that. the lower Ends of the attached between the channel walls of the distributor insert for their attachment Ribs are designed in the shape of a shovel and the ends of the shovel are designed to support the inflowing substances are opposed.